8.15Характеристики фотоприемников

Фотоприемники являются приборами, реагирующими на поток излучения и эта реакция описывается рядом характеристик:

1.Вольт-амперная характеристика отражает зависимость тока, проходящего в цепи фотоприемника, от напряжения на нем, т. е. , - общий ток.

2.Спектральная характеристика - определяет реакцию фотоприемника на воздействие излучения с различной длиной волны. Она определяет спектральную область применения приемника, а также его спектральную и интегральную чувствительность.

3.Энергетическая (световая) характеристика отражает зависимость фотоответа от интенсивности возбуждающего потока излучения. Эта характеристика может иметь конкретный вид как ампер-ватная, вольт-ватная, люкс-амперная характеристики.

Энергетической характеристикой называют также зависимость интегральной и спектральной чувствительности приемника от интенсивности засветки.

4.Температурные характеристики определяют зависимость таких параметров фотоприемника, как темновой ток, темновое сопротивление, чувствительность от температуры окружающей среды. Рабочая область температур регламентируется соответствующими техническими условиями эксплуатации, где оговариваются значения основных параметров в крайних точках рабочих температур при номинальном напряжении питания фотоприемника.

Температурный коэффициент фототока определяется соотношением:

%

где I₁ и I₂ - световой ток при температуре Т₁ и Т₂ соответственно.

5.Пороговые характеристики описывают способность фотоприемника реагировать на световые сигналы слабой интенсивности. Пороговые характеристики в значительной степени определяются собственными шумами прибора, которые представляют флуктуации тока в отсутствие засветки.

Шумы могут иметь следующие природы:

- тепловой или белый шум проявляется в виде беспорядочных колебаний на выводах фотоприемника;

- генерационно-рекомбинационный (дробовый) шум определяется флуктуацией концентрации и времени жизни носителей заряда.

- радиационный шум обусловлен случайными флуктуациями потока излучения.

6.Частотные характеристики определяют зависимость фоточув-ствительности от частоты модуляции света. Они являются характеристикой инерционности фотоприемника.

Фотоприемники характеризуются следующими параметрами:

1. Рабочее напряжение фотоприемника U_p- постоянное напряжение, приложенное к фотоприемнику, при котором обеспечиваются номинальные параметры при длительной работе.

2. Максимально допустимое напряжение U_max -максимальное значение постоянного напряжения, при котором отключение параметров прибора от номинальных значений не превышает установленных пределов.

3. Мощность рассеивания, выделяемая при прохождении фототока, определяющий разогрев фотоприемника. Каждый фотоприемник характеризуется определенным значением максимальной мощности рассеивания, которое не должно превышаться.

4. Тепловое сопротивление R_T -сопротивление фотоприемника в отсутствие падающего на него излучения.

5. Дифференциальное сопротивление R_Д - отношение малых приращений напряжения и тока на фотоприемнике.

6. Темновой ток фотоприемника I_T - ток, проходящий через фотоприемник при указанном напряжении питания на нем в отсутствии падающего на него излучения.

7. Коротковолновая (длинноволновая) граница спектральной чувствительности - наименьшая (наибольшая) длина волны монохроматического излучения, при котором монохроматическая чувствительность фотоприемника равна 0,1 ее максимального значения.

8. Динамический диапазон линейности (в децибелах) - характеризует область значении лучистого потока Ф от Ф_max до Ф_min, для которой энергетическая характеристика линейна:

.

9. Максимум спектральной характеристики фотоприемника - длина волны, соответствующая максимальной чувствительности фотоприемника.

10. Токовая фоточувствительность S_i (А/лк или А/Вт) - определяет значение фототока, создаваемого единичным потоком излучения.

11. Вольтовая чувствительность S_u - характеризует значение сигнала в вольтах, отнесенные к единице падающего потока излучения. Единица измерения (В/Вт) или (В/лк).

Токовая и вольтовая чувствительности называются интегральными, если они характеризуют чувствительность к интегральному потоку излучения, и монохроматическими если характеризуют фоточувствительность к монохроматическому излучению.

12. Пороговая чувсвительность Р_пор определяет уровень мощности светового потока, при котором сигнал равен шуму.

13. Инерционность фотоприемников характеризуется постоянными времён нарастания фронта _н и спада _сп фотоответа при импульсной засветке. Ими определяются предельные рабочие частоты модуляции света, при котором не происходит заметного уменьшения фотоответа.

14. Напряжение шума фотоприемника U_ш - среднее квадратичное значение флуктуации напряжения на заданной нагрузке в цепи фотоприемника в указанной полосе частот.

15.Ток шума фотоприемника I_ш - среднее квадратичное значение флуктуации тока, проходящего через фотоприемник в указанной полосе частот.

16. Коэффициент фотоэлектрической связи многоэлементного фотоприемника К_ф.с - отношение напряжения сигнала с необлученного элемента в многоэлементном фотоприемнике и напряжению фотосигнала с соседнего облученного элемента, определяемое на линейном участке энергетической характеристики и рабочим напряжением во всех элементах.