Передавальні телевізійні трубки типу відікон і суперкремнікон 4-6, 11 Відикони
Відікон є ПТТ з фоточутливою мішенню з накопиченням заряду, розгорткою поверхні мішені пучком повільних (або швидких, залежно від режиму роботи трубки) електронів, записом фотозбудженою провідністю і перезарядним зчитуванням.
Конструкція відікону, схематично представлена на рис. 6. Основними елементами трубки є фоточутлива мета і зчитує електронний прожектор (гармата). Фоточутлива мішень є нанесений на внутрішню поверхню плоского скляного (або волоконно-оптичного) диска прозорий провідний шар двоокису олова, що виконує функцію сигнальної пластини, на який нанесений шар фотоопору товщиною кілька мкм: трисірчистої сурми (SbS3) або селен. Довжина циліндричної скляної трубки відікона становить 150-170 мм, діаметр – 25-30 мм.
Мал. 6. Пристрій відікона:
1 - провідний шар; 2 – модулятор; 3 – сітка; 4,5 – другий та перший аноди прожектора; 6 – модулятор; 7 – катод; 8 – фокусуюча котушка; 9 - котушки, що відхиляють
При виборі матеріалу мішені керуються такими вимогами: забезпечення необхідної спектральної характеристики чутливості, досить високої чутливості та малої інерційності. Останні вимоги (високої чутливості та низької інерційності) часто несумісні. Фотопровідний шар повинен мати досить високий темновий питомий опір (10 11 -10 12 ом·см), так як в іншому випадку можливе згладжування потенційного рельєфу і зниження роздільної здатності.
Електронний прожектор формує пучок електронів діаметром 20-30 мкм при струміДодаткове фокусування електронного пучка служить поздовжнє однорідне магнітне поле, створюване довгою котушкою, одягненою на трубку. Наявність поздовжнього магнітного поля також сприяє перпендикулярному падінню променя на ціль. Відхилення променя здійснюється двома парами котушок, що відхиляють. Перед мішенню встановлюється дрібноструктурна сітка, що вирівнює електричне поле. Ця сітка також виконує функцію колектора вторинних електронів, що повертаються з мішені.
Відікон може працювати як повільних, і швидких електронів.
Оскільки світлова характеристика фоторезисторів розглянутих мішеней відіконів нелінійна – чутливість зменшується зі зростанням освітленості. Недолік розглянутих відіконів - помітна інерційність фотопровідності, що особливо позначається при невеликих освітленнях.
Значне вдосконалення відикона стало можливим за рахунок заміни фоторезистивної мішені на фотодіодну, тобто. на напівпровідникову мету, що має замикаючий шар (електрон-дірковий перехід).
Першою передавальної трубкою, що має замикаючий шар і отримала практичне застосування, бувплюмб ікон(названий за матеріалом мішені - окису свинцю PbO). Зарубіжна назва відіконів з мішенню з окису свинцю – глетикон. Пристрій плюмбікона аналогічно відікон, відмінність полягає лише в особливостях мішені.
На підкладку з двоокису олова наносять шар напівпровідника (окису свинцю), що має p-i-n-структуру, причому n-шар прилягає до підкладки, а p-шар розташовується з боку прожектора. Товщина шару напівпровідника дорівнює 10-20 мкм. До провідної підкладки мішені підводять невелику (20) позитивну (щодо катода прожектора) напруга. Розгортка здійснюється добре сфокусованим пучкомповільних (енергія 300-500 еВ) електронів.
При розгортці неосвітленої поверхні мішені електронним пучком її потенціал (з боку прожектора) доводиться до рівноважного значення, рівного потенціалу катода прожектора (нулю, σ -9 А), інерційність плюмбікона менше, ніж у відіконів з фоторезистивною мішенню (залишковий сигнал у другому кадрі %).
Переваги плюмбікону забезпечили широке поширення цього приладу, особливо передачі кольорового зображення.
Іншим різновидом відикона з напівпровідниковою мішенню є ПТТ типук р е м н і к о н(silicon vidicon), названа за матеріалом мішені (Si). На відміну від плюмбікона, що має суцільну напівпровідникову мішень, мета кремнікону складається з мозаїки великого (
5 · 10 5) кількості фотодіодів (р-n переходів) - рис. 7.
В однодюймовому кремніконі використовується пластина кремнію n-типу діаметром 20-25 мм з питомим опором 4-15 Ом см. Діоди, розташовані на поверхні мішені з боку електронного прожектора, мають діаметр 4-10 мкм, а відстань між їхніми центрами (крок мозаїки) 10-20 мкм. Початкова товщина пластини 150-200 мкм. У центральній частині вона витравлюється до товщини 10-15 мкм. Товсте периферійне кільце забезпечує необхідну міцність мішені. Мета, як і у звичайному видиконі, розташовується на плоскому дні колби n-шаром до скла.
Мал. 7. Влаштування мішені кремнікону
Сфокусований електронний промінь, скануючи поверхню мішені з боку мозаїки, заряджає p-області і поверхня оксиду, що їх розділяє, до потенціалу катода (σ -13 А.
При проектуванні на мету оптичного зображення у пластині кремнію n-типу генеруються электрон-діркові пари. Під дією градієнта концентрації дірки дифундуютьдо р-n переходів і, потрапляючи в області збіднення, захоплюються полем p-область. В результаті потенціал p-областей зростає і діодні ємності розряджаються і на діодній стороні мішені накопичується потенційний рельєф, що відповідає розподілу освітленості в зображенні, що проектується на мішень. Тепер, скануючи поверхню мішені, електронний промінь заряджає діоди до початкового потенціалу. Струм дозарядки і становить струм сигналу, який пропорційний накопиченому сигналу і, отже, освітленості.
Кремнікон має лінійну світлову характеристику (коефіцієнт нелінійності люкс-амперної характеристики γ=1), широкий діапазон спектральної чутливості (його спектральна характеристика чутливості має максимум у довгохвильовій області
800 нм), високою інтегральною чутливістю; роздільна здатність, що визначається числом елементарних фотодіодів, досягає 800 рядків на висоту мішені. Однак інерційність кремнікону дещо більша, ніж у плюмбікону.