Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 411

  1) интегральная чувствительность – отношение фототока к падающему световому потоку. У наилучших образцов фототранзисторов, например, изготовленных по диффузионной планарной технологии, она достигает порядка 10 А/лм;

  2) спектральная характеристика – зависимость отношения чувствительности к монохроматическому излучению от длины волны данного излучения, которая позволяет, в частности, установить длинноволновую границу использования фототранзистора; данная граница зависит прежде всего от ширины запрещенной зоны полупроводникового материала, для кремниевого – 1,1 мкм, для германиевого фототранзистора составляет 1,7 мкм;

  3) постоянная времени, которая характеризует инерционность фототранзистора, не превышает нескольких сотен мкс. Помимо этого, фототранзистор характеризуется коэффициентом усиления первоначального фототока, который достигает 102—103 раз.

Высокие временная стабильность параметров, чувствительность и надежность фототранзистора, а также его небольшие габариты и сравнительная простота конструкции позволяют широко применять фототранзисторы в системах контроля и автоматики – в качестве элементов гальванической развязки, датчиков освещенности и т. д. С 70-х гг. XX в. конструируются полевые фототранзисторы, являющиеся аналогами полевых транзисторов.

Фотоэлектронный умножитель – электровакуумный прибор, в котором поток электронов, эмитируемый фотокатодом под воздействием оптического излучения, в результате вторичной электронной эмиссии усиливается в умножительной системе; ток в цепи анода намного превышает первоначальный фототок (как правило, в 105 раз и выше). Изначально был разработан и предложен в период 1930—1934 гг. Л. А. Кубецким. Самыми распространенными являются фотоэлектронные умножители, в которых усиление электронного потока производится при помощи системы дискретных динодов – электродов жалюзийной, коробчатой или корытообразной формы с круговым либо линейным расположением, имеющих коэффициент вторичной эмиссии s > 1.

В подобных фотоэлектронных умножителях для фокусировки и ускорения электронов катодной камере, которая собирает электроны, вылетевшие с фотокатода, в пучок и ориентирующей этот пучок на вход динодной системы, аноду и динодам передают определенные потенциалы относительно фотокатода с помощью высоковольтного источника напряжением 600—3000 В.

Помимо электростатической фокусировки, в фотоэлектронных умножителях иногда используют магнитную фокусировку и фокусировку в скрещенных магнитном и электрическом полях.

Существуют также фотоэлектронные умножители с умножительной системой, они представляют собой непрерывный распределенный динод – одноканальный, имеющий вид канала (трубки) с активным слоем на ее внутренней поверхности, который обладает распределенным электрическим сопротивлением, либо многоканальный, изготовленный из микроканальной пластины. При подключении канала к источнику высокого напряжения в нем возникает электрическое поле, которое ускоряет вторичные электроны, многократно соударяющиеся с внутренними стенками канала и вызывающие при каждом столкновении с поверхности активного слоя вторичную электронную эмиссию.

Фотокатоды фотоэлектронных умножителей изготавливают из полупроводников на базе соединений элементов I или III группы Периодической системы Менделеева с элементами V группы. Полупрозрачные фотокатоды, как правило, наносят на внутреннюю поверхность входного окна стеклянного баллона фотоэлектронного умножителя.

Для производства дискретных динодов применяют следующие материалы: эпитаксиальные слои GaP на Mo, обработанные O2; сплавы CuAlMg, CuBe; Cs3Sb, наносимый в виде слоя на металлическую подложку и др.

Каналы непрерывных динодов производят из стекла с высоким содержанием свинца. Подобные каналы после термообработки в H2 обладают удельным сопротивлением поверхностного слоя 107—1010 Ом × м.

Основными параметрами фотоэлектронных умножителей являются: световая анодная чувствительность – при номинальных потенциалах электродов отношение анодного фототока к провоцирующему его световому потоку, составляет 1—104 А/лм; спектральная чувствительность, которая равна спектральной чувствительности фотокатода, помноженной на коэффициент усиления умножительной системы, находящейся, как правило, в пределах 103—108; темновой ток – ток в анодной цепи во время отсутствия светового потока, обычно не превышает 10-9—10-10 А.

Наибольшее использование фотоэлектронные умножители получили в ядерной физике (спектрометрические фотоэлектронные умножители) и в установках для изучения недолговременных процессов (временные фотоэлектронные умножители). Фотоэлектронные умножители применяют также в оптической аппаратуре, устройствах лазерной и телевизионной техники.

В 1960-х гг. разработаны фотоэлектронные умножители, в которых усиление фототока производится с помощью бомбардировки полупроводникового кристалла с электронно-дырочным переходом электронами с энергиями, которых достаточно для получения в кристалле парных зарядов электрон – дырка (подобные фотоэлектронные умножители называются гибридными).

Фотоэлектрический усилитель – усилитель постоянного напряжения или тока, действие которого базируется при освещении включенного в электрическую цепь светочувствительного элемента (фоторезистора, фотоэлемента) на увеличении тока в ней. Ток в цепи светочувствительного элемента зависит от площади освещаемой поверхности светочувствительного элемента и от яркости источника света. В соответствии с этим фотоэлектрические усилители делятся на две группы: к первой можно отнести фотоэлектрогазоразрядные, фотоэлектролюминесцентные и фотоэлектронакальные фотоэлектрические усилители, используемые в качестве фотоэлектрических элементов автоматики для фиксации и регулирования различных процессов; во вторую входят фотогальванометрические компенсационные усилители и фотоэлектрооптические усилители, применяемые в качестве элементов точных электроизмерительных устройств.

Харатрон – электроннолучевой прибор, применяемый в устройствах отображения информации для воспроизведения топографических знаков, цифр, букв и других символов.

Сконструирован в 1941 г. в США; относится к электронно-лучевым знакопечатающим приборам мгновенного действия.

Воспроизводимые на экране характрона символы образуются при помощи трафарета – непрозрачной пластинки с последовательностью микроотверстий (от 64 до 200) в виде отображаемых символов. Данная пластина помещается между двумя отклоняющими системами на пути электронного луча к экрану: одна из них необходима для направления луча на необходимый символ трафарета, а вторая – для направления уже сформированного луча на нужное место на экране. Проходя сквозь трафарет, луч в поперечном сечении приобретает форму отверстия, в результате чего в месте падения луча на экране характрона высвечивается не точка (как в стандартных электронно-лучевых устройствах), а изображение отверстия, через которое прошел луч, т. е. изображение необходимого символа.

Цифровая вычислительная машина преобразует величины, представленные в виде набора цифр (чисел). Элементарные преобразования чисел, которые известны с древнейших времен, – это арифметические действия (вычитание и сложение). Однако арифметические операции являются частными случаями преобразований величин, которые заданы в цифровой форме, и в современных ЦВМ они образуют только небольшую часть всего набора операций, которые машина производит над числами.

Первыми устройствами для элементарных вычислений являлись счеты (абаки): с их помощью производились арифметические операции – сложение и вычитание. Данные инструменты избавляли человека от запоминания таблицы сложения и записывания промежуточных результатов вычислений, так как в те времена бумага (либо ее аналог) и пишущие приспособления были редкостью.

Важным шагом в развитии вычислительных приборов явилось изобретение Б. Паскалем в 1641 г. суммирующей машины. В машинах Паскаля всем цифрам соответствовало конкретное положение разрядного колеса, которое разделено на 10 секторов. Сложение в подобной машине производилось поворотом колеса на определенное количество секторов.

Идея использовать вращение колеса для производства операции сложения (вычитания) высказывалась и до Паскаля (например, профессором В. Шиккардом в 1623 г.), однако главным элементом в машинах Паскаля являлся автоматический перенос единицы в старший разряд при полном обороте колеса предшествующего разряда.

Именно это позволило складывать многозначные числа без участия человека в работе механизма. Этот принцип применялся на протяжении почти трехсот лет (середина XVII – начало XX в.) при построении арифмометров (работающих от движения руки) и клавишных электрических вычислительных машин, имеющих привод от электродвигателя.