Основные характеристики и параметры фоточувствительных приборов

Функциональные возможности всех рассмотренных фотоприборов определяются набором характеристик и параметров, выражающих зависимости тока или напряжения сигнала и шума на выходе от различных факторов (мощности, спектрального состава и частоты модуляции возбуждающего излучения, температуры окружающей среды, напряжения питания, наличия фоновых помех и др.). Ниже приведены основные характеристики и параметры фотоприборов и раскрыто их содержание. Набор наиболее важных параметров фотоприборов обычно приведен в паспорте прибора или имеется в справочной литературе.

Спектральная характеристика чувствительности отображает реакцию фотоприбора на воздействие излучения с различной длиной волны. Эта характеристика определяет спектральную область применения прибора, его спектральную и интегральную чувствительность.

Энергетическая (световая) характеристика отображает зависимость фотоотклика прибора от интенсивности возбуждающего потока излучения (ампер-ваттная, вольт-ваттная, люкс-амперная характеристики). Энергетической характеристикой называют также зависимость интегральной или спектральной чувствительности прибора от интенсивности облучения.

Пороговые характеристики показывают способность фотоприбора регистрировать излучение малой интенсивности. Эта способность в основном зависит от уровня собственных шумов прибора — флуктуаций тока, протекающего через него в отсутствие облучения или при смодулированном световом потоке.

Вольт-амперная характеристика отображает зависимость тока фотоприемника от приложенного к нему напряжения; световой (общий) ток /_св = /_т + /_ф.

Частотные характеристики описывают зависимость чувствительности от частоты модуляции излучения или длительности импульсов и характеризуют инерционность прибора.

Температурные характеристики определяют зависимость параметров прибора (темнового тока, темнового сопротивления, чувствительности и т. п.) от температуры окружающей среды. Рабочий температурный интервал указывают в паспорте прибора. При этом указывают значения основных параметров в крайних точках интервала при рабочем напряжении прибора.

Рабочее напряжение — это постоянное напряжение, приложенное к прибору и обеспечивающие номинальные его параметры при длительной работе в заданных эксплуатационных условиях. Обычно его устанавливают с запасом по отношению к пробивному напряжению.

Максимально допустимое напряжение — это значение постоянного напряжения, при котором отклонения параметров прибора не превышают установленных пределов.

Мощность рассеивания — это мощность, выделяемая при прохождении фототока их определяющая возможности разогрева прибора.

Превышение максимально допустимой мощности рассеивания приводит к повреждению прибора. Ее значение зависит от интенсивности отведения теплоты.

Темновое сопротивление — это сопротивление прибора в отсутствие падающего на него излучения в пределах его спектральной чувствительности.

Дифференциальное сопротивление — это отношение малых приращений напряжения на приборе и тока через него.

Темповой ток — это ток, проходящий через прибор при указанном напряжении в отсутствие потока излучения в пределах спектральной чувствительности.

Коротковолновая (длинноволновая) граница спектральной чувствительности — это наименьшая (наибольшая) длина волны монохроматического излучения, при которой монохроматическая чувствительность прибора равна 0,1 от ее максимального значения.

Максимум спектральной характеристики чувствительности — это длина волны, соответствующая максимуму чувствительности прибора.

Динамический диапазон линейности (в децибелах) характеризует область значений лучистого потока Ф (от O_min до Ф^) или его мощностей Р (от P_min до P_max), при которых энергетическая (световая) характеристика линейна: Д= 101g (O_fflax/O_min)= 101g (7'_ma,_I//^>_mi,₁).

Токовая чувствительность (А/лм или A/Вт) определяет значение фототока, создаваемого единичным потоком излучения. Иногда вместо потока излучения, падающего на прибор, задают плотность падающего потока, измеряемую в Вт/см².

Вольтовая чувствительность характеризует значение сигнала в вольтах, отнесенное к единице падающего потока излучения.

Токовую и вольтовую чувствительность называют интегральной, если она характеризует чувствительность к интегральному потоку излучения и монохроматической в случае монохроматического излучения.

Интегральную токовую S, и вольтовую S₀ чувствительности вычисляют по следующим формулам:

где /_св, U_Cbf /_т, U_r — световые и тем новые токи и напряжение прибора соответственно.

Удельная обнаружительная способность D (Гц^,/2 см/Вт) характеризует возможность использования прибора для обнаружения предельно малых сигналов:

где Цф — напряжение фотосигнала, В; Д/ — частотная полоса пропускания, Гц; S — площадь чувствительной площадки, см²; U_m — напряжение шума прибора, В.

Пороговая чувствительность Ф_п определяет уровень мощности светового фототока, при котором сигнал равен шуму. Пороговая чувствител ьность

Инерционность прибора характеризуют постоянные времени нарастания Т_н и спада Т_сп фотоотклика при воздействии импульса светового излучения. Они определяют предельные значения рабочей частоты модуляции светового потока, при которой еще не заметно уменьшение фотоотклика. Обычно Т_н < Т_СП. При синусоидальной модуляции светового потока быстродействие приборов характеризуют граничной частотой, на которой фотоотклик уменьшается до уровня 0,7 от стационарного значения.