1、 翻 先 学 仪二吞 , 口日 硅 光 电 二 极 管 的 原 理 和 应 用王 子 孟中 国 科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所提 要本 文 介 绍 了 一 种 供 遥 感 仪 器 使 用 的 具 有 高 可 靠 性 高 响 应 率 的 硅 光 电 二 机管 。 文 中 拒 要 地 论 述 了 该 器 件 的 基 本 原 理 和 设 计 要 点 , 并 对 其 性 能 作 了 较 详 细 的 图解 和 分 析 。 最 后 简 单 介 绍 此 器 件 的 应 用 。一 、 前 占 口 口门 曰 口仁 二硅 光 电 平 面 二 极 管 具 有 快 速 、 室 温 、 廉 价 、 坚
2、固 、 灵 敏 度 高 、 量 子 效 率 高 、 体 积小 、 重 量 轻 、 可 靠 性 好 、 使 用 方 便 等 特 点 。 它 不 仅 在 工 农 业 生 产 、 军 事 、 科 研 、 天 文 地 理 中得 到 广 泛 的 应 用 , 而 且 在 航 天 航 空 遥 感 中 也 有 很 好 的 使 用 , 因 此 , 硅 光 电 二 极 管 具 有 广阔 的 发 展 前 景 。 一 本 器 件 是 根 据 遥 感 仪 器 的 特 殊 要 求 而 研 制 的 。 经 过 几 年 来 的 买 践 已 取 得 满 意 的 结 果 。二 、 基 本 原 理 、 结 构 与 设 计硅 光 电
3、 二 极 管 的 本 质 是 一 个 反 向 偏 置 的 半 导 体 二 极 管 , 与 硅 光 电 二 极 管 的 结 构 相比 见 图 , 不 同 之 处 是 在 重 掺 杂 的上 电 极区 和 区 之 间 夹 有 一 层 叫 做 本 征 层 层 的 半 导 体 。其 工 作 原 理 由 图 所 示 。 当 结 受 到上 电 板 翱 艺 层下 电 提尸 入 硅 光 电 二 极 管 硅 光 电 二 极 管图 典 型 硅 光 电 二 极 管 结 构子 的 移 动 通 过 耗 尽 层 时 , 在 外 电 路 形 成 光 电 流 。由 于 硅 光 电 二 极 管 能 选 择 耗 尽 层 即 层是
4、比 硅 光 电 二 极 管 更 为 优 越 的 探 测 器 。光 照 射 时 , 光 子 和 半 导 体 晶 格 原 子 相 互 作用 , 当 入 射 光 子 能 量 五 一 超 过 硅 材 料禁 带 宽 度 。 二 。 , 就 在 耗 尽 区 中 或 离 耗尽 区 边 沿 一 个 扩 散 长 度 内 产 生 电 子 一 空 穴对 。 这 种 电 子 空 穴 对 被 外 加 电 场 拉 开 ,电 子 向 区 漂 移 , 空 穴 向 区 漂 移 , 当 载 流这 就 是 硅 光 电 二 极 管 的 简 单 工 作 原 理 。的 厚 度 , 使 灵 敏 度 和 响 应 速 度 最 佳 化 , 故
5、它区从 区户刀极足区山忆。下硅 光 电 二 极 管 是 光 电 器 件 的 重 要 组 成 部 分 , 是 可 见 光 和 近 红 外 光 波 段 的 主 要 探 测 器 。与 普 通 二 极 管 相 比 , 它 需 要 较 大 的 工 作 面 和 较 小 的 电 极 , 以 价 证 其 有 足 够 的 受 光 面 有 较 浅一 一期 光 李 仪 导 乓 券相 , 工 硅 光 电 二 排 管 工 作 环 理的 结 深 度 , 以 提 高 光 电 转 换 能 力 表 面 需 用 二 氧 化 硅 保护 , 以 保 证 管 子 的 稳 定 性 , 减 少 暗 电 流 和 光 线 反 射 。州 硅 光
6、 电 二 极 管 的 耗 尽 居 宽 度 基 本 上 与 外 加 反 偏 压 的平 方 根 成 正 比 , 同 时 还 与 灵 敏 度 、 产 生 电 流 、 响 应 时 间 有关 。 使 用 中 综 合 考 虑 各 种 因 素 , 选 择 电 阻 率 为 。 的 型 硅 材 料 , 利 用 足 够 宽 的 空 间 电 荷 区 宽 度 ,保 证 灵 敏 度 的 提 高 和 降 低 电 寄 值 将 会 得 到 良 好 的 效 果 。 其 中高 电 阻 率 的 材 料 具 有 较 大 的 抗 辐 射 能 力 , 这 很 适 合 于 遥 感 方面 的 应 用 ,为 满 足 遥 感 外 的 其 他 需
7、 蒙 , 称 们 还 设 计 了 不 同 的 管 壳 和管 座 。 封 装 主 要 用 平 玻 瑞 为 窗 口 , 以 便 于 对 准 和 探 测 。三 、 器 件 性 能。 电 学 特 性衷 暗 电 终硅 光 电 二 极 管 的 暗 电 流 是 在 无 步 照 时 , 尽 向 偏 耸 条 件 下 的 尽 向 电 饰 。 主 哥 肉 厚 向 诲 和 电流 几 、 产 生 电 流 和 表 面 漏 电 流 所 组 成 。反 向 饱 和 书 疼 提 肉 少 教 载 流 子 引 起 的 。 可 表 示 为一 一、 万 安 培式 中 下 秒 载 流 子 寿 命 以 。 材 料 电 阻 率六 腆 ” 一
8、始 灵 琢 面 面 积 ,产 生 电 流 称 是 由 于 复 合 巾 心 的 存 在 所 引 杯 , 可 表 示 为, 一 典 些 乙 火 一 工 坦 哩 亡 丛 凶 兰 生式 中 一 接 触 电 位 奉介一 外 加 屏 偏 压 。表 两 漏 电 沫 是 由 蜻 的 皿 塌 电 牌 形 成 的 旁 路 电 娜 , 作 为 舞 测 器 是 不 能 琴 略 的 ,林 晴 电 瘫卜 , 。 ,由 于 睛 电 流 是 反 偏 , 和 跟 度 的 函 数 , 因 此 测 晕 暗 电 海 是 在 一 定 的 瓜 度 和 反 偏 乐 下 进 行的 。暗 电 流 测 试 原 理 图 见 图 笋 。 暗 电 流
9、 与 反 偏 压 、 晴 电 流 与 温 摩 的 关 系 也 由 终 系 雏 禅 鼻 。我 们 研 制 的 珍 型 硅 犬 电 二 择 管 寒 为 取 系 列 户 本 文 并 始 出 稗 们 研 制 的 即 型 辉一 一翔 先 今 体一 一口一释曰 侧 曰 口 , , 叫 甲 、 目电电 必 纷纷纷纷 堆 粉粉奄奄 老老图 晴 电 流 测 试 原 理 图一 系 列 硅 光 电 二 极 管 部 分 性 能 供 参 考 。 由 于是 采 用 平 面 结 构 , 表 面 用 泊 保 护 , 暗 电 流 小 ,噪 声 低 。 时 一 可 达 一 “ 级 ,一 可 达 一 “ 级 。 图 表 示 暗 电
10、 流 与 反偏 压 的 关 系 。 该 图 并 附 上 暗 电 流 的 计 算 值 以 实际 的 材 料 和 工 艺 参 数 代 入 式 十 式 求得 与 反 偏 压 关 系 曲 线 。 从 图 可 知 , 暗 电 流与 反 偏 压 关 系 的 实 测 值 同 计 算 值 的 斜 率 较 接 近 ,器 件 的 实 测 值 的 斜 率 稍 大 , 是 由 于 漏 电 流 影 响 的结 果图 表 示 暗 电 流 与 环 境 温 度 的 关 系 。 硅光 电 二 极 管 的 反 向 饱 和 电 流 互 般 比 产 生 电 流 。低 得 多 , 如 果 器 件 做 得 好 的 话 , 表 面 漏 电
11、流 也 可不 计 , 那 么 暗 电 流 主 要 就 由 产 生 电 流 几 决 定 。 当本 征 载 流 子 浓 度 八 一 邝 , 耗尽 层 宽 度 攘 峰 艰 度 影 响 的 情 况 下琴 脚,妇龙 二 冲一 脚 喂 汤脚 毛 暗 电 举 与 反 偏 压 的 关 系才才才取 吵 , 二 鑫 弃 , 种 , , , 。 , 。 二 , 、。 郊 ” 釜 井 畏 经 粤 , 声 子 欲 一 , 一 朴 一 卜 一 , , 砂 , 邓 一式 中 , 和 晕 与 温 度 天 关 的 部 场 , 母 式 灭 ” 作 为暗 电 流 计 算 , 兮 式 值 表 示 在 图 中 。 由 图 可 知 暗
12、电 派 随着 温 度 的 升 高 而 增 加 , 其 斜 率 与 由 式 得 到 的 计 算值 基 本 一 致 。 当 温 度 每 增 加 约 , 暗 电 流 增 加 一 倍 。电 容硅 光 电 二 极 管 的 电 齐 包 括 精 书 谷 , 管 牵 电 容 、 弓 线嘟 容 、 金 属 化 电 容 等 。 结 电 容 解 可 表 示 为一一图 晴 电 流 与 舒 掉 屏 度 的 关 系几“ 叽 介、 对 “ ” 吕 又印 。 一 法 拉电 容 测 量 原 理 如 图 所 示 。 图 表 示 电 容 反 偏 压 服 和 鑫 一 特 性 。 电 阻率 二 的 材 料 做 成 的 器 件 电 容
13、为, “ 。 一 特 性 近 似 于 直 缘 , 可 认 为 是 来 变 结 , 由 该 直被被 训训训训 特 妇 劝 妞妞妞妞 一 蕊 一器器 件件件件件 记 录 仪仪、 毋 电 容 那 试 原 理 图线 的 料 率 求 得 衬 底 的 浓 度 与 硅 片 材 料 的 实 际 电 阻 率 相 许 。一 一劝 粉, 沪 光 学 特 性响 应 率户邓吸 矿刁 二 。 呼 讨响 应 率 是 描 述 光 电 二 极 管 灵 敏 度 的 参 数 。 所谓 响 应 率 就 是 对 于 给 定 波 长 的 入 射 光 , 每 接 受 单位 光 功 率 时 , 二 极 管 输 出 的 光 电 流 。 可 由
14、 下 式 给出电容一咎 。 。 “ 。 , “ ,相当于苗于位面积的容盯耘添如 ,图 一 皿 与 丫 名 一 关 系式 中 ” 量 子 效 率 久 光 波 长响 应 率 测 量 原 理 如 图 。 测 量 是 在 暗 室 中 进行 的 光 源 经 标 准 温 度 灯 。 图 表 示 直 流 响 应率 与 反 偏 压 特 性 。 由 于 选 用 高 阻 材 料 制 造 器 件 ,入 , 口 夕 灿 闭份“时嘀应麦光光光光要要要 被 侧侧你你你你你你 器 件件偏偏偏偏偏偏 电 奄奄奄 标 准准准 甲 电电鑫鑫鑫鑫 一 饶饶饶 多翁 , 。图 响 应 率 测 盘 原 理 图 口 污 、 劫 泌 一
15、和 嘟 。在 零 偏 压 卞 的 空 间 电 荷 区 宽 度 较 宽 , 故 响 应 率较 大 , 约 占 最 大 响 应 率 的 左 右 , 图 直 流 响 应 率 与 反 偏 压 关 系时 的 峰 值 响 应 率 约 占 最 大 峰 值 响 应 率 的 。 由 于 耗 尽 层 宽 度 十 所 以 量 子 效 率 较光电流妈妈妈妈 带 灯 光 讯讯尹尹尹尹,敌敌敌 光 派 入 二 绝 。 洲 况况产产岁岁岁岁岁岁几图 光 电 流 卜 与 照 度 关 系 图 伴 电 流 与 入 射 功 率 关 系一 一高 , 时 , 久 协 , 一 系 列 器 件 的 有 的 可 达 协 协 。图 表 示 光
16、 电 流 与 照 度 关 系 。 图 表 示 光 电 流 与 入 射 功 率 关 系 。 从 图 可 知 , 本 器 件 从 低照 度 到 高 照 度 、 从 低 入 射 功 率 到 高 入 射 功 率 均 有 较 好 的 线 性 性 , 动 态 范 围 在 个 数 量 级 以上 。 部 分 器 件 动 态 范 围 可 达 个 数 量 级 犷 今 一 ” 范 围 非 线 性 度 不 大 于 。光 谱 响 应 的 测 量 原 理 如 图 。 不 同 的 是 以 单 色 仪 代 替 滤 光 片 , 还 有 一 个 热 释 电 探 测 器 作标 准 以 便 与 待 测 器 件 比 较 。 图 表 示
17、 光 谱 灵 敏 度 特 性 。 该 图 三 条 曲 线 的 峰 值 灵 敏 波 长 分 别 为矛矛矛 多多 飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞飞序序 号号 为 “ 卿卿 悦 心 盯 勺勺 闷闷闷闷岭岭岭 佑 护护护护护护口口口 助助 蕊 佬佬 网网网网回回回 刀 口口 斑 , 召召 网网网网乙乙乙乙 上 入 夕 口口口口口夕 忍忍 陌陌陌陌波 长 入 砰 印图 光 潜 灵 敏 度 特 性召 犷 配式 中 鱿 测 量 噪 声 的 频 率 间 隔探 测 率 玖 实 质 是 表 明 二 极 管 在 单位 面 积 、 放 大 器 的 带 宽 为 赫 时 、 单 位功 率 的 辐 射 能 获
18、 得 的 信 噪 比 。 一 宾 表 达 式为协 、 林 和 卜 , 表 示 不同 结 深 , 、 不 同 衬 底 浓 度 。 、 不 同 耗 尽 层厚 度 时 器 件 的 光 谱 特 性 。 一系 列 一 般 在 。 一 。 协 、 一系 列 一 般 在 。 一 卜 范 围 , 它 的灵 敏 度 大 于 峰 值 波 长 灵 敏 度 的 。光 谱 噪 声 和 探 测 率 产 硅 光 电 二 极 管 的 噪 声 主 要 是 由暗 电 流 决 定 的 。 它 的 大 小 , 直 接 反 映 器 件对 微 弱 信 号 的 探 测 能 力 。 其 噪 声 主 要 表现 为 散 粒 噪 声 的 性 质
19、。 可 表 示 为一 ,弓曲扭 , 食 种 旦 乙 习, 入 , 二 一 , 一 斌 二一 一 一 止 塑口图 表 示 探 测 率 , 气 光 谱 噪 声 、 图 响 应 率, 探 洲 率 户 , 光 谱 噪 声 崎 与 反 偏 压 关 系响 应 率 与 反 向 偏 压 的 关 系 。 和 可 用 计 算 办 法 求 得 , 以 供 用 户 参 考 。鹅鹅鹅鹅 如 凡凡凡 枚枚枚 硅 翅翅翅翅翅翅翅翅筹筹 委委委 双 调调调 蒸蒸蒸 延延延 蔡蔡止止止 装装装装装 退退退 艘艘受受受受受受受受受受受受 线线线 器器鬓鬓鬓鬓 铭铭铭铭铭铭铭铭铭铭撤撤撤图 响 应 时 阅 月 试 耳 理 困响 应
20、 速 度响 应 特 性 标 志 着 光 电 二 极 管 对 快 速 突 变 光信 号 的 传 输 响 应 。 影 响 响 应 速 度 的 是 光 生 载流 子 的 渡 越 时 间 , 弛 豫 时 间 和 少 数 载 流 子的 扩 散 时 间 。 若 以 耗 尽 层 为 主 要 工 作 区 , 扩 散时 间 可 忽 略 。 , 响 应 速 度 的 测 量 原 理 如 图 。 毫 微 秒 脉 冲信 号 发 生 器 驱 动 中 心 波 长 。 协 的 激 光 器 ,产 生 上 升 时 间 为 宽 度 为 的 光 脉 冲 。 硅光 管 的 测 量 回 路 很 简 单 , 其 原 理 如 图 。 一 方
21、一 一毅 处 权举 凭 粉 又一 一 一 一 仁 二 习 ,卜 匆要图 硅 光 电 二 极 管 的 侧 盘 回 路 原 理 图面 引 入 器 件 反 偏 置 , 一 方 面 提 供 一 个 尽 量 减 少 分 布 参 数的 交 流 电 路 以 减 少 对 响 应 速 度 的 影 响 。 另 外 还 用 微 微 秒光 脉 冲 源 产 生 的 半 宽 为 的 光 脉 冲 对 一 系 列的 器 件 进 行 吻 量 。图 表 示 响 应 时 间 与 反 偏 压 关 系 。 图 表 示 响 应 时间 与 负 载 电 阻 特 性 的 关 系 。 本 器 件 采 用 高 姐 材 料 、 芯 片较 厚 、 结
22、 深 较 小 , 因 此 串 联 电 阻 较 大 , 对 响 应 时 间影 响 也 就 较 大 。 另 外 下 降 时 间 较大 , 因 为 粒 子 的 扩 散 时 间 在 接 收脉 冲 光 时 拖 长 了 光 电 流 的 “ 尾巴 ” , 所 以 低 偏 压 时 尤 甚 。 从 图看 到 负 载 电 阻 达 。时 , 上 升 时 向 受 影 响 还 较 小 后沿 卞 降 时 间 随 凡 上 升 略 有 增 加 ,一 称 较 明 显 是 由 于 嫩 大 所致 。均 匀 性 和 稳 定 度口口口 曰曰 日日 口口 厂厂 日日 仁仁 口口 口口 巨巨 日日 口口 口口 巨巨 口口 口口 巨巨 巨巨
23、 反反 口口日日日 门门 牙牙 曰曰 厂厂 厂厂 门门 曰曰 日日 日日 不不 厂厂 几几 口口 日日 厂厂 口口 口口 丁丁 厂厂 比比 口口 口口 曰曰日日日 了了 曰曰 四四 口口 厂厂 口口 口口 曰曰 刃刃 巨巨 口口 口口 口口 盯盯 口口 口口 刃刃 口口 印印 口口 口口 口口口口口 不不 门门 口口 厂厂 厂厂 厂厂 巨巨 口口 口口 石石 厂厂 日日 日日 口口 曰曰 厂厂 口口 口口 厂厂 厂厂 曰曰 印印 日日 日日 日日口口口 刀刀 曰曰 口口 口口 口口 口口 口口 口口 口口 日日 巨巨 日日 口口 口口 口口 口口 口口 口口 口口 团团 口口 口口 口口 门门
24、 曰曰 曰曰 日日 曰曰 日日 曰曰 日日 日日 日日 划划 口口 口口 口口 口口 口口 口口 口口 团团 口口 口口 口口门门 门门 门门 口口 图图 口口 口口 口口 口口 口口 比比 口口口 】口口 口口 口口 口口 口口 匡匡 口口 口口 口口 曰曰曰 汀汀 门门 口口 网网 厂厂 厂厂 口口 口口 巨巨 址址 巨巨 口口 日日 口口 口口 日日 匡匡 口口 口口 口口 口口 可可可 曰曰 闪闪 门门 日日 口口 门门 口口 闪闪 口口 口口 口口 匹匹 口口 图图 口口 口口叮叮叮 门门 唇唇 匾匾 口口 口口 门门 口口 口口 口口 口口 画画 园园 口口 口口 口口 口口 口口
25、 口口 圈圈 回回 口口 口口 口口图 响 应 时 间 与 反 偏 压 关 系气 分 刀 妙皿 口色 拟 一 气 琦 “, 一 协伽 一 活 勺 丫二懦 ,翻 汽 冲图 响 应 时 间 与 负 载 电 阻 特 性 关 系采 用 小 光 点 测 量 , 本 器 件表 面 灵 敏 度 的 不 均 匀 性 为 。 , 了 七 。 。 经测 试 表 明 二 极 管 的 输 出 相 对稳 定 度 优 于 士 半 小时 , 小 时 。一 器 件 的 主 要 技术 指 标 达 到 美 国 在 年 月发 射 的 “ 诺 阿 ” 卫 星 上 用 的喇 。 的 , 硅 光 电 二 极 管 的 先 进 水 平 见
26、表 。表 列 出 了 一 父 和 亡 灯 一 系 列 器 件 参 数 的 典 型 值 。表 列 出 了 与 国 外 部 分 同 类 器 件 性 能 的 比 较 值 。可 靠 性 和 德 定 性所 谓 器 件 的 可 靠 性 是 指 器 件 在 规 定 的 条 件 使 用 环 境 和 工 作 条 件 下 , 在 一 定 时 间 内 能正 常 工 作 的 概 率 。 而 稳 定 性 是 指 器 件 在 各 种 环 境 条 件 下 贮 存 或 工 作 以 后 各 技 术 参 数 的 变 化 。所 以 评 价 器 件 的 质 量 不 仅 从 技 术 参 数 上 而 且 应 从 可 靠 性 、 稳 定
27、性 上 来 全 面 衡 量 。 特 别 是 对 遥感 仪 器 可 靠 性 和 稳 定 性 尤 其 重 要 , 而 且 要 求 也 更 高 。硅 光 电 器 件 的 可 靠 性 和 稳 定 性 , 直 接 与 器 件 的 材 料 、 结 构 、 使 用 目 的 , 以 及 使 用 电 路 的龟 学 、 热 学 条 件 、 温 度 、 湿 度 、 压 力 、 放 射 性 辐 射 、 振 动 、 冲 击 、 愉 蚀 等 密 切 相 关 。一 一龙 步 学 仪 器 卷 一 一 一 一 一 一 一 一 一 户户裹 器 件 参 橄 典 型 值 一 览 表 。 忍 项项 目目 妇 号号 测 试 条 件件 一
28、 一 。 一 。 丁丁 一 工 汀汀一一一一一一一 。 一 一 月月单单单单单单单单单单单 位位显显显 大 小小小小 。 甲 肠肠 正 方 。 石 正 方 甲峨峨峨峨峨峨 正 方 圆 圆莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎莎件件件 面 权权 人人 。 。 工 。 口 ,赌赌 宛 魂魂 试 , 一 浓 一 试 一 , 分分 又 一一 又 一电电 容容 。 拓拓晌晌 应 时 间间 、 。忆忆 对 。 卜 处处 一 多响响 应 时 间间 二 、 。对 。 卜 处处 。响响
29、应 率率率 、 入 二 。 。 。 。 。 。 。 。 分分 卜 林探探 侧 率率 入 “ 、 入 。 卜 。二 名名 。 。 。 。峰峰 值 灵 敏 波 长长 入 , 二 。 一一 。 一一 。 一一 。 一一 。 一一 。 一一 。 一一一一一一一一一一一一一一。 。 。 。 。 。 件。 一一一一户户 应 波 长 范 田田 入入入 。 一一 。 一一 。 一 。 。 一一 。 一 。 。 。 。 一一 卜。工 作 , 二二 一 一一 一 一一 一 一一 一 一一 一 一一 一 一一 一 一 裹 与 国 外 同 类 器 件 性 能 比 较 表 。 序序序 器 件件 灵 敏 面面 暗暗 电电
30、 上上 峰峰 峰 量量 通 道 通 道 制 造 单 位位号号号 型 号号号号号号号号号号号号号 电电 容容 升升 值 、 值 考 了 只 民 一一 。 一一一面面面面面面 流流 时时 波 响 效效效效效效效效 。 林积积积积积积 间间 长长 应 率率 抖 响 应 率她她她她 , 红 皿 翠 响 应 率囚一 。 只 一一 。 。 。 二 、 上 海 技 物 所 。一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 。 。 。 。 、 上 海 技 物 所所正 方 工 二 汀 , 丫 、诺诺诺 阿 卫 星 用用 。 。 。 一一 。 。 。正 方 , 丫 、 。
31、皿美一 。 。 。 。 。 。 、 上 海 技 物 所所一 正 方 口口口甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲 。一 圆 。 。 、 上 海 技 物 所所七一 。 。 。 与 。 、 松 下 电 子子一 。 甲 。 工 业 研 究 所所圆 日。 。 又 、 美七 二 心 公 司司一 甲 。 。 。 、圆 卜 二一一 。 甲 。 。 。 名圆 。 、甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲甲 二一一 圈 。印 。 又 、圆一一 。 。 刃 、峰 值响应率认 、一 一硅 期 光 学 仅 器 卷我 们 在 器 件 的 设 计 和 制 造 过 程 中 进 行 严 格 的 质 量 控 制 , 使 之 在 制 造 中
32、消 除 了 隐 患 , 从 根本 上 提 高 了 器 件 的 质 量 。 且 用 高 阻 材 料 和 玻 璃 窗 口 , 大 大 地 减 少 了 射 线 对 器 件 的 辐 照 损 伤 。从 而 使 质 量 得 到 很 好 的 保 证 。 另 外 , 通 过 各 种 不 同 的 合 理 的 工 艺 筛 选 方 法 , 把 早 期 失 效 质 量不 合 格 的 器 件 剔 除 , 降 低 器 件 的 失 效 率 , 以 保 证 提 高 器 件 的 可 靠 性 和 稳 定 性 。 器 件 的 筛 选 按任 务 不 同 而 有 所 区 别 。 我 们 在 力 学 、 地 面 环 漠 、 轨 道 环
33、漠 租 工 作 寿 命 等 多 方 面 进 行 试 验 。 抽样 试 验 表 明 一 和 一 系 列 器 件 平 均 工 作 寿 命 年 以 上 , 器 件 工 作 一 年 的 可 靠性 为 以 上 。 总 之 , 该 器 件 在 可 靠 性 和 稳 定 性 方 面 是 得 到 很 好 保 证 的 。四 、 特 点 和 应 用。 特 点本 器 件 的 主 要 特 点 有对 于 宽 的 发 光 光 谱 有 较 高 的 灵 敏 度 。低 偏 压 或 零 偏 压 下 具 有 较 高 的 灵 敏 度 , 适 合 于 宽 带 弱 光 的 探 测 和 计 量 。暗 电 流 小 、 噪 声 低 。灵 敏 面
34、 积 大 、 使 用 方 便 。提 高 了 短 波 响 应 , 部 分 器 件 在 。 协 处 就 具 有 峰 值 波 长 的 响 应 度 为 左 右 。里 。 应 用硅 光 电 二 极 管 是 一 种 将 可 见 光 和 近 红 外 信 号 转 变 为 电 信 号 的 器 件 。 主 要 应 用 在 光短 讯 和 激 光 技 术 , 扫 描 辐 射 计 , 传 真 可 见 和 近 红 外 接 收 , 测 距 , 测 温 , 相 机 , 微 光 功 率 和敬 电 流 测 量 , 光 纤 电 缆 的 参 数 测 量 , 自 校 准 技 术 , 生 物 医 学 侧 试 设 备 , 分 析 仪 器
35、, 光 电 转 换的 自 动 控 制 , 光 祸 合 器 , 高 速 光 学 读 出 装 置 , 光 情 报 处 理 装 置 , 光 遥 控 装 置 , 导 弹 制 导 系统 , 彩 色 比 较 仪 , 自 动 报 警 , 自 动 计 数 , 触 发 器 等 。 下 面 给 出 两 个 应 用 实 例 。光 电 式 电 子 清 纱 器 的 电 原 理 见 图 。 它 是 装 在 络 筒 机 上 清 除 棉 纱 竹 节 疵 点 浴 称 大 肚, 心心心 崎 否导导 叼叼叼 州 扭扭 落落剐剐剐剐 洲 一一一几几 、骂骂骂骂骂骂骂骂 卜 凡矿矿矿矿矿矿矿盯盯 ,圈 电 子 清 纱 器 的 电 原
36、理 图一 一 翻 光 攀 仪二卷一 一 一 一 一 一 一 对不的 一 种 自 动 检 测 清 除 装 置 。 由 红 外 发 光 管 和 硅 光 管 组 成 光 电 转 换 电 路 , 通 过 放 大 、 鉴 别 ,纱 线 进 行 连 续 检 测 , 将 疵 点 自 动 清 除 。 与 机 械 式 清 纱 机 相 比 , 具 有 高 灵 敏 度 , 调 整 方 便 ,损 伤 纱 线 , 工 效 高 等 优 点 , 适 用 于 各 类 细 长 线 状 物 外 径 尺 寸 的 快 速 测 量 , 对 提 高 质 量 和 劳 动生 产 率 , 降 低 劳 动 强 度 有 很 大 作 用 。脉 冲
37、式 激 光 峰 值 功 率 计 的 原 理 见 图 。 它 是 测 量 脉 冲 式 激 光 器 峰 值 功 率 值 的 仪 器 。 基 本一 毛 耘 一 一 一月 互 瓜 森叭 “ 卞 白瓜 一 上 腻淤 冲 光 峰 撇 计 的 原 图几原 理 与 一 般 功 率 计 相 同 , 但 测 量 对 象 是 脉 冲 光 , 需 用 灵 敏 度 高 、 电 容 小 、 响 应 快 的 硅 光电 二 极 管 作 为 光 电 转 换 器 件 及 深 度 负 反 馈 的 高 阻 抗 、 高 速 率 的 运 算 放 大 器 作 为 微 电 流 放 大级 。 峰 值 检 波 用 积 分 保 持 电 路 。本
38、器 件 是 一 种 接 收 光 的 探 测 器 。 要 保 证 器 件 能 长 时 间 稳 定 可 靠 地 正 常 工 作 , 首 先 , 要 注意 所 选 用 器 件 的 规 格 和 使 用 时 的 环 境 条 件 如 环 境 温 度 , 与 物 的 相 对 位 置 , 物 体 的 性 质 、 形状 、 尺 寸 、 辐 射 等 , 工 作 电 源 及 其 稳 定 状 态 , 使 工 作 条 件 低 于 本 器 件 的 最 大 限 额 。 其 次 ,本 器 件 一 般 在 反 偏 压 下 工 作 可 取 得 较 高 灵 敏 度 和 较 小 时 间 常 数 , 但 不 加 偏 压 也 能 很 好
39、 地 工 作 ,再 则 , 如 要 改 善 频 率 响 应 就 要 减 少 电 容 可 选 用 小 面 积 器 件 或 适 当 增 加 反 偏 压 , 并 根 据 频率 要 求 选 择 最 佳 的 负 载 电 阻 。 还 有 , 要 尽 可 能 地 把 本 器 件 安 装 在 防 护 罩 内 , 以 防 止 雨 、 露 、 雾 、 潮 气 及 尘 埃 的 影 响 。 此 外 , 在 标 准 计 量 方 面 使 用 要 尽 可 能 有 恒 温 的 条 件 。 在 设 计 光 电 仪器 时 对 环 境 温 度 和 结 温 要 给 予 充 分 的 注 意 。本 器 件 几 年 来 已 在 多 种 空
40、 间 遥 感 仪 器 上 使 用 , 并 在 微 光 功 率 测 量 、 光 纤 电 缆 的 参 数 测量 、 激 光 功 率 稳 能 控 制 和 检 测 、 自 动 报 警 、 自 动 控 制 、 环 境 保 护 等 方 面 均 得 到 广 泛 应 用 。 可以 预 料 今 后 在 遥 感 、 天 文 、 气 象 、 计 测 、 光 通 讯 、 自 动 化 等 领 域 会 有 更 好 的 发 展 前 景 。最 后 对 支 持 本 工 作 的 上 海 技 术 物 理 所 、 成 都 计 量 测 试 研 究 院 、 上 海 测 试 所 、 上 海 光 机 所及 本 组 的 各 位 同 志 表 示 感 谢 。参 考 文 献 伯 托 利 亚 , 科 什 半 导 休 探 测 器 , 原 子 能 出 版 社 。柏 仑 明 男 等 夕 二 才 卜 犷 才 才 一 , 映 像 情 报 , , 工 , 。, , 。 头 卜 。 。 美 爱 德 华 扬 半 导 体 器 件 基 础 , 人 民 教 育 出 版 社 。醉 君 敖 等 编 光 辐 射 测 员 原 理 和 方 法 , 计 量 出 版 社 。 。 半 导 体 器 件 制 造 技 术 丛 书 编 写 组 硅 平 面 器 件 工 艺 墓 础 , 国 防 工 业 出 版 杜 。一 一
