Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод
Предложенная конструкция фотодиода, снабженного термоэлектрическим модулем Пельтье, может быть использована при разработке фотодиодов, предназначенных для работы в условиях повышенных температур....
Gespeichert in:
| Datum: | 2006 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2006
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52969 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод / Ю.Г. Добровольский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 4. — С. 39-41. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-52969 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-529692014-01-15T03:09:50Z Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод Добровольский, Ю.Г. Функциональная микро- и наноэлектроника Предложенная конструкция фотодиода, снабженного термоэлектрическим модулем Пельтье, может быть использована при разработке фотодиодов, предназначенных для работы в условиях повышенных температур. 2006 Article Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод / Ю.Г. Добровольский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 4. — С. 39-41. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52969 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Функциональная микро- и наноэлектроника Функциональная микро- и наноэлектроника |
| spellingShingle |
Функциональная микро- и наноэлектроника Функциональная микро- и наноэлектроника Добровольский, Ю.Г. Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Предложенная конструкция фотодиода, снабженного термоэлектрическим модулем Пельтье, может быть использована при разработке фотодиодов, предназначенных для работы в условиях повышенных температур. |
| format |
Article |
| author |
Добровольский, Ю.Г. |
| author_facet |
Добровольский, Ю.Г. |
| author_sort |
Добровольский, Ю.Г. |
| title |
Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод |
| title_short |
Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод |
| title_full |
Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод |
| title_fullStr |
Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод |
| title_full_unstemmed |
Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод |
| title_sort |
кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Функциональная микро- и наноэлектроника |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52969 |
| citation_txt |
Кремниевый термостатированный p–i–n-фотодиод / Ю.Г. Добровольский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 4. — С. 39-41. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT dobrovolʹskijûg kremnievyjtermostatirovannyjpinfotodiod |
| first_indexed |
2025-07-05T04:26:33Z |
| last_indexed |
2025-07-05T04:26:33Z |
| _version_ |
1836779667322830848 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 4
39
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
23.05 2006 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Â. ÐÞÕÒÈÍ
(ÖÊÁ "Ðèòì", ã. ×åðíîâöû)
Ê. ò. í. Þ. Ã. ÄÎÁÐÎÂÎËÜÑÊÈÉ
Óêðàèíà, ã. ×åðíîâöû, ÍÏÔ «Òåíçîð»
E-mail: chtenz@chv.ukrpack.net
Ïðåäëîæåííàÿ êîíñòðóêöèÿ ôîòîäèî-
äà, ñíàáæåííîãî òåðìîýëåêòðè÷åñêèì
ìîäóëåì Ïåëüòüå, ìîæåò áûòü èñïîëü-
çîâàíà ïðè ðàçðàáîòêå ôîòîäèîäîâ,
ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ðàáîòû â óñëîâè-
ÿõ ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóð.
Íåèçìåííî àêòóàëüíîé çàäà÷åé ïðè ðàçðàáîòêå
íîâûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ôîòîïðèåìíèêîâ, â òîì
÷èñëå êðåìíèåâûõ ôîòîäèîäîâ, ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷å-
íèå ìàêñèìàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðè ìèíèìàëü-
íîì óðîâíå øóìà ïðèáîðà, ò. å. îáåñïå÷åíèå âûñî-
êèõ çíà÷åíèé ïîðîãîâîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè. Ñóùåñòâó-
åò íåñêîëüêî ðåøåíèé ýòîé çàäà÷è, ñðåäè êîòîðûõ
èñïîëüçîâàíèå èñõîäíîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìà-
òåðèàëà ñ ìàêñèìàëüíî âûñîêèì íà÷àëüíûì âðåìå-
íåì æèçíè íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà, îïòèìèçà-
öèÿ êîíñòðóêöèè ïðèáîðà è òåõíîëîãèè åãî èçãîòîâ-
ëåíèÿ. Ïîâûøåíèå îáíàðóæèòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ôî-
òîïðèåìíèêà ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî òàêæå ñ ïî-
ìîùüþ ïîäàâëåíèÿ ñîáñòâåííîãî òåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ
÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà è ïðèìûêàþùèõ ê íåìó
äåòàëåé ïðèáîðà [1�4]. Ýòî äîñòèãàåòñÿ îõëàæäåíè-
åì ïðèåìíèêà äî òåìïåðàòóðû, ïðè êîòîðîé âåëè÷èíà
øóìà ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ. Êðîìå ýòîãî, îõëàæ-
äåíèå ìàëûõ ïî ïëîùàäè ôîòî÷óâñòâèòåëüíûõ ýëå-
ìåíòîâ ñ ìàëîé òåïëîåìêîñòüþ ïîçâîëÿåò ïðåäîòâðà-
òèòü ÷ðåçìåðíûé èõ íàãðåâ ïîä äåéñòâèåì èíòåíñèâ-
íîãî è ïðîäîëæèòåëüíîãî îáëó÷åíèÿ [5].
Ñîâðåìåííàÿ òåõíèêà âûäâèãàåò íîâûå çàäà÷è,
ñâÿçàííûå ñ äàëüíåéøèì ðàçâèòèåì îõëàæäàåìûõ
ôîòîïðèåìíèêîâ è, ñîîòâåòñòâåííî, îõëàæäàþùèõ
ýëåìåíòîâ, â òîì ÷èñëå òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ ìîäóëåé
(ÒÝÌ). Ê ÷èñëó òàêèõ çàäà÷ îòíîñèòñÿ ñîçäàíèå ìî-
äóëåé ñ âðåìåíåì âûõîäà íà ðàáî÷èé ðåæèì 1�4 ñ è
äîñòèæåíèå îäíîðîäíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòó-
ðû íà õîëîäíîé ãðàíè òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî îõëàäè-
òåëÿ â ïðåäåëàõ 0,1�0,3°Ñ äëÿ îäíîðîäíîãî îõëàæ-
äåíèÿ ìíîãîýëåìåíòíûõ ôîòîïðèåìíèêîâ.
Äëÿ âûðàâíèâàíèÿ òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ ïîä ïî-
ëóïðîâîäíèêîâûì ôîòîïðèåìíèêîì â íåêîòîðûõ ñëó-
÷àÿõ èñïîëüçóþòñÿ ìèêðîòåðìèñòîðû, êîòîðûå ðàç-
ìåùàþòñÿ ìåæäó õîëîäíîé ãðàíüþ îõëàäèòåëÿ è ôî-
òîïðèåìíèêîì [1, ñ. 440�442; 6, 7], ÷òî íåñêîëüêî
óñëîæíÿåò êîíñòðóêöèþ ïðèáîðà â öåëîì. Àíàëîãè÷-
íóþ çàäà÷ó ðåøàåò êîíñòðóêöèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâî-
ãî òåðìîñòàòèðîâàííîãî ôîòîïðèåìíèêà, êîòîðûé
ñîñòîèò èç ÏÇÑ-ìàòðèöû è òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìî-
äóëÿ, â êîòîðîì òåïëîïîãëîùàþùàÿ ñòîðîíà òåðìè-
÷åñêè ñâÿçàíà ñ ôîòî÷óâñòâèòåëüíîé ìàòðèöåé, à òåï-
ëîâûäåëÿþùàÿ ñòîðîíà ñîåäèíåíà ñ òåïëîîòâîäîì [3,
ñ. 10]. Òàêàÿ êîíñòðóêöèÿ, íåñìîòðÿ íà åå ýôôåêòèâ-
íîñòü, îáåñïå÷èâàåò íåäîñòàòî÷íî áûñòðûé âûõîä
ÒÝÌ íà ðåæèì îõëàæäåíèÿ.
ÊÐÅÌÍÈÅÂÛÉ ÒÅÐÌÎÑÒÀÒÈÐÎÂÀÍÍÛÉ
p�i�n-ÔÎÒÎÄÈÎÄ
// IEEE Transactions on Electron Devices.� 1984.� Vol. ED-31,
N 6.� P. 800�804.
4. Nanishi Y., Ishida S., Miyazawa S. Correlation between
dislocation distribution and FET performances observed in low Cr
doped LEC GaAs // Japanese Journal of Applied Physics.� 1983.�
Vol. 22, N 1.� P. L54�L56.
5. Kasahara J., Arai M., Watanabe N. Extremely uniform threshold
voltage distribution of GaAs FET made on LEC-grown crystals //
Electronics Letters.� 1985.� Vol. 21, N 22.� P. 1040�1042.
6. Ãàññàíîâ Ë. Ã., Ëàóðñ Å. Ï., Ãðóøà Ñ. À. Ñîâðåìåííûé
óðîâåíü è ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ àðñåíèäãàëëèåâûõ ïðèáîðîâ ÑÂ×
íà áàçå òåõíîëîãèè ìîëåêóëÿðíî-ëó÷åâîé ýïèòàêñèè // Îáçîðû ïî
ýëåêòðîííîé òåõíèêå. Ñåð. Ýëåêòðîíèêà ÑÂ×.� 1985.� ¹. 8.�
Ñ. 1�50.
7. Õó÷óà Í. Ï., Õâåäåëèäçå Ë. Â., Òèãèøâèëè Ì. Ã. è äð. Ðîëü
ãëóáîêèõ óðîâíåé â òåõíîëîãèè àðñåíèäà ãàëëèÿ // Ìèêðîýëåêò-
ðîíèêà.� 2003.� Ò. 32, ¹ 5.� Ñ. 323�343.
8. Kostylev S. A., Prokhorov E. F. , Gorev N. B. et al. Low-
frequency capacitance-voltage characterization of deep levels in film�
buffer layer�substrate GaAs structures // Solid-State Electronics.�
1999.� Vol. 43, N 1.� P. 169�176.
9. González-Hernández J., Prokhorov E., Gorev N. B. et al.
Nondestructive technique for the characterization of deep traps at
interlayer interfaces in thin-film multilayer semiconductor structures
// Journal of Vacuum Sience &Technology B.� 1999.� Vol. 17,
N 5.� P. 2357�2360.
10. Øóð Ì. Ñîâðåìåííûå ïðèáîðû íà îñíîâå àðñåíèäà ãàë-
ëèÿ.� Ì.: Ìèð, 1991.
11. Horio K., Asada K., Yanai H. Two-dimensional simulation of
GaAs MESFETs with deep acceptors in the semi-insulating substrate
// Solid-State Electronics.� 1991.� Vol. 34, N 4.� P. 335�343.
12. Horio K., Fuseya Y., Kusuki H., Yanai H. Simplified
simulations of GaAs MESFET�s with semi-insulating substrate
compensated by deep levels // IEEE Transactions on Computer-
Aided Design.� 1991.� Vol. 10, N 10.� P. 1295�1302.
13. Horio K., Fuseya Y. Two-dimensional simulations of drain-
current transients in GaAs MESFET�s with semi-insulating substrate
compensated by deep levels // IEEE Transactions on Electron
Devices.� 1994.� Vol. ED-41, N 8.� P. 1340�1346.
14. Ãîðºâ Ì. Á., Êîâàëåíêî Þ. À., Êîäæåñï³ðîâà ². Ô., Ïðî-
õîðîâ ª. Ô. Êâàç³äâîâèì³ðíà ìîäåëü çàõîïëåííÿ íîñ³¿â ó ñòðóê-
òóð³ àðñåí³äãàë³éîâîãî ïîëüîâîãî òðàíçèñòîðà ç çàòâîðîì Øîòê³
// Ðàäèîôèçèêà è ýëåêòðîíèêà. (Õàðüêîâ)� 1998.� Ò. 3, ¹ 3.�
Ñ. 103�105.
40
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 4
 [8] ïðåäëàãàåòñÿ ïîëó÷èòü óïðîùåíèå êîíñòðóê-
öèè è óìåíüøèòü âðåìÿ âûõîäà ïîëóïðîâîäíèêîâîãî
òåðìîñòàòèðîâàííîãî ôîòîïðèåìíèêà íà ðàáî÷óþ òåì-
ïåðàòóðó îõëàæäåíèÿ ñ ïîìîùüþ îáúåäèíåíèÿ ÒÝÌ
è êðèñòàëëà ôîòîäèîäà â îäèí ïðèáîð, â êîòîðîì íà
îáðàòíîé ñòîðîíå êðèñòàëëà ôîòîäèîäà ôîðìèðóåòñÿ
ñëîé äèýëåêòðèêà ñ ýëåêòðîêîììóòàöèîííûìè äîðîæ-
êàìè, ê êîòîðûì ïðèñîåäèíåíû âåòâè òåðìîýëåêòðè-
÷åñêîãî ìîäóëÿ. Òàêîé ïðèáîð ïîçâîëÿåò óïðàâëÿòü
âðåìåíåì âûõîäà íà ðåæèì îõëàæäåíèÿ òåðìîýëåê-
òðè÷åñêîãî ìîäóëÿ çà ñ÷åò òîãî, ÷òî ýòî âðåìÿ, êðîìå
äðóãèõ ïðè÷èí, çàâèñèò îò òîëùèíû êîììóòàöèîííî-
ãî ñëîÿ, êîòîðûé â äàííîì ñëó÷àå âûïîëíÿåòñÿ â âèäå
ñëîÿ äèýëåêòðèêà íà îáðàòíîé ñòîðîíå ôîòîïðèåìíè-
êà. Òîëùèíà ñëîÿ äèýëåêòðèêà, â ñâîþ î÷åðåäü, ìî-
æåò ðåãóëèðîâàòüñÿ âðåìåíåì åãî îñàæäåíèÿ. Òàêèì
îáðàçîì, â îïðåäåëåííûõ ïðåäåëàõ âîçìîæíî ñîçäà-
íèå ïðèáîðîâ ñ çàäàííûì âðåìåíåì âûõîäà íà ðàáî-
÷èé ðåæèì îõëàæäåíèÿ.
Ïðåäëîæåííîå òåõíè÷åñêîå ðåøåíèå áûëî ïîëî-
æåíî â îñíîâó ñîçäàíèÿ òåðìîñòàáèëèçèðîâàííîãî
êðåìíèåâîãî p�i�n-ôîòîäèîäà ñî ñòàáèëèçèðîâàííû-
ìè çíà÷åíèÿìè ïëîòíîñòè òîêà øóìà â äèàïàçîíå òåì-
ïåðàòóð 20�85°Ñ.
 êà÷åñòâå ôîòîïðèåìíèêà âûáðàí êðèñòàëë ÷å-
òûðåõýëåìåíòíîãî ôîòîäèîäà, âûïîëíåííîãî
íà îñíîâå âûñîêîîìíîãî êðåìíèÿ ð-òèïà ïðîâîäè-
ìîñòè, ïðåäíàçíà÷åííîãî äëÿ ðåãèñòðàöèè îïòè÷å-
ñêîãî èçëó÷åíèÿ ñ äëèíîé âîëíû òâåðäîòåëüíîãî ëàçå-
ðà íà îñíîâå àëþìîèòòðèåâîãî ãðàíàòà ñ ïðèìåñüþ
íåîäèìà (îêîëî 1 ìêì), êîòîðûé øèðîêî èñïîëüçóåò-
ñÿ â îïòîýëåêòðîíèêå. Ïðåäëîæåííàÿ äëèíà âîëíû ñî-
îòâåòñòâóåò ñïåêòðó ïîãëîùåíèÿ îïòè÷åñêîãî èçëó-
÷åíèÿ â êðåìíèè.
Íåîáõîäèìûé óðîâåíü ÷óâñòâèòåëüíîñòè, èíåðöè-
îííîñòè è åìêîñòè òàêîãî ôîòîäèîäà íà ðàáî÷åé äëè-
íå âîëíû îáåñïå÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò áîëüøîãî íàïðÿæå-
íèÿ ñìåùåíèÿ (îò 100 äî 300 Â â çàâèñèìîñòè îò çíà-
÷åíèé ïàðàìåòðîâ, êîòîðûå íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü),
ðàñòÿãèâàþùåãî îáëàñòü îáúåìíîãî çàðÿäà â íåì îò
íåñêîëüêèõ ìèêðîìåòðîâ äî ðàçìåðîâ øèðèíû êðèñ-
òàëëà ôîòîäèîäà [9, 10]. Áîëüøàÿ âåëè÷èíà ðàáî÷åãî
íàïðÿæåíèÿ ñïîñîáñòâóåò íåáîëüøîìó ðàçîãðåâó
êðèñòàëëà ôîòîäèîäà, êîìïåíñèðóþùåìóñÿ òåïëîîò-
âîäîì, êîòîðûì ÿâëÿåòñÿ öîêîëü è âåñü êîðïóñ ôîòî-
äèîäà â öåëîì. Ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû îêðó-
æàþùåé ñðåäû äî 85°Ñ ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå îá-
ðàòíûõ (òåìíîâûõ) òîêîâ ôîòîäèîäà è, ñîîòâåòñòâåí-
íî, ïëîòíîñòè òîêà øóìà, ÷òî âåäåò ê óõóäøåíèþ åãî
ïîðîãîâûõ õàðàêòåðèñòèê ïðè ðàáîòå â óñëîâèÿõ ïî-
âûøåííîé ðàáî÷åé òåìïåðàòóðû.
Ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîå çíà÷åíèå ôëóêòóàöèè òîêà
äðîáîâûõ øóìîâ 2
ø
² ôîòîäèîäà îïðåäåëÿåòñÿ êàê [9,
ñ. 94]
2
ø
² =2qI∆f, (1)
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïîñêîëüêó ïîðîã ÷óâñòâèòåëü-
íîñòè äëÿ ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ
ÔïSIλ= 2
ø
,² (2)
òî
Ôï=[2q(It+Iô)∆f]1/2, (3)
Ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû òåìíîâîé òîê ôîòî-
äèîäà, íàïðèìåð ÔÄ-141Ê, ÔÄÊ-142-01 [11], èçìå-
íÿåòñÿ îò 7�10 ìêÀ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå äî
80�100 ìêÀ ïðè òåìïåðàòóðå 85°Ñ [2]. Äëÿ îáåñïå-
÷åíèÿ òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà ôîòîäèîäà â ðàáî÷èõ
óñëîâèÿõ íà óðîâíå 20°Ñ íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ïå-
ðåïàä òåìïåðàòóðû îêîëî 60°Ñ, ÷òî ìîæíî îñóùå-
ñòâèòü ñ ïîìîùüþ îäíîêàñêàäíîãî òåðìîýëåêòðè÷å-
ñêîãî îõëàäèòåëÿ.
Íà ðèñ. 1 ïðèâåäåíî ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå
ïðåäëîæåííîãî òåðìîñòàòèðîâàííîãî p�i�n-ôîòîäè-
îäà. Íà òûëüíîé ñòîðîíå êðèñòàëëà ôîòîäèîäà 5 ðàñ-
ïîëîæåí äèýëåêòðè÷åñêèé ñëîé 7, íà êîòîðîì ñôîð-
ìèðîâàíû ýëåêòðîêîììóòàöèîííûå äîðîæêè 4. Ê íèì
ïðèñîåäèíåíû âåòâè òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìîäóëÿ 3,
êîòîðûå ñîåäèíåíû ñ ýëåêòðîêîììóòàöèîííûìè äî-
ðîæêàìè 11 òåïëîïîãëîùàþùåé êåðàìè÷åñêîé ïëàñ-
òèíû ìîäóëÿ 10, ñîåäèíåííîé ñ öîêîëåì ïðèáîðà 12,
îñóùåñòâëÿþùèì ôóíêöèþ òåïëîîòâîäà. Ñ ïîìîùüþ
ìåäíî-ëóæåíûõ 9 è çîëîòûõ 8 ïðîâîäíèêîâ òåðìî-
ýëåêòðè÷åñêèé ìîäóëü è ôîòîïðèåìíèê ñîåäèíÿþòñÿ
ñ âûâîäàìè ïðèáîðà 1. Ñîáðàííûé íà öîêîëå ïðèáîð
ãåðìåòèçèðóåòñÿ êðûøêîé 2 ñî ñòåêëÿííûì âõîäíûì
îêíîì 6.
Ïðåäëîæåííûé ïîëóïðîâîäíèêîâûé òåðìîñòàòèðî-
âàííûé ôîòîïðèåìíèê ðàáîòàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì.
Íàõîäÿñü â ðàáî÷åì ðåæèìå ïðè ñìåùåíèè íà p�n-
ïåðåõîäå îêîëî 130 Â ïðè 85°Ñ îí ðàçîãðåâàåòñÿ. Â
îòñóòñòâèè ñïåöèàëüíîãî îõëàæäåíèÿ åãî òåìíîâîé
òîê è âåëè÷èíà ïëîòíîñòè òîêà øóìà óâåëè÷èâàþòñÿ,
÷òî ïðèâîäèò ê óõóäøåíèþ ïîðîãîâûõ õàðàêòåðèñ-
òèê. Ïðè âêëþ÷åíèè òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìîäóëÿ ÷å-
ðåç åãî âåòâè ïðîòåêàåò ýëåêòðè÷åñêèé òîê, ÷òî âû-
çûâàåò ñíèæåíèå òåìïåðàòóðû õîëîäíîé ãðàíè ìîäó-
ëÿ è ñíèæåíèå òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà ôîòîäèîäà,
êîòîðûé ðàñïîëîæåí íà ýòîé ãðàíè ìîäóëÿ. Áëàãîäà-
ðÿ ìàëîé òîëùèíå äèýëåêòðè÷åñêîãî ñëîÿ íà îáðàò-
íîé ñòîðîíå ôîòîïðèåìíèêà èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû
íà íåì ïðîèñõîäèò áûñòðî, ïðàêòè÷åñêè îäíîâðåìåí-
íî ñ îõëàæäåíèåì õîëîäíûõ ñïàåâ ìîäóëÿ. Ïðè ýòîì
ñêîðîñòü îõëàæäåíèÿ õîëîäíûõ ãðàíåé âåòâåé îïðå-
ãäå q �
I �
∆f �
çàðÿä ýëåêòðîíà;
òîê ÷åðåç p�n-ïåðåõîä;
ïîëîñà ÷àñòîò.
ãäå It �
Iô �
òåìíîâîé òîê ôîòîäèîäà;
ôîòîòîê ôîòîäèîäà.
3 4 5 6 7
2
1
8
9
1
12 11 10
Ðèñ. 1. Ñõåìàòè÷åñêîå èçîáðàæåíèå ïîëóïðîâîäíèêî-
âîãî òåðìîñòàòèðîâàííîãî ôîòîïðèåìíèêà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 4
41
ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
äåëÿåòñÿ èõ ãåîìåòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè, â ÷àñò-
íîñòè âûñîòîé, êîòîðàÿ çàâèñèò îò òîãî, íàñêîëüêî
íåîáõîäèìî îõëàäèòü ôîòîäèîä. Òàêèì îáðàçîì,
óïðîùåíèå êîíñòðóêöèè ïðèáîðà è óìåíüøåíèå âðåìå-
íè åãî âûõîäà íà ðàáî÷óþ òåìïåðàòóðó îõëàæäåíèÿ
äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò òîãî, ÷òî, ñ îäíîé ñòîðîíû, ïåðå-
äà÷à òåïëà îò ôîòîïðèåìíèêà ê òåðìîýëåêòðè÷åñêîìó
ìîäóëþ îñóùåñòâëÿåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî, áåç ïîòåðü
íà äîïîëíèòåëüíûõ ýëåìåíòàõ, à ñ äðóãîé ñòîðîíû,
� çà ñ÷åò ìàëîé âûñîòû âåòâåé.
 ýêñïåðèìåíòå â êà÷åñòâå êðèñòàëëà ôîòîäèî-
äà èñïîëüçîâàí êðåìíèåâûé p�³�n-ôîòîäèîä,
òîëùèíà êîòîðîãî ñîñòàâëÿåò 450 ìêì, à ïëîùàäü �
120×120 ìì2. Ðàáî÷èé ðåæèì ôîòîäèîäà îñóùåñòâ-
ëÿåòñÿ ïðè ñìåùåíèè íà p�n-ïåðåõîäå 130 Â. Íà îá-
ðàòíóþ ñòîðîíó ôîòîäèîäà íàíåñåí ñëîé äèýëåêòðè-
êà � îêèñè êðåìíèÿ òîëùèíîé 2�3 ìêì, íà êîòî-
ðîì ìåòîäàìè âàêóóìíîãî íàïûëåíèÿ è ôîòîëèòî-
ãðàôèè ôîðìèðóþòñÿ ýëåêòðîêîììóòàöèîííûå ìåäíûå
äîðîæêè. Âåòâè òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìîäóëÿ, èçãî-
òîâëåííûå èç òâåðäîãî ðàñòâîðà Bi�Te�Se�Sb ñ àíòè-
äèôôóçèîííûì ïîäñëîåì íèêåëÿ [4], âûñîòîé 1 ìì
ñìîíòèðîâàíû íà ýëåêòðîêîììóòàöèîííûõ äîðîæêàõ
êîììóòàöèîííîé ïëàñòèíû è ïîñðåäñòâîì ïðèïîÿ ÏÎÑ
61 ïðèñîåäèíåíû ê ýëåêòðîêîììóòàöèîííûì äîðîæ-
êàì õîëîäíîé ãðàíè ìîäóëÿ. Êîììóòàöèîííàÿ ïëàñ-
òèíà, èçãîòîâëåííàÿ èç êåðàìèêè ÂÊ 94, ïðèñîåäèíå-
íà ê ìåòàëëè÷åñêîìó öîêîëþ ïðèáîðà, êîòîðûé ÿâëÿ-
åòñÿ òåïëîîòâîäîì. Âñÿ êîíñòðóêöèÿ ãåðìåòèçèðóåò-
ñÿ êðûøêîé ñ âõîäíûì ñòåêëÿííûì îêíîì. Êîí-
ñòðóêöèÿ òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ìîäóëÿ ðàññ÷èòàíà ïî
ìåòîäèêå [1, ñ. 440]. Òîê ïîòðåáëåíèÿ ìîäóëÿ ñîñòàâ-
ëÿåò 0,1�2 À.
Ïðîâåäåíû ñðàâíèòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïðåäëî-
æåííîãî òåðìîñòàòèðîâàííîãî p�i�n-ôîòîäèîäà è åãî
íåòåðìîñòàòèðîâàííîãî àíàëîãà � ÔÄÊ-142-01. Èñ-
ñëåäîâàëàñü ÷àñòîòíàÿ çàâèñèìîñòü òîêà øóìà ôîòî-
÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà (Ô×Ý) ïðè 85 è 20°Ñ â
åäèíè÷íîé ïîëîñå ÷àñòîò.
Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü ïî ñòàíäàðòíûì ìåòîäè-
êàì â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ 17772 íà 20 øò. ñåðèé-
íûõ ÔÄÊ-142-01 è 3 øò. ðàçðàáîòàííûõ òåðìîñòàòè-
ðîâàííûõ p�i�n-ôîòîäèîäàõ. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâà-
íèé ïðèâåäåíû íà ðèñ. 2. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, ÷àñ-
òîòíàÿ çàâèñèìîñòü ïëîòíîñòè òîêà øóìà ïðåäëîæåí-
íîãî ïðèáîðà ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ ïðè óâåëè÷å-
íèè òåìïåðàòóðû îò 20 äî 85°Ñ, â òî âðåìÿ êàê äëÿ
ñåðèéíûõ ôîòîäèîäîâ âåëè÷èíà ïëîòíîñòè òîêà øóìà
óâåëè÷èâàåòñÿ ñ òåìïåðàòóðîé â 3 � 5 ðàç.
Òàêæå áûëà ïðîâåäåíà îöåíêà âðåìåíè, çà êîòî-
ðîå êðèñòàëë ôîòîäèîäà îõëàæäàåòñÿ ñ ïîìîùüþ
ÒÝÌ ñ 80 äî 30°Ñ. Èçìåðåíèå òåìïåðàòóðû êðèñòàë-
ëà ôîòîäèîäà ïðîâîäèëîñü ïðè ñíÿòîé êðûøêå ïîñëå
èçâëå÷åíèÿ ïðèáîðà èç êàìåðû òåïëà è õîëîäà òèïà
ÀÄÁ7.0002.00.00 ïðîèçâîäñòâà ÎÀÎ «Êâàðö» (ã. ×åð-
íîâöû) ñ ïîìîùüþ êîíòàêòíîãî òåðìîìåòðà «Òåíçîð-
42» ïðîèçâîäñòâà ÍÏÔ «Òåíçîð» (ã. ×åðíîâöû). Äèñ-
êðåòíîñòü ïîêàçàíèé òåðìîìåòðà 0,1°Ñ, ïðåäåëû îñ-
íîâíîé îòíîñèòåëüíîé ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèÿ òåì-
ïåðàòóðû íå áîëåå 0,5°Ñ. Èçìåðåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî
ñíèæåíèå òåìïåðàòóðû êðèñòàëëà ôîòîäèîäà íà ÒÝÌ,
Iø1, À·Ãö�1/2
5�12
10�12
5�13
10�13
101 102 103 104 105 f, Ãö
1
2
34
Ðèñ. 2. Óñðåäíåííûå ÷àñòîòíûå õàðàêòåðèñòèêè ïëîòíîñ-
òè òîêà øóìà Ô×Ý ñåðèéíûõ ôîòîäèîäîâ ÔÄÊ-142-01 ïðè
85°Ñ (1) è 20°Ñ (2), à òàêæå ðàçðàáîòàííûõ ôîòîäèîäîâ ñ
òåðìîýëåêòðè÷åñêèì îõëàæäåíèåì ïðè 20°Ñ (3) è ïðè
85°Ñ (4)
ñìîíòèðîâàííîì íà êîâàðîâîé ïîäëîæêå, ïðîèñõî-
äèò â òå÷åíèå 2�4 ñ ïðè òîêå ïîòðåáëåíèÿ ÒÝÌ 2 À.
Âûâîäû
Ïðåäëîæåííàÿ êîíñòðóêöèÿ òåðìîñòàòèðîâàííîãî
êðåìíèåâîãî p�³�n-ôîòîäèîäà, ñíàáæåííîãî òåðìî-
ýëåêòðè÷åñêèì ìîäóëåì Ïåëüòüå, îáåñïå÷èâàåò ïðàê-
òè÷åñêè íåèçìåííóþ âåëè÷èíó ïëîòíîñòè òîêà øóìà
ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû îò 20 äî 85°Ñ. Îíà ìî-
æåò áûòü èñïîëüçîâàíà ïðè ðàçðàáîòêå ôîòîäèîäîâ,
ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ðàáîòû â óñëîâèÿõ ïîâûøåí-
íûõ òåìïåðàòóð.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Àíàòû÷óê Ë. È. Òåðìîýëåìåíòû è òåðìîýëåêòðè÷åñêèå
óñòðîéñòâà: Ñïðàâî÷íèê.� Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1979.
2. Àùåóëîâ À. À., Ãîäîâàíþê Â. Í., Äîáðîâîëüñêèé Þ. Ã. è äð.
Îïòèìèçàöèÿ íàäåæíîñòè êðåìíèåâûõ ð�³�ï-ôîòîäèîäîâ ïî òåì-
íîâîìó òîêó // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé
àïïàðàòóðå (ÒÊÝÀ).� 1999.� ¹1.� Ñ. 35�38.
3. Âàéíåð À. Ë., Ìîèñååâ Â. Ô. Ñîâìåùåííûå ïðèáîðû êðèî-
òåðìîýëåêòðè÷åñêîé ýëåêòðîíèêè.� Îäåññà: Ñòóäèÿ «Íåãîöèàíò»,
2000.
4. Àùåóëîâ À. À., Ðîìàíþê È. Ñ., Äîáðîâîëüñêèé Þ. Ã. è äð.
Îõëàäèòåëè Ïåëüòüå ïîâûøåííîé íàäåæíîñòè äëÿ ôîòîïðèåìíè-
êîâ // Ïðèêëàäíàÿ ôèçèêà.� 2003.�Âûï. 2.� Ñ. 114�117.
5. Ïàò. 39347 À Óêðàèíû. Ôîòîåëåêòðè÷íèé ïðèéìà÷ ëàçåð-
íîãî âèïðîì³íþâàííÿ / À. À. Àùåóëîâ, Þ. Ã. Äîáðîâîëüñüêèé,
². Ñ. Ðîìàíþê.� 2001.� Áþë. ¹ 5.
6. Êîëåíêî Å. À. Òåðìîýëåêòðè÷åñêèå îõëàæäàþùèå ïðèáî-
ðû.� Ë.: Íàóêà, 1967.
7. Îñèïîâ Ý. Â., Áîðèñåíêî Â. Ä. Òâåðäîòåëüíûå êðèîãåííûå
îõëàäèòåëè // Çàðóáåæíàÿ ýëåêòðîííàÿ òåõíèêà.� 1975.� Âûï. 7.�
Ñ. 3�80.
8. Ïàò. 3324 Óêðàèíû. Íàï³âïðîâ³äíèêîâèé òåðìîñòàòîâàíèé
ôîòîïðèéìà÷ / À. À. Àùåóëîâ, Þ. Ã. Äîáðîâîëüñüêèé.� 2004.�
Áþë. ¹ 11.
9. Àíèñèìîâà È. Ä., Âèêóëèí È. Ì., Çàèòîâ Ô. À., Êóðìàøåâ
Ø. Ä. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ôîòîïðèåìíèêè: óëüòðàôèîëåòîâûé,
âèäèìûé è áëèæíèé èíôðàêðàñíûé äèàïàçîíû ñïåêòðà.� Ì.: Ðà-
äèî è ñâÿçü, 1984.
10. Äîáðîâîëüñüêèé Þ. Ã., Àùåóëîâ À. À. Îñîáëèâîñò³ êîí-
ñòðóêö³¿ òà òåõíîëî㳿 êðåìí³ºâèõ p�i�n ôîòîä³îä³â // Ô³çèêà ³
õ³ì³ÿ òâåðäîãî ò³ëà.� 2001.� Ò. 2, ¹ 3.� Ñ. 441�447.
11. http://www.ckb-rhythm.narod.ru
|