Инфракрасная радиометрия на основе многорядных инфракрасных фотоприемных устройств

В основу принципа действия инфракрасных радиометров положено преобразование ИК-излученияот объектов наблюдения в электрические сигналы, на основе которых формируется видимоеизображение или задается механизм обработки параметров наблюдаемых объектов при различныхфоновых потоках. Для работы в заданных диапазонах ИК области спектра радиометры включают всвой состав специальные крупноформатные, высокочувствительные фотоприемные устройства(ФПУ), использующие матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ) с обработкой данных в БИСсчитывания. Среди различных полупроводниковых материалов, чувствительных в ИК областиспектра, тройные растворы HgCdTe являются лучшим полупроводниковым соединением с точкизрения достижения максимальных фотоэлектрических параметров [1, 2] в заданных ИК диапазонахспектра, что связано с выбором архитектуры фоточувствительных элементов с уменьшеннымвлиянием тепловых процессов при детектировании излучения.Для включения в состав инфракрасногорадиометра изготовлены по планарнойтехнологии на основе гетероэпитаксиальныхструктур с поглощающим слоем HgCdTe p-типапроводимости ФПУ, чувствительные всредневолновом и длинноволновом ИКдиапазонах спектра. Проведены исследованиятемновых токов и шумов фоточувствительныхэлементов (ФЧЭ) многорядных фотоприемныхмодулей на основе гетероэпитаксиальных (ГЭС)структур HgCdTe с шагом 28 мкмсредневолнового и длинноволнового ИКдиапазонов спектра при обратном напряжениисмещения V = -0,1 В. На рис. 1 показанатемпературная зависимость темнового тока дляобразца средневолнового диапазона спектра(Δλ=3.5-4,1 мкм). Значение обнаружительнойспособности D* ≥ 1012 для ФПУсредневолнового диапазона достигается притемновых токах менее 10-11 А, что достижимодля температуры охлаждения Т = 80 К.Проведены теоретические и экспериментальные исследования величин и источников выходногошума ФПУ длинноволнового ИК диапазона спектра в зависимости от времени накопления вдиапазоне Тнак = 25 – 200 мкс. Показано, что шум прибора включает шум ФЧЭ и входной ячейкисчитывания мультиплексора. Шум фотодиода он включает шум ячейки считывания, который долженбыть существенно меньше шума фотодиода, а емкость накопления ячейки считывания для ФПУдлинноволнового диапазона должна быть менее 10 фФ.