Представлена модель для расчета отношения сигнал/шум КРТ ФПУ на базе канала считывания фотосигнала с прямоинжекционным входным каскадом, работающего в ITR и IWR режимах. Модель позволяет рассчитать и оптимизировать шумовые характеристики ФПУ при наличии экспериментальных параметров фотодиода и характеристик кремниевой технологии изготовления микросхемы считывания. В модели учтены следующие механизмы шума: дробовой шум фотодиода, обусловленный флуктуациями потока излучения и темнового тока; тепловые шумы фотодиода и основных узлов канала считывания; шумы сброса; 1/f-шумы фотодиода и основных узлов канала считывания. Также в модели учитывается эффективность инжекции фототока и влияние паразитных емкостей шин мультиплексирования.
В данной статье представлен анализ современных тенденций в развитии технологии барьерных фоточувствительных структур на основе CdxHg1-xTe (КРТ) для среднего и дальнего инфракрасного (ИК) диапазонов, работающих при температурах, близких к комнатным. Рассмотрены и проанализированы основные подходы к решению задачи повышения рабочей температуры фотодиодного приёмника.
Проведен сравнительный анализ способов измерения параметров ФПУ на длину волны 10,6 мкм в режиме оптического гетеродинирования. Показано, что большими преимуществами обладает модуляционный метод, позволяющий измерять характеристики ФПУ в широком диапазоне частот при значительном упрощении техники измерений. Разработана установка для измерения быстродействующих ФПУ на основе КРТ на длину волны 10,6 мкм в гетеродинном режиме модуляционным методом.
Разработана, изготовлена и исследована матричная микросхема фотоприемника, предназначенная для приема оптического сигнала в диапазоне длин волн 0,4—1,0 мкм, его преобразования в электрический сигнал и вывода в аналоговом виде на 1, 2, 4, 8 или 16 выходов. Основные параметры: зарядовая емкость до 200 тыс. электронов; частота кадров максимального формата более 600 Гц; интегральная чувствительность до 1000 В/(лкс).
Первый практический интерес к полупроводниковому слоистому соединению GeS был обусловлен, в частности, тем, что в 70-х годах прошлого века на нем осуществлялась голографическая запись. Очередной интерес к моносульфиду германия возник недавно. Так, американские ученые создали устройство, которое сохраняет значительное количество солнечной энергии. Обнаружение эффектов переключения и электрической памяти обуславливает их практическое применение в электронике. В этот список можно добавить эффект термопереключения моносульфида германия с участием примесей редкоземельных элементов.
В настоящей работе приведены экспериментальные исследования влияния режимов МОСгидридной эпитаксии на структурные и электрофизические свойства гетероструктур InGaAs/InP. Выбранные режимы использовались для выращивания приборных структур, на которых изготовлены планарные лавинные фотодиоды. По результатам измерения их фотоэлектрических характеристик был сделан вывод о возможности использования разработанных структур для изготовления планарных лавинных фотодиодов.
В данной работе представлена классификация и проведен сравнительный анализ топологий матриц фоточувствительных элементов (МФЧЭ) многорядных матричных фотоприемных устройств (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН) для инфракрасных (ИК) односпектральных оптико-электронных систем (ОЭС) с линейным однокоординатным сканированием. Предложен новый тип топологий МФЧЭ с «вложенными субматрицами», позволяющий снизить требования к юстировке ОЭС с одновременным обеспечением высоких пороговых характеристик. Рассчитаны требования к точности юстировки ОЭС со сканированием в зависимости от типа и параметров топологии МФЧЭ. Предложены топология МФЧЭ и новый способ комбинированного ВЗНсуммирования, позволяющие улучшить пороговые характеристики ОЭС на основе аналоговых КМОП-регистров ВЗН при сохранении суммарной емкости схемы ВЗН-суммирования. Предложен метод расчета требований к устройству, сканирующему ОЭС при использовании ФПУ с многосубматричной топологией МФЧЭ. Рассчитаны амплитуды сигналов на выходе ОЭС после процедуры согласованного суммирования в зависимости от степени рассинхронизации процессов сканирования и ВЗН-суммирования.
Представлен аналитический метод расчета параметров инфракрасного (ИК) фотоприемного устройства с заданной топологией матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ), осуществляющего регистрацию малоразмерных объектов в режиме линейного сканирования. Метод позволяет оценить отношение сигнал/шум и пространственное разрешение ИК фотоприемного устройства (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН) с учетом функции рассеяния точки оптической системы, пространственного распределения чувствительности фоточувствительных элементов (ФЧЭ), параметров дискретизации, ВЗН-суммирования и накопления, значений дробового шума и шума считывания, согласованного суммирования выходных сигналов ИК ФПУ. Проведена оценка пространственного разрешения ИК ФПУ в направлении сканирования, а также в направлении, ортогональном сканированию по двум малоразмерным объектам и по гармоническим мирам в зависимости от параметров топологии МФЧЭ. Найдены оптимальные размеры ФЧЭ (обеспечивающие максимальное отношение сигнал/шум, пространственное разрешение системы при этом не учитывалось) при регистрации пятна излучения в плоскости МФЧЭ, расположенного в максимуме/минимуме пеленгационной характеристики, с учетом/без учета шума считывания, с учетом/без учета дополнительной пространственной обработки выходных сигналов.
Рассмотрена двойная гетероструктура на основе прямозонных полупроводников со средним слоем фотопоглощения при напряжении лавинного пробоя. Такие структуры используются при создании лавинных фотодиодов с разделенными областями поглощения и умножения (ЛФД с РОПУ). Показано, что при расчете предельно возможных характеристик ЛФД с РОПУ даже в слое поглощения необходимо учитывать ударную генерацию электронно-дырочных в пар, причем это можно выполнить аналитически.
При измерении фотоприемных устройств (ФПУ) на практике используется не сама относительная спектральная характеристика (ОСХ), а параметры, которые получаются при ее обработке: коэффициент использования излучения источника приемным устройством, граничные длины волн по уровню сигнала 0,1 (или 0,5) и длина волны, соответствующая максимуму спектральной чувствительности. При этом вопрос ошибки измерения этих параметров в литературе слабо освещен, а за ошибку измерения принималась точность измерения ОСХ. Целью данной работы являлось определение точности измерения основных параметров ОСХ, используемых на практике, путем моделирования процесса измерения ОСХ и ее последующей обработки. Особое внимание было уделено коэффициенту использования, который применяется в расчетах основных фотоэлектрических параметров ФП и ФПУ (вольтовая чувствительность, удельная обнаружительная способность, пороговый поток). В результате проведенных исследований был сделан вывод о том, что ошибка определения коэффициента использования при согласовании диапазонов спектральной чувствительности источника излучения и приемного устройства и ОСШ не менее 100 составляет не более 10 %. Ошибка измерения граничных длин волн составляет примерно 2 %. Ошибка определения длины волны соответствующей максимуму чувствительности составляет 3 % при явно выраженном максимуме и при невыраженном – 30 %.