Фотоприемное устройство

 

Изобретение относится к области микрофотозлектроники, конкретно к полупроводниковым фотоприемным устройствам (ФПУ). Цель - уменьшение выходного токового шума ФПУ. ФПУ содержит фотодиод, выполненный в полупроводниковой подложке, предусилитель . Удельное сопротивление подложки удовлетворяет условию о 0,(A/ Й1,),Ч гдер - удельное сопротивление подложки. Ом.см; 1ц - напряжение шума предусилителя, приведенное к входу, С, - удельная емкость фотодиода при единичном удельном сопротивлении подложки, Ф.. Гд - граничная частота предусилителя, Гц; uf, - шумовая полоса предусилителя при входном белом шуме, Гц; uf - шумовая .полоса предусилителя при высокочастотном шуме вида f , Гц; А - геометрическая площадка фотодиода, q - заряд злектрона. К; I - удельная плотность g темнового тока фотодиода при единичном сопротивлении подложки, А см Ом . см Лри использовании предусилителя с напряжением шума, приведенным к входу, (20-30) оптимальное удельное сопротивление подложки составляет (7-10) Ом-см, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.ЯО 14274

1Ю 4 Н 01 L 31 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO.ÄEËÀÌ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4200263/24-25 (22) 22.01,87 (46) 30, 09.88, Бюл. !1 36 (72) С.Я.Андрюшин, В.П.лисейкин, И.И.Таубкин, М.А.Тришенков и О.В.Смолин (53) 62!.382(088,8) (56) Алексеенко М.Д. и др.,Июкрофотоэлектронные приемные устройства, М.: Энергоиздат, ф984, с. 82-97 °

Тришенков M.А, Микроэлектроника й, полупроводниковые приборы. - Сб, статей/Под ред. А.А.Васенкова и

А,Я,Федотова. М.: Радио и связь, !

980, вып. 5,.с. 271. (54) ФОТО1!РИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области микрофотоэлектроники, конкретно к полупроводниковым .фотоприемным устройствам (ФПУ). Цель - уменьшение выходного токового шума ФПУ, ФПУ содержит фотодиод, выполненный в полупроводниковой подложке, предусилитель. Удельное сопротивление подложки удовлетворяет условию р =0,51С,f,(й(Й? ) (bf> Ibf, ) где p — удельное сопротивление подложки, Ом. см; 1„напряжение mrna предусилителя при веденное к входу, В ° Гц ; С, — удель- (г. ная емкость фотодиода при единичном удельном сопротивлении подложки, г Иг !П.

Ф ° см Ом . см; f — граничная частота предусилителя, Гц, hf — шумовая полоса предуснлителя при входном белом шуме, Гц; b f — шумовая .полоса предусилителя при высокочастотном шу"

2 ме вида f Гц; А — геометрическая площадка фотодиода, см; q — э аряд электрона, К; Ia — удельная плотность ф темнового тока фотодиода при единичном сопротивлении подложки, А см Ом см . При использовании пред- е усилителя с напряжением шума, приведенным к входу, (20-30) нВ Гц п2 оптимальное удельное сопротивление подложки составляет (7-10) Ом ° см, 1 ил.

IaaaL

1427436

Изобретение относится к оптоэлек-! тронике, в частности к полупроводниковым фотоприемным устройствам (ФПУ) .

Целью, изобретения является уменьшение выходного токового шуиа ФПУ.

На чертеже схематически изображено ФПУ, ФПУ содержит фотодиод 1 выпол) неиный в полупроводниковой подложке 10

2, предусилитель 3. Подложка выполнена из материала, удельное сопротивление которого удовлетворяет условию о 0,51и Со о (А/Я О ) (6 < /4, где о —., удельное сопротивление подJI0KKH 0M ° CM

1ц - напряжение шума предусилителя, приведенное к входу, 20

j3 Гц ", С вЂ” удельная емкость фотодиода о при единичном удельнои со противлении подложки, ф ° см г ОМ 2 см г 25 граничная частота предусио лителя, Гц; — шумовая полоса предусилителя при входном белом myMe, Гц; ЗО

4 f — пгуиовая полоса предусилителя при высокочастотном шуме вида f Гц, А — геометрическая площадь фотодиода, см г., 35 — заряд электрона, Кл;

Т - удельная плотность темновоо

ro тока фотодиода при еди= ничном удельном сопротивле-1 нии подюжки А см, Ои см 40

П р и и е р, Для наиболее распространенных предусилителей соотношение шумовых полос и одинаково, h fг/

/4, =4ii . C учетом чнсленных значеу г ний С,, Х, оптимальное удельное сопротивление опт=2,5 ° 10 Го 1ш А. (1)

Для ФПУ с высокой обнаружительной способностью на частоте f,==20 Гц площадь фотодиода составляла не менее

0,5 мм, Лучшие микросхемы предусилителя при отборе позволяют получить

1„р20-30 В Гц . Для э тих данных со-гласно формуле (1) фотодиод необходимо изготовить в подложке, у кот рой р,„,2,5 . 10 20 (20-30) 10 .4 05=

=(7-10) Ои см.

При использовании в ФПУ кремниевых фотодиодов с р 20 Ом см мощность шума увеличивается в 1,25 раза, а с р=100 Ом си — в 6,6 раза.

Использование предлагаемого ФПУ позволяет без усложнения электрической схемы при существующей технологии реализовать предельную обнаружительную способность.

Формул а иэ о бр ет ения

f, (А/11,)" (gf /4Г, ) удельное сопротивление подложки Ом см напряжение шума предусилителя, приведенное к входу, В ° Гц "2; удельная емкость фогодиод а и ри. единичном удельно м сопротивлении подложки, Ф см Ом см

ii2 юИ. граничная частота предусилителя, Гц, шумовая полоса предусилителя при входном белом шуме, Гц; шумовая полоса предусилителя при высокочастотном шуме вида f Гц; Z геометрическая площадь фотодиода, см г, з аряд электрона, Кл, удельная плотность темнового тока фоеодиода при единичном удельном сопротивле-г -1 -! нии подложки, А см Ои . см р0,51 где

Я о

Фотоприемное устройство, содержащее фотодиод с р-п-структурой, выполненный в полупроводниковой подложке, и предусилитель, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения выходного токового шума, подложка выполнена из материала, удельное сопротивление которого удовлетворяет условию

1427436

Составитель И.Бурлаков

Техред Д.Сердокова.

Корректор Г.Решетник

Редактор E. Копча

Заказ 4857/48 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4