Спектральном диапазоне

Изотермы спектрального распределения энергии имеют максимум, зависящий от температуры, и при данной температуре Т максимальное значение спектральной плотности, составляющее #&,тах = 1,301 X X \СГ5ТЬ, приходится на длину волны ^тах = 2886/Т мкм. Интеграл от спектральной плотности излучения по Я, от нуля до бесконечности является законом Стефана — Больцмана:

Изотермы спектрального распределения энергии имеют максимум, зависящий от температуры, и при данной температуре Т максимальное значение спектральной плотности, составляющее R\ma* = 1,301 х х 10~5Г5, приходится на длину волны ^тах = 2886/Т мкм. Интеграл от спектральной плотности излучения по К от нуля до бесконечности является законом Стефана — Больцмана:

Понятие о температурном излучении появилось в XIX в. наряду с понятием о так называемом абсолютно черном теле. Теоретически (истинно черных тел в природе не существует) это — тело, которое при любой температуре поглощает весь падающий на него поток излучения независимо от, длины волны; оно является идеальным поглотителем излучения. Точно так же можно без труда рассчитать спектр излучения черного тела. В 1900 г. Макс Планк первым предложил формулу, позволяющую рассчитать функцию спектрального распределения излучения /(К) для абсолютно черного тела. Планк исходил из предположения (и был первым, кто его высказал), что колеблющиеся электроны в атомах могут обладать лишь определенными уровнями энергии. Он вывел следующую зависимость:

Длина волны Ктах, соответствующая максимуму .функции спектрального распределения, при повышении температуры черного тела смещается в сторону более высоких частот; при этом закон смещения принимает вид:

На 5.6 показана еще одна кривая излучения черного тела при температуре 300 К. Она характеризует излучение Земли; длина волны, соответствующая максимуму функции спектрального распределения, сместилась в инфракрасную область спектра и составляет примерно 9 мкм. Максимум интенсивности излучения сверхпроводника при температуре 4 К пришелся бы на длину волны около 0,06 см; это диапазон сверхвысоких частот, используемый в некоторых конструкциях радаров.

На 6.20 изображено многослойное селективное покрытие и представлена вычисленная для него функция спектрального распределения поглощения; заметим, что ось абсцисс отградуирована по логарифмической шкале. Ожидается, что у показанного здесь многослойного покрытия отношение поглощатель-ной способности в видимой части спектра к излучательной способности в инфракрасной области превысит 10:1.

из сопоставления экспериментальных кривых спектрального распределения

Наконец, Вольф и Холлер провели измерение спектрального распределения интенсивности шума и нашли, что для частот, больших 150 Гц, оно изменяется по закону f~2 ( 7.7).

Мы уже упоминали о том, что бистабильный взрывной шум можно представить в виде случайного телеграфного сигнала. Статистические свойства сигналов такого вида в предположении, что вероятность перехода от одного уровня к другому задается законом Пуассона, были рассмотрены Райсом [34]. Исследования самого Раиса основывались на еще более раннем анализе, проведенном Кенриком {20], который представляет также исторический интерес, поскольку является, по-видимому, одним из первых приложений метода корреляционной функции к вопросу определения спектрального распределения мощности случайного сигнала. Вывод, приведенный ниже, в основном следует анализу Раиса.

объекта. Пирометры разделяют на два основных^" класса —- энергетические и спектрального распределения. У энергетических пирометров исполнзована зависимость энергетической яркости от температуры, у пирометров спектрального распределения .— зависи мость распределения спектральной плотности энергетической яркости от температуры. В пирометрах полного излучения применяют не-селективные приемники излучения, в том числе и термоэлектрические. Если коэффициент поглощения приемной площадки приемника в широком диапазоне длин волнблизок к единице, то для определения температуры с достаточной степенью точности может быть использован закон Стефана—Больцмана

Вопрос, какими шумами можно пренебречь при расчете пороговой чувствительности фотоприемника, решается с учетом спектрального распределения шумов. Напряжение шума пропорционально напряжению, приложенному к приемнику, и сопротивлению нагрузки. Вследствие этого значение напряжения шума, оговариваемое в ТУ, должно рассматриваться как величина, характерная для строго определенного режима включения прибора, когда известны напряжение на нем, сопротивление нагрузки и уровень засветки. Так же как и тем-новой ток, шум в сильной степени зависит от температуры окружающей среды.

Если допустить, что в (4.5) коэффициент квантового выхода и коэффициент отражения не зависят от длины волны, а поток фотонов Jo/(hv) постоянен в некотором спектральном диапазоне, то избыточная концентрация носителей заряда, а следовательно, и фотопроводимость линейно зависят от значения «г1. По мере увеличения коэффициента поглощения АР асимптотически стремится к постоянному значению, не зависящему от а, но зависящему от скорости поверхностной рекомбинации (и тем меньшему, чем больше s). При а-»-оо

В ультрафиолетовой области используют термопары, вакуумные фотоэлементы и фотоэлектронные умножители. Регистрацию излучения в видимом диапазоне осуществляют также с помощью высокочувствительных фотоумножителей, полупроводниковых фотосопротивлений и фотодиодов. В инфракрасной области спектра для абсолютных измерений применяют неселективные (вакуумные термоэлементы, болометры, термисторы и оптико-акус-ические приемники), а также селективные (полупроводниковые сютосопротивле-ния и фотодиоды) приемники, работающие в узком спектральном диапазоне.

При выборе спектрального диапазона измерений нужно учитывать, что вместе с поглощением свободными носителями заряда на определенных участках спектра может влиять поглощение примесями и фононами. Для того чтобы избежать ошибок в определении концентрации носителей заряда, в рабочем спектральном диапазоне другие механизмы поглощения должны проявляться менее интенсивно.

области полупроводникового прибора достигает 100— 150°С. Таким образом, нагретые МЭ и ИМ являются источниками ИК излучения. Мощность излучения Ризл, Вт/м2, во всем спектральном диапазоне связана с абсолютной температурой Т уравнением Стефана — Больц-мана:

сов характеризуется квантовым выходом т]ф, который равен отношению числа генерированных пар электрон — дырка к числу поглощенных фотонов излучения. В рабочем спектральном диапазоне фотоприемников Т1ф = 1, т.е. поглощению каждого фотона излучения соответствует генерация пары фотоносителей (электрон—дырка).

Основное направление развития фотоэлектрических систем преобразования энергии — разработка систем, имеющих низкую себестоимость н воспринимающих энергию солнечного излучения в максимально широком'спектральном диапазоне — от УФ до ИК области. Прежде чем обсуждать вопросы выбора таких систем, рассмотрим кратко физические принципы, положенные в основу их работы.

Следует учесть также некоторые конструкционные соображения. Чтобы замкнуть внешнюю цепь солнечного элемента, он должен иметь две контактные поверхности — фронтальную и тыльную. При этом фронтальная поверхность должна быть прозрачной! За неимением других способов в большинстве элементов фронтальный контакт выполняют в виде гребенки ( 5.18). Гладкая кремниевая поверхность отражает до 40 % падающего излучения. Использование многослойных покрытий и текстурирование поверхности обеспечивают снижение отражения до 5 % и менее. В существующих конструкциях часть тока теряется из-за чрезмерной толщины элемента. Носители заряда, образующиеся вблизи внешних поверхностей, могут рекомбиннровать на дефектах структуры поверхности, не успевая пересечь потенциальный барьер. При расположении перехода очень близко к поверхности этот эффект должен уменьшиться. Были предложены схемы батарей, позволяющие увеличить КПД за счет более полного использования фотонов во всем спектральном диапазоне. Две из таких схем показаны на 5.19. В настоящее время они не нашли еще широкого применения, поскольку возрастающая себестоимость не компенсируется ростом

Волокно является двухслойным диэлектрическим волноводом, характеризующимся вполне определенными пространственно-временными распределениями электромагнитного поля, которые зависят от параметров волокна и длины волны оптического излучения и называются модами. Каждая мода удовлетворяет уравнениям Максвелла и некоторым граничным условиям, определяемым геометрией и оптическими характеристиками волокна. Различают одномодовые и многомодо-вые оптические волокна. Диапазон длин волн сигналов, передаваемых по ОК находится в спектральном диапазоне от 850 до 1550 нм, который относится к ближайшему ИК-диапазону.

Из (8.20) и (8.21) следует, что фазовый сдвиг сигналов на выходах УПЧ равен фазовому сдвигу исследуемых сигналов щ и м2. Сигналы и\ и м'2 поступают на низкочастотный (НЧ) фазометр, измеряющий фазовый сдвиг на промежуточной частоте. Чтобы проводить измерения в широком спектральном диапазоне сигналов и\ и м2, применяют гетеродин с перестраиваемой частотой. Разработаны фазометры с гетеродинным преобразованием частоты, работающие, например, в диапазоне от 20 Гц до 20 Мгц, а также в диапазоне-СВЧ — 0,1...15 ГГц.

1) при скорости поверхностной рекомбинации s=105 см-с'1 уменьшение толщины фронтального слоя от м;=0.4 (кривая 5) до 0.1 мкм (кривая 2) дает более чем двукратное увеличение Q в спектральном диапазоне 0.3—0.4 мкм;

мом спектральном диапазоне. Кроме того, полагаем, что деградация свойств концентратора под действием космической радиации является незначительной и ею можно пренебречь. Как уже отмечалось (см. раздел 4.5), одним из преимуществ применения ППФ является возможность обеспечения равномерного распределения сконцентрированного излучения на приемной поверхности даже в случае раз-ориентации и деформации отражателей при соответствующем выборе размеров ППФ. Будем считать, что это условие выполняется, и тогда Ке=Кс=const, т. е. все СЭ освещены одинаково.