Многоэлементный фотоприемник для преобразователей линейных и угловых перемещений в код

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам преобразования аналоговой информации /перемещений/ в дискретную форму /код/, и может быть использовано в приборои машиностроении. Цель изобретения - упрощение технологии изготовления многоэлементных фотоприемников путем расширения спектра травителей при травлении полупроводниковой пленки и снижения требований к совмещению фотошаблонов при изготовлении нефоточувствительных элементов. Поставленная цель достигается тем, что в многоэлементном фотоприемнике, содержащем диэлектрическую подложку 1, электроды 2 - 4, фоточувствительные элементы 6, нефоточувствительные элементы 5 выполнены в виде узких щелей, которые расположены между металлическими электродами 2 - 4 фотоприемника и ширина которых определяется соотношением 0,1 W<SB POS="POST">ф</SB> ≤ L<SB POS="POST">щ</SB> ≤ 1/3 W<SB POS="POST">ф</SB>, где L<SB POS="POST">щ</SB> - ширина щели в радиальном направлении, W<SB POS="POST">ф</SB> - ширина межэлектродного расстояния. Выполнение нефоточувствительных элементов в виде узких щелей позволяет полностью исключить подтрав металлических электродов, обеспечив тем самым надежный контакт их с полупроводниковой пленкой, а также уменьшить требования к совмещению фотошаблонов при изготовлении нефоточувствительных элементов, т.к. их расположение может быть достаточно произвольным в межэлектродном расстоянии. Одновременно с упрощением технологии достигнуто и некоторое повышение точности преобразования за счет уменьшения паразитной подсветки фоточувствительного слоя при наличии узких щелей. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„571759 А1 (51)5 Н 03 M 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

f (21) 4479070/24-24 (22) 29.08.88 (46) 15.06.90. Бюл. № 22 (71) Институт полупроводников АН УССР (72) С.В.Свечников, В.Б.Богданович, А.Л.Паламарчук, А.П.Кияновский и Ю.В.Ушенин (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 64 1484, кл. H 03 М 1/22, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 864320, кл. Н 03 M 1/24, 1980.

2 (54) Г1НОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ ФОТОПРИЕМНИК

ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЛИНЕЙНЫХ И УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В КОД (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам преобразования аналоговой информации (перемещений) в дискретную форму (код), и может быть использовано в приборо- и машиностроении. Цель изобретения — упрощение технологии изготовления многоэлементных фотопри1571759 емников путем расширения спек ðà тра-. вителей при травлении полупроводника вой пленки и снижения требований к

5 ,совмещению фотошаблонов при изготовлении нефоточувствительных элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в многоэлементном фотоприемнике, содержащей диэлектрическую подложку

1, электроды 2"4, фоточувствительные

;элементы 6, нефоточувствительные эле менты 5, выполнены в виде узких щелей, которые расположены между металлическими электродами 2-4 фотоприемника и ширина которых определяется 15 соотношением 0,,1Ы « 1,„ «61/ЗУ, где 1 — ширина toели в радиальном направлении, И y — ширина межэлектродного

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устрой- 25 ствам преобразования аналоговой информации (перемещения) в дискретную форму (код), и может быть использо.вано в приборо- и машиностроении.

Цель изобретения — упрощение технологии изготовления многоэлементных фотоприемников путем выполнения нефоточувствительных элементов в виде узких щелей, расположенных посредине между металлическими электродами фотоприемника, ширина которых удов,летворяет соотношению 0,1М < 61 « 1/ЗМ .

На чертеже схематически изображен многоэлементный фотоприемник для преобразования перемещения в код. 40

Фотоприемник содержит диэлектрическую подложку 1, проводники в виде кольцевых металлических электродов

2-4, нефоточувствительные элементы, выполненные в виде узких щелей 5, фо- 45 точувствительные элементы 6.

Принцип работы многоэлементного фотоприемника заключается в следующем. На диэлектрическую подложку 1 из стекла или ситалла нанесены 2п+1 концентрических кольцевых электродов.

На электроды 2 подается положительное напряжение питания, на электроды 3— отрицательное, а электроды 4 являются информационными. За формирование . сигнала одного двоичного разряда отвечает пара смежных кодовых дорожек, в которых функцию нефоточувствительных ячеек выполняют узкие щели 5, расстояния. Выполнение нефоточувствительных элементов в виде узких. щелей позволяет полностью исключить подтрав металлических электродов, обеспечивая тем самым надежный контакт их с полупроводниковой пленкой, а также уменьшить требования к совмещению фотошаблонов при изготовлении нефоточувствительных элементов, т.к. их расположение может быть достаточно произвольным в межэлектродном расстоянии. Одновременно с упрощением технологии достигнуто и некоторое повышение точности преобразования за счет уменьшения паразитной подснетки фоточувствительного слоя при наличии узких щелей. 1 ил. расположенные параллельно металлическим электродам 2-4 посре-.:;:å между ними. Сплошной слой по;.;:ïðoBoäíèêoâîé пленки, нанесенный на подложку 1 и расположенный между щелями 5 в каждой дорожке, является фоточувствительным элементом 6. Радиальный световой штрих попадает на рабочее поле фотоприемника и перекрывает все кодовые дорожки по линии считывания. В зависимости от положения р светового штриха последний попадает в каждой кодовой дорожке на фоточувствительный элемент 6 или в узкую щель 5, лишенную полупроводникового слоя. При этом выходной сигнал, снимаемый с сигнального электрода 4 i-ro разряда, формируется путем суммирования фототоков противоположного направления двух кодовых дорожек. При этом темновые токи этих дорожек. вычитаются и на выходе данного разряда возникает периодическая последовательность положительных и отрицательных сигналов первичного фототока проводимости. Возникающая при этом комбинация положительных или отрицательных сигналов считывается в виде п-разрядного параллельного двоичного кода и представляет собой цифровой эквивалент величины угла у . Упрощение технологии изготовления многоэлементного фотоприемника заключается в том, что выполнение нефоточувствительных элементов в виде узких щелей позволяет полностью исключить явление под5 15 трава полупроводникового слоя под металлическими электродами 2-4, обеспечивая гарантированный контакт электродов 2-4 с полупроводниковой пленкой, а также упростить и снизить требования к фотошаблону прн выполнении операции формирования щелей 5, так как полупроводниковый слой покрывает не сплошная пленка металла, а сформированная сетка металлических электродов 2-4. Кроме этого, исключается необходимость использования специальных реперных меток, выполненных вне кодового рабочего поля фотоприемника и необходимых для выполнения операции совмещения фотошаблонов. Выполнение многоэлементных фотоприемников с узкими щелями 5 позволяет применять более широкий спектр необходиМых травителей, так как к ним в данном случае предъявляются менее жесткие требования в плане взаимодействия с металлическими электродами 2-4 фотоприемника, Ширина 1 щелей 5 в радиальном направлении и ширина M+ межпроводникового расстояния -должны удовлетворять соотношению 0,1И <1 1/3,, которое получено экспериментальным путем с помощью разрядной дорожки опытного образца фотоприемника. Нижний предел ширины щелей 5 определяется чистотой подложки 1, на которой выполнен фотоприемник, и ширина должна быть такой, чтобы гарантировать отсутствие тока между электродами

2-4 фотоприемника при попадании светового штриха в область щели 5, т ° е. при этом щели 5 должны полностью выполнять свое функциональное назначение — пространственных логических нулей фотоприемника. Верхний предел ширины щелей 5, равный одной трети межэлектродного расстояния, гарантирует при небольших отклонениях щелей

5 от середины межэлектродного расстояния при операции совмещения фотошаблона полную защиту фоторезистивным слоем металлических электродов 2-4 от травителя для полупроводниковой пленки при травлении последней. Кроме того, при выполнении ширины. щелей

5 в указанных пределах процесс совмещения фотошаблона является наименее трудоемким и наиболее точным.

Одновременно с упрощением технологии изготовления в многоэлементном фотоприемнике с узкими щелями 5 до- °

71759 6

50 что, с целью упрощения технологии изготовления многоэлементного фотоприемника, в нем нефоточувствительные элементы выполнены в виде узких щелей в фоточувствительных элементах и расположены между проводниками фотоприемника, ширина каждой щели определяется соотношением О, 1И 61 «(1 /ЗЫ

35 стигается и повышение точности пре- образования перемещения в код, Это связано с уменьшением погрешностей преобразования, обусловленных внутренними оптическим помехами. Свет, попадающий на нечувствительные к све ту ячейки фотоприемника, т.е. участ-1 ки, непокрытые фотослоем, проникает

l частично внутрь подложки 1 и, многократно отражаясь от поверхностей подложки 1, засвечивает изнутри фоточувствительные ячейки смежных разрядов, причем количество света, попадающего внутрь подложки 1 и создающего паразитную подсветку ячеек, зависит от положения светового штриха, т.е. является функцией координаты, поскольку оно зависит от количества щелей 5, через которые свет попадает внутрь подложки 1. Частично паразитное алияние внутренних подсветок компенсирует= ся за счет попарно дифференциального включения разрядных дорожек. В предлагаемом техническом решении световой поток, попадающий внутрь подложки 1, значительно меньше, чем в известных устройствах. Это следует из того, что световой поток, будучи пропорционален площади, значительно меньше из-за меньшей площади нечувствительных к свету ячеек предлагаемого фотоприемника, т.е. непокрытых фотослоем участков. Поэтому паразитная подсветка изнутри фоточувствительных ячеек фотоприемника распространяющимся по .подложке 1 светом, приводящая к дополнительной погрешности преобразования, значительно меньше.

Формула изобретения

Многоэлементный фотоприемник для преобразователей линейных и угловых перемещений в код, содержащий диэлектрическую подложку с нанесенными на нее проводниками и расположенными между ними фоточувствительными и нефоточувствительными элементами в двоичном коде, о т л и ч. а ю шийся тем, 1571759

Составитель Е.Бударина

Техред М.яндык Корректор С.Шекмар

Редактор А.Огар

Заказ 1521 Тираж 6?1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 где lщ ширина щели в радиальном направлении

My - ширина межпроводникового расстояния.