Широкодиапазонные фотоэлектрические измерительные преобразователи на основе полупроводников с многозарядными примесями

Abstract

Обобщенными параметрами оптико-электронной информационно- измерительной системы, определяющими ее качество, служат частотный и спектральный диапазон обрабатываемых сигналов, динамический диапазон их изменения, время существования измерительного сигнала и время, необходимое для обработки полученной информации. Основными критериями при выборе фотоэлектрических полупроводниковых преобразователей (ФЭПП) являются подходящая область спектральной чувствительности и достаточный динамический диапазон. При этом достигаемая величина динамического диапазона определяется конструктивными особенностями ФЭПП и свойствами материала, из которого ФЭПП изготовлен, так и способом обработки фотосигнала. Во многих применениях ФЭПП в условиях существования высокояркостных помех, например, в технике измерения характеристик изображений с высоким контрастом, спектрофотомерии слабых навигационных звезд, метрологии слабых оптических излучений и т.д., требуется формировать измерительный сигнал в широком диапазоне плотностей мощности оптического излучения. Особенностью полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей, служащих элементной базой фотоприемных устройств различного назначения, является зависимость характеристик и параметров таких приборов, в том числе, и динамического диапазона, от рекомбинационных процессов через глубокие уровни многозарядных примесей. Существующий в литературе подход к расширению динамического диапазона ФЭПП в область высоких плотностей мощности оптического излучения аппаратным способом не учитывает нелинейные фотоэлектрические процессы, связанные с рекомбинацией неравновесных носителей заряда через глубокие уровни многозарядных примесей. Совокупность различных путей расширения динамического диапазона приводит к возможности решения поставленной задачи при использовании многоэлементных или одноэлементных ФЭПП. Применение одноэлементных ФЭПП обеспечивает более простую конструкцию, включая оптическую часть, увеличение чувствительности и быстродействия измерительного преобразователя. Таким образом, разработка одноэлементного ФЭПП с широким динамическим диапазоном на основе полупроводников с многозарядными примесями представляет актуальную научно-техническую задачу, т.к. это позволит расширить область применения оптико-электронных информационно-измерительных систем, сократить число переключаемых измерительных каналов и поддиапазонов измерения, и, в целом, повысить качество измерительной системы.