影响PV型碲锌汞红外探测器响应性能的主要因素分析

赖莉萍 邓慧 张蓉竹

摘要：利用材料内部的光生电动势数学分析模型，计算分析了激光辐射下影响Pv型Hg1-xZnxTe红外探测器响应性能的主要因素：辐射源、温度及探测单元感光面积。结果表明：探测器的输出电压随着辐射源波长的增加而增加，但其完全饱和电压不变;不同组分的探测器，Hgo.85Zn0.15Te探测器输出响应小于Hg0.68Zn0.32Te探测器;温度越高探测器的输出电压越小，完全饱和电压也越小：感光面积减小输出电压增大.但完全饱和电压不受影响。

关键词：红外探测器：Hg1xZnxTe;响应特性：辐射源

中图分类号：TN215文献标志码：A 文章编号：2095-5383（2019）03-0021-04

随着红外夜视技术的发展，红外夜视仪在军事和社会生活中的应用越来越广泛。红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量，并将能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图。它是一种被动式红外夜视仪，用在军事中具有不易被目标发现的优点。红外探测器是红外热像仪的核心组件，常用的红外探测器主要有：碲镉汞探测器、硒化铅探测器和锑化铟探测器，这些探测器需要在低温下工作，使用时需要配置冷却装置，给使用带来不便。而碲锌汞红外探测器克服了这一问题，它可以在室温下工作，因此对碲锌汞红外探测器的研究具有重要意义。目前关于红外探测器的研究主要集中在碲镉汞和锑化铟探测器.对碲锌汞探测器的研究较少。本文根据材料内部的光生电动势分析模型，定量分析了辐射源参数、工作温度和探测单元感光面积对碲锌汞（Hg1-xZnxTe）探测器响应的影响。

1物理模型

红外探测器是红外热像仪的核心结构，光伏红外探测器的关键结构是PN结。当光垂直照射在红外材料P区表面时，产生的光生载流子向材料内部扩散，到达PN结时，因界面层的势垒的作用，空穴留在P区，而电子加速到达N区。光伏作用下，有光生载流子输运的连续性方程：

從图3可以得出，当Hg1-xznxTe探测器组的辐射源、辐射强度及工作温度相同时，探测器感光面积越小，输出电压越大;达到完全饱和时，输出电压恒定为194.4mV，不受感光面积大小的影响;但所需要的入射光功率却随着感光面积的增加而增加。当功率为1.3mW，感光面积为50x50um²时，探测器输出电压约为151.1mV;感光面积减小为30x30um²时，输出电压约为170.1mV，此时输出电压增加了19mV;感光面积继续减小为10x10um²时.输出电压增加为190.3mV，相比感光面积为30x30um²，输出电压增加了20.2mV。

3结论

本文对光伏型Hg1-xZnxTe红外探测器的响应特性进行了定量分析，得到结论：不同波长的辐射源照射同一探测器，其达到饱和效应所需要的光功率随着辐射源波长的增加而减小，但是其完全饱和电压不变;相同辐射源照射不同组分的探测器，探测器输出响应Hg0.9Zn0.1Te