Научный архив: статьи

Рассмотрен метод обнаружения дефектных элементов матричных фотоприемных устройств (МФПУ) в процессе калибровок. Обнаружение дефектных элементов осуществляется по порогам показателя дрейфа, оценок временного шума и постоянной составляющей. После горячей калибровки определяют коэффициенты чувствительности, по которым также происходит обнаружение дефектов. Приведены распределения по элементам МФПУ и гистограммы значений дрейфа и частотных зависимостей шума, измеренные с помощью формирователя тепловизионного изображения на основе МФПУ формата 256x256, спектрального диапазона 8—12 мкм на фотодиодах из полупроводникового соединения кадмий—ртуть—теллур (КРТ).

Проведено математическое моделирование ячейки секции накопления кремниевой БИС считывания матричных фотоприемных устройств с построчным накоплением с использованием программного пакета схемотехнического моделирования в формате PSpice. Исследовано влияние пульсаций напряжений управляющих сигналов на выходной сигнал. Объяснен экспериментально обнаруженный ранее дополнительный шум многорядных фотоприемных устройств, работающих в режиме временной задержки и накопления (ВЗН), возникающий при неравномерном движении сканирующего устройства.

Исследованы параметры двухспектрального фотоприемного устройства (ДФПУ) формата 2x2x288 элементов, изготовленного на основе гетероэпитаксиальной структуры КРТ, выращенной методом жидкофазной эпитаксии. Элементы спектрального диапазона 8—12 мкм располагаются на поверхности МФЧЭ в узкозонном фоточувствительном слое КРТ, а элементы спектрального диапазона 3—5 мкм — в кармане глубиной порядка 6 мкм в широкозонном фоточувствительном слое КРТ. Расстояние между фоточувствительными линейками 2x288 спектральных диапазонов 3—5 и 8—12 мкм составляет менее 100 мкм при шаге 28 мкм. Фотоэлектрические характеристики обоих многорядных фоточувстви-тельных линеек формата 2x288 элементов ДФПУ спектральных диапазонов 3—5 и 8—12 мкм близки к теоретическому пределу, обусловленному шумом фонового излучения.

Проведено исследование дефектов, вызывающих токи утечки и шумы в р+–n-переходах кремниевых фотодиодов. Установлено, что причиной возникновения туннельной компоненты темновых токов являются локальные дефекты в окисле и примесные преципитаты в ОПЗ p–n-перехода. Протекание туннельных токов приводит к воз- никновению шумов, имеющих широкий спектр, в том числе «взрывного» шума.

Разработана технология изготовления крупноформатного матричного фотоприемного устройства (МФПУ) на спектральный диапазон 3 ─ 5 мкм формата 640х512 с шагом элементов 15 мкм на основе фотодиодов из антимонида индия. МФПУ является развитием выпускаемого серийно МФПУ формата 320х256 элементов с шагом 30 мкм с охладителем типа интегральный Стирлинг и блоком предварительной электронной обработки сигналов. Дефектность лучших образцов МФПУ составляет ≈0,1 %. Среднее значение разности температур эквивалентной шуму (ЭШРТ) в оптимальном режиме составляет ≈21 мК.

Построена аналитическая модель коротковолновых инфракрасных матричных фотоприёмных устройств (МФПУ) для работы в диапазоне спектра 0,9—1,7 мкм. С учетом получения высоких выходных характеристик рассчитаны возможные диапазоны изменения темновых токов фоточувствительных элементов (ФЧЭ), допустимый диапазон шумов мультиплексора, сигналы и шумы ФЧЭ, все фотоэлектрические параметры МФПУ. Полученные теоретические значения и зависимости сравниваются с экспериментальными. Получено хорошее совпадение данных, указывающее, с одной стороны, на справедливость модели, а с другой стороны, на корректность проводимой разработки.