Фотоприемник

 

ФОТОПРИЕМНИК, содержащий полупроводниковую пластину, к торцам которой подключены последовательно соединенные источник электрического напряжения и регистратор, отличающийся тем, что, с целью управления спектральной фоточувствительностью и динамическим диапазоном , на плоскости полупроводниковой пластины нанесены полупрозрачные к принимаемому излучению металлические пластины , подключенные к введенному регулируемому источнику электрического напряжения и изолированные от полупроводниковой пластины диэлектрическими слоями, причем толщина полупроводниковой пластины равна биполярной диффузионной длине носителей разряда. (Л 05 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

j

I jI

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3547332/18-09 (22) 28.01.83 (46) 30.09.84. Бюл. № 36 (72) Н. Л. Дмитрук, В. Г. Литовченко, А. П. Медвидь и А. К. Ерохин (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Институт полупроводников АН УССР (53) 621.317.335 (088.8) (56) 1. Полупроводниковые фотоприемники и преобразователи излучения. Под ред.

А. Н. Фримера и И. И. Таубкина.M., «Мир», 1965, с. 19 — 159.

2. Пасынков В. В., Чиркин Л. К., Шинков А. Д. Полупроводниковые приборы, М., «Высшая школа», 1981, с. 339 — 343.

„„SU„„1116473 A

g g Н 01 L 31/00 Н 01 L 31/16 G 01 R 29/08 (54) (57) ФОТОПРИЕМНИК, содержащий полупроводниковую пластину, к торцам которой подключены последовательно соединенные источник электрического напряжения и регистратор, отличающийся тем, что, с целью управления спектральной фоточувствительностью и динамическим диапазоном, на плоскости полупроводниковой пластины нанесены полупрозрачные к принимаемому излучению металлические пластины, подключенные к введенному регулируемому источнику электрического напряжения и изолированные от полупроводниковой пластины диэлектрическими слоями, причем толщина полупроводниковой пластины равна биполярной диффузионной длине носителей разряда.

i i iu4r3!

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к устройствам, регистрирующим электромагнитное излучение, и может использоваться для обнаружения и регистрации электромагнитных сигналов.

Известен фотоприе ми и к, состоящий из полупроводниковой пластины с р-п-переходом, принцип работы которого основан на возникновении ЭДС на облученном р-п-переходе вследствие разделения внутренним электрическим полем неравновесных 10 электронно-дырочных пар, созданных электромагнитным излучением (1) .

Однако известный фотоприемник имеет узкими и неуправляемые область спектральной фоточувствительности и динамический диапазон.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фотоприемник, содержащий полупроводниковую пластину, к торцам которой подключены последовательно соединенные источник элект- 0 рического напряжения и регистратор. При облучении полупроводниковой пластины электромагнитным излучением ее проводимость увеличивается, что влечет за собой увеличение тока в электрической цепи. По величине этого изменения судят об интенсивности электромагнитного излучения (2).

Однако данное устройство имеет неуправляемую и низкую спектральную фоточувствительность в коротковолновой области спектра, которые обусловлены неуправляемым и конечным значением скорости поверхностей рекомбинации; неуправляемый и узкий динамический диапазон, которые обусловлены нелинейными процессами рекомбинации неравновесных носителей заряда.

Эти недостатки приводят к низкой точности измерений.

Целью изобретения является управление спектральной фоточувствительностью и динамическим диапазоном фотоприемника.

Цель достигается тем, что в фотоприемнике, содержащем полупроводниковую плас- 40 тину, к торцам которой подключены последовательно соединенные источник электрического напряжения и регистратор, на плоскости полупроводниковой пластины нанесены полупрозрачные к принимаемому излу- чению металлические пластины, подключенные к введенному регулируемому источнику электрического напряжения и изолированные от полупроводниковой пластины диэлектрическими слоями, причем толщина полупроводниковой пластины равна биполярной диффузионной длине носителей заряда.

На фиг. 1 показана электрическая схема фотоприемника; на фиг. 2 — зависимость спектральной фоточувствительности фотоприемника от напряжения на полупрозрач- ных к принимаемому излучению металлических пластинах; на фиг. 3 — зависимость фототока от интенсивности электромагнитного излучения при нескольких значениях напряжения на полупрозрачных к принимаемому излучению металлических пластинах.

Фотоприемник состоит из полупроводниковой пластины 1, источника 2 электрического напряжения, диэлектрических слоев 3, полупрозрачных к принимаемому излу чению металлических пластин 4, введенного регулируемого источника 5 электрического напряжения и регистратора 6 (фиг. 1).

Фотоприемник работает следующим образом.

Если облучать полупроводниковую пластину электромагнитным излучением, создающим неравновесные электронно-дырочные пары, через полупрозрачную к принимаемому. излучению металлическую пластину 4 (фиг. 1) при выключенном регулируемом источнике 5 электрического напряжения, то спад фототока в коротковолновой области спектра определяется скоростью поверхностной рекомбинации на освещаемой поверхности полупрозрачной к принимаемому излучению металлической пластины 4 (кривая 1 на фиг. 2). При включении регулируемого источника 5 электрического напряжения на полупрозрачных к принимаемому излучению металлических пластинах 4 возникает электрический заряд, вызывающий изменение изгиба поверхностных зон у полупроводниковой пластины l. Если исходный, т. е. после обработки поверхностей полупроводниковой пластины, изгиб зон был истощающий и электрический заряд на полупрозрачных к принимаемому изучению металлических пластинах 4 увеличил этот изгиб, то, согласно теории СтивенсонаКейса, скорость поверхностной рекомбинации уменьшится. В результате фототок в коротковолновой области спектра возрастает (фиг. 2, кривые 2, 3, 4 ). Если же поменять заряд на противоположный, то изгиб поверхностных зон уменьшится, а скорость поверхностной рекомбинации возрастет. В результате фототок в коротковолновой области спектра уменьшится (фиг. 2, кривая 5 ) . Эффект управления спектральной фоточувствительностью полупроводника максимальный, если толщина полупроводниковой пластины равна биполярной диффузионной длине носителей заряда.

Управляемая скорость поверхностной рекомбинации с помощью поперечного электрического поля может также управлять динамическим диапазоном, т. е. диапазоном линейной зависимости фототока от интенсивности падающего на полупроводник электромагнитного излучения. Действительно, если скорость поверхностей рекомбинации на освещаемой поверхности мала, а интенсивность сильнопоглощающего излучения высока, то концентрация неравновесных носителей заряда в основном, опреде1116473

2,2

Фиг. 2 ляется не линейными механизмами, а квадратичными или кубическими. В результате линейная зависимость между фототоком и интенсивностью электромагнитного излучения перестает быть линейной. Однако если с помощью внешнего источника электрического напряжения и полупрозрачной к принимаемому излучению металлической пластины на освещаемой поверхности полупроводника увеличить скорость поверхностной рекомбинации, то вблизи этой поверх- 10 ности концентрация неравновесных носителей заряда упадет и вероятность линейных механизмов рекомбинации уменьшится, что расширит область линейной зависимости фототока от интенсивности электромагнитного излучения. С ростом скорости поверхностной. рекомбинации область линейной зависимости фототока от интенсивности излучения увеличивается, как показано на фиг. 3 (кривая 1" снята при напряжении на электродах U = О, кривая

2" — при U = — 2 В и кривая 3" — при

U = — l0 В).

Таким образом, с помощью регулируемого источника электрического напряжения и полупрозрачных к принимаемому излучению металлических пластин, расположенных на поверхностях полупроводниковой пластины, можно обратимо управлять спектральной фоточувствительностью и динамическим диапазоном фотоприемника, что позволяет более точно определять интенсивность электромагнитного излучения.

Редактор М. Циткина

Заказ 6938/41

Составитель В. Васильев

Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4