Funktionsweise des IR-Konverters

Die Funktionsweise des IR-Konverters lässt sich genauer an Hand der in der folgenden Abbildung dargestellten lokalen Kennlinien erläutern, die sich auf einen kleinen Ausschnitt aus der planaren Halbleiter-Gassendladungs-System beziehen.

Abbildung der Kennlinien der Gasschicht und der Belastungsgeraden für unterschiedliche Leitwerte des Halbleiters. Die Zahlenangaben sind für den IR-Konverter typische Werte.

Der durch den Halbleiterausschnitt definierte Widerstand stellt für die nachgeschaltete Gasentladung ein Vorwiderstand dar, dessen Kennlinienlage durch seinen Leitwert definiert wird (Geraden a1 und a2). Dabei ist die Steigung der Kennlinie proportional zum lokalen Leitwert des Halbleiterwafers und dieser ist wiederum in guter Näherung proportional zur lokal einfallenden Strahlungsintensität. Dieser Vorwiderstand und die Spannungsquelle werden mit einem "Gaswiderstand" mit der Kennlinie b belastet. Letztere ist dadurch ausgezeichnet, dass sie einen nahezu senkrechten Verlauf im sogenannten Townsend-Bereich aufweist. Nehmen wir beispielsweise an, dass die Gerade a1 dem Falle verschwindender einfallender IR-Strahlung bzw. dem Dunkelstrom entspricht, so wird bei Erhöhung der IR-Strahlungsintensität am Eingang die Steigung der Kennlinie größer und das System wechselt vom Arbeitspunkt A1 zu Arbeitspunkt A2. Damit steigt der lokal fließende Strom von I1 auf I2 und als Folge die lokale ausgesandte Strahlung im Sichtbaren. Einerseits ist die Steigung proportional zur lokal einfallenden Intensität der IR-Strahlung, damit ist aber auch ein proportional ansteigender lokaler Strom und eine proportionale ansteigende lokale Leuchtintensität im Sichtbaren verbunden.