Устройство для измерения временных и энергетических характеристик импульсного электромагнитного излучения

 

Изобретение может использоваться в тепловых приемниках электромагнитного излучения. Повышается быстродействие и чувствительность. Устройство содержит полупроводниковую пластину (ПП)1, диэлектрические слои (ДС)2, расположенные между металлическими пленками 3, которые непрозрачны для излучения, и поверхностями ГО11, нагрузочный резистор (ИР) 4 и источник 5 постоянного напряжения. Полезный сигнал на HP 4 вьщеляется в том случае, если сквозной ток, протекаювщй через ПП1, под действием внешней разности потенциалов соизмерим с приращением тока, вызванного воздействием излучения. Это достигается использованием ДС2, выполненных, например , из двуокиси кремния, толщина d которых удовлетворяет условию 2$dj,/di6, где d - мин.толщина ДС2, исключающая сквозной ток через ПП1, а также выполнением ПП1 из. собственного полупроводника, например кремния , и толщина L которой удовлетворяет условию , где LP - диффузионная длина носителей заряда. 1 ил. (Л шипи 1 - ///////yYf/fY//( VKSf fiSSSySKiyXiKf VSSSS 3 to ю со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1229700

И4 01 R 29/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

l =-. ,Ф и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ jI ф /

H А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3512798/24-09 (22) 18. 1 1. 82 (46) 07.05.86. Бюл. В 17 (7 1) Московский ордена Трудового

Красного Знамени физико-технический институт (72) В.M.Àáðîñèèîâ (53) 621. 317. 37 (088. 8) !!!!!!!!! (56) Авторское свидетельство СССР

В !026087, кл, G 01 R 29/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 645427, кл, G 01 R 29/08, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение может использоваться

s тепловых приемниках электромагнитного излучения. Повышается быстродействие и чувствительность. Устройство содержит полупроводниковую пластину (ПП)t диэле <трические слои (ДС)2, расположенные между металлическими пленками 3, которые непрозрачны для излучения, и поверхностями

IHII, нагрузочный резистор (HP) 4 и источник 5 постоянного напряжения.

Полезный сигнал на HP 4 выделяется в том случае, если сквозной ток, протекающий через ПП1, под действием внеш" ней разности потенциалов соизмерим с приращением тока, вызванного воздействием излучения. Это достигается иснольэованием ДС2, выполненных, например, из двуокиси кремния, толщина

d которых удовлетворяет условию

2М,/d<á, где d, — мин.толщина ДС2, исключающая сквозной ток через ПП1, а также выполнением ПП1 из. собственного полупроводника, например кремния, и толщина L которой удовлетворяет условию 1.6? в, где L — диффузионная длина носителей заряда, 1 ил.

1 12

Изобретение относится к приемникам электромагнитного излучения, в частности к тепловым приемникам, служащим для исследования временных и энергетических характеристик электромагнитного излучения, получаемого, например, с помощью СВЧ-устройств или лазеров.

Цель изобретения — повышение быстродействия и чувствительности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения временных и энергетических характеристик импульсного электромагнитного излучения.

Устройство содержит полупроводниковую пластину 1, собственного полупроводника, например кремния, диэлектрические слои 2, например, из двуокиси кремния металлические пленки 3, непрозрачные для излучения, нагрузочный резистор 4, источник 5 постоянного напряжения.

При работе устройства для изучения временных и энергетических характеристик импульсного электромаг-нитного излучения импульсный поток электромагнитного излучения, падающий на приемную поверхность, поглощается металлической пленкой 3. Так как в металлах энергия электромагнитного излучения превращается в тепловую за

-1Я время порядка 10 с, то тепловое поле и функция тепловой генерации свободных носителей зарядов в области полупроводниковой пластины 1, непос— редственно прилегающей к диэлектрическому слою 2, будут повторять временную структуру импульса, если его длительность больше указанных времен.

Генерируемые тепловым полем неравновесные электроны и дырки дадут. вклад в сквозной ток, протекающий через полупроводниковую пластину 1 под действием внешней разности потенциалов, что в свою очередь, вызовет увеличение падения напряжения на нагрузочном резисторе 4. Если при этом длительность импульса излучения больше времени дрейфа свободных носителей через полупроводниковую пластину 1, то временная структура выходного сигнала снимаемого с нагрузочного резистора 4, будет повторять временную структуру падающего излучения. Предельное бысто родействие предлагаемого устройства определяется временем дрейфа носи— телей заряда через полупроводниковую пластину 1 и достигает значений 10 с

29700 2

Фо Рм Ул а и зо бр ет ен ия

5S Устройство для измерения времен5

Полезный сигнал на нагрузочном резисторе 4 легко выделяется в том случае, если сквозной ток, протекающий через полупроводниковую пластину 1 под действием внешней разности потенциалов, соизмерим с приращением тока, вызванного воздействием излучения.

Это достигается применением диэлектрических слоев 2, толщина которых удовлетворяет условию 2< с 6. Испольcl зование диэлектрических слоев 2 меньшей толщины ведет к резкому увеличению тока через полупроводниковую пластину 1, на фоне которого вклад генерируемых тепловым полем неравновесных носителей в протекающий ток становится малозаметным, что снижает чувствительность. Увеличение толщины диэлектрических слоев 2 вызывает быстрый рост постоянной времени цепи за счет интенсивного возрастания сопротивления чувствительного элемента, а это сушество ухудшает быстродействие устройства.

Выполнение полупроводниковой пластины 1 из собственного полупроводника„ толщина которой удовлетворяет условию L L>, позволяет получить, с одной сторойы, максимальную подвижность носителей заряда, что значительно уменьшает их время дрейфа от приемной поверхности к тыльной и, следовательно, повышает быстродействие устройства; с другой — избежать потерь неравновесных носителей за счет рекомбинации и увеличить тем самым (увствительность устройства.

Таким образом, введение диэлектрических слоев 2, толщина которых удовлетворяет условию 2(— < 6, а также выполнение полупроводниковой пластины 1 из собственного полупроводника толщиною, определяемой соотношением

L+L,позволяет на четыре порядка порУ высить быстродействие и на порядок увеличить его чувствительность.

Тепловая генерация неравновесных носителей заряда обеспечивает работу устройства в широком спектральном диапазоне, включая диапазон СВЧ, а также ближнюю и дальнюю инфракрасные области спектра. ных и энергетических характеристик импульсного электромагнитного излучения, содержащее полупроводниковую

1229700

Составитель E. Адамова

Редактор А. Козориз Техред Г.Гербер Корректор Г. Решетник

Заказ 2447/46 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 е

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пластину, металлические пленки, поглощающие электромагнитное излучение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и чувствительности, введены диэлектрические слои, расположенные между металлическими пленками и поверхностями полупроводниковой пластины, толщина которых удовлетворяет условию

d IO

2< — 6 6 где d - минимальная тол\ о щина диэлектрического слоя, исключающая сквозной ток через полупроводниковую пластину, которая выполнена из собственного полупроводника, ее толщина L определяется соотношением

L6L,где Ь вЂ” диффузионная длина носителей заряда, при этом металлические пленки. — одна непосредственно, а другая через введенный нагрузочный резистор — соединены с Введенным источником постоянного напряжения.