Класифікація приймачів випромінювання.

Елемент, або пристрій, призначений для прийому та перетворення енергії оптичного випромінювання в інші види енергії називається приймачем оптичного випромінювання. В подальшому його будемо називати приймачем випромінювання (ПВ). ПВ, що перетворюють невидиме випромінювання (рентгенівське, УФ, ІЧ) в видиме називають перетворювачами.

Фізичні ПВ можна розбити на 4 групи:

— теплові

— фотоелектричні (внутрішній та зовнішній фотоефекти)

— фотохімічні (фотоматеріали)

— та інші, що не ввійшли в ці три групи.

Теплові ПВ базуються на основі перетворення оптичного випромінювання, спочатку в теплову енергію, а потім в електричну, та відрізняються один від одного фізичними принципами роботи. ПВ, що змінюють опір свого чутливого елемента під дією світла за рахунок тепла, що виділяється при поглинанні світла називають болометрами. ПВ, що використовують термоелектричний ефект називають термоелементами. Анізотропні термоелементи, що отримали розповсюдження в останні 10-20 років мають досить велику приймальну площадку, та високу чутливість (мозаїчна структура).

Калориметри — це ПВ із масивним приймальним елементом. Чутливі елементи калориметрів діляться на термоелектричні, термометри опору, ємнісні із діелектриком з піроелектричними властивостями.

В останні 10 років знайшли широке застосування піроелектричні ПВ, робота яких заснована на піроелектричному ефекті: тобто відбувається за рахунок зміни температури істотна зміна поляризації матеріалу.

Оптико-акустичні ПВ — в яких за рахунок тепла відбувається зміна об’єму газу, і це конструктивно приводить до зміни електричного сигналу.

В якості приймального елементу ПВ використовується термопружні ефекти (наприклад в кристалічному кварці). Пластина кварцу наклеєна на теплопровідний матеріал, а зовнішня її сторона покривається поглинаючим матеріалом. За рахунок пружних ефектів виникає електричне поле.

Фотоелектричні ПВ розділяють на дві великі групи: фотоелектричні ПВ на основі внутрішнього фотоефекту, фотоелектричні ПВ на основі зовнішнього фотоефекту. У фотоелектричних ПВ подаюче на приймач випромінювання (фотони) звільняють носії струму. Якщо носії залишаються у н/п, то спостерігається внутрішній фотоефект, який приводить до збільшення електропровідності (фотопровідності).

Якщо внутрішній фотоефект виникає в системах, які складаються із різних контактуючих речовин (метал — н/п, двох різних н/п) при опроміненні приконтактної області, то виникає фото-ЕРС. Це явище називають вентильним ефектом, а приймачі — вентильними фотоелементами, або фотоелементами із запираючим шаром. Якщо в якості контактуючих речовин застосовується н\п із «n» і «р» провідністю, то такі ПВ називають фотодіоди, які можуть працювати, як в фотогальванічному, так і у фотодіодному режимі.

ПВ подібні до фотодіодів, які являють собою системи p-n-p переходів, мають властивості внутрішнього підсилення — називають фототранзисторами.

Розгортаючі ПВ нв основі смуги (полоски) н/п p-n-p типу, які дозволяють отримати на опорі навантаження часовий розподіл струму, що відповідає розподілу освітленості, отримали назву сканісторів.

ПВ на p-n-p-n структурах, які переходять при освітлені із закритого стану в відкритий, прикладені напруги в прямому напрямку називають фототеристорами.

В останні 10 років з’явилися матричні приймачі, які отримали назву приладів із зарядовим зв’язком (ПЗЗ). Вони являют собою періодичні структури із ємнісних елементів на основі метал — діалектрик — н/п із послідовним переносом заряду.

Якщо носій струму (фотоелектрони) виникають в речовині при її освітлені, імітуються у вакуум або газ, створюючи струм у зовнішньому колі, то таке явище називають зовнішнім фотоефектом. Найпростішими ПВ такого типу є фотоелементи (ФЕ) вакуумні або іонні, фотопомножувачі (ФЕП). До приймачів із зовнішнім фотоефектом відносять електронно-оптичні перетворювачі.

До фотохімічних ПВ слід віднести різного типу фотоматеріали.

До групи інших ПВ слід віднести пондермоторні ПВ, що використовують тиск світла.