Elektronika 2009-05.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

w roboczym paśmie częstotliwości przyrządu. W temperaturzepokojowej fotodiody te charakteryzują się długofalową krawędziąfotoczułości λ 1/2 = 10 µm. Obniżenie temperaturypracy detektora do 230K powoduje przesunięcie λ 1/2 do około13 µm. Czułości struktur polaryzowanych są znacznie wyższeod czułości teoretycznej. Uwidacznia się tu wewnętrznewzmocnienie struktury.Zasilanie wsteczne detektora istotnie zwiększa jego wykrywalność.Wartości wykrywalności zasilanych fotodiod, zarównochłodzonych, jak i pracujących w temperaturzeotoczenia są niezbyt odległe od fundamentalnych granicokreślonych przez szum kwantowy termicznego promieniowaniatła o temperaturze 300K, przychodzącego z kątapółpełnego (rys. 9).a)Stan technologii fotowoltaicznych detektorów podczerwienidobrze oddaje wykres zależności prądu ciemnego od długościfali, na którą optymalizowany jest detektor z naniesionymi punktamieksperymentalnymi, przedstawiony na rys. 10. Punktyna wykresie to eksperymentalne, najlepsze wyniki uzyskanew VIGO System S.A. Linie niebieska i szara to granice teoretycznedla detektora równowagowego, w którym prąd ciemnyjest uwarunkowany generacją Augera w temperaturze odpowiednio300K i 230K, natomiast linia czerwona to granica teoretyczna,gdy prąd ciemny jest uwarunkowany generacjąpochodzącą od promieniowania tła o temperaturze 300K.Wyniki eksperymentalne (niebieskie punkty dla 300Ki szare dla 230K) znajdujące się poniżej odpowiadającychim krzywych teoretycznych wskazują na występowaniezmniejszenia prądu ciemnego na skutek dławienia termicznejgeneracji nośników. Szczególnie wyraźnie to widać w zakresiedługofalowym.Przedstawione na tym wykresie dane nie uwzględniają immersjioptycznej, która w przypadku soczewki wykonanej z arsenkugalu (n = 3,4) daje zmniejszenie prądu ciemnego przyzachowaniu powierzchni optycznej o około 1 i 2 rzędy wielkościodpowiednio dla soczewek półsferycznych i hiperpółsferycznych.Podsumowanieb)Rys. 9. Charakterystyki spektralne czułości prądowej i wykrywalnościdługofalowego immersyjnego detektora fotowoltaicznegoFig. 9. Responsivity and detectivity of a LVIR photodiodeRealizacja prac badawczych w ramach zadania nr 5 w 2007 r.przyniosła duży postęp w technologii i poznaniu zjawisk, coma przełożenie na konkurencyjność i możliwości produkcyjnefirmy VIGO System S.A.. Opracowano nowe wzorce architekturdetektorów średnio- i długofalowych.Najważniejszym osiągnięciem dla fotodiod średniofalowychbyło uzyskanie 10...100-krotnej redukcji prądu ciemnegow porównaniu z wcześniejszymi osiągnięciami. Podstawowecechy tych detektorów to:• dobre nasycenie charakterystyki I-V,• duża rezystancja różniczkowa,• możliwość zasilania w kierunku zaporowym,• bardzo krótki czas odpowiedzi,• większa stabilność.Dla fotodiod długofalowych uzyskano:• rozszerzenie zakresu widmowego,• zmniejszenie prądy ciemnego,• wzrost wykrywalności.Fotodiody długofalowe charakteryzują się ponadto bardzokrótkimi czasami odpowiedzi i większą stabilnością. Pomimodużego postępu jest jeszcze wiele nierozwiązanychproblemów. Potrzebna jest dalsza optymalizacja heterostruktur- zmniejszenie generacji SRH i rezystancji szeregowejdla niechłodzonych detektorów długofalowych, procesingi montaż wymaga dalszego ulepszenia, należy rozwijać przyrządySAD [26].Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach2008-2010 jako projekt badawczy zamawiany PBZ - MNiSW02/I/2007.LiteraturaRys. 10. Zależność prądu ciemnego od długości fali, na którą optymalizowanyjest detektor z naniesionymi punktami eksperymentalnymiFig. 10. Calculated performance of dark current limited HgCdTephotodiodes as a function of wavelength and temperature of operation,with plotted experimental points[1] The Infrared and Electro-Optical Systems Handbook, edited byW. D. Rogatto, Infrared Information Analysis Center, Ann Arborand SPIE Optical Engineering Press, Bellingham, 1993.[2] Dereniak E. L., Boreman G. D.: Infrared Detectors and Systems.Wiley, New York, 1996.[3] Elliott C. T., Gordon N.T .: Infrared detectors. In Handbook onSemiconductors, vol. 4, pp. 841-936, edited by C. Hilsum, North-Holland, Amsterdam, 1993.66 ELEKTRONIKA 5/2009