Обосновывается необходимость расширения динамического диапазона в МФПУ коротковолнового ИК-спектра. Традиционно применяемые способы обладают низкой эффективностью, в особенности, в крупноформатных матрицах с шагом не более 15 мкм. Наибольшей эффективностью расширения динамического диапазона (до 100 дБ) обладают накопительные ячейки с индивидуально изменяемой передаточной характеристикой в зависимости от яркости фрагментов наблюдаемой сцены. В данной работе предлагается простой в топологической реализации и эффективный способ расширения динамического диапазона, основанный на автоподстройке времени накопления индивидуально в каждой ячейке интегральной схемы считывания. При этом сохраняется высокая крутизна и линейность преобразования в накопительных ячейках с умеренной освещенностью (до 50–70 % от максимального сигнала), но снижается чувствительность в ячейках, близких к насыщению. В результате формируется линейно-логарифмическая передаточная характеристика, обеспечивающая расширенный динамический диапазон. В работе приводятся примеры полученных изображений с расширенным динамическим диапазоном в коротковолновом ИК-спектре.
В данной работе рассмотрены физико-технологические особенности вакуумных методов напыления при формировании топологии элементов микросхем. Проведенные исследования показали, что профили границ пленок при напылении через отверстия в маске резистивным испарением (навеска SiO, In), магнетронным (мишень ZnS) и ионно-лучевым (мишень SiO2) зависят как от метода напыления, так и от технологических параметров масок.
Предложена оптическая схема установки измерения ФПУ на длину волны 10,6 мкм в гетеродинном режиме. Проведен анализ параметров и свойств оптических элементов, фокусирующих лазерное излучение в пятно малых размеров. Выбран тип и материал линз, антиотражающее покрытие, рассчитаны характеристики оптических элементов измерительной установки.
Исследованы спектры фотопроводимости монокристаллов (SnS)1-x(GdS)x (x = 0,001; 0,002) при температурах (80 К, 200 К, 300 К. Было установлено, что добавка Gd увеличивает фоточувствительность бинарного соединения SnS на порядок, а также расширяет спектральную область фоточувствительности в длинноволновую область. Результаты расчета основных фотоэлектрических параметров монокристаллов (SnS)1-x(GdS)x показывают, что они являются перспективным материалом для изготовления оптоэлектронных ключей и фотоприемников в области ближнего инфракрасного диапазона (0,6–1,3 мкм).
Определена возможность использования ФЭУ-МКП «Топаз» в качестве спектрометрического датчика. Исследован характер зависимости средней амплитуды импульса ФЭУ от числа электронов, испускаемых фотокатодом под воздействием вспышки сцинтиллятора, произведена оценка собственного амплитудного разрешения ФЭУ. Предложен и опробован способ определения количества фотоэлектронов в «пакете» при многофотонном импульсном облучении по выходному току ФЭУ-МКП. Полученные экспериментальные данные – линейная зависимость амплитуды импульсов от количества электронов в «пакете» при многофотонном импульсном облучении и достаточно низкое собственное амплитудное разрешение – позволяют сделать вывод о возможности использования ФЭУ-МКП «Топаз» в качестве спектрометрического датчика в сцинтилляционном спектрометре.
В работе предложено решение задачи оптимизации частотной характеристики входных ячеек большой интегральной схемы (БИС) считывания инфракрасных (ИК) многорядных фотоприемных устройств (ФПУ), осуществляющих регистрацию малоразмерных объектов на пространственно-однородном фоне. В качестве критерия выбрано значение отношения сигнал/шум на выходе ячейки. Предложено расположить дополнительные (отключаемые) дискретно-аналоговые фильтры нижних частот (ФНЧ) первого порядка в ячейках БИС после интеграторов. Подключение дополнительных ФНЧ позволит обеспечить высокую чувствительность к излучению малоразмерного объекта, а отключение ФНЧ – высокое пространственное разрешение. В работе определены оптимальные параметры дополнительных ФНЧ, проведено сравнение эффективности работы предложенных ФНЧ с эффективностью согласованного суммирования сигналов от малоразмерного объекта.
Представлены результаты расчетов фотоэлектрических характеристик многоэлементных ИК ФПУ с «сотовой» топологией фоточувствительных элементов при регистрации точечных источников излучения. При расчетах учтены основные фотоэлектрические и конструктивные параметры фотоприемников и оптической системы. Показано, что предлагаемая топология фоточувствительной матрицы позволяет увеличить пороговую чувствительность и, следовательно, вероятность обнаружения точечных источников.
Рассмотрены параметры средневолнового инфракрасного фотоприемного устройства, изготовленного в виде гибридной микросхемы на основе фокальной матрицы планарных n+–pпереходов HgCdTe с числом 20482048 элементов и кремниевого мультиплексора. Температурная зависимость обратного тока элементов в диапазоне 125–300 К имела характерную зависимость Аррениуса с энергией активации близкой к ширине запрещенной зоны полупроводника и лимитировалась диффузионной компонентой тока. При более низкой температуре ток лимитировался генерацией носителей с участием глубокого уровня локализованного вблизи середины запрещенной зоны. Гистограмма обнаружительной способности элементов матрицы имела вид симметричной кривой с максимумом и средним значением 1,31012 см Гц1/2/Вт.
В статье говорится об особенности проектирования импульсных ФПУ, связанной с необходимостью обеспечения квазиоптимальной фильтрации, обеспечивающей выделение сигнала из шумов фотодиода и усилителя. Показана одна из возможных простых реализаций квазиоптимального фильтра импульсного ФПУ на основе p–i–n- и лавинных InGaAs/InPфотодиодов. Представлены численный анализ зависимости пороговой чувствительности ФПУ на основе InGaAs/InP от длительности входного импульса излучения для различных диаметров фоточувствительного элемента для значений ёмкостей CФД и темновых токов IФД, а также оптимальные значения постоянной времени двойного RC-фильтра, обеспечивающие приемлемые длительности переднего фронта tmax при длительности входного импульса 0,5 = 10 нс для всего типоразмерного ряда ФПУ. Построены графики зависимости пороговой чувствительности ФПУ от длительности сигнала и диаметра фоточувствительного элемента. Сформулированы требования к структуре всех типов ФПУ для максимального выделения импульсного сигнала из шума.
Разработана математическая модель, позволяющая экспериментально реализовать метод измерения спектральной чувствительности ИК ФЧЭ, использующий модель черного тела (МЧТ) и систему регистрации сигналов ИК МФПУ. Построена теоретическая модель расчета спектральной чувствительности и проведено исследование корректности метода.