§ 4.5. Кремкиконы

По принципу действия кремникон относится к ФЭП с полупроводниковой светочувствительной мишенью. Отличие его от рассмотренных видиконов состоит в способе формирования потенциального рельефа. Мишень кремникона является дискретной — представляет собой матрицу фотодиодов, изготовленных методами планарной технологии. В отличие от светочувствительных слоев видиконов в качестве материала мишени кремникона используется легированный полупроводник с низким сопротивлением. Основой мишени является диск 1 из монокристалла кремния с электропроводностью -типа диаметром около 20 мм и толщиной 150 мкм (рис. 4.12). После полировки и очистки на одной поверхности Диска выращивается пленка диоксида кремния 2. Методом фотолитографии в ней создается матрица отверстий 7, а путем диффузии вещества 3, имеющего электропроводность -типа, сформированная матрица преобразуется в мозаику дискретных -переходов. Непротравленные участки диоксидной пленки обеспечивают изоляцию элементов мозаики - На рабочем участке мишени (в круге диаметром 16 мм) толщина ее составляет 15—20 мкм.

Рис. 4 12 Конструкция мишени кремникона

На поверхности, обращенной к планшайбе, сформирован слой 5 с электропроводностью -типа толщиной 0,2-0,8 мкм, являющийся сигнальной пластиной. Вывод сигнала изображения осуществляется с помощью тонкой металлической пленки 6, которая наносится на краевую часть диска.

Накопительной частью мишени является активная часть матрицы (фотодиоды). Для предотвращения накопления зарядов между

фотодиодами наносится резистивное покрытие имеющее высокое удельное сопротивление. Размер элементов матрицы (фотодиодов) около 8 мкм, т. е. меньше сечения коммутирующего пучка на мишени, поэтому дискретность структуры мишени практически не ограничивает разрешающей способности прибора.

Коммутация осуществляется пучком медленных электронов поэтому потенциал элементов мишени в процессе считывания стабилизируется и приближается к потенциалу катода. Потенциал сигнальной пластины положительный (6—10 В), следовательно, диоды матрицы находятся в закрытом состоянии, а накопительные емкости после коммутации заряжены.

Образующиеся под действием света возбужденные неосновные носители заряда разряжают элементарные конденсаторы, причем скорость разряда определяется освещенностью. Следовательно, ток заряда (сигнала) в этих условиях также определяется скоростью разряда накопительной емкости к моменту повторной коммутации. Как видно, процесс формирования сигнала в процессе коммутации аналогичен процессу в видиконе.

Достоинствами кремникона являются: малые темновые токи (фотодиоды в темноте закрыты), линейность характеристики преобразования и устойчивость мишени к большим освещенностям (пересветкам), отсутствие инерционности.

Рис. 4.13. Характеристика преобразования кремникона

К числу кремниконов относится видикон ЛИ446 с диодно - мозаичной кремниевой мишенью. Он отличается повышенной чувствительностью и пониженной инерционностью, имеет электромагнитное отклонение и фокусировку коммутирующего пучка; размер изображения на мишени при диаметре колбы 26,7 мм; при освещенности на мишени 0,5 лк ток сигнала 0,25 мкА. (рабочая освещенность 0,2 лк); разрешающая способность по всему полю изображения 600 лин.; остаточный сигнал (инерционность) через 40 мс 10%. Типовая спектральная характеристика приведена на рис. 4.3 (кривая 6), а характеристика преобразования на рис. 4.13.