Научно-исследовательский ядерный университет
Московский инженерно-физический институт
Факультет «Автоматики и электроники»
Кафедра «Микро- и наноэлектроники»
Преподаватель: В.А. Лапшинский
Подготовил: студент группы А4-09 Абузаров Б.В.
Оглавление
1. Аннотация
2. Легенда
3. Информационное описание модели
4. Аналитическое описание модели
5. Описание процесса компьютерного моделирования и его результатов
6. Заключение
7. Список используемой литературы
Аннотация
В данной работе определенна минимальная площадь фотоприемной матрицы ИК-диапазона спектра для передачи изображения различных телевизионных стандартов.
Легенда
Имеется тепловизор, с фотоприемной матрицей, чувствительным эле-ментом которой является многослойная наногетероструктура, содержащая n = 50 слоев квантовых ям и два контактных слоя общей толщиной hк = 2,67 мкм. Не обходимо определить минимальную площадь фотоприемной матрицы (рис. 1) ИК-диапазона спектра для передачи изображения различных телевизионных стандартов, на дисплей. Считайте, что разделение фото-матрицы на элементы проводится с помощью изотропного травления. Минимально допустимые размеры поверхности чувствительного элемента d и окна для травления l составляют 1 мкм, толщины слоев узкозонного и широкозонного полупроводников, составляющих структуру квантовой ямы, hу = 5 нм и hш = 45 нм соответственно, число строк изображения N = 600. Чувствительный элемент фото матрицы имеет форму квадрата.
Рис. 1. Кристалл фотоприемной матрицы в корпусе интегральной микросхемы
Информационное описание модели
Аналитическое описание модели
Определим толщину слоя, подлежащего травлению:
Далее определим минимально допустимый шаг L чувствительных эле-ментов в фото матрице:
Определим число элементов в фото матрице: число строк задано N = 600, соотношение сторон в современном телевизионном стандарте составляет 3:4. Следовательно, при квадратной форме чувствительного элемента число столбцов в матрице:
Определим требуемую площадь S:
Описание процесса компьютерного моделирования и его результатов
На рисунке 3 приведены данные исследования минимальной площади S фотоприемной матрицы ИК-диапазона спектра для передачи в телевизионном формате 4:3 при заданных условиях.
Рис. 3. Таблица с рассчитанными значениями
Но что будет происходить с площадью, если мы будем изменять какой либо параметр?
На рисунке 4 приведен график изменения параметра S в зависимости от числа строк изображения N с шагом 100.
Рис. 4. График зависимости S(N)
Выясним также влияние количества слоев квантовых ям на минимальную площадь матрицы. На рисунке 5 представлен график зависимости изменения площади матрицы S от числа слоев квантовых ям n.
График представляет собой одну из ветвей параболы, связано это с тем, что n влияет на размерность L, а площадь S в свою очередь зависит от L^2.
Чтобы выяснить какая из величин сильнее влияет на изменения площади возьмем изменение числа квантовых ям на 1% от заданной величины и ана-логично от количества строк изображения. Необходимые расчеты показывают, что изменение числа квантовых ям на 1% приводит к изменению S = 36,21%, в то время как изменение N всего лишь на 1%.
Заключение
В данной работе было рассчитана минимальная площадь S фотоприемной матрицы ИК-диапазона спектра для передачи в телевизионном формате 4:3 при заданных условиях.
S = 74,16 〖см〗^2
А также проведено исследование влияние других величин на площадь фотоприемника матрицы. А именно, влияние количества строк изображения, и влияние числа квантовых ям. В первом случае зависимость линейная, во втором график представляет собой ветвь параболы. Кроме того было установлено, что число квантовых ям оказывает большое влияние на изменение площади матрицы чем количество строк изображения.
Список используемой литературы
1. Лекция Асеева А. Л. Достижения и современные проблемы физики полупроводников
2. Описание патента «Фотоприемная матрица цветного изображения» http://www.ntpo.com/patents.....shtml | 
