О различии значений пороговых характеристик многоэлементных фотодиодных ФПУ, определенных в экспериментах с однородной модулированной засветкой фотоприемника и в экспериментах с малым (“пиксельным”) пятном засветки

В работе [1] сообщалось о различии величин минимального детектируемого (порогового)светового потока Iпор, определенных с использованием двух методик измерения, а именно: вэкспериментах с модулированной однородной засветкой фотоприемника и в экспериментах,использующих локальное пятно засветки с размерами, близкими к размеру его фоточувствительногоэлемента (ФЧЭ). Утверждалось, что найденная во втором случае величина Iпор превышает таковуюпри однородной засветке, причем в случае линейчатых ФПУ (ЛФПУ) с временной задержкойнакопления (ВЗН) указанное различие может достигать трех раз.В настоящей работе была предпринята попытка количественного анализа эффекта для матричныхФПУ (МФПУ) в предположении, что этот эффект мог бы быть объяснен диффузиейфотогенерированных носителей заряда (НЗ) из локально освещенного ФЧЭ ФПУ в соседниефотоэлементы. Для этого методом Монте-Карло проводилосьмоделирование диффузии ФНЗ из центрированных на ФЧЭразмером 30x30 мкм круглого, квадратного и гауссова пятензасветки в соседние ФЧЭ при актуальных величинахпараметров задачи (геометрические размеры матрицыМФПУ, длины диффузии ФНЗ и длины поглощенияизлучения в фоточувствительной пленке фотоприёмника).Анализировалась зависимость от размера пятна Δspotколичества частиц, стекших на фотодиод рассматриваемогоФЧЭ при его нормировке на число частиц, рожденных впятне засветки либо на полное количество частиц, рожденныхв слое абсорбера (см. рисунок).Анализ результатов проведенных Монте-Карло расчетовпозволил сделать следующие выводы:1) При принятых значениях параметров задачи диффузияФНЗ за пределы освещенного ФЧЭ может увеличитьвеличину порогового детектируемого потока при освещенииМФПУ пятном до 30-40% по сравнению со случаемравномерной засветки фотоприемника.2) Нормированная на мощность излучения в пучкевеличина фотосигнала засвеченного ФЧЭ быстро спадает сувеличением размера пятна засветки в диапазоне 10-40 мкм;это связано с уменьшением доли пучка света в центральномпикселе. При этом для гауссова пятна с размером 30 мкмнайденный пороговый поток оказывается увеличеннымпримерно в 3 раза по сравнению со случаем равномернойзасветки матрицы. Этот результат показывает, чтокритически важным фактором для методики определения пороговых характеристик МФПУ сприменением “пиксельной” засветки является точность покрытия пятном ФЧЭ матрицы; этот жефактор играет важную роль как определяющий различие величин пороговых потоков и для ВЗНЛФПУ.3) В целом проведенное рассмотрение дает общий пример анализа (распространенный в работетакже и на случай ВЗН-ЛФПУ), позволяющего для конкретных значений параметров задачипосредством моделирования методом Монте-Карло предсказать величины пороговых характеристикмногоэлементных ФПУ, определенных с использованием локальной (“пиксельной”) засветкойфотоприёмника и его однородной засветкой.