 |
|
Параметры и характеристики
Фотоприемники, фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, их характеристики и область применения в измерениях. Волоконно-оптические преобразователи.
Содержание:
Введение……………………………………………………….3
ГЛАВА ПЕРВАЯ. Фотоприемники излучения
1.1. Параметры и характеристики………………….4
1.2. Основные виды фотоприемников излучения...6
1.3. Фоторезисторы…………………………………6
1.4. Фототранзисторы и фотодиоды……………….9
ГЛАВА ВТОРАЯ. Волоконно-оптические преобразователи
2.1. Принцип действия волоконно-оптических преобразо-
вателей…………………………………………..13
2.2. Классификация………………………………....21
2.3. Применение…………………………………….25
Заключение………………………………………………………31
Контрольные вопросы…………………………………………..33
Список литературы………………………………………………34
Введение
В последние десятилетия в радиоэлектронике, автоматике, телемеханике, вычислительной технике и других областях всё более широкое применение находят полупроводниковые фотоприемники излучения.
Интерес к фотоприемникам особенно усилился в связи с появлением различного типа источников когерентного и некогерентного излучения. Создание инжекционных полупроводниковых светодиодов и новых типов полупроводниковых фотоприемников на основе одного или нескольких р-n- переходов в миниатюрном и микроминиатюрном исполнениях способствовало бурному развитию такой новой области электронной техники, как оптоэлектроника.
Фотоприемники заняли такое важное место в технике, что без их использования было бы немыслимо создание важнейших систем и устройств как гражданской, так и оборонной техники. Кино- и фототехника, волоконно-оптические линии связи и дальнометрия, лазерная локация и лазерная передача информации, системы тепловидения и прицеливания, разведка природных ресурсов и астрофизические исследования, диагностика плазмы и ранних этапов заболеваний человека, анализ загрязнений окружающей среды и многие другие области техники не могут успешно развиваться без применения различных типов современных фоточувствительных устройств.
Глава 1
Фотоприемники излучения
Параметры и характеристики
Параметры излучения, преобразуя модулированное по интенсивности световое излучение в электрический сигнал, осуществляют детектирование света. Основными параметрами приемников являются чувствительность, темновой ток и порог чувствительности. Параметры определяются при заданных источнике излучения (обычно монохроматическом), электрическом режиме и температуре.
Чувствительность представляет собой отношение изменения электрической величины на выходе приемника, вызванного падающим на него излучением, к количественной характеристике этого излучения, представленной любой энергетической или фотометрической величиной. Для приемников ВОСП обычно указывается монохроматическая чувствительность по току. Электрической величиной на выходе здесь является ток, а количественной характеристикой излучения – мощность монохроматического источника на входе приемника с заданной длиной волны. Чувствительность Sλ имеет размерность А/Вт.
Где, ΔI- приращение фототока; ΔPλ- изменение плотности монохроматического потока.
Темновым током называют постоянный ток, протекающий через приемник в отсутствие действия светового потока в диапазоне спектральной чувствительности. Темновой ток является одним из источников шума.
Порог чувствительности определяется как среднеквадратическое значение первой гармоники действующего на приемник модулированного потока излучения источника фотосигнала, при котором среднеквадратическое значение первой гармоники напряжения (тока) фотосигнала равно среднеквадратическому значению напряжения (тока) шума, приведенному к единичной полосе на частоте модуляции потока излучения. Иными словами порог чувствительности находится, когда отношение сигнал-шум на выходе в полосе 1 Гц равно единице.
Где, ΔP-порог чувствительности; m-число, в которое сигнал фотоприемника превышает уровень шума; S-чувствительность; u2ш - уровень шума, заданный как дисперсия.
Помимо указанных параметров в паспорте приборов приводятся некоторые параметры электрической эквивалентной схемы (на пример, емкость, последовательное сопротивление), параметры предельно допустимого режима (допустимые значения напряжения, мощности, рабочих температур), а также условия хранения приборов.
Основными характеристиками приборов являются вольтамперная, спектральная, энергетическая, частотная и переходная. Вольт-амперная характеристика строится для заданных входной мощности температуры. Остальные характеристики соответствуют указанному электрическому режиму и постоянной температуре. Спектральная характеристика отражает зависимость монохроматической чувствительности от длины волны регистрируемого потока излучения.
Она может быть абсолютной и относительной. В первом случае по оси ординат откладывается абсолютная величина чувствительности (например, в А/Вт), во втором – относительная величина, отнесенная к максимуму спектральной чувствительности. Энергетической характеристикой называют зависимость фототока от входной мощности оптического излучения.
Частотная характеристика представляет собой зависимость чувствительности от частоты гармонической модуляции потока излучения. Переходная нормированная характеристика определяется под действием импульса оптического излучения в форме единичной ступени. Это – зависимость от времени отношения фототока, описывающего реакцию приемника установившемуся значению фототока. Переходная характеристика может быть прямой и обратной. Первая соответствует ступеньке появления излучения, вторая – прекращению излучения.
Энергетическая, частотная и переходная характеристики определяются для источника с заданной длиной волны. Частотная и переходная характеристики обычно приводятся для фиксированного сопротивления нагрузки. По этим характеристикам находят параметры, описывающие частотные и импульсные свойства прибора: предельную частоту, время нарастания и спада.