Презентация Опто-электронные преобразователи онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Опто-электронные преобразователи абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 36 слайдов. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Технология » Опто-электронные преобразователи
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:36 слайдов
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:236.50 kB
- Просмотров:71
- Скачиваний:1
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№2 слайд
![Преобразователи оптического](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img1.jpg)
Содержание слайда: Преобразователи оптического изображения в электрический сигнал – датчики ТВ сигнала – преобразуют световую энергию, отраженную от объекта и спроецированную на его фоточувствительную поверхность, в последовательность электрических сигналов с определенными параметрами, обеспечивающими обратное преобразование.
Датчик должен обладать способностью не только оценивать яркость отдельных элементов изображения, но и осуществлять процесс развертки. В ТВ технике преобразование осуществляется с помощью передающих электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) и твердотельных датчиков.
№3 слайд
![ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img2.jpg)
Содержание слайда: ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Чувствительность – параметр показывающий минимальную освещенность светочувствительного элемента (фотослоя) в люксах, при которой обеспечивается заданное соотношение сигнал/шум. Чем выше чувствительность датчика, чем меньшая требуется освещенность.
Световая характеристика – зависимость тока сигнала на выходе преобразователя от освещенности его фоточувствительной поверхности – позволяет судить об интервале освещенностей, в котором способен работать датчик.
Спектральная характеристика – зависимость величины ТВ сигнала от длины волны падающего на датчик излучения равной интенсивности.
Инерционность – параметр, характеризующий запаздывание изменения ТВ сигнала на выходе преобразователя относительно изменения освещенности его фоточувствительной поверхности.
№4 слайд
![Работа фоточувствительных](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img3.jpg)
Содержание слайда: Работа фоточувствительных поверхностей основывается на использовании внешнего и внутреннего фотоэффекта.
При внешнем фотоэффекте освобожденные электроны покидают облученное вещество, вылетая в пространство, – фотоэлектронная эмиссия, при внутреннем – остаются внутри твердого тела, изменяя его проводимость, – фотопроводимость.
№5 слайд
![Для фотоэлектронной эмиссии](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img4.jpg)
Содержание слайда: Для фотоэлектронной эмиссии установлены следующие законы внешнего фотоэффекта:
Закон Столетова (основной закон фотоэффекта) – фототок фотоэлемента iф пропорционален интенсивности светового потока вызывающего этот ток.
iф=SФ,
где Ф – световой поток, лм; S – чувствительность фотокатода, мкА/лм.
Без инерционность фотоэлектронной эмиссии – фототок следует за изменениями светового потока практически без запаздывания до частоты 100 МГц.
Закон Эйнштейна – максимальная энергия фотоэлектрона пропорциональна частоте падающего излучения и не зависит от его интенсивности. Она определяется энергией кванта света.
№6 слайд
![ПРИНЦИП МГНОВЕННОГО ДЕЙСТВИЯ](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img5.jpg)
Содержание слайда: ПРИНЦИП МГНОВЕННОГО ДЕЙСТВИЯ
Принцип мгновенного действия основан на том, что фотоэлектронная эмиссия с каждого элемента изображения используется в интервале времени, равному времени коммутации одного элемента и, следовательно мгновенные значения тока сигнала изображения пропорциональны световому потоку падающему на 1 элемент изображения в течение времени коммутации этого элемента.
При этом напряжение сигнала на нагрузке Rн при замыкании ключа К на время коммутации этого элемента определяется протекающим током фотоэмиссии.
№9 слайд
![Световое изображение](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img8.jpg)
Содержание слайда: Световое изображение преобразуется в электронное на полупрозрачном светочувствительном слое – фотокатода, нанесенном на внутреннюю поверхность планшайбы трубки, за счет того, что падающий световой поток выбивает фотоэлектроны с его поверхности. Причем, число фотоэлектронов зависит от яркости элементов изображения – чем ярче изображение, тем больше фотоэлектронов. Далее это электронное изображение переносится в плоскость диафрагмы с помощью ускоряющего напряжения, приложенного к УСЭ в магнитном поле ФК. В плоскости диафрагмы под действием отклоняющего поля ОК электронное изображение перемещается относительно отверстия диафрагмы по закону развертки. При этом фотоэлектроны с различных участков ФК попадают через отверстие на первый динод ФЭУ в котором мгновенное значение фототока усиливается за счет размножения вторичных электронов. Питание на диноды подается таким образом, что потенциал каждого последующего динода выше предыдущего, таким образом выбитый электрон из 1 динода ускоряется полем 2 динода и выбивает из него уже 2 электрона и так далее.
Коэффициент усиления ФЭУ достигает 100000, что позволяет поучить ток сигнала порядка 100мкА, отрицательной полярности.
№10 слайд
![ПРИНЦИП НАКОПЛЕНИЯ ЗАРЯДА](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img9.jpg)
Содержание слайда: ПРИНЦИП НАКОПЛЕНИЯ ЗАРЯДА
Повысить эффективность работы фотопреобразователей можно за счет использования принципа накопления заряда, заключающегося в том, что световая энергия, облучающая элемент в меж коммутационный период, накапливается на специальном накопительном конденсаторе .
№12 слайд
![Емкость Сэ за счет](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img11.jpg)
Содержание слайда: Емкость Сэ за счет фотоэмиссии накапливает заряд в течении кадра, а поскольку увеличение светового потока сопровождается увеличением фототока, то элементы имеющие разную освещенность получат различные заряды. Сигнал с элементарного конденсатора Сэ получается в результате его быстрого разряда коммутирующим лучом развертки за время tэ на нагрузочный резистор Rн, причем, в идеале принцип накопления увеличивает напряжение сигнала в N раз, равное количеству элементов разложения, поскольку:
Qзар = iф Tк ; iраз = Qзар/tэ = iфTк /tэ = iф N; uср = Rн iф N ,
где N-количество элементов разложения.
Однако, на практике такой выигрыш получить не удается.
Рассмотренный процесс накопления зарядов реализован в ряде передающих трубок содержащих мозаичную или фотопроводниковую фотомишень, эквивалентная схема которой представлена на рис. Она состоит из изолированных ячеек, каждая из которых содержит фотоэлемент и накопительный конденсатор. При проекции оптического изображения в цепях ФЭ возникает ток, пропорциональный освещенности, поэтому конденсаторы заряжаются до различных значений, образуя потенциальный рельеф. Преобразование потенциального рельефа в сигнал изображения происходит путем последовательной коммутации, электронным лучом развертки, накопительных конденсаторов в цепь нагрузки. Токи разряда накопительных конденсаторов, протекая через резистор нагрузки, включенный в цепь сигнальной пластины СП создают на нем сигнал изображения.
№13 слайд
![ВИДИКОН Фоточувствительные](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img12.jpg)
Содержание слайда: ВИДИКОН
Фоточувствительные поверхности, использующие явление внешнего фотоэффекта, обладают малой чувствительностью. Существенно увеличить чувствительность трубок можно, используя фотомишени, построенные на явлении внутреннего фотоэффекта - фотопроводимости. Кроме того, мишень из фотопроводящих слоев, являясь фоточувствительным элементом, одновременно накапливает световую энергию, что значительно упрощает конструкцию трубки.
№15 слайд
![Трубки типа видикон содержат](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img14.jpg)
Содержание слайда: Трубки типа видикон содержат 2 основных узла: фотомишень и электронную пушку. Фотомишень состоит из фотослоя и сигнальной пластины, которая представляет собой проводящий слой золота, платины или окиси олова, нанесенную на внутреннюю поверхность планшайбы и имеющую прозрачность более 90% и поверхностное сопротивление 200 Ом * см. На СП нанесен фотослой толщиной 1…3 мкм из соединения сурьмы, мышьяка, серы. Материал, из которого изготовлена мишень и его толщина определяют чувствительность, спектральную характеристику и инерционность видикона. Электронно-оптическая система содержит электронную пушку и мелкоструктурную выравнивающую сетку (ВС) помещенную перед фотомишенью. Пушка состоит из подогреваемого катода, управляющего электрода (УЭ), первого (А1) и второго (А2) анодов. Второй анод создает эквипотенциальную область, в которой происходит фокусировка и отклонение развертывающего луча.
Потенциал выравнивающей сетки в 1,5-2 раза превосходит напряжение второго анода, что обеспечивает подход электронов ко всей поверхности фотомишени под прямым углом. Это обеспечивает равномерную фокусировку луча, и одинаковый исходный потенциал на всей поверхности мишени, что является одним из условий получения равномерного сигнала по всему полю изображения.
Фокусировка, отклонение и коррекция траектории электронного луча осуществляется внешней магнитной системой, состоящей из длинной фокусирующей катушки ФК, отклоняющих ОК и корректирующих КК катушек.
№17 слайд
![При проекции изображения на](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img16.jpg)
Содержание слайда: При проекции изображения на мишень, сопротивления Rэ оказываются различными. Возникает рельеф сопротивлений. При коммутации пучком медленных электронов потенциал правой стороны мишени устанавливается равным потенциалу катода = 0 (заземлен). Тогда под действием тока луча емкости заряжаются до потенциала сигнальной пластины. Между двумя коммутациями (период кадра) происходит разряд емкостей через элементарные сопротивления, а так как эти сопротивления разные (чем выше освещенность, тем меньше сопротивление), ток разряда будет тоже изменяться (меньше сопротивление – больше ток), и за это время оставшийся заряд на емкостях будет разный (больший ток – сильнее разрядиться емкость – меньше потенциал останется).
Таким образом, рельеф сопротивлений преобразуется в потенциальный рельеф.
Недостатком видикона является его инерционность, которая проявляется в виде тянущегося следа за движущимися объектами.
№18 слайд
![Широкому использованию](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img17.jpg)
Содержание слайда: Широкому использованию видикона в вещательном ТВ препятствует его инерционность, которая складывается из коммутационной и фотоэлектрической составляющих. Для уменьшения фотоэлектрической инерционности необходимо использовать материал с низкой концентрацией ловушек обеспечивающий прохождение носителей тока без рекомбинации, а для уменьшение коммутационной инерционности, необходимо уменьшить емкость элементарного конденсатора мишени за счет изменения его геометрии что приводит к уменьшению времени дозаряда этого конденсатора. Однако, при этом падает постоянная времени разряда Сэ, что приводит к неполному использованию эффекта накопления. Устранение этого недостатка возможно при замене фоторезистивной мишени на мишень фотодиодного типа с p-i-n переходом включенным в обратном направлении. Это обеспечивает малую инерционность фотоэффекта, высокое темновое сопротивление и близкую к линейной световую характеристику.
№20 слайд
![Сигнальная пластина и слой n](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img19.jpg)
Содержание слайда: Сигнальная пластина и слой n прозрачны. Слой i с выполнен из кристаллов пластинчатой формы с размерами 0.1х3х0.05 мкм, ориентированных параллельно направлению света. Такая структура мишени позволяет увеличить скорость дрейфа и уменьшить рекомбинацию носителей. Это позволяет увеличить толщину мишени не увеличивая фотоэлектрической инерционности, что позволяет уменьшить емкость и увеличить ее чувствительность за счет более полного поглощения света.
Из-за большой ширины запрещенной зоны i скорость тепловой генерации носителей тока мала, что уменьшает темновой ток и увеличивает темновое R мишени, а в момент коммутации p-i-n переход смещается в обратном направлении, что дополнительно увеличивает Rэт.
Повышенное диффузное рассеяние света вызывает
образование ореолов и бликов вокруг ярких деталей,
поэтому на плюмбикон устанавливается
противоореольный стеклянный диск толщиной около 6 мм.
№21 слайд
![ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img20.jpg)
Содержание слайда: ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ПЗС
Развитие твердотельной технологии и технологии тонкопленочных покрытий позволило разработать твердотельные матричные фотоэлектрические преобразователи. Разработанные в 1969 г. приборы с зарядовой связью (ПЗС) позволили создать твердотельные ФЭП с числом элементов разложения, соответствующим стандарту ТВ вещания.
№22 слайд
![В основе ПЗС лежат свойства](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img21.jpg)
Содержание слайда: В основе ПЗС лежат свойства структуры металл - окисел-проводник, способной собирать, накапливать и хранить зарядовые пакеты не основных носителей в локализованных потенциальных ямах, образующихся у поверхности полупроводника под действием электрического поля.
Зарядовые пакеты возникают под действием светового излучения, а переносятся путем управляемого перемещения потенциальных ям в требуемом направлении. Таким образом, ПЗС работает как аналоговый сдвиговый регистр, способный собирать, накапливать и хранить зарядовую информацию. Основным достоинством является последовательный перенос зарядовой информации от элементов к единственному выходному устройству, преобразующему зарядовые пакеты в сигнал изображения, в результате чего формируется растр.
№25 слайд
![Основу ПЗС составляют](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img24.jpg)
Содержание слайда: Основу ПЗС составляют конденсаторы МОП структуры одной из обкладок, которого служит металлический электрод, второй – полупроводниковая подложка, диэлектриком служит слой двуокиси кремния толщиной 0.01 мм.
В полупроводнике дырочного типа основными носителями являются дырки, поэтому если приложить к металл электроду положительный потенциал, то дырки будут отталкиваться в глубь полупроводника и под электродами образуется область обедненная носителями – потенциальная яма, глубина которой зависит от напряжения на затворе, степени легирования полупроводника и толщины окисла. Т.е. изменяя U затвора можно эффективно управлять глубиной потенциальной ямы, однако, время жизни потенциальной ямы ограничено паразитным процессом термогенерации не основных носителей заряда (ННЗ), т.к. в кремнии всегда генерируются пары электрон-дырка. Под действием электрического поля основные носители зарядов (ОНЗ) «отгоняются» в толщину, а ННЗ постепенно заполняют яму.
Это паразитный процесс, а время заполнения ямы называется временем релаксации.
№27 слайд
![Каждый электрод прибора](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img26.jpg)
Содержание слайда: Каждый электрод прибора подключен к одной из 3 тактовых шин Ф1,Ф2,Ф3. В такт (t1) подано +U2 в результате чего под этими электродами образуются потенциальные ямы, в которых могут накапливаться и хранится ННЗ. Время хранения равно времени действия U2, а режим работы ячейки под Ф1наз режимом хранения. В t2 на электрод Ф2 подается +U3, значение которого в 1.5-2раза >U2 (U записи). Под этими электродами образуются более глубокие ямы в которые перетекают электроны из электродов Ф1. Режим при котором электроны перетекают из одних из одних потенциальных ям в другие, называют режимом записи. В t3 UФ1,UФ3 уменьшается до U2, что соответствует режиму хранения а UФ2 до U1, что предотвращает возврат зарядового пакета назад.
№28 слайд
![ФЭП на ПЗС делятся на класса](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img27.jpg)
Содержание слайда: ФЭП на ПЗС делятся на 2 класса: линейные (одномерные) и матричные (двумерные).
Твердотельным аналогом передающей трубки являются матричные ПЗС, где сканирование осуществляется по координатам Х и Y. Существует несколько способов считывания матричных ПЗС, однако, наиболее предпочтительным оказывается организация с кадровым переносом.В этом случае кроме фотоприемной секции, где происходит накопление зарядов, необходима еще секция хранения, в защищенной от света области. За время обратного хода по кадру накопленные заряды последовательно перемещаются в секцию хранения, и во время следующего кадра построчно перемещаются в секцию переноса заряда – регистр сдвига. Сдвиг строк в секцию переноса осуществляется во время обратного хода по строкам. Затем зарядовые пакеты строки поэлементно выводятся на выходное устройство.
№35 слайд
![Световая характеристика ПЗС в](/documents_6/b5ec353b6300e6e911cbee8a9c6d53b1/img34.jpg)
Содержание слайда: Световая характеристика ПЗС в рабочем диапазоне освещенностей линейна, спектральная имеет подъем в длинноволновой области спектра и спад на 0,4-0,5 мкм за счет поглощения кремниевой подложкой. Для борьбы с этим в подложке делаются окна. Разрешающая способность определяется числом элементов, которое ограничено технологическими трудностями. Есть ПЗС -матрицы 1024х1024 элемента.
Основным недостатком ПЗС матриц является их большая сложность изготовления, так как неисправность одного элемента вызывает потерю информации всей строки или столбца.
Скачать все slide презентации Опто-электронные преобразователи одним архивом:
Похожие презентации
-
Электронные функциональные преобразователи
-
Усилители яркости, преобразователи изображения, формирователи экспонирования: Электронно-оптические преобразователи
-
Оптические и оптоэлектронные компьютеры
-
Электронно-оптические преобразователи
-
Оптоэлектронные приборы
-
Оптоэлектронные датчики
-
Модуль аналого-цифрового преобразователя на основе стенда EasyMX STM32 для лабораторной модели электронного осциллографа
-
Электронный ЛД. На компьютере и телефоне!
-
Оптико-электронные приборы специального назначения. Описание и область применения
-
Электронное колье NeckTec: носимый компьютер будущего