High-efficiency infrared receiver

Abstract

Исследования и разработки последних лет показывают перспективность использования высокоэффективных твердотельных приемников электромагнитного излучения на основе низкобарьерных диодов Шоттки. Особенно активно развивается подход к конструированию приемников на основе δ-легированных низкобарьерных диодов Шоттки с балочными выводами без смещения, так как для неохлаждаемых приемников микроволнового излучения у них практически нет конкурентов. Целью работы являлось улучшение основных параметров и характеристик, определяющих практическую востребованность приемников электромагнитного излучения среднего инфракрасного диапазона длин волн, работающих при температурах, близких к комнатной, за счет изменения конфигурации электродов диода и оптимизации расстояния между ними. Предложенное оригинальное конструктивное решение интегрального приемника среднего диапазона ИК-излучения на основе низкобарьерных диодов Шоттки с балочными выводами позволяет эффективно корректировать его основные параметры и характеристики. Моделирование электродинамических характеристик предложенного приемника, используя программный пакет HFSS, с базовым алгоритмом метода конечных элементов, реализованным для расчета поведения электромагнитных полей на произвольной геометрии с предварительно заданными свойствами материалов, показало: что при выполнении внутренних частей электродов низкобарьерного диода Шоттки в виде концентрической эллиптической выпукло-вогнутой формы можно достичь снижения потерь на отражение до –57,75 дБ и уменьшения коэффициента стоячей волны до 1,003 при одновременном увеличении коэффициента направленного действия до 23 на длине волны 6,09 мкм. При этом радиусы закруглений внутренних частей анодного и катодного электродов составляли 212 нм и 318 нм соответственно, а зазор между ними ‑ 106 нм. Указанные параметры позволят повысить эффективность разрабатываемой инфракрасной перспективной оптико- и радиоэлектронной аппаратуры различного целевого назначения, предназначенной для работы в среднем инфракрасном диапазоне длин волн.