УДК 621.83.4/5:621.375:546.817.221
В. Д. Бочков, Ю. А. Малюгин, М. Л. Храпунов, Л. Н. Залевская, В. А. Елесин
Государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Орион",
Москва, Россия
Рассмотрена конструкция фотомодуля, состоящего из 256-элементного сернисто-свинцового фоторезистора и микросборок предварительного усиления и коммутации, выполненных на основе 64-канальных ПЗС мультиплексоров (ПЗСМ), дан анализ функциональной схемы, приведены основные параметры.
Фотомодуль представляет собой функционально и конструктивно законченное изделие,
обеспечивающее фотоэлектрическое и пространственно-временное преобразование оптического
излучения в области спектра 1,5-2,5 мкм в составе оптикоэлектронной аппаратуры.
В состав фотомодуля (рис. 1) входят: фоточувствительная линейка из 256 элементов,
микросборка предварительного усиления и коммутации, состоящая из четырех микросхем 64-
канальных ПЗС мультиплексоров (ПЗСМ), установленных на кремниевой коммутационной
плате, и герметичный корпус с оптическим окном, апертурной диафрагмой и выходным
разъемом. Герметичный корпус фотомодуля состоит из основания и крышки. Для защиты
посадочного места и разъема от механических повреждений используется съемная
технологическая крышка.
Фоточувствительная линейка и микросборка усиления и коммутации с помощью компаунда
ОР-3 установлены на металлических прокладках, которые с помощью механического крепления
винтами соединяются с основанием фотомодуля. Все электрические соединения выполнены
микросваркой.
Крышка фотомодуля имеет оптическое окно из плавленного кварца и апертурную
диафрагму, ограничивающую поле зрения фотомодуля углом 50°. Герметизация корпуса
осуществляется через резиновое уплотнение. Окно и разъем герметизируются с помощью
клеевого герметика.
Внутренняя полость фотомодуля через специальное технологическое отверстие заполняется
осушенным воздухом.
Фоточувствительная линейка представляет собой тонкую поликристаллическую сернисто-
свинцовую пленку на изолирующей подложке, разделенную на 256 площадок размером 0,06х0,5
мм² с шагом 0,07 мм. Контактный растр, обеспечивающий разводку электродов от отдельных
фоточувствительных площадок, выполнен в виде многослойного тонкопленочного покрытия из
чередующихся проводящих слоев хрома, палладия и золота. Фоточувствительная пленка
изготавливается либо методом вакуумного испарения, либо химическим осаждением.
Выделение фоточувствительных площадок и контактного растра осуществляется методами
фотолитографии с применением ионного травления.
Площадки фоточувствительной линейки через контактный растр и токоведущие
алюминиевые дорожки коммутационной платы, выполненной на кремниевой подложке,
соединены электрически с входами микросхем 64-канальных ПЗС-мультиплексоров (ПЗСМ).
Выходные сигналы фотомодуля передаются по четырем каналам, причем выход каждого канала
передает выборки сигналов от следующих фоточувствительных площадок:
канал 1: 1,5, ...... 253; | канал 3: 3,7, ...... 255; | |
канал 2: 2,6, ...... 254; | канал 4: 4,8, ...... 256. |
Блок-схема фотомодуля представлена на рис. 2. Опрос каналов производится параллельно. При этом сигналы от площадок 1, 2, 3, 4 и т. д. поступали на выходы одновременно. Питание и управление работой ПЗСМ и фотомодуля в целом осуществляются от двух групп источников питания и управления.
Длина волны при спектральной чувствительности, мкм | 2,2 |
Количество ф. ч. элементов, шт. | 256 |
Размеры ф. ч. площадки, мкм | 500х60 |
Шаг расположения площадок, мкм | 70±5 |
Рабочая температура, °С | 25±10 |
Максимум спектральной чувствительности | 2,2±0,1 |
Среднее значение обнаружительной способности Д* при частоте модуляции 400 Гц, Вт-1 смГц1/2, не менее |
5·1010 |
Границы полосы частотной характеристики, Гц: нижняя верхняя |
45 500 |
Потребляемая мощность, Вт | 0,05 |
Габаритные размеры ФМ, мм | 94х54х14 |
Выбранная функциональная схема многоканального фотомодуля позволяет реализовать высокую обнаружительную способность сернисто-свинцового фоторезистора с темновым сопротивлением от 0,5 МОм и выше и постоянной времени фотоответа до 1000 мкм.
Л и т е р а т у р а
1. Т р и ш е н к о в М. А., В и н е ц к и й Ю. Р. Входные устройства приборов с зарядовой связью//Радиотехника и
электроника. 1982. Вып. 12. С. 2280-2309.
2. В е т о А. В., К у з н е ц о в Ю. А. ПЗС-мультиплексор для гибридных фотоприемников//Электронная
промышленность. 1982. С 21-25.
V. D. Bochkov, Y. A. Malugin, M. L. Khrapunov, L. N. Zalevskaya, V. A. Yelesin
The State Unitary Enterprise "RD&P Centre "Orion", Moscow, Russia
A photomodule design consisting of 256-element PbSe photoresistor and microassemblies of preliminary amplification and commutation made on the basic of 64-channel CCD multiplexers (CCDMs) is considered, a functional diagram is analysed, main parameters are given.