Моделирование и компьютерный расчет характеристических кривых. Для определения числа фотонов, поглощенных в пределах ОПЗ и давших вклад в ток короткого замыкания, воспользуемся законом Бугера-Ламберта.
Пусть L0-количество световых квантов попадающих на единицу поверхности слоя CdS в единицу времени L1-доля квантов дошедших до начала ОПЗ L2-доля квантов достигших металлургической границы 20 21где k - коэффициент поглощения CdS d - толщина слоя CdS W0 - темновое значение протяженности ОПЗ. Вклад в Iкз дадут поглощенные в ОПЗ фотоны 22Определяя напряженность электрического поля на гетерогранице, воспользуемся тем, что она зависит лишь от суммарного заряда в приконтактной области.
По теореме Остроградского-Гаусса 23где - диэлектрическая проницаемость CdS Nd - объемная плотность ионизированных доноров в CdS. Поскольку фоточувствительность в системе ГОСТ определяется в области недодержек, вполне справедливым будет предположение о том, что за достаточно малое время t протяженность ОПЗ не успевает существенно измениться и остается приблизительно равным W0. Это облегчает определение зависимости напряженности электрического поля от времени при экспонировании 24 25где - квантовый выход.
В данном случае можно ввести понятие приведенной экспозиции 26С учетом 26, напряженность электрического поля 25, на любом этапе экспонирования, перепишется следующим образом 27В представленных экспериментальных данных фигурирует освещенность Е, выраженная в люксах.
Следовательно, L0 можно записать следующим образом 28где - световая эффективность, используемая для перевода в систему единиц ГОСТ - энергия фотона длинноволновой подсветки. Учитывая все вышеизложенное, 8 запишется в виде 29или в развернутом виде с учетом 26, 27 и 28 30Выражение 30, просчитанное и представленное в координатах LgIкз от LgEt, является теоретической моделью характеристической кривой ФСИ на основе гетероперехода CdS-Cu2S. Расчет был произведен программой MathCAD, а полученная в результате кривая представлена на рисунке 13. Также для сравнения дана усредненная экспериментальная кривая, которая была уже представлена на рис.12. Рис.13. Теоретическая и экспериментальная характеристические кривые. Совпадение расчетной кривой, с кривой полученной экспериментально, было достигнуто при следующих значениях Sf1.6106 n 10 d110-3 см Nd1 Iкз0110-6 A W0105.131 нм. Значение коэффициента k были взяты из 12. По теоретической кривой также были рассчитаны сенситометрические характеристики и оказались равным коэффициент контрастности 0.53 и фоточувствительность S15 ед. ГОСТа, что довольно близко к экспериментальным данным.
ВЫВОДЫ Преобразователь оптического изображения в электрические сигналы на основе гетероперехода СdS Cu2S может быть использован для регистрации слабых оптических изображений с последующей записью их элементов в память ЭВМ с возможной коррекцией фоточувствительности.
Так как в данном устройстве считывание изображения производится ИК - светом, то для него не требуется вакуум и высокое напряжение.
Благодаря возможности изготовления преобразователя большой площади и его высокой чувствительности - вероятной областью применения такого устройства может быть регистрация изображений, создаваемых крупными телескопами при астрономических наблюдениях. ФСИ на основе гетероперехода СdS Cu2S можно охарактеризовать с помощью классических сенситометрических характеристик, разработанных для фотографических слоев.
Спектральное распределение светочувствительности позволяет охарактеризовать формирователь сигналов изображения на основе ГП СdS Cu2S как зеленочувствительный по общепринятой классификации для фотографических слоев с коэффициентом контрастности 0,55 и фоточувствительностью 16 единиц ГОСТа. Рассчитанная на компьютере математическая модель характеристической кривой довольно точно повторяет экспериментальные данные, что говорит о пригодности ее для описания подобных характеристик любых ФСИ на основе гетероперехода СdS Cu2S, если известны параметры гетероперехода Sf, n d, Nd, Iкз0 и W0.