Разработан новый метод определения квантовой эффективности и темнового тока фоточувствительных элементов матричных ФПУ. Метод основан на экспериментально опробованной аналитической модели этих устройств, позволяющей рассчитывать все их параметры, в том числе сигнал и шум приборов. Метод опробован и позволяет получить полный массив величин этих важнейших характеристик в матрицах фоточувствительных элементов. Метод позволяет быстро определить значения средней квантовой эффективности и темнового тока каждого фоточувствительного элемента матрицы и экспрессно квалифицировать качество приборов.
New determination method of the IR array element’s quantum effi ciencies and dark currents is developed. The experimental investigation of the IR array element’s quantum effi ciencies and dark currents performed with InSb photodiode IR array. This method gives opportunity to receive full set of these important parameters of IR arrays. This measurement method is based on analytical model, which allows calculating signal and noise of detectors. The the IR array element’s quantum effi ciencies and dark currents method allows achieving average quantum effi ciency and dark current of each photosensitive element of array. It can use by vendors and consumers of detectors for quality control of devices.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
Матрицы ФПУ включают от нескольких сотен до нескольких миллионов ФЧЭ. Каждый ФЧЭ характеризуется следующими параметрами ─ темновой ток, квантовая эффективность и спектральный диапазон чувствительности. В хороших ФПУ необходимо, чтобы однородность этих параметров по всем ФЧЭ была бы не хуже заданной величины. Тогда с помощью последующей обработки сигналов (двухточечная коррекция, медианная фильтрация и т. д.) возможно выровнять характеристики выходных сигналов со всех ФЧЭ.
Измерение этих параметров с помощью прямых методов, например зондовых, просто невозможно из-за огромной трудоемкости и угрозы повреждения индиевых столбиков матрицы ФЧЭ.
В настоящей работе исследована работоспособность нового метода измерения средней квантовой эффективности и темновых токов в матрицах ФПУ. Представленный метод автоматизирован и позволяет провести измерения без ущерба для МФЧЭ за достаточно короткий промежуток времени.
Практический результат достигается тем, что регистрируют величины сигналов всех ФЧЭ, по крайней мере, при двух заданных температурах фона и двух заданных временах накопления, и по ним автоматически рассчитывают величины квантовых эффективностей и темновых токов всех ФЧЭ.
В результате, зная параметры всех ФЧЭ, можно автоматически получить все параметры МФПУ, а именно, пороговую облученность (NEI), пороговую мощность (NEP), удельную обнаружительная способность (D*), пороговую разность температур (NETD), динамический диапазон, токовую и вольтовую чувствительности, однородность характеристик по площади МФЧЭ и количество дефектных ФЧЭ.
Проведена экспериментальная проверка предлагаемого метода. Полученные результаты свидетельствуют о его работоспособности.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1 Филачев А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А.. Твердотельная фотоэлектроника. Фоторезисторы и фотоприемные устройства. — М.; Физматкнига, 2012. 2 Тришенков М.А.. Фотоприемные устройства и ПЗС. — М.; Радио и связь, 1992.
3 Болтарь К.О., Полунеев В.В., Яковлева Н.И. и др. // Прикладная физика. 2011. № 2. С. 73. 4 Shkedy L. et al. // Optical Engineering. 2011. V. 50. No. 6. P. 56.
5 Kozlowski L.J. et al. // Proceedings of SPIE. 2000. V. 4130. P. 245
6 Norton P. et al. // Proceedings of SPIE. 2000. V. 4130. P. 226
7 Филачев А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А.. Твердотельная фотоэлектроника. Фотодиоды. — М.; Физматкнига, 2011. 8 Патрашин А.И. // Прикладная физика. 2010. № 2. С. 103.
9 Патрашин А.И., Бурлаков И.Д., Лопухин А.А., Яковлева Н.И. // Прикладная физика. 2012. № 5. С. 81.
10 Патрашин А.И. // Прикладная физика. 2011. № 3. С. 98.
11 Патрашин А.И.//Прикладная физика. 2010. № 3. С. 123.
12 Филачев А.М., Таубкин И.И., Тришенков М.А.. Твердотельная фотоэлектроника. Физические основы. — М.; Физматкнига, 2005.
13 Patrashin A.I., Ivanov G.A., // Proceedings of SPIE. 1998. V. 3379. P. 555
Выпуск
Другие статьи выпуска
Целью данной работы является исследование диффузии цинка в фосфид индия и гетероструктуры n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Исследованы профили распределения концентрации носителей заряда в диффузионных структурах. Определен коэффициент диффузии цинка в монокристаллическом и эпитаксиальном InP, в n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Определена зависимость времени диффузии от толщины эпитаксиального слоя и подобрана формула, удобная для практических расчетов. Показано, что данный технологический процесс может быть использован в технологии изготовления pin-фотодиодов на основе структур n-InP/n-In0.53Ga0.47As/n+-InP. Приведены вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики фотодиодов.
Представлены результаты работы по созданию гетероструктур AlGaN/AlN на подложках сапфира методом МОС-гидридной эпитаксии, пригодных для изготовления матриц ультрафиолетовых p─i─n-фотодиодов солнечно-слепых фотоприемных устройств, и результаты исследований ультрафиолетовых матричных фотоприемников формата 320х256 на их основе. Методом высокоразрешающей микроскопии исследованы дефекты поверхности гетероструктур AlGaN и их влияние на дефектность элементов ультрафиолетовых матричных фотоприемников
В аппаратуре на основе МФПУ среднего инфракрасного диапазона спектра динамическая взаимосвязь может существенно ухудшить тактико-технические характеристики. В данной работе разработана методика оценки динамической взаимосвязи и выявлены основные закономерности явления, проведено исследование динамической взаимосвязи при различных технологиях изготовления матричных фоточувствительных элементов (МФЧЭ) и различных пассивирующих покрытиях. Результаты исследований показали, что для уменьшения динамической взаимосвязи, повышения воспроизводимости и величины чувствительности МФПУ, необходимо применять пассивацию напылением пленки ZnS.
Исследованы матричные ультрафиолетовые фотоприемные модули (УФМ) формата 320х256 элементов на основе гетероэпитаксиальных структур AlxGa1-xN (ГЭС AlGaN), чувствительные в видимо-слепом и солнечно-слепом диапазонах УФ диапазона. ГЭС AlGaN выращивались методами мосгидридной эпитаксии (МОС) и молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) на сапфировых подложках. Качество p-i-n-фотодиодов оценивалось по измерению вольт-амперных характеристик
Исследованы матрицы чувствительных элементов на основе p–i–n-фотодиодов из AlGaN формата 320×256 элементов с шагом 30 мкм и размером фоточувствительной площадки 20×20 мкм2 для подтверждения возможности создания матричных ультрафиолетовых фотоприемных устройств. Качество p–i–n-фотодиодов оценивалось по измерению вольтамперных характеристик. Темновые токи, измеренные между разделенными элементами в мезаструктуре, составили менее 10–13 A, а сопротивление более 1012 Ом·см
Проведен анализ существующих моделей показателя преломления КРТ. Разработана усовершенствованная модель показателя преломления, основанная на уравнениях Хёви-Ван-дамма и Крамерса-Кронига. Усовершенствована методика определения характеристик многослойных ГЭС КРТ по спектрам ИК-пропускания. Использование новой модели показателя преломления позволило уменьшить значения среднеквадратичных отклонений расчётных зависимостей от экспериментальных на 1–2% для сложных структур, выращенных методами МЛЭ и осаждением из МОС.
Предлагается современная концепция изготовления матричных фотоприемных устройств на основе существующих способов изготовления поликристаллических пленок халькогенидов свинца с фоточувствительностью в области спектра 2–3 и 3–4,5 мкм. Фотоприемник представляет собой тонкопленочные фоторезисторы, непосредственно нанесенные на микросхему КМОП мультиплексора, обеспечивающего накопление на время кадра и считывание фотоэлектрических сигналов. Для достижения высоких фотоэлектрических параметров фотоприемник в составе фотопремного устройства установлен на охлаждаемой поверхности термоэлектрического охладителя, обеспечивающего температуру охлаждения фотоприемника 200 К.
Исследованы температурные зависимости фотоэлектрических параметров матриц фотодиодов инфракрасного диапазона 1–3 мкм на основе эпитаксиальной структуры КРТ состава x = 0,414, выращенной методом осаждения из металлоорганических соединений и ртути (MOC-эпитаксия). Показано, что высокие характеристики чувствительности фотодиодов КРТ при температурах охлаждения Т = 160–170 К позволяют применять фотоприемники на основе эпитаксиальных слоев КРТ, выращенных МОС-эпитаксией, в перспективной оптико-электронной аппаратуре.
На основе точного решения уравнения Ланжевена рассчитаны корреляторы случайных полей (СП) концентрации и тока подвижных носителей заряда в гомогенном полупроводнике и в ИК фотодиоде с базой конечной длины. Показано, что в базе p–n-перехода рассматриваемые СП являются неоднородными даже при нулевом смещении, когда кон- центрация и ток подвижных носителей заряда не зависят от координаты. Установлено, что равновесные СП концентрации и тока подвижных носителей заряда в объеме гомогенного полупроводника являются однородными, а в приповерхностных областях — неоднородными даже при нулевой скорости поверхностной рекомбинации. Обоснована оптимальная структура ИК-фотодиода с коррелированной обработкой сигнала и шума.
Проведен анализ особенностей применения многорядных фотоприемных устройств с режимом ВЗН для регистрации точечных источников излучения. Определены зависимости регистрируемого сигнала и отношения сигнал/шум от размера фоточувствительных элементов, размера и положения пятна в фокальной плоскости, времени интегрирования фототока. Проведена оценка требований на синхронность скорости сканирования и опроса матрицы чувствительных элементов.
Представлены результаты воздействия импульсного мягкого рентгеновского излучения лазерной плазмы на морфологию поверхности твердых растворов эпитаксиальных слоев CdxHg1-xTe. Увеличение дозы облучения приводит к росту перепада высот микровыступов и шероховатости.
Статья посвящена разработке проекционного зеркально-линзового объектива оптического зонда для стенда измерения фотоэлектрической связи инфракрасных многоэлементных фотоприемных устройств диапазона спектра 2,7─3,2 мкм. В ходе работы было проведено математическое моделирование, подтвердившее возможность контроля фотоприемных устройств диапазона 2,7─3,2 мкм по методике, приведенной в ГОСТ 17772, а также определены основные требования к качеству изображения и точности позиционирования объектива, проведен синтез оптической системы.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2026 год.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400