53 1.3.2. Фотоэлектрические приёмники теплового излучения Приёмники на основе фотоэффекта, работающие в диапазоне 8÷14 мкм, выпускаются в основном на базе кристалла твёрдого раствора CdHgTe. Это узкозонный полупроводник, ширина запрещённой зоны которого меньше энергии фотона с λ=14 мкм: Введением донорных или акцепторных примесей в кристалл CdHgTe получают узкозонные n- или p-полупроводники. На границе зон в кристалле образуется p-n-переход аналогично образованию перехода в кристалле кремния. Поглощение квантов ИК излучения вблизи перехода сопровождается генерацией пар электрон-дырка, и обратный ток диода возрастает на величину Iф (1.30): Iобр = I0 + Iф. Протекание через переход фототока Iф приводит к увеличению числа основных носителей заряда в n- и р-областях полупроводника, что уменьшает общую разность потенциалов p–nперехода φ = φ0 – φф. Измеряя Iобр или φ, можно определять величину потока ИК излучения Фλ, падающего на поверхность кристалла полупроводника, или её изменение ΔФλ, см. формулы (1.27) и (1.30). Концентрация собственных носителей заряда в узкозонном полупроводнике (1.1), (1.2): при комнатной температуре (300К) на несколько порядков больше, чем в кремнии. Во столько же раз будет больше и обратный (темновой) ток фотодиода I0 (1.23). На его фоне слабый фототок будет неразличим. Чтобы уменьшить темновой ток I0 и повысить чувствительность к ИК излучению, фотодиоды охлаждают до температуры жидкого азота (77 К) или гелия (4,2 К). ИК-фотодиоды используют для регистрации излучений отдельных источников. Их конструкция подобна кремниевому фотодиоду (рис.1.18). Принципиальное отличие состоит в том, что окно закрыто не стеклом, а пластинкой германия, прозрачной для излучения в диапазоне 8÷12 мкм.
