Фотоприемники. 
Принцип действия, характеристики, параметры

В качестве фотоприемников могут использоваться различные вакуумные, газоразрядные и полупроводниковые фотоэлектрические приборы, у которых выходным параметром является изменяющийся во времени импеданс Z_ФD. Наиболее важной категорией являются полупроводниковые фотоприемники.

Принцип действия полупроводниковых фотоприемников основан на использовании внутреннего фотоэффекта в твердых телах. Он заключается во внутреннем освобождении носителей заряда под действием света. При этом поглощаемые полупроводником кванты излучения освобождают носители с примесных уровней или из валентной зоны (рис. 1.15). Соответственно различают.

собственную(I) и примесную(2) фотопроводимости. Очевидно, что для каждого из этих видов проводимости характерна некоторая минимальная энергия кванта E = hн, определяющая длинноволновую границу л_гр в соответствии с формулой.

где E₂-E₁ — энергетический зазор при переходе валентная зона — зона проводимости или примесный уровень — зона проводимости. В оптоэлектронике большое значение имеют такие характеристики фотоприемников, как спектральная чувствительность; быстродействие и отношение сигнал/шум.

Поскольку оптоэлектронные генераторы в основном работают в ближней ИК области и имеют узкие спектры излучения" для фотоприемников вид кривой спектральной чувствительности не имеет существенного значения. Важно, чтобы чувствительность прибора Sc была максимальной на данной рабочей длине волны.

Для спектрального диапазона в оптоэлектронике (видимая и близкая инфракрасная области) фотоприемники изготовляются на основе материалов A¹¹B^V1(InS, InSe, In_xCd_1-x, Se, CdS, CdSe, CdTe, CdS_x, CdSe_xTe_1-x).

Фотоприемники на основе материалов A¹¹B^1V — хорошо согласуются по спектральным характеристикам с электролюминофорами. Область спектральной чувствительности фотоприемников типа CdS и его аналогов (CdTe, CdSe) и твердых растворов на их основе перекрывает всю видимую часть спектра от 400 до 900 нм. Интегральная чувствительность на этих материалах достаточно высока и составляет 0,1…10 А/лм*В, В результате сопротивление при освещенностях 10² … 10³ лк изменяется в пределах 10⁷…10⁸

Уровень допустимой инерционности для стандартных приборов характеризуется значением времени переключения: для стандартных приборов ф= I0^-5… 10^-8 с; быстродействующих 10^-8 …10^-10 с; перспективных разработок 10^-10 …10^-12 — с.

На время переключения существенно влияет сопротивление нагрузки: с его увеличением определяющими становятся процессы перезарядки паразитных емкостей. В то же время уменьшение входных сопротивлений усилителей не позволяет реализовать минимально возможное отношение сигнал/шум. В частности, для достижения порога чувствительности типичных кремниевых фотодиодов необходимы усилители с входным сопротивлением ~ 10⁷ Ом и при этом постоянная времени не может быть менее 10^-4…10^-5 с.