Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 1. С. 80-88

Влияние радиации на ключевые параметры матричных фотоприёмных устройств

А.А. Кобелева 1 , С.В. Воронков 1 , С.А. Прохорова 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 16.01.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-1-80-88
Характеристики звёздного датчика во многом определяются матричным фотоприёмным устройством (ФПУ), лежащим в его основе. К ключевым характеристикам ФПУ относятся чувствительность, линейность и неравномерность чувствительности, а также динамический диапазон и собственный шум. Воздействие ионизирующих излучений космического пространства приводит к деградации этих характеристик. В данной статье приводятся методики измерения фотометрических параметров (темнового сигнала в отдельных пикселях, среднего значения темнового сигнала и среднеквадратичного отклонения темнового сигнала по кадру, структурной составляющей шума, неравномерности чувствительности пикселей, линейности чувствительности). Рассмотрена природа собственного шума ФПУ. Определена связь измеряемых параметров ФПУ с природой шума. Выделены основные факторы, влияющие на величину шума: температура, ионизация, дефекты в структуре полупроводника и время экспонирования. В звёздных датчиках семейства БОКЗ применяются ФПУ двух типов: ПЗС-матрицы с виртуальной фазой и КМОП-матрицы с 8-транзисторной структурой ячейки. Проведено сравнение радиационных эффектов в КМОП- и ПЗС-матрицах. Поднимается проблема выбора температурного режима работы ФПУ, в том числе во время радиационных испытаний. Рассмотрены плюсы (снижение собственного шума ФПУ, увеличение динамического диапазона) и минусы (уменьшение количества отжигаемых дефектов) понижения рабочей температуры ФПУ.
Ключевые слова: звёздный датчик, фотоприёмное устройство, шум, ионизирующее излучение космического пространства, дозовые эффекты, эффекты смещения, отжиг, КМОП, ПЗС
Полный текст

Список литературы:

  1. Аванесов Г. А., Акимов В. В., Воронков С. В. Результаты испытаний ПЗС-матриц российского и зарубежного производства на источниках заряженных частиц // Всероссийская научно-техн. конф. «Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов»: сб. тр. Таруса. 22–25 сент. 2008. М.: ИКИ РАН, 2009. С. 447–457.
  2. Белинская Е. В., Кобелева А. А., Сметанин П. С., Эльяшев Я. Д., Черняк М. Е. Сравнение эффектов структурных повреждений в матрицах КМОП и ПЗС, применяемых в звёздных датчиках, на примере CMV4000 и ФППЗ «Лев-4» // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 6. С. 119–130. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-6-119-130.
  3. Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах / пер. с англ. М.: Мир, 1986. 399 с.
  4. Гайдар Г. П. Отжиг радиационных дефектов в кремнии // Электронная обработка материалов. 2012. Т. 48. № 1. С. 93–105.
  5. Кобелева А. А., Эльяшев Я. Д., Бессонов Р. В., Куделин М. И., Аванесов Г. А., Форш А. А. Результаты испытаний фотосенсоров CMV 20000 на стойкость к воздействию ионизирующих излучений космического пространства // 5-я Всероссийская научно-техн. конф. «Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов»: сб. тр. Таруса, 5–8 сент. 2016. М.: ИКИ РАН, 2017. С. 154–162.
  6. Лазовский Л. Приборы с зарядовой связью: прецизионный взгляд на мир. 1992. 26 с. URL: http://www.autex.spb.ru/download/sensors/ccd.pdf (дата обращения 04.11.19).
  7. Лебедев А. И. Физика полупроводниковых приборов: учеб. пособие. М.: Физмалит, 2008. 488 с.
  8. Неизвестный С. И., Никулин О. Ю. Приборы с зарядовой связью ― основа современной телевизионной техники. Основные характеристики ПЗС // Специальная техника. 1999. № 5. С. 30–38.
  9. Чумаков А. И. Действие космической радиации на интегральные схемы. М: Радио и связь, 2004. 319 с.