Фотоприймальний пристрій

Фотоприймапьний пристрій, до складу якого входить генератор сигналів високої частоти, який є джерелом живлення фоточутливого перетворювача з комірками, що виконуються у вигляді інтегральних структур типу фотоконденсатор резистор, виходи якого зв'язані з входами комутатора, вихід якого зв'язаний з входом підсилювача, який відрізняється тим, що додатково введений вимірювач фазового зсуву, входи якого зв'язані з виходами генератора та підсилювача. Винахід відноситься до області напівпровідникової техніки, точніше - до техніки фоточутливих засобів, і може бути використаний при виготовленні фотоприймальних пристроїв для перетворювання зображення в електричний сигнал. Відомі фотоприймальні пристрої ІЧ-діапазону із внутрішнім інтегруванням сигналу, які становлять із себе комірку із фоточутливого напівпровідника з трьома омічними контактами, два з яких відтворюють постійний ток навантаження, а третій контакт - потенціометричний, з якого знімається сигнал (Богомолов П А , Сидоров В.И., Усольцев И Ф. Приемные устройства ИК-систем. - М.: Радио и связь, 1987. - 163 с ) . В цих пристроях спостерігається необхідність використання механічного сканування зображення вздовж фоточутливої лінійки, складність забезпечення такої швидкості сканування, яка повинна бути рівній швидкості дрейфу носіїв у матеріалі напівпровідника фоточутливої лінійки, необхідність омічного контактування фоточутливого напівпровідника з іншими елементами конструкції, що приводить до деградації фоточутливих якостей напівпровідника в області контакту, в результаті чого лінійки мають нерівномірну фоточутливість по довжині. Найбільш близьким до заявляемого об'єкту по сукупності ознак є фотоприймальний пристрій ІЧ-діапазону (Пат. СССР № 2032993, кл.4 H04N 5/33), до складу якого входить генератор сигналів високої частоти, який є джерелом живлення фотоперетворювача з фоточутливими комірками (ФЧК), що виконуються у вигляді інтегральних структур типу конденсатор - фоторезистор конденсатор і поелементно з'єднані з входами комутатора, вихід якого зв'язаний з входом буферного підсилювача, котушка індуктивності, конвертор негативного опору та синхронний детектор. У описаному пристрої спостерігається значна залежність вимірюваного відношення від геометричного дрейфу параметрів комірок фотоперетворювача та початкового режиму настроювання і узгодження коливального контуру, а також низька чутливість фотоперетворювача, що обумовлюється паразитним впливом ємкостей непідключених комірок на результуючий сигнал. При цьому зростання розрізнювальної здатності завдяки росту кількості фоточутливих комірок перетворювача та ступеня їх інтеграції приводить до значного зниження величини вихідного сигналу, таким чином, що даний пристрій не може функціонувати у форматі HDTV. В основу винаходу поставлено задачу створення такого фотоприймального пристрою, нове схемне рішення якого дозволило б підвищити його надійність і чутливість. Такий технічний результат може бути досягнутий, якщо в фотоприймальний пристрій, до складу якого входять генератор сигналів високої частоти, який є джерелом живлення фоточутливого перетворювача з комірками, що виконуються у вигляді інтегральних структур типу фотоконденсатор - резистор, виходи якого зв'язані з входами комутатора, вихід якого зв'язаний з входом підсилювача, згідно з винаходом додатково введений вимірювач фазового зсуву, входи якого зв'язані з виходами генератора та підсилювача. СО 00 О) со 34983 Таким чином, введення вимірювача фазового зсуву високочастотного сигналу дозволяє підвищити надійність і чутливість пристрою. У результаті експериментальних досліджень було встановлено, що в межах стійкого режиму роботи запропонованого пристрою можна отримати збільшення чутливості в 5...І0 разів порівняно з чутливістю фотоємнісного перетворювача з структурою 1x16 елементів при його живленні від високочастотного генератора змінного струму (тобто порівняно з прототипом). На фіг. 1 приведена функціональна схема фотоприймального пристрою, на фіг 2 - ескіз багатоелементного фоточутливого перетворювача (вид зверху), на фіг. З - поперечний переріз фоточутливої комірки, на фіг. 4 - еквівалентна схема фоточутливої комірки. Функціональна схема фотоприймального пристрою ІЧ-діапазону (фіг. 1) складається з генератора 1 сигналів високої частоти, який є джерелом живлення фоточутливого перетворювача 2 з комірками 3, що виконуються у вигляді інтегральних структур типу фотоконденсатор резистор. Виходи перетворювача з'єднані з входами аналогового комутатора 4, вихід якого зв'язаний з входом підсилювача 5 Входи вимірювача 6 фазового зсуву зв'язані з виходами генератора та підсилювача До складу багатоелементного фоточутливого перетворювача, виконаного, наприклад, у вигляді лінійки (фіг. 2, фіг. 3), входять металічні електроди 7,8 і 9; шар 10 діелектрика та розділювальних областей; фоточутливий шар 11, виготовлений із напівпровідникового матеріалу, наприклад,, із кремнію; епітаксиальний резистивний шар 12, контактні низькоомні області 13 Для кожної з фоточутливих комірок 3 справедливою є еквівалентна схема (фіг. 4), де Сд - ємність діелектрика: Сопз - ємність області просторового заряду (ОПЗ>, R - опір об'єму напівпровідникового матеріалу Фотоприймальний пристрій функціонує слідуючим чином. Високочастотний сигнал .живлення з генератора 1 подається відразу на всі комірки 3 з багатоелементного фоточутливого перетворювача г 2, а також є опорним сигналом, що подається до входу вимірювача 6 фазового зсуву Оскільки засвічена ФЧК приводить до змінення ємності області просторового заряду конденсатору типа металдіелектрик-напівпровідник (МДН), то існує фазовий зсув Аф сигналу (UBnx), який пройшов кожну з комірок 3, відносно збуджуючого (и3б) Таким чином, в залежності від освітлення фотоперетворювача 2 формується розподіл фазового зсуву по його довжині (площині), який є електричною характеристикою ІЧ-зображення. За допомогою аналогового комутатора 4 електричний сигнал з кожної з комірок 3 подається до підсилювача 5 і далі на вимірювач 6 фазового зсуву, де інформація про ІЧ-зображення з'являється у вигляді фазового зсуву цього сигналу відносно сигналу живлення Виникаюча різниця фаз визначається величинами Сопз та R (фіг. 4) і може бути початково задана любою від 0 до 90° вибором значення R стосунково з виразом: 1 де со - частота збуджуючої напруги; С'мдн - С д+С 1опз еквівалентна ємність МДН-структури Досить важливою уявляється та обставина, що вибором оптимапьного режиму електричного збудження ФЧК можливо досягти достатньо високого рівня незалежності вимірюванного параметру від паразитного впливу непідключених ФЧК. Останнє забезпечується тим, що фазовий зсув на МДН-конденсаторі має значення фазового зсуву близьке до нуля в області інверсії, тоді як в області збагачення його величина визначається параметрами ОПЗ та дифузійної, області квазінейтрального об'єму. Теоретичні оцінки показали, що для рівня освітленості такого елементу, який забезпечує виявлювальну здатність на достатньо високому рівні 10 12 см Гц 1/г Вт 1 , фазові зсуви складають величину понад декілька тисячних кутового градусу, яка на цей час може бути виміряна із застосуванням цифрової техніки. 1 • f—» 1 і \\* «і ' —t —p 1 1 і 2 : ' L Фіг. 1 4 —» 5 б —p 34983 A 10 у Фіг. 2 A-A 8 7 Фіг. З Д опз Фіг. 4 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122)3-72-89 (03122)2-57-03 і