Фотоприемник

 

ФОТОПРИЕМНИК, содержащий полупроводниковую пластину с электрическими контактами на торцах, источники электрического напряжения и магнитного поля, отличающийс я тем, что, с целью расширения области управления спектральной чувствительностью , введен источник градиентного магнитного поля, при этом векторы электрического, магнитного и градиентного магнитного полей взаимоперпендикулярны, а все поверхности имеют одинаковую высокую скорость поверхностной рекомбинации. Л СО СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

OII

РЕСПУБЛИК

„„SU,, !01

4(51) Н 01 L 31/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕПЬСТВЪ

НВДУ ЦА

Ю

Ю

CO

CO.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffÈÉ (21) 3442550/18-25, 3442640/18-25 (22) 28.05.82 (46) 07.03.85. Бюл. 0» 9 ,(72) Я.Я.Берэинь, А.П.Кривич, А.П.Медвидь, Г.П.Коваль и И.P.Èåéåðñ (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 621.382(088.8) (56) 1. Пасынков В.В. и др. Полупроводниковые приборы. "Высшая школа", с. 339, 343, 1981.

2.. Авторское свидетельство СССР

Р 43 4488, кл. Н 01 с 7/08, Н С1 0 15/00, 1974. (54) (57) ФОТОПРИЕМНИК, содержащий полупроводниковую пластину с электрическими контактами на торцах, источники электрического напряжения и магнитного поля, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью расширения области управления спектральной чуветвительностью, введен источник градиентного магнитного паля, при этом векторы электрического, магнитного и градиентного магнитного полей вэаимоперпендикулярны, а все поверхности имеют одинаковую высокую скорость поверхностной рекомбинации.

f 11010

Изобретение относится к оптоэлектронике, точнее к полупроводниковым фоточувствительным приборам н может использоваться для обнаружения и регистрации световых сигналов. 5

Известны фотоэлектрические приборы, действие которых основано на внутреннем фотоэффекте, когда образование носителей тока вызывается поглощением падающего излучения в Ю объеме полупроводника (i) .

Недостатком такого фотоприемника являются нерегулируемая и узкая спектральная чувствительность, нерегулируемая инерционность и узкий 15 динамический диапазон, которые определяются технологическими условиями изготовления (концентрацией рекомбинационных центров в объеме кристалла и качеством обработки поверхности), 20

Наиболее близким техническим решением является фотоприемник, содержащий полупроводниковую пластину с электрическими контактами на торцах, источники электрического напря- 25 жения и магнитного поля (2) .

Недостатком данного устройства является низкая спектральная чувствительность в длинноволнавой области спектра, связанная с тем, что «щ толщина полупроводника равна диффу-! зионной длине носителей заряда и в коротковолновой области, обусловленная конечным значением минимальной скорости поверхностной рекомбинации.

Цель изобретения — расширение области управления спектральной чувствительностью.

Цель достигается тем, что в известном фотоприемнике, содержащем 4б полупроводниковую пластину с электрическими контактами на торцах, источники электрического напряжения и магнитного ноля, введен источник градиентного магнитного поля, при этом «ц5 векторы электрического, магнитного

1 и градиентного магнитного полей, взаимоперпендикулярны, а все поверх" ности имеют одинаковую высокую скорость поверхностной рекомбинации. 5p .

На фиг. 1 изображена конструкция фотоприемника, на фиг.2 — распределение носителей под действием силы

Лоренца " на фиг.З вЂ” распределение чувствительности при различных полях °

Фотоприемник состоит из плоско.параллельной пластины 1, выполненной:

99 2 иэ полупроводникового материала и имеющий две области .(поверхности) 2 с максимальной скоростью рекомбинации, магнита 3 с градиентом напряженности, направленным по оси У, и регулируемого источника 4 электрического напряжения, регистрирующего устройства 5; кривая 6 показывает равновесную концентрацию при Е» =О, кривая 7 — режим обеднения, кривая 8режим обогащения, кривые 9-11 — распределения чувствительности при различных напряженностях электрического поля.

Фотоприемник работает следующим образом.

При включении фотоприемника в электрическую цепь на неравновесные носители, генерированные светом в полупроводниковой пластине действует сила Лоренца где Н вЂ” напряженность магнитного поляj (». — подвижность носителей;

Е» — напряженность электрического поля

Š— заряд электрона.

Так как напряженность магнитного поля Н » меняется от координаты Y Н по закону и — f,,то следователь,1 r но> и величина силы Лоренца будет изменяться также в этом направлении, так что в полупроводниковой пластине будут действовать силы Лоренца, направленные или к центру пластины, или, при смене направления электри ческого поля к поверхностям пластины, имеющим области с максимальной рекомбинацией, так как на краях пластины сила Лоренца будет больше чем в центре, то будет наблюдаться или обогащение пластины носителями — режим обогащения, или обеднения носителями (кривая 7) — режим обеднения.

На фиг.З представлена спектральная чувствительность фотоприемника (кривая.10 - при напряженности электрического поля = О). Эта зависимость объясняется исходя из представлений о зависимости коэффициен-. та поглощения света от его длины волны. В коротковолновой области света коэффицненты поглощения большие, в связи с чем проникновение

Л i

70"

3 1101 квантов света в полупроводник уменьшается, то есть основная часть неравновесных носителей заряда возникает вблизи освещаемой поверхнос-.

Ь ти. При этом все большая доля актов генерации приходится на приповерхностный слой, увеличивается роль по» верхностной рекомбинации и уменьшается среднее время жизни неравновесных носителей, что и определяет, характер кривой 10.

Если выбрать направление электрического поля так, чтобы силы Лоренца выносили неравновесные носители к поверхностям пластины, то спектрвльное распределение фотопроводимости будет иметь узкий максимум вблизи края ширины запретной зоны энергий, то есть селективную чувствительность благодаря сильной рекомбина- $0 ции на этих поверхностях (кривая 11).

Теперь, если направление электрического поля поменять на противоположное, то силы Лоренца будут сжи" мать неравновесные носители к 25

099 4 центру полупроводниковой пластины и влияние поверхностной рекомбинации на величину фототока. будет исключено.-Значение фототока в коротковолновой области спектра будет постоянным. В. длинноволновой об ласти спектра он увеличивается вследствие исключения влияния поверхностной рекомбинации электронно-дырочнык . пар (кривая 9).

Таким образом, с помощью величины и направления электрического поля можно управлять спектральной чувствительностью фотоприемника.

Как видно, кривая 6 имеет баллометрический вид (в широкой области спект" ра, фототок не зависит от длины волны света), а кривая 8 резко селективная, что позволяет управлять спектральной фоточувствительностью полупроводниковой пластины в диапазоне длин волн от 0,$ мкм до 2 мкм, что ,позволит расширить циапазон .управления спектрапьиой фоточувствительностью фотоприемника.

1101099, Нютки

Составитель В.Страхов

ТехРед 3. Палий Корректор M-Максимишинец

Редактор Л.Письман

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 1665/1 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР е по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5