Giáo trình môn QUANG ĐIỆN TỬ - Chương 4 docx

Chương 4: Các dụng cụ phát xạ Chương CÁC DỤNG CỤ PHÁT HIỆN BỨC XẠ 4.1 Đặc tính chung Ánh sáng dạng xạ điện từ có dải bước sóng từ 0,001 nm đến 1cm dãi tần số cao, 1014  1015Hz Sự thay đổi trạng thái lượng nguyên tử phân tử nguồn gốc xạ ánh sáng Các ánh sáng chia thành vùng Độ dài bước sóng từ Vùng cực tím 100 nm - 380 nm Độ dài bước sóng từ Vùng ánh sáng nhìn thấy 380 đến 780 nm Độ dài bước sóng từ Vùng hồng ngoại 780 nm đến mm Hình 4.1 Phổ xạ điện từ Đặc điểm mắt người nhìn thấy sóng điện từ thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy Mắt người không phân biệt độ sáng yếu hay mạnh, mà cịn phân biệt bước sóng riêng biệt gọi độ cảm màu mắt Nhưng kỹ thuật dùng khái niệm bước sóng khơng dùng khái niệm màu sắc, tần số dùng.Các bước sóng thơng tin quang nằm vùng hồng ngoại nên khái niệm màu sắc khơng có ý nghĩa Chương 4: Các dụng cụ phát xạ 4.2 Các linh kiện thu quang (hiệu ứng quang điện bên trong) Bộ thu quang phần tử có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện dựa nguyên lý biến đổi quang  điện Nghĩa là, biến đổi lượng quang thành lượng điện Khi nguyên tử cung cấp lượng dạng lượng quang thích hợp, điện tử lớp chúng bật thành điện tử tự Bằng cách dùng điện trường để thu nhận điện tử ta có dịng điện mạch ngịai gọi dịng quang điện có độ lớn phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào Tuỳ theo mục đích sử dụng cấu trúc mà có nhiều loại thu quang khác nhau, đặc tính chúng khác 4.2.1 Điện trở quang Hình 4.2 Điện trở quang Điện trở quang linh kiện bán dẫn thụ động, khơng có lớp tiếp xúc P-N Vật liệu dùng để chế tạo điện trở quang thường Cadmium Sulfid (CdS), Cadmium Selenid (CdSe), Sulfid kẽm (ZnS) tinh thể hỗn hợp khác Tất vật liệu gọi vật liệu bán dẫn nhạy quang Cấu tạo Điện trở quang gồm lớp vật liệu bán dẫn nhạy quang rải lên vật liệu cách điện chân dẫn điện Để chống ẩm người ta bọc bên quang trở lớp sơn chống ẩm suốt với vùng ánh sáng hoạt động Tất bọc vỏ chất dẻo có cửa sổ cho ánh Chương 4: Các dụng cụ phát xạ sáng qua Nguyên lý làm việc Hình 4.3 Nguyên lý làm việc Khi chiếu ánh sáng vào vật liệu bán dẫn nhạy quang với lượng photon lớn độ rộng vùng cấm vật liệu, trình hấp thụ quang năng, cặp điện tử- lỗ trống xuất Do vậy, nồng độ hạt dẫn chất bán dẫn tăng lên, làm độ dẫn điện tăng, hay nói cách khác điện trở chất bán dẫn giảm xuống Độ dẫn điện tạo chiếu ánh sáng   0  F   - độ dẫn điện chưa chiếu sáng   F - độ dẫn điện tạo ánh sáng  F  qn   p p Δn = Δp - nồng độ điện tử nồng độ lỗ trống sinh Dòng điện quang tính theo cơng thức: I ph  qp(n   p ) Ewd w.d tiết diện lớp bán dẫn nhạy quang, E cường độ điện trường Qua công thức ta thấy độ dẫn điện vật liệu bán dẫn thay đổi ta thay đổi nồng độ hạt dẫn độ linh động hiệu dụng điện tử lỗ trống Như vậy, ta thay đổi cường độ chiếu sáng lên điện trở quang cường độ dịng điện mạch thay đổi theo Các điện trở quang có khả khuếch đại dòng điện lên đến 10 lần Tuy nhiên, giá trị phù hợp cường độ ánh sáng không thay đổi theo thời gian thay đổi chậm Khi tần số biến điệu, cường độ ánh sáng tăng hệ số khuếch đại điện trở quang giảm Khả Chương 4: Các dụng cụ phát xạ đáp ứng tần số điện trở quang thấp, thường đạt từ vài chục Hz đến vài KHz Hình 4.4 Độ nhạy quang Các tham số điện trở quang Điện dẫn suất p hàm số mật độ lượng quang  độ dài bước sóng khơng đổi p = p()  = const Độ nhạy tương đối điện trở quang S () tỉ số điện dẫn suất thay đổi theo bước sóng p điện dẫn suất cực đại p.max mật độ lượng quang  không đổi S ( )   p ( )   P max  Vận tốc làm việc thời gian hồi đáp điện trở quang có thay đổi từ sáng sang tối hay từ tối sang sáng Với cường độ ánh sáng mạnh, điện trở quang làm việc nhanh Điện trở quang làm việc chậm trời lạnh cất giữ bóng tối Hệ số nhiệt điện trở quang: Hệ số nhiệt điện trở quang tỉ lệ nghịch với cường độ chiếu sáng Do đó, để giảm bớt thay đổi trị số điện trở quang theo nhiệt độ, điện trở quang cần cho hoạt động mức chiếu sáng tối đa Điện trở tối Rd : Điện trở tối điện trở bóng tối điện trở quang Điện trở tối tham số quan trọng, cho ta biết "dòng điện rò" lớn điện điện trở quang Điện hoạt động: Tuỳ theo cấu trúc mặt nạ điện trở quang mà có điện làm việc khác Điện lên tới 0,5 Kv/mm Điện hoạt động cao đo điện trở quang hoạt động bóng tối Khi sử dụng điện trở quang cần chọn giá trị điện áp cung cấp cho tối ưu mạch điện mà không làm hỏng điện trở quang Công suất tiêu tán cao nhất: Khi điện trở quang hoạt động cần phải giữ Chương 4: Các dụng cụ phát xạ cho nhiệt độ thấp nhiệt độ cho phép Nhiệt độ cho phép điện trở quang thường giới hạn từ - 400C đến +750C 4.2.2 Photodiode – Diode quang Khái niệm chung Khi chiếu sáng tiếp xúc P-N xuất điện áp Tuỳ theo chức cấu trúc chia điôt quang thành nhiều loại sau Điôt quang loại tiếp xúc P-N Điôt quang loại PIN Điốt quang thác (APD) Một số đặc điểm điôt quang tuyến tính, nhiễu, dải tần số làm việc rộng, nhẹ, có độ bền học cao tuổi thọ cao Điôt quang không nhạy điện trở quang loại CdS làm việc nhanh gấp nhiều lần Hình 4.5 Diode quang Vật liệu Hiện nay, để truyền dẫn tín hiệu quang theo cửa sổ suy hao nhỏ sợi quang, người ta ý đến điôt quang làm việc hai vùng bước sóng: Vùng bước sóng từ 0,85 đến 0,9 μm Vùng bước sóng từ 1,3 đến 1,6 μm Trong vùng bước sóng thứ từ 0,85 đến 0,9 μm, vật liệu chế tạo điơt quang chọn Silic Silic có độ nhạy cao với bước sóng quanh 0,85 μm Độ rộng vùng cấm silic EG = 1,1eV lượng quang cần hấp thụ, ta có EG  hv  h C  có bước sóng cắt là: λP = 1,1μm Trong vùng bước sóng thứ hai từ 1,3 đến dẫn có độ rộng vùng cấm hẹp với EG < 0,95 eV người ta thường chọn Chương 4: Các dụng cụ phát xạ vật liệu bán dẫn chế tạo từ liên kết III-V GaAs, InP, InAs GaSb Ngoài ra, người ta ý đến liên kết II-VI PbSnSe CdHgTe Nhờ thay đổi hàm lượng phù hợp cấu trúc HgxCd1-xTe chế tạo điơt quang làm việc bước sóng 1,3 m đến 1,55 m Thực tế có loại điơt quang thác APD thử nghiệm chế tạo từ vật liệu Hg0,4Cd0,6Te Điôt quang loại tiếp xúc P-N Hình 4.6 Cấu tạo điôt quang loại tiếp xúc P-N (a) phân bố dải lượng tiếp xúc P-N (b) Cấu tạo Điơt quang gồm có tiếp xúc P-N Bề dày lớp tiếp xúc w Hai phần bán dẫn P+ N+ có nồng độ tạp chất cao Điốt có cửa sổ để chiếu ánh sáng vào Hai chân anôt A catôt K kim loại nối tới phần bán dẫn Nguyên lý làm việc Hình 4.7 Sơ đồ ngun lý đấu nối điơt quang Chương 4: Các dụng cụ phát xạ Điôt quang cấp nguồn ECC cho tiếp xúc P-N phân cực ngược để tạo điện trường dịch chuyển hạt dẫn thiểu số sinh tác dụng ánh sáng Do đó, chưa có tác dụng ánh sáng điơt thu quang có dịng điện ngược (dịng điện tối hay dòng rò) nhỏ Khi cho ánh sáng chiếu vào, trình hấp thụ, bán dẫn xuất cặp điện tử - lỗ trống Các điện tử lỗ trống tác động điện trường tiếp xúc P-N phân cực ngược chuyển động trơi qua tiếp xúc P-N tạo nên dịng điện gọi dịng quang điện Linh kiện cần có độ nhạy cao cho dịng điện quang cao công suất quang chiếu vào Tần số cường độ dịng quang điện hồn tồn tần số cường độ ánh sáng kích thích định Điơt quang loại tiếp xúc P-N có vùng điện tích khơng gian hẹp, ánh sáng hấp thụ phần lớn vùng bán dẫn loại P N Như hiệu suất lượng tử thấp tốc độ đáp ứng thấp Để tăng hiệu suất lượng tử hóa độ nhạy người ta chế tạo điơt quang có vùng điện tích khơng gian rộng Đó điôt quang loại PIN điôt quang thác APD Điôt quang loại PIN: Cấu tạo Điôt quang loại PIN gồm lớp bán dẫn N+ có nồng độ tạp chất cao làm nền, phủ lớp bán dẫn nguyên tính I (Intrinsic), đến lớp bán dẫn loại P+ có nồng độ tạp chất cao Do điơt có tên gọi điơt P-I-N Bên bề mặt lớp bán dẫn P+ điện cực vịng Anơt để ánh sáng thâm nhập vào miền bán dẫn I Trên lớp bán dẫn P có phủ lớp mỏng chống phản xạ quang để tránh tổn thất ánh sáng chiếu vào Nguyên lý hoạt động Điện áp cung cấp cho điôt phân cực ngược dọc theo linh kiện, lớp I bị nghèo hồn tồn suốt thời gian hoạt động Khi ánh sáng vào lớp bán dẫn P+, trường hợp lý tưởng photon sinh miền P+, I N+ cặp điện tử- lỗ trống Các điện tử lỗ trống vừa sinh điện trường mạnh hút hai phía điện cực, tạo dịng điện mạch ngồi tải Rt thu điện áp U Ra Trên thực tế, phần ánh sáng vào bị tổn thất phản xạ Lớp chống phản xạ tạo cho linh kiện đạt hiệu suất tới 80% Đối với silic, hệ số phản xạ ánh sáng Rf 30% Chương 4: Các dụng cụ phát xạ Khả thâm nhập ánh sáng vào lớp bán dẫn thay đổi theo bước sóng Vì lớp bán dẫn P+ không dày Xác suất tạo cặp điện tử - lỗ trống miền I tăng lên theo độ dày miền này, miền I dày đạt hiệu suất lượng tử hóa cao Nhưng độ rộng lớp I tăng lên thời gian trơi qua chậm làm chậm tốc độ chuyển mạch Hình 4.8 Hoạt động điơt quang PIN a/ Mơ hình cấu tạo điôt PIN b/ Giản đồ lượng phân cực ngược c/ Đặc tính phát sinh hạt dẫn Trong điơt PIN khơng có khuếch đại hiệu suất cực đại đơn vị, Chương 4: Các dụng cụ phát xạ độ rộng băng tần giới hạn số thời gian điện dung - điện trở ngồi Trên thực tế, độ rộng băng đạt 10 GHz Điơt quang loại PIN có dịng điện tối nhỏ nên tiếng ồn thấp so với điện trở quang Vì ngun nhân này, điơt PIN tách quang thông dụng hệ thống thông tin quang Điôt quang thác (APD) Để tăng độ nhạy điơt quang, người ta sử dụng hiệu ứng giống hiệu ứng nhân điện tử nhân quang điện Cấu tạo điôt quang có dạng đặc biệt điơt quang với hiệu ứng quang thác APD - Avalanche Photodiodes Điôt quang thác giống điôt PIN trừ điện áp phân cực lớn nhiều để tạo nhân thác lũ hạt dẫn APD có khuếch đại dịng điện ion hố va chạm nhân hạt dẫn Cấu tạo Hình 4.9 Cấu tạo phân bố điện trường điôt quang thác APD Như hình vẽ, lớp bán dẫn ngun tính I điôt P-I-N thay lớp bán dẫn P có nồng độ tạp chất thấp Như vậy, miền bán dẫn P tạo thành miền trôi nơi sinh cặp điện tử- lỗ trống Điện trường điện áp phân cực ngược bên đặt vào thay đổi theo lớp bán dẫn dọc theo điôt Trong vùng trôi điện trường tăng chậm, vùng tiếp xúc P-N+ tăng nhanh tạo miền thác vùng Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động APD giống điôt P-I-N Sơ đồ ngun lý mơ tả hình Theo sơ đồ này, điôt quang thác phân cực ngược nhờ nguồn UCC , tín hiệu điện lấy tải Rt Khi chiếu ánh sáng vào, xuất thêm cặp điện- lỗ trống Chương 4: Các dụng cụ phát xạ miền trôi (bán dẫn P) Dưới tác động điện trường, điện tử miền P dịch chuyển đến vùng thác tiếp xúc P-N+ rơi vào vùng có điện trường mạnh nên tăng tốc Các điện tử có tốc độ lớn va chạm vào nguyên tử khác để tạo cặp điện tử- lỗ trống Hiện tượng gọi tượng ion hóa va chạm Do đó, dịng điện qua điơt APD tăng nhanh khuếch đại lên với hệ số khuếch đại M Hệ số khuếch đại (hay gọi hệ số nhân) phụ thuộc vào điện áp phân cực cho điôt đạt tới 200 lần Xem hình Hình 4.10 Sự phụ thuộc hệ số khuếch đại dịng điện M điơt quang APD silic vào điện áp phân cực UCC bước sóng khác nhiệt độ phòng Hệ số nhân M tính theo cơng thức M ph  IM  I ph  V Vdt n Trong đó:  IM - giá trị trung bình dòng điện nhân tổng đầu  Iph - dòng quang điện sơ cấp chưa nhân, xác định theo công thức  Vdt - điện áp đánh thủng giá trị M xác định  n – luỹ thừa, số vật liệu có giá trị từ 2,5 đến  V = V0 – IMRM 10 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ o V0 điện áp phân cực ngược cho điốt; o RM điện trở nối tiếp điốt quang điện trở tải mạch tách quang o IM dòng điện nhân đầu APD Ta thấy điơt APD cần có điện áp phân cực lớn nhiều so với điôt loại P-I-N Nếu thời gian cho q trình ion hóa miền thác dài hệ số khuếch đại M lớn, song tốc độ trôi qua miền thác chậm Các xung bị dãn rộng hạn chế độ rộng băng tần B Để đánh giá khả làm việc APD, người ta định nghĩa tích số độ khuếch đại độ rộng băng trình thác M ph B  (27) 2 Trong đó:  thời gian q trình va chạm điện tử với nguyên tử Sự tăng hệ số khuếch đại đạt tích hệ số khuếch đại - độ rộng băng tần đạt 100 GHz Thông thường, APD cho phép đạt độ rộng băng 1GHz với giá trị Mph lớn Để ổn định giá trị Mph, ta cần cấp điện áp nguồn lớn ổn định nhiệt chi phí để đảm bảo chế độ làm việc cho APD lớn nhiều so với điôt loại P-I-N Trong điơt APD silic, ion hố va chạm điện tử khoảng 50 lần lớn lỗ trống cho tỉ lệ tín hiệu / tiếng ồn tốt Các đặc tính tham số điơt quang Hiệu suất lượng tử hóa η tỉ số số lượng đôi điện tử- lỗ trống sinh số photon có lượng hν đến tính theo cơng thức sau  I ph q P0 hv Trong Iph dịng quang điện trung bình sinh cơng suất quang trung bình P0 tới điơt quang Trên điơt thực tế hiệu suất lượng tử hóa η = (30 - 95)% Độ nhạy điốt quang S: (hay hệ số chuyển đổi) Độ nhạy rõ giá trị dịng quang điện sinh đơn vị cơng suất ánh sáng đến điơt Nó liên hệ với hiệu suất lượng tử hóa theo cơng thức: S I ph P0  q hv Trong điôt quang loại P-I-N, độ nhạy hàm bước sóng mơ 11 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ tả hình Trong hầu hết photođiơt, độ nhạy hàm tuyến tính với cơng suất quang Có nghĩa là, dòng quang điện IPh tỉ lệ thuận trực tiếp với công suất quang P0 chiếu vào cấu kiện tách quang, vậy, độ nhạy S số bước sóng cho Tuy nhiên, hiệu suất lượng tử hóa khơng phải số tất bước sóng thay đổi theo lượng photon Dẫn đến độ nhạy hàm bước sóng vật liệu bán dẫn Hình 4.11 So sánh hiệu suất lượng tử độ nhạy hàm bước sóng cho điơt quang loại P-I-N vật liệu khác Tạp âm tách quang Trong hệ thống thông tin sợi quang, nhìn chung photođiơt u cầu để tách tín hiệu quang yếu Việc tách tín hiệu quang yếu yêu cầu tách quang mạch khuếch đại phải tối ưu cho tỉ số tín hiệu tạp âm (S/N) trì Tỉ số tín hiệu tạp âm (S/N) đầu thu quang xác định sau Cơng suất tín hiệu dịng quang điện S N Công suất tạp âm Diode quang + Công suất tạp âm mạch khuếch đại Thời gian hồi đáp Thời gian hồi đáp điốt quang biểu thị thời gian lên thời gian xuống tín hiệu tách quang lối điơt quang chiếu sáng xạ quang đầu vào Thời gian lên đo từ 10% đến 90% sườn lên xung thời gian xuống đo 12 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ Hình 4.12 Thời gian lên tr thời gian xuống tf đáp ứng điện áp lối điôt quang 4.2.3 Tranzito quang – Phototransistor Cấu tạo Tranzito quang có loại PNP NPN Ba chân cực: cực phát E, cực gốc B, cực góp C Cực gốc bề mặt ánh sáng chiếu vào, chế tạo mỏng để có điện trở nhỏ Hình 4.13 Cấu tạo ký hiệu tranzito quang Nguyên lý hoạt động 13 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ Trong hình, nguồn cung cấp ECC tạo cho tiếp xúc phát phân cực thuận tiếp xúc góp phân cực ngược Tải Rt để sụt bớt phần điện áp phân cực cho tranzito, lấy tín hiệu điện - Khi khơng có tín hiệu quang (hν = hay IB = IPhot = 0) mạch có dịng điện tối IC tối Đây dòng điện lỗ trống khuếch tán từ phần phát sang tới cực góp có trị số nhỏ - Khi có tín hiệu quang đến (hν  hay IB = IPhot  0), phần gốc xuất cặp điện tử- lỗ trống Các lỗ trống di chuyển cực góp tạo nên thành phần dịng quang điện IPphot., cịn điện tử chuyển động phía tiếp xúc phát, kích thích cho khuếch tán hạt dẫn dễ dàng Hình 4.14 Sơ đồ nguyên lý đấu nối tranzito quang đặc tuyến Vơn -Ampe Với sơ đồ mắc cực phát chung hình vẽ, ta tính gần dịng điện cực góp tranzito quang chiếu sáng ICs: o Do cực gốc để hở có ánh sáng chiếu đến nên dịng điện cực gốc dịng tín hiệu quang IPhot o Hệ số khuếch đại dịng quang hệ số khuếch đại tranzito sơ đồ mắc cực phát chung (M = ) Vậy, tổng dòng điện tranzito quang chiếu sáng ICs = IPhot + IPphot + IC tối Thành phần dòng điện tối IC tối hạn chế khả khuếch đại tín hiệu quang tranzito Để khắc phục hạn chế người ta dùng tranzito quang chân cực để giảm dòng điện tối tăng trở kháng mạch Sơ đồ đấu tranzito chân cực hình 28 Với cách mắc tham số mạch phụ thuộc vào dòng điện cực gốc rõ rệt Tại giá trị dòng cực gốc tối ưu cho thơng số tối ưu: dịng điện tối 14 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ giảm xuống 10 lần, trở kháng tăng lên khoảng 10 lần, hệ số khuếch đại dòng điện điện áp tăng lên đáng kể so với mạch để hở cực gốc Trong mạch, tranzito quang mắc theo cách mắc Đó sơ đồ: cực gốc chung, cực phát chung cực góp chung tranzito thường có khác tín hiệu điều khiển tín hiệu quang Hình 4.15 a- Sơ đồ mắc tranzito quang chân cực để tối ưu thông số b- Sơ đồ tương đương tranzito quang: điôt quang tiếp xúc gốc- góp Về mặt cấu trúc coi tranzito quang mạch tích hợp đơn giản gồm điơt quang làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu quang sang tín hiệu điện tranzito có nhiệm vụ khuếch đại Để có hệ số khuếch đại dòng quang lớn, người ta dùng sơ đồ Dacling- tơn tranzito quang, xem hình 29 Tranzito quang Dacling-tơn chế tạo hình Hình 4.16 Sơ đồ tranzito quang Darlingtơn 15 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ Từ sơ đồ tương đương ta thấy độ nhạy phổ tranzito quang giống điôt quang tương ứng, nhiên tranzito quang có khả khuếch đại nên độ nhạy cao điơt quang khoảng vài trăm lần Tần số làm việc tranzito quang thấp điôt quang Tranzito quang làm việc với tần số đến vài trăm KHz (khoảng 300KHz, sơ đồ Darling- tơn khoảng 30KHz) điôt quang làm việc đến vài chục MHz BPW 21 Features • Especially suitable for applications from 350nm to 820nm • Adapted to human eye sensitivity (Vλ) • Hermetically sealed metal package (similar to TO-5) Application • Exposure meter for daylight • For artificial light of high color temperature in photographic fields and color analysis 16 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ 17 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ 18 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ 19 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ 4.3 Các linh kiện thu quang (hiệu ứng quang điện bên ngoài) 4.3.1 vacuum photodetectors Dùng hiệu ứng quang điện tạo dòng áp tỷ lệ với mật độ dịng cơng suất sóng tới Độ nhạy cao, đáp ứng nhanh Chủ yếu dùng phịng thí nghiệm Nguyên lý Cathode cấu tạo từ bề mặt kim loại cong có phủ lớp oxide Anode: ống mỏng đặt tiêu điểm cathode Phát xạ điện tử từ bề mặt cathode đòi hỏi lượng photon đến phải đủ để kéo điện tử khỏi lực liên kết e- với nguyên tử với bề mặt cathode (do điện tích dương tạo điện tử rời khỏi bề mặt) Ekmax = hf - W  W: cơng điện tử  h: số planck  f: tần số photon Hình 4.17 vacuum photodetectors 20 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ Các dặc trưng Stopping voltage áp đặt để làm triệt tiêu Ek max độ dẫn = Tân số ngưỡng sóng đến có tần số nhỏ tần số ngưỡng không phát xạ điện tử từ cathode, tần số ứng với Ek= Đặc trưng thuận - Tồn tai điện áp “knee voltage” mà dịng bảo hồ, photodiode hoạt động miền -Dịng bão hồ tỷ lệ thuận với mật độ dòng quang tới H -Thế stop giống với mật độ dòng quang tới khác (chỉ hàm tần số photon) Đặc tuyến có tải dùng để tính gần dịng qua ống IT, rơi ống VT biết tải R mật độ dịng quang (lm) Các tính chất vacuum photodetector 1/ Dịng photodiode tăng tuyến tính theo mật độ dòng quang trở tải nhỏ 2/ Trường hợp lý tưởng, độ nhạy dòng SI = = const không phụ thuộc tải 3/ Các mạch thực tế lệch khỏi lý tưởng dòng lớn bé 4/ Thế anode giảm mật độ dòng quang tăng 5/ Độ nhạy điện áp Sv = tỷ lệ với trở tải 6/ Với trở tải RL nhỏ, độ nhạy điện áp gần khơng đổi dịng, thay đổi gần tuyến tính theo mật độ dịng quang 4.3.2 Photomultiplier - Ống nhân quang Loại đèn điện tử dùng để khuếch đại dòng photon yếu Cấu trúc gồm bóng chân khơng, photocatơt C1, cực trung gian C2, C3 (cịn gọi đinơt) anơt A Dịng photon yếu đập vào photocatơt làm phát xạ dịng electron, đơi điện cực C1C2, C2C3 có đặt hiệu gia tốc tăng dần, dựa vào hiệu ứng phát xạ thứ cấp đinơt, dịng điện tử đến anơt tăng lên 105 ¸ 109 lần 21 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ Hiện có nhiều loại Ống nhân quang khác cấu tạo catôt quang, phương pháp chiếu sáng, hệ thống cực phát xạ thứ cấp, hệ thống hội tụ điện tử thứ cấp Ống nhân quang dùng để khuếch đại tia sáng yếu, biến thiên nhanh Được sử dụng hệ truyền hình, truyền ảnh ống đếm nhấp nháy Hình 4.18 Ống nhân quang điện O - Ống chân không; V1 < V2 … < V7; 1,2,3,4,5,6 – Chùm điện tử; I - Bức xạ, tia phóng xạ; C1 … C6 – Catơt A – Anơt i – Dịng anơt; Cặp (C1, C2) gọi đinôt, tương tự (C2, C3), (C3, C4)… 22 Chương 4: Các dụng cụ phát xạ 23 ... khuếch đại điện trở quang giảm Khả Chương 4: Các dụng cụ phát xạ đáp ứng tần số điện trở quang thấp, thường đạt từ vài chục Hz đến vài KHz Hình 4. 4 Độ nhạy quang Các tham số điện trở quang Điện dẫn... đa Điện trở tối Rd : Điện trở tối điện trở bóng tối điện trở quang Điện trở tối tham số quan trọng, cho ta biết "dịng điện rị" lớn điện điện trở quang Điện hoạt động: Tuỳ theo cấu trúc mặt nạ điện. . .Chương 4: Các dụng cụ phát xạ 4. 2 Các linh kiện thu quang (hiệu ứng quang điện bên trong) Bộ thu quang phần tử có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện dựa nguyên lý biến đổi quang