Спосіб визначення координат джерела випромінювання

Спосіб визначення координат джерела випромінювання шляхом реєстрації поздовжніх фотострумів, що виникають в напівпровідниковій структурі при локальному опроміненні, перетворення величин фотострумів в координати, який відрізняється тим, що до напівпровідникової структури прикладають електричне поле, яке викликає збагачення основними носіями зарядів поверхонь напівпровідникових шарів, повернутих один до одного, з напруженістю, вибраною із співвідношення _ q-N-D Е 0 > т. Де: 2 • є • є0 Е о - напруженість електричного поля, що викликає збагачення основними носіями зарядів поверхонь напівпровідникових шарів, в даному напівпровідниковому шарі, q - заряд електрона, Корисна модель відноситься до області автоматики та вимірювальної техніки, зокрема, до автоматичних систем вимірювання координат і систем управління об'єктами, що рухаються. Відомий спосіб визначення координат джерела випромінювання (В. Зотов. Новые принципы построения полупроводниковых устройств съема оптической информации. Сборник статей "Оптическая и электрическая обработка информации", М., 1972, с.74) за яким визначення координат проводиться шляхом розгортки електронного зображення джерела випромінювання в двох взаємно перпендикулярних напрямках. Цей спосіб здійснюється за допомогою фотоелектронного пристрою для стеження (авторське свідоцтво СССР №168471, МПК G01C, H04N, БИ, 1965, №4), в якому діафрагми виконано в формі прямокутного трикутника, катети якого орієнтовано відносно координатних осей. Вказані спосіб та пристрій мають низьку точність визначення координат, значні часовий дрейф є - діелектрична проникність вакууму, N - концентрація легуючої домішки в даному напівпровідниковому шарі, D - товщина даного напівпровідникового шару, є 0 - діелектрична проникність даного напівпровідникового шару, послідовно до кожного напівпровідникового шару прикладають додаткове електричне поле, спрямоване паралельно поверхні даного шару і напрямку координати, що визначається, з напруженістю, вибраною із співвідношення _ _ qND ,де: 2єє 0 Е п - напруженість додаткового електричного поля, спрямованого паралельно поверхні даного шару і напрямку координати, що визначається, реєструють амплітуду вихідного сигналу, повторно до даного шару прикладають додаткове електричне поле, змінюючи його напрямок на протилежний, реєструють амплітуду вихідного сигналу, а координату джерела випромінювання визначають за співвідношенням амплітуд вихідних сигналів, що відповідають різним напрямкам додаткового поля. і чутливість до зовнішнього фону та температури. Крім того, відомий спосіб визначення координат джерела випромінювання (Lucovsky G., Photoeffects in nonunifbrmly irradiated p-n Junction., Journal of Applied Physics, Vol. 31, №6, 1960, pp. 1088-1095), шляхом реєстрації поздовжніх фотострумів, що виникають в напівпровідниковій структурі при локальному опроміненні, і перетворюють величину фотострумів в координати. Пристрій для реалізації способу визначення координат (прилад типу S1300, Position Sensitive Detektors, каталог фірми Hamamatsy (Японія), 1985, с. 9-14), прийнятий в якості прототипу, містить напівпровідникову структуру, виконану з шарів із різним типом провідності, оснащених електродами, попарно нанесеними на кожен шар, підключених до кожного електроду блоки реєстрації та обробки сигналів і джерело напруги. Однак цей спосіб забезпечує низьку координатну чутливість до положення зображення джерела випромінювання (менше 10 мВ/мм при потужності CD 00 4188 випромінення 1 мВт) призводить до необхідності додаткового використання малошумних попередніх підсилювачів, а також обмежує область застосування способу та пристрою В основу даної корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу визначення координат джерела випромінювання та пристрою для його здійснення шляхом підвищення координатної чутливості і розширення області застосування при одночасному забезпеченні зниження вартості пристроїв за рахунок дешевшої плівкової технології виготовлення Ця задача вирішується тим, що в способі визначення координат джерела випромінювання шляхом реєстрації поздовжніх фотострумів, що виникають в напівпровідниковій структурі при локальному опроміненні, і перетворенні величин фотострумів в координати, ВІДПОВІДНО ДО корисної моделі, до напівпровідникової структури прикладають електричне поле, яке викликає збагачення основними носіями зарядів поверхонь напівпровідникових шарів, повернутих одне до одного, з напруженістю, вибраною із співвідношення _ q N D -Де 2 єє E o - напруженість електричного поля, що викликає збагачення поверхні даного шару основними носіями зарядів, q - заряд електрону, £ - діелектрична проникність вакууму, N - концентрація легуючої домішки в даному напівпровідниковому шарі, D - товщина даного напівпровідникового шару, £о - діелектрична проникність даного напівпровідникового шару послідовно до кожного напівпровідникового шару прикладають додаткове електричне поле, спрямоване паралельно поверхні даного шару і напрямку координати, що визначається, з напруженістю, вибраною із співвідношення E n -— призводить до то2 є є0 го, що основні носи зарядів накопичуються поблизу вказаних поверхонь кожного напівпровідникового шару, рівномірно розподіляючись по всій їх площі, а в решті об'єму кожного напівпровідникового шару концентрація неосновних носив наближається до концентрації власних носив п, (див Фіг 1) Для кремнію п І «1,4*10 1 0 1/см3 Нерівноважні носи зарядів, що генеруються випромінюванням, розділяються вказаним полем за час максвелловської релаксації х (для кремнію т«10~ 1 0 -1(Г 1 1 с), так що імовірність їх рекомбінації значно зменшується і значно збільшується ефективний час життя В наступному такті до кожного напівпровідникового шару прикладають змінне електричне поле, спрямоване паралельно поверхні шару і напрямку координати, що визначається, так що в кожний момент часу це поле прикладене до єдиного із напівпровідникових шарів, що необхідно для виключення впливу імпульсних наводок при одночасному функціонуванні декількох напівпровідникових шарів в структурі При виконанні цієї дії амплітуду додаткового змінного електричного поля необхідно вибирати із співвідношення для того, щоб здійснити просторовий розподіл електронно-діркових пар, що генеруються випро 6 мінюванням, по всьому об'єму напівпровідникового шару Електричне поле, спрямоване паралельно поверхні напівпровідникового шару 1 Фіг 3 і напрямку координати X, що визначається, викликає дрейф нерівноважних носив зарядів (електронів) вздовж збіднілої основними носіями зарядів (дірками) поверхні напівпровідникового шару 1 (див Фіг 1) Через певний проміжок часу вся частина напівпровідникового шару 1, збідненого основними носіями зарядів, між областю локального опромінення з координатою Х в і ВІДПОВІДНИМ електродом 2, 3 Фіг 4 буде заповнена електронами Повний опір шару між електродами 2 і 3 спрощено можна представити у вигляді двох послідовно ввімкнутих опорів R- К К -R 2 х 2 х Х L X -i-R «—— і ~ +Кх3 ~ Ь +— 0 х 3 У випадку, коли електричне поле напрямлене до електроду 2 (Фіг 2, 3) і потужність випромінювання достатня для того, щоб виконувалась умова (G 2 x »G x 3 ) R ~R ~ L~Xo К ~ К х 3 ~ — X3 G Тоді струм, що протікає між електродами 2 і З, приблизно дорівнює і и 2 3 U23Gx3 '23 R L-X o при зворотньому напрямку електричного поля, паралельного поверхні шару 1 і напрямку координати X, що визначається, (Фіг 3) R >2х а струм, що протікає між електродами 2 і З, дорівнює U23 U23G2x Так як при відсутності нерівноважних неосновних носив зарядів G 2 x « G x 3 , то координата опроміненої області напівпровідникового шару може бути однозначно визначена із співвідношення X L 1 + І 2 з /І32 і не залежить від потужності джерела випромінювання Оскільки струми І 2 3 і Із 2 пропорційні напрузі U 2 з . то координатна чутливість прямопропорційна величині цієї напруги і є суттєво більш високою, ніж в способі прототипу Для забезпечення ЛІНІЙНОСТІ координатної характеристики по всій фоточутливій площі структури, різниця потенціалів U 2 3 , при будь-яких напрямках змінного електричного поля, повинна залишатись сталою Для визначення другої координати у джерела випромінювання, до другого напівпровідникового шару 4 прикладають додаткове електричне поле, напрямлене паралельно поверхні цього шару і напрямку координати Y, а реєстрацію вихідних сигналів і визначення коорди 4188 нати здійснюють аналогічним чином. Таким чином всі дії, що складають запропонований спосіб визначення координат джерела випромінювання, безпосередньо зв'язані з досягненням поставленої задачі винаходу: підвищенням »/ 8 координатної чутливості. Таким чином, всі перераховані вище ознаки відмінності запропонованого пристрою безпосередньо зв'язані з досягненням поставленої мети винаходу - підвищенням координатної чутливості. Z JZL п 1 1 V п U пu 2 л t u Фіг. 1 Фіг. 3. Комп'ютерна верстка А. Крулевский Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601