Приемники излучения полупроводниковые фотоэлектрические и фотоприемные устройства. Методы измерения фотоэлектрических параметров и определения характеристик

Ос фї=-'П_ш, (81)

(82)

где Д — заданное значение динамического диапазона, отн. ед.;

/С ф— коэффициент ослабления фильтра, отн. ед.;

1/_сф(/_сф) — напряжение (ток) фотосигнала на выходе испытуемого ФЭПП (ФПУ), В (А);

U_m(/ш) — напряжение (ток) шума, измеренные по п. 3.1, В (А).

При этом необходимо обеспечить постоянство спектрального состава излу­чения, падающего на ФЭПП (ФПУ), во всем диапазоне изменения его мощ­ности.

1. 4. Не изменяя положение ФЭПП (ФПУ), изымают из хода лучей ослабляю­щий фильтр и измеряют напряжение (ток) фотосигнала.

2. Обработка результатов

   1. Отклонение от линейности напряжения фотосигнала (Д£/_с) и ток фо­тосигнала (Д/_с) в процентах динамического диапазона рассчитывают по формулам

/

А/_с=(1-7

(84)

С фДф

где (7_С(/_С) — напряжение (ток) фотосигнала на выходе ФЭПП (ФПУ) при из­мерениях без фильтра, В (А).

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Справочное

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

И ХАРАКТЕРИСТИК ФЭПП (ФПУ)

1. Обработку результатов прямых измерений осуществляют в соответствии с ГОСТ 8.207—76.

2. Обработку результатов косвенных измерений осуществляют в соответствии со следующими требованиями:

1. пределы допускаемых основных и дополнительных погрешностей средств измерений — по ГОСТ 8.207—76 рассматривают в качестве границ неисключен- ной систематической погрешности;

2. правила суммирования независимых составляющих неисключенной систе­матической погрешности результата измерения соответствуют ГОСТ 8.207—76;

3. неисключенные систематические погрешности средств измерений каж­дого типа и погрешности поправок рассматривают как случайные величины с равномерным распределением;

4. суммирование неисключенных составляющих систематической погреш­ности средств измерений, имеющих корреляционные связи, производят по фор­муле

2 ^L+22 ГЦ > (85)

і і 3 і j З

где Of, 0/ — граница 1-й, j-й неисключенной систематической погрешности;

гц — коэффициент корреляции между каждой парой составляющих пог­решностей, принимающей значения от минус 1 до плюс 1;

5. суммирование случайных составляющих погрешностей средств измере­ний, имеющих корреляционные связи, производят по формуле

^Дв = ’|/' 2В2+2Sr_i/8_l-?_/ , (86)

где 6 г/ — CKO i-го (/-го) результата измерения.

3, Методика определения погрешности измерения удельной обнаружительной способности

D*= У^эффА/экв Г1_С 1/Д/экв 1 1871

17ш Ф 17щ г А_Эфф Е

A_s =1,9б]/^24-В| , (88)

где 0₂ и 6 2 — неисключенная систематическая и случайная составляющая результирующей погрешности измерения.

'С ⁼ ^²⁵мод+⁶н ф+^Вп с + ⁶п ш^—2К_П$_{П с}⁵пш+⁵кс+^вкш^—

— 2К_кВ_ксВ_{к Ш}4-Вр _с+$р _ш+ ⁸дэфф+⁶£> (⁸⁹) где б_мод — СКО результата измерения нестабильности вращения модулятора, ±0,87 %;

К — значение коэффициента влияния нестабильности вращения модуля­тора на СКО измерения сигнала (при ослаблении 40> дБ/декаду не превышает 2);

б _Аф — СКО результата измерения сигнала за счет нестабильности потока источника излучения, ±1,15 %;

б_п с ■— СКО результата измерения сигнала за счет погрешности установле­ния и поддержания питания ФЭПП, ±1,7 %;

бп ш— СКО результата измерения шума за счет погрешности установления и поддержания питания ФЭПП, ±1,7 %;

Кп — коэффициент корреляции, К,п = 1 при одновременном измерении нап­ряжения фотосигнала и напряжения шума, /<_п = 0 при одновремен­ном измерении напряжения фотосигнала и напряжения шума;

бкс— СКО результата измерения сигнала за счет нестабильности коэффи­циента передачи усилительного устройства, ±1,45 %;

б_к ш— СКО результата измерения шума за счет нестабильного коэффици­ента передачи, 1,45 %;

Кк = 1 — при одновременном измерении напряжения фотосигнала и напря­жения шума;

=0 — при одновременном измерении напряжения фотосигнала и напря­жения шума;

бр с — СКО результата измерения сигнала за счет невоспроизводимости показаний регистрирующего прибора, ±1,7 %;

бр ш — СКО результата измерения шума за счет непроизводимости показа­ний регистрирующего прибора, ±4,7 %;

б_д/ — СКО результата измерения эквивалентной шумовой полосы про­пускания усилительного устройства, ±1,7% (при использовании формулы (13);

б^эфф— СКО результата измерения эффективной фоточувствительной пло­щади ФЭПП, б_Лэфф=±3,7 %

⁸Лэфф= / ²рс+КЧод + ⁸нф+⁸кс+⁸пс+⁸мк_м . (90)

где б _мкм — СКО результата измерения площади за счет конечного значения цены деления измерительного микрометра, ±1 %;

б_£ ■— СКО результата измерения облученности ФЭПП, ±3,8 %, опреде­ляется по формуле

’ <⁹²>

где 0_Д^— границы неисключенной систематической погрешности определения эквивалентной шумовой полосы пропускания усилительного устрой­ства по методике приложения 6, 10 %;

0_Z — границы неисключенной систематической погрешности определения напряжения шума за счет конечного значения времени измерения оп­ределяют по формуле

отсюда, при Д/_зкв = 160 Гц и /=10 с, 0 =2%.

По формуле (92) получаем 0 v =5,4 %.

Окончательно по формуле (88) получаем:

Д₂ =13,5 — при неодновременном измерении U _t и U ш',

Д₂ =12,0 — при одновременном измерении U_c и U_IU.

Результирующая погрешность определения удельной обнаружительной спо­собности находится с заданной вероятностью Р = 0,95 в интервале ±13.5 % в случае неодновременного измерения U _с, ив интервале ±12 % в случае одновременного измерения и_сИ L/IU .

4. Методика расчета погрешности определения нормированной характерис­тики (относительной спектральной характеристики чувствительности — ОСХЧ)

   1. Результирующую погрешность ОСХЧ рассчитывают по формуле

A_S =1.96/ ^&Лср+^²⁶мод + ⁴³п с + ⁴⁸к с+⁵х+⁸ї + ⁵²лин+

+⁸р п+(⁸р п)² +⁸U^+^+⁸p+ (М^{3 8}О.П . (94>

где б_Лср — СКО результата измерения сигнала за счет нестабильности потока источника излучения, ±1,15 %;

6мол — СКО результата измерения сигнала за счет нестабильности враще­ния модулятора, ±0,87 %, Л’ = 2;

6п с — СКО результата измерения сигнала за счет погрешности установ­ления и поддержания питания контрольного ФЭПП, ±1,7 %;

б°_с — то же, для испытуемого ФЭПП;

б_{к с} — СКО результата измерения сигнала контрольного ФЭПП за счет нестабильности коэффициента передачи усилительного устройства,.

± 1,45 %,

б',¹_с — то же, для испытуемого ФЭПП;

б^ — СКО спектральной погрешности монохроматора, ±1 %;

б V — СКО результата определения относительной спектральной чувст­вительности контрольного ФЭПП по уровню 0,1—1,0 от макси­мального значения, ±2 %;

6лич — СКО результата измерения сигнала за счет нелинейности энерге­тической характеристики контрольного ФЭПП, ±0,59 %;

б р п — СКО результата измерения сигнала контрольного ФЭПП за счет невоспроизводимости регистрирующего прибора, ±1,7%;

бр_П — СКО результата измерения сигнала испытуемого ФЭПП за счет невоспроизводимости регистрирующего прибора, ±1,7 %;

б_л — СКО результата измерения сигнала испытуемого ФЭПП за счет спектральной неоднородности освещенности плоскости многоэле­ментного ФЭПП, ±1 %;

бйо — СКО результата измерения сигнала контрольного ФЭПП за счет его нестабильности за время измерения, ±0,3 %;

61Г — то же, для испытуемого ФЭПП;

бр — СКО результата измерения сигнала контрольного ФЭПП за счет мешающего излучения монохроматора, ±1,7%:

бр — то же, для испытуемого ФЭПП, ±1,7 %;

боп — СКО результата измерения сигналов ФЭПП за счет разницы опти­ческих длин путей в каналах ФЭПП (ФПУ), ±5 %.

4. 2. Результирующая погрешность определения относительной спектраль­ной характеристики чувствительности по уровню 0,1 —1,0 от максимального значения находится в интервале ±16 % с заданной вероятностью Р=0,95 в слу­чае расположения ОСХЧ в области атмосферных полос поглощения и ±11 % при отсутствии полос поглощения.

5. Методика расчета погрешности определения ненормированной характе­ристики (абсолютной спектральной характеристики чувствительности).

   1. Результирующую погрешность определения абсолютной спектральной характеристики чувствительности испытуемого ФЭПП (ФПУ) рассчитывают по формуле

Л»₌₁.96|/ ^₊_±^₊.і_>м. (%>

где б_£ — СКО результата измерения облученности в плоскости испытуемого ФЭПП (ФПУ), ±3,8 %;

— результирующая погрешность определения ОСХЧ испытуемого ФЭПП (ФПУ);

. (±11 % — вне области поглощения атмосферы;

^{а 2} |±15 % — в области поглощения атмосферы;

б А эфф — СКО результата измерения эффективной фоточувствительной пло­щади испытуемого ФЭПП, ±3,7 %.

1. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29.06.88 № 2513

2. СРОК ПЕРВОЙ ПРОВЕРКИ — 1991 г.

3. Стандарт содержит все требования СТ СЭВ 3789—82, дополни­тельно включены 16 методов измерений

4. ВЗАМЕН ГОСТ 17772—79.

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕН- ТЫ

СОДЕРЖАНИЕ

1. Методы измерения 2

   1. Метод измерения темнового, общего тока и фототока ФЭГШ . . 2

   2. Метод измерения темнового сопротивления ФЭПП .... 5

   3. Метод измерения дифференциального электрического сопротивления ФЭПП 6

   4. Метод измерения статической токовой чувствительности ФЭПП на немодулированном излучении ........ 7

   5. Метод измерения рабочего напряжения лавинных фотодиодов 8

   6. Метод измерения коэффициента умножения темнового тока и фото­тока лавинного фотодиода . . 9

   7. Метод измерения емкости ФЭПП . . . . . . . .11

L.8. Метод измерения напряжения (тока) фотосигнала и напряжения (тока) шума ФЭПП (ФПУ) 11

1.9. Метод определения эффективной фоточувствительной площади . 15

1.1,0. Метод измерения статической чувствительности, порога чувстви­тельности и обнаружительной способности ФЭПП (ФПУ) на модули­рованном излучении 17