Elektronika 2011-10 I.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

● zminimalizowanie impedancji pasożytniczych w bazie strukturymesa, szerokoprzerwowych obszarach kontaktowych orazstykach heterostruktury z metalizacją;● zminimalizowanie stałej czasowej RC.W rezultacie można uzyskać szybki detektor o maksymalnychparametrach, wygodny w zastosowaniu i o niskich kosztach wytwarzania.Obudowy detektorówElementy detekcyjne montowane są zwykle w obudowach o różnejkonstrukcji w zależności od przewidywanych warunków pracydetektora. Obudowy te zmniejszają w pewnym stopniu szkodliwywpływ narażeń środowiskowych. Najczęściej stosowane są hermetyzowaneobudowy, zaopatrzone w okna przezroczyste dlaokreślonego zakresu promieniowania podczerwonego. Szczególniekrytyczna jest hermetyzacja detektorów chłodzonych termoelektrycznie.Dla zapewnienia odpowiedniej izolacji termicznejobudowy muszą być opróżniane lub zapełniane gazami o niskimprzewodnictwie cieplnym. Prowadzono badania i udoskonaleniakonstrukcji obudów i technik hermetyzacji obudów, tak aby umożliwićbezawaryjną pracę w ciągu wielu lat. Istotnym ograniczeniemjest konieczność stosowania podczas hermetyzacji i montażujedynie technik niskotemperaturowych, aby nie uszkodzićwrażliwych elementów HgCdTe. Zastosowano bardziej efektywne,miniaturowe chłodziarki termoelektryczne oraz wprowadzonohermetyzację:a) próżniową z getterem (Zr-V-Fe),b) w atmosferze gazów szlachetnych (ksenon) wraz z osłoną antykonwekcyjną,c) w atmosferze gazów szlachetnych (ksenon).Na rysunku 3 przedstawiono zdjęcia podstawek TO8 wrazz zamocowanymi termochłodziarkami i umieszczonymi na nichchipami detektorów przygotowanymi do hermetyzacji [16].Rys. 3. Zdjęcia podstawek TO8 wraz z zamocowanymi termochłodziarkamii umieszczonymi na nich chipami detektorów przygotowanymido hermetyzacji w (a) próżni z getterem, (b) ksenonie z osłonąantykonwekcyjna z absorberem wilgoci oraz (c) ksenonie z absorberemwilgoci [16]Fig. 3. Optically immersed detectors mounted on cold finger of thefour-stage Peltier coolers before hermetic housingTemperatury na górnym stopniu chłodziarek (temperatura otoczenia 300K)[16]The temperature valnes of the upper side of colo ling systemsRodzaj hermetyzacji obudowyTyp termochłodziarki2TE 3TE 4TERys. 4. Charakterystyki wykrywalności znormalizowanej w funkcjidługości fali fotorezystorów zahermetyzowanych w próżni, ksenoniez osłoną antykonwekcyjną oraz ksenonie z absorberem wilgoci [16]Fig. 4. D* vs λ of optically immersed photoconductorsgości fali fotorezystorów typu PCI, chłodzonych czterostopniowymichłodziarkami termoelektrycznymi, zahermetyzowanychw próżni, ksenonie z osłoną antykonwekcyjną oraz ksenoniez absorberem wilgoci [16]. Widoczne jest przesunięcie maksymalnejużytecznej czułości detektora w kierunku dłuższych falz 13 µm do 16 µm.Uzyskane wynikiProwadzone prace nad detektorami fotowoltaicznymi nowej generacji,umożliwiły uzyskanie zarówno wysokiej szybkości działania,jak i wysokiej czułości, wielu typów detektorów z szerokiego za-D*, cmHz 1/2 /W1,E+121,E+111,E+10300 K, 0 mV1,E+09300 K, - 200 mV200 K, 0 mV200 K, - 200 mV1,E+083 3,5 4 4,5 5 5,5λ, µmRys. 5. Charakterystyki widmowe wykrywalności znormalizowanejimmersyjnych fotodiod MWIR w 300K i 230K, niezasilanych i zasilanychnapięciem wstecznym 200 mVFig. 5. D* vs λ of MWIR optically immersed photodiodes at 300K and230KD*, cmHz 1/2 /W1,E+111,E+10283 K, - 700 mV 200 K, - 200 mVPróżnia 206K 190K 183KKsenon + osłona antykonwekcyjna – 205K 190KKsenon 230K 210K 195KW tabeli przedstawiono temperatury na górnym stopniu chłodziarek,w zależności od rodzaju hermetyzacji obudowy [16].Obniżenie temperatury pracy detektora skutkuje podniesieniemwykrywalności i przesunięciem maksymalnej użytecznej czułościdetektora w kierunku dłuższych fal. Na rys. 4 przedstawionocharakterystyki wykrywalności znormalizowanej w funkcji dłu-1,E+093 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13λ, µmRys. 6. Charakterystyki widmowe wykrywalności znormalizowanejimmersyjnych fotodiod LWIR, w 283K zasilanej napięciem wstecznym700 mV i w 200K zasilanej napięciem wstecznym 200 mVFig. 6. D* vs λ of LWIR optically immersed photodiodes at 283K and200KElektronika 10/2011 55