Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе

В статье приводятся результаты экспериментальных исследований явления в плоской газоразрядной ячейке с полупроводниковым электродом. Показана возможность ограничения фона, который является препятствием для повышения контрастности выходного изображения....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Йулдашев, Х.Т., Ахмедов, Ш.С., Рустамов, У.С., Эргашев, К.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2017
Назва видання:	Журнал физики и инженерии поверхности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122610
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе / Х.Т. Йулдашев, Ш.С. Ахмедов, У.С. Рустамов, К.М. Эргашев // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 47-51. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-122610
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1226102017-07-16T03:03:28Z Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе Йулдашев, Х.Т. Ахмедов, Ш.С. Рустамов, У.С. Эргашев, К.М. В статье приводятся результаты экспериментальных исследований явления в плоской газоразрядной ячейке с полупроводниковым электродом. Показана возможность ограничения фона, который является препятствием для повышения контрастности выходного изображения. У статті наводяться результати експериментальних досліджень явища в плоскій газорозрядній комірці з напівпровідниковим електродом. Показана можливість обмеження фону, який є перешкодою для підвищення контрастності вихідного зображення. Results of experimental exploration phenomenon in plane gas discharge cell with semiconductor electrode reduces in the article. Possibility of limitation of background, which appears the hindrance for raising of contrast gratuity representation was shown. 2017 Article Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе / Х.Т. Йулдашев, Ш.С. Ахмедов, У.С. Рустамов, К.М. Эргашев // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 47-51. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2519-2485 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122610 621.393.3:621.382:621.385 ru Журнал физики и инженерии поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	В статье приводятся результаты экспериментальных исследований явления в плоской газоразрядной ячейке с полупроводниковым электродом. Показана возможность ограничения фона, который является препятствием для повышения контрастности выходного изображения.
format	Article
author	Йулдашев, Х.Т. Ахмедов, Ш.С. Рустамов, У.С. Эргашев, К.М.
spellingShingle	Йулдашев, Х.Т. Ахмедов, Ш.С. Рустамов, У.С. Эргашев, К.М. Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе Журнал физики и инженерии поверхности
author_facet	Йулдашев, Х.Т. Ахмедов, Ш.С. Рустамов, У.С. Эргашев, К.М.
author_sort	Йулдашев, Х.Т.
title	Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе
title_short	Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе
title_full	Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе
title_fullStr	Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе
title_full_unstemmed	Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе
title_sort	исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2017
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122610
citation_txt	Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе / Х.Т. Йулдашев, Ш.С. Ахмедов, У.С. Рустамов, К.М. Эргашев // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 47-51. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Журнал физики и инженерии поверхности
work_keys_str_mv	AT juldaševht issledovaniefonovogoizlučeniâivozmožnostiegoograničeniâvpoluprovodnikovojionizacionnojsisteme AT ahmedovšs issledovaniefonovogoizlučeniâivozmožnostiegoograničeniâvpoluprovodnikovojionizacionnojsisteme AT rustamovus issledovaniefonovogoizlučeniâivozmožnostiegoograničeniâvpoluprovodnikovojionizacionnojsisteme AT érgaševkm issledovaniefonovogoizlučeniâivozmožnostiegoograničeniâvpoluprovodnikovojionizacionnojsisteme
first_indexed	2025-07-08T22:03:09Z
last_indexed	2025-07-08T22:03:09Z
_version_	1837118682412613632
fulltext	Йулдашев Х. Т., Ахмедов Ш. С., Рустамов У. С., Эргашев К. М., 2017 © 47 Журнал фізики та інженерії поверхні, 2017, том 2, № 1, сс. 47–51; Журнал физики и инженерии поверхности, 2017, том 2, № 1, сс. 47–51; Journal of Surface Physics and Engineering, 2017, vol. 2, No. 1, pp. 47–51 УДК 621.393.3:621.382:621.385 ИССЛЕДОВАНИЕ ФОНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ОГРАНИЧЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ИОНИЗАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ Х. Т. Йулдашев, Ш. С. Ахмедов, У. С. Рустамов, К. М. Эргашев Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Узбекистан Поступила в редакцию 15.05.2017 В статье приводятся результаты экспериментальных исследований явления в плоской газоразряд- ной ячейке с полупроводниковым электродом. Показана возможность ограничения фона, который является препятствием для повышения контрастности выходного изображения. Ключевые слова: преобразователь изображений, полупроводниковый электрод, ионизацион- ная камера, газоразрядный промежуток, полуизолирующий арсенид галлия, фотоприемник, вольтамперная характеристика, фототок, длительность импульса, импульсное напряжение. ДОСЛІДЖЕННЯ ФОНОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ ТА МОЖЛИВОСТІ ЙОГО ОБМЕЖЕННЯ В НАПІВПРОВІДНИКОВІЙ ІОНІЗАЦІЙНІЙ СИСТЕМІ Х. Т. Йулдашев, Ш. С. Ахмедов, У. С. Рустамов, К. М. Ергашев У статті наводяться результати експериментальних досліджень явища в плоскій газорозрядній комірці з напівпровідниковим електродом. Показана можливість обмеження фону, який є пере- шкодою для підвищення контрастності вихідного зображення. Ключові слова: перетворювач зображень, напівпровідниковий електрод, іонізаційна камера, газорозрядний проміжок, напівізолюючий арсенід галію, фотоприймач, вольтамперна харак- теристика, фотострум, тривалість імпульсу, імпульсна напруга. STUDY OF BACKGROUND RADIATION AND ITS POSSIBILITY LIMITATIONS IN THE SEMICONDUCTOR IONIZATION SYSTEM Kh. T. Yuldashev, Sh. S. Akhmedov, U. S. Rustamov, K. M. Ergashev Results of experimental exploration phenomenon in plane gas discharge cell with semiconductor electrode reduces in the article. Possibility of limitation of background, which appears the hindrance for raising of contrast gratuity representation was shown. Keywords: image converter, semiconductor electrode, ionization chamber, gas-discharge gap, semi- insulating gallium arsenide, photodetector, volt-ampere characteristic, photocurrent, pulse duration, impulse voltage. 1. ВВЕДЕНИЕ Полупроводниковая фотографическая систе- ма ионизационного типа, в которой один из электродов — это пластина из высокоомного и фоточувствительного полупроводника, нашла в последние годы практическое приме- нение. На ее основе созданы так называемые фотоионизационные системы, которые ис- пользуются для скоростной ИК-фотографии [1–2], бессеребряной фотографии, как ИК- преобразователи изображений [3–4], как устройства для визуализации электрических и структурных дефектов в высокоомных полупроводниках, как источник равномер- ного по большой площади УФ-излучения, как система, где образуются диссипативные структуры в газовой плазме [5]. Полупроводниковая ионизационная система [6] работает в двух режимах: жду- щем и стробирующем. В ждущем режиме в основном используются высокоомные полупроводники с ρ ≥ 107 Ом∙см при по стоянном токе. В стробирующем режиме применяются, в том числе и отно- сительно низкоомные фотоприемники при импульсном режиме. Во втором случае тем- новой ток и тем самым фоновое излучение на выходном экране полупроводниковой ионизационной камеры значительно больше. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ОГРАНИЧЕНИЯ... 48 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1 Исследование зависимостей среднего тока от различных величин (фототок, длитель- ность импульса, импульсное напряжение, давление газа и т. д.) в системе представляет значительный интерес не только для пони- мания физического механизма явлений, но и имеет прикладное значение. Проведенные в последнее время иссле- дования вселяют надежду на то, что новый подход к плоской газоразрядной ячейке с полупроводниковым фоточувствительным электродом приведет к новому классу прибо- ров. В наших следующих работах покажем, что изменение конфигурации и расположе- ния элементов ячейки, а также применение новых фотоприемников позволяет создать уникальную фотографическую систему, а точнее современный вид приборов ночного видения. В настоящей работе приводятся ре- зультаты экспериментальных исследований явления в плоской газоразрядной ячейке с полупроводниковым электродом. В рамках этой работы показаны возможности ограни- чения фона, который является препятствием для повышения контрастности выходного изображения, а в целом улучшения характе- ристик системы. 2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ Принципиальная схема полупроводниковой ионизационной фотографической системы приведена на рис. 1. Светочувствительным фотоприемником (2) служит полуизолиру- ющий арсенид галлия  810 Ом см   , на одну из поверхностей которого напылен полупрозрачный никелевый контакт (1). Внутренняя поверхность пластины отделе- на от поверхности регистрирующего слоя (4) газовым зазором (3). Регистрирующий слой (4) располагается на прозрачном проводящем контрэлектроде (5), выполненном, например, из стеклянной пластинки, покрытой проводящей пленкой SnO2 . При подключении к системе напря- жения происходит пробой газового разряда, отличающийся тем, что в разрядной ячей- ке присутствует распределенное сопроти- вление полупроводника, способствующее демпфированию токовых неустойчивостей. Сопротивление, полупроводника полнос- тью определяет величину плотности тока по площади сечения и при освещении по- лупроводника может управлять величиной и распределением тока в газовом зазоре [7]. Для измерений использована обычная схема ионизационной системы с по- лупроводниковым фотоприемником из компенсированного арсенида галлия с темновым удельным сопротивлением ρ = 108 Ом∙см, обеспечивающим выходные импульсы напряжения длительностью 0,5–30 мкс, до 1,6 кВ. Измерения выполнены при двух значениях величины газоразрядного зазора — 40 мкм и 100 мкм — и давлении воздуха 0,2 атм. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ При подаче прямоугольного импульса напря- жения на ячейку, состоящую из газоразряд- ного промежутка контактирующего, с одной стороны с полупроводниковым электродом, а с другой — с контрэлектродом, происходит пробой газа. Появление токовых импульсов характеризует наличие легко регистрируемо- го времени задержки θ относительно момента включения напряжения. Другая особенность токовых импульсов — наличие статистичес- кого разброса величины задержки пробоя χ относительно некоторого его значения. На рис. 2 приведена схема осциллограмм последовательных импульсов тока, иллюстри- рующая характер проявления статистического 1 J U 2 3 4 5 Рис. 1. Схематически — ионизационная система. 1 — полупрозрачный электрод, 2 — полупроводниковый фотоприемник, 3 — газоразрядный зазор, 4 — реги- стрирующий слой, 5 — прозрачный контрэлектрод Х. Т. ЙУЛДАШЕВ, Ш. С. АХМЕДОВ, У. С. РУСТАМОВ, К. М. ЭРГАШЕВ 49ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1 разброса момента зажигания разряда. В полу- проводниковой ионизационной камере сняты осциллограммы последовательных импульсов тока, иллюстрирующая характер проявления статистического разброса момента зажигания разряда. Поскольку фотографическое действие на ре- гистрирующую среду определяется величиной среднего количества электричества, нас инте- ресовали не только значения заряда в каждом индивидуальном импульсе тока, но и средние значения заряда и тока за период. Поэтому первая экспериментальная задача состояла в определении среднего тока, усредненного для каждого момента времени по общему количе- ству импульсов за время экспонирования. Способ получения кинетики средне- го тока из денситометрирования осцилло- грамм схематически пояснен на рис. 3а, где оптическая плотность на осциллограмме условно изображена линиями разной толщины, а плавная кривая на рис. 3б показывает полу- ченную кинетику среднего тока. Расчет временной зависимости напряже- ния на газоразрядном зазоре U(t) до пробоя может быть выполнен аналогично задаче о зарядке двухслойного конденсатора [8], один из слоев которого (полупроводник) имеет диэлектрическую проницаемость ε1, толщину d1 и удельную проводимость σ1, а второй слой (газовый промежуток) — ε2 = 1, σ2 = 0 и d2:         0 2 2 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 4 4 1 exp / , 4 41 exp / UU t R d t t d                                        (1) где 1 2 1 2 1 1 1 2 16 ;1 4 4 R d d d d         1 1 2 1 1 2 1 4 4 d d d          . U0 — подаваемое напряжение; R — внутреннее сопротивление источника напряжения. V j t 1 2 3 4 Рис. 2. Схема осциллограмм тока j пробоя при после- довательно подаваемых импульсах напряжения V 100 100 % 50 % 0 tv t б 100 а 1080 502510 90 75 50 20 Рис. 3. а — cхематически — распределение оптической плотности почернения на осциллограмме токового импульса, б — временная зависимость средного тока, полученная из осциллограммы (а) ИССЛЕДОВАНИЕ ФОНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ОГРАНИЧЕНИЯ... 50 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1 При пренебрежимо малой величине внут- реннего сопротивления генератора поданное напряжение в начальный момент времени пе- рераспределяется обратно пропорционально емкостям 21 1 0 d d UU U    . (2) Затем с постоянной времени τ2 все напря- жение переходит на разрядный зазор. Таким образом, пробой зазора происходит в усло- виях возрастающего на нем напряжения. По- скольку σ1 зависит от освещения, величина задержки пробоя определяется временем τ2 = f(σ1). Другой определяющий задержку пробоя фактор — естественный статический разб- рос времени пробоя, являющийся единствен- ной причиной задержки пробоя в ячейке с эквипотенциальными электродами. Таким образом, общее время задержки определяется двумя составляющими: вре- менем задержки емкости разрядного зазора через освещенный полупроводник и време- нем статистической задержки пробоя при данном напряжении в зазоре. Для определения величины стационарного напряжения были сняты стационарные ВАХ (рис. 4), из которых следует, что значение на- пряжения пробоя составляет 500 В при длине зазора 100 мкм. Величина сопротивления при освещении меняется от 50 МОм до 790 кОм. На рис 5а и 5б приведены зависимости среднего тока в импульсе от интенсивнос- ти света при разных значениях длитель- ности импульса напряжения. Характерная особенность кривых — «пороговый» вид этих зависимостей, что является следствием эффекта задержки пробоя. При увеличении длительности импульса напряжения умень- шается пороговое значение интенсивности освещения, ниже которого ток проводимости в системе, а следовательно и свечение раз- ряда, отсутствуют. Отметим также, что на- чиная с порогового значения, ток, а также прошедший заряд, резко возрастают с уве- личением интенсивности света. Полученные «пороговые» зависимости среднего прошед- шего количества электричества и величина среднего тока с регулированием величины порога представляют значительный интерес, являясь в принципе новым методом дискри- минации фона. Подобная возможность дина- мической дискриминации фона, несомненно, реализуема в независимых газоразрядных ячейках с распределенным сопротивле- нием полупроводникового электрода 0,75 I, (м А ) 0,60 0,45 0,30 0,15 0 0,2 U, (кВ) 0,6 0,9 1,2 1,5 6 5 4 3 2 1 Рис. 4. Стационарные ВАХ системы при разных зна- чениях освещенности полупроводника. Интенсив- ность освещения равна (в отн. ед.): 1 — 100 %, 2 — 72, 3 — 50, 4 — 25, 5 — 10, 6 — 0 % 10 I, м А 7,5 5,0 2,5 0 J, отн. ед. 40 80 120 15 20 tv = 27 мкс а б 10 I, м А 7,5 5,0 2,5 0 J, отн. ед. 40 80 120 15 20 tv = 27 мкс Рис. 5. а — люксамперные характеристики системы при разных значениях длительности импульса напря- жения при толщине зазора d = 40 мкм, б — то же при толщине зазора d = 100 мкм Х. Т. ЙУЛДАШЕВ, Ш. С. АХМЕДОВ, У. С. РУСТАМОВ, К. М. ЭРГАШЕВ 51ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1 в полупроводниковой фотографической сис- теме ионизационного типа. Проведены исследования режима динами- ческой дискриминации фона с фотографичес- кой регистрацией изображения при разных значениях задержки пробоя и разной осве- щенностью отдельных участков площади полупроводникового фоточувствительного электрода. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, показанная задержка пробоя в газоразрядной ячейке с полупроводниковым электродом при электрических и фото- электрических измерениях в целом подтверж- дает возможность реализации динамического ограничения фона на заданном уровне. ЛИТЕРАТУРА 1. Хайдаров З., Хайдарова К. З., Йулда- шев Х. Т. Высокочувствительная полупро- водниковая ионизационная фотографиче- ская камера для инфракрасного диапазона // Прикладная физика. — 2017. — № 1. — С. 65–69. 2. Йулдашев Х. Т., Хайдаров З., Касымов Ш. С. Кинетика пробоя в системе «полупровод- ник — газоразрядный промежуток» // Вест- ник СПбГУ. — 2017. — Сер. 4. — Т. 4 (62), вып. 1. 3. Йулдашев Х. Т., Ш. Ахмедов С., Хайдаров З. Исследование инфракрасной фотографичес- кой системы на основе кремния, легирован- ного платиной // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 12–19. 4. Лодыгин А. Н., Астров Ю. А., Порцель Л. М., Берегулин Е. В. Динамика таунсендовско- го разряда в аргоне // ЖТФ. — 2015. — Т. 85(5). — С. 27–31. 5. Астров Ю. А., Лодыгин А. Н., Порцель Л. М. Гексагональные структуры тока в системе «полупроводник — газоразрядный про- межуток» // ЖТФ. — 2011. — Т. 81(2). — С. 42–47. 6. Лебедева Н. Н., Орбух В. И., Боброва Е. Ю. О формировании низкоомного состояния газа над поверхностью полупроводникового элек- трода в предпробойном режиме // Azərbaycan mi̇lli̇ elmlər akademi̇yasinin xəbərləri̇ fizika- riyaziyyat və texnika elmləri seriyası, fizika və astronomiya. — 2005. — № 5. — С. 111–115. 7. Лодыгин А. Н., Порцель Л. М., Астров Ю. А. Газовый разряд в аргоне и азоте при кри- огенной температуре в тонких зазорах // Письма в ЖТФ. — 2008. — Т. 34(14). — С. 61–66. 8. Sadiq Y., Aktas K., Acar S., Salamov B. G. Influence of the microstructure on the charge transport in semiconductor gas discharge elec- tronic devices // Superlattices and Microstruc- tures. — 2010. — Vol. 47. — Р. 648–660. REFERENCES 1. Hajdarov Z., Hajdarova K. Z., Juldashev H. T. Vysokochuvstvitel’naya poluprovodnikovaya ionizacionnaya fotograficheskaya kame ra dlya infrakrasnogo diapazona // Priklad naya fizika. — 2017. — No. 1. — P. 65–69. 2. Juldashev H. T., Hajdarov Z., Kasymov Sh. S. Kinetika proboya v sisteme «poluprovodnik — gazorazryadnyj promezhutok» // Vestnik SPbGU. — 2017. — Ser. 4. — Vol. 4 (62), vyp. 1. 3. Juldashev H. T., Sh. Ahmedov S., Hajdarov Z. Issledovanie infrakrasnoj fotograficheskoj sistemy na osnove kremniya, legirovannogo platinoj // Zhurnal fiziki i inzhenerii poverh- nosti. — 2017. — Vol. 2, No. 1. — P. 12–19. 4. Lodygin A. N., Astrov Yu. A., Porcel’ L. M., Beregulin E. V. Dinamika taunsendovskogo razryada v argone // ZhTF. — 2015. — Vol. 85(5). — P. 27–31. 5. Astrov Yu. A., Lodygin A. N., Porcel’ L. M. Geksagonal’nye struktury toka v siste me «polu- provodnik — gazorazryadnyj prome zhu tok» // ZhTF. — 2011. — Vol. 81(2). — P. 42–47. 6. Lebedeva N. N., Orbuh V. I., Bobrova E. Yu. O formirovanii nizkoomnogo sostoyaniya ga- za nad poverhnost’yu poluprovodnikovogo elektroda v predprobojnom rezhime // Azərbay- can mi̇lli̇ elmlər akademi̇yasinin xəbərləri̇ fizika- riyaziyyat və texnika elmləri seriyası, fizika və astronomiya. — 2005. — No. 5. — P. 111–115. 7. Lodygin A. N., Porcel’ L. M., Astrov Yu. A. Gazovyj razryad v argone i azote pri kriogennoj temperature v tonkih zazorah // Pis’ma v ZhTF. — 2008. — Vol. 34(14). — P. 61–66. 8. Sadiq Y., Aktas K., Acar S., Salamov B. G. Influence of the microstructure on the charge transport in semiconductor gas discharge elec- tronic devices // Superlattices and Microstruc- tures. — 2010. — Vol. 47. — P. 648–660.

Исследование фонового излучения и возможности его ограничения в полупроводниковой ионизационной системе

Репозитарії

Схожі ресурси