Быстродействующий фотодетектор



 

Изобретение относится к оптоэлектроникё и может найти применение в волоконно-оптических линиях связи, оптических системах обработки информации. Сущность изобретения: в быстродействующем фотодетекторе на основе встречно-штыревой структуры контактов металл-полупроводник зазор во встречно-штыревой структуре выполнен в виде двухзаходной спирали, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s Н 01 L 31/07

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4942723/25 ,(22) 29.04,91 (46) 07,03,93. Бюл. № 9 (71) Саратовский филиал Института радиотехники и электроники Ан СССР (72) Н.М,Ушаков и В.И.Петросян (56) Downey P.Ì„Ìaãtin R.Y., Nahory R.Е., Zarimor 0,6. High Speed von bombarded in

Ga As photolonductors. Appl, Phys. Zett, 1985, v. 46, № 4, р. 396-399.

Wang S.G. Ultra-high-Speed photodiode

Zaser Focus / Electro-optics, 1983, ¹ 73, р, 90-106, Roth W., Schumacher Н., Ktage Y., Geeler

H.Z., Beneking H. The DSl-diode — a fast

targe area optoelectronic detector IEEE

Transaction on Electron Devices, 1983, v. ED32, № 6, р, 1034-1036.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в волоконно-оптических линиях связи, оптических системах. обработки информации и лазер ной локации, Цель изобретения — повышение быстродействия при сохранении высокой чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что металлическая структура электродов выполнена в виде плоской, двухвходной спирали, состоящей из двух частей с однонаправленным ходом витков, причем концы частей спирали в центре ее электрически разомкнуты.

На фиг. 1 изображена многослойная структура фотодетектора: на фиг, 2 изображен быстродействующий фотодетектор с планарной встречно-штыревой структурой металлических электродов спирального ти„„5U 1800506 Al (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ФОТОДЕТЕКТОР (57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может найти применение в волоконно-оптических линиях связи, оптических системах обработки информации. Сущность изобретения: в быстродействующем фотодетекторе на основе встречно-штыревой структуры контактов металл-полупроводник зазор во встречно-штыревой структуре выполнен в виде двухзаходной спирали, 3 ил. па; на фиг. 3 изображена эквивалентная схема фотодетектора.

На полупроводниковую подложку l нанесен слаболегированный эпитаксиальный слой 2, на поверхности которого сформирована металлическая встречно-штыревая структура (фиг. 1). Она состоит из двух частей: 4-5 и 7-9. Каждая из частей спирали электрически соединяется с соответствующим электродом стандартной передающей линии (фиг. 2).

Структура эквивалентной схемы предлагаемого устройства, представленная на фиг. 3, аналогична прототипу. Отличие от прототипа только в величинах эквивалентных параметров 10 (Ls) и 11(C>), представляющих собой индуктивность и межвитковую емкость спирали. Параметр Ь значительно меньше аналогичного параметра прототипа из-за бифилярности спирали. Встречное на1800506 правление токов, протекающих по виткам спирали, создает магнитные поля противоположных знаков значительно снижающие суммарное поле спирали. Малая величина

Ls по сравнению с прототипом значительно снижает ограничения сверху по частоте изза отсутствия условий до возникновения резонанса последовательного контура С!. что расширяет полосу рабочих частот устройства, а следовательно, увеличивает его быстродействие.

Важным параметром схемы устройства является.межвитковая .емкость С!, Именно этот параметр в основном определяет быстродействие устройства, Постоянная времени фотодетектора тй=2, 2R»Ci, где

R» — сопротивление нагрузки (500 Ом для быстродействующих фотодетекторов).

На фиг. 2 плоская спираль делится диагоналями 407 и 508 на четыре равные части, причем части 405 и 705, а также 708 и 809 представляют собой некоторые эквивалентные емкости, включенные параллельно между собой, Частоты 457 и 789 включены последовательно. Предполагая, что межвитковый зазор постоянен и значительно меньше длины прямого отрезка витка, можно для сравнения расчета величины емкости воспользоваться формулой для плоского конденсатора. При этом емкость С! участка спирали, образованного двумя прямыми отрезками ее витков I! и I2 (I! > I2), будет пропорциональна длине меньшего проводника, т.е. С! - I2. Тогда емкость каждой из четырех частей при квадратной апертуре спирали Сч будет пропорциональ(! / 2 — ) на (N/2 — 1)А — 4d ", и. где А — апертура п =1 спирали, d — межвитковый зазор, N — число витков, Общая емкость спирали:

Ci = — Ср (N/2-1)А2С 2

2Сч +2Ся (!А/2 — !) — 40 g r!. п =!

Общая емкость прототипа: C»! (N-1) (A-2d).

Отношение емкостей С!/С! зависит от числа витков N и от выбранной величины

А/d, Существует некоторое число витков

N< для которого при N йя следует, что

CU!/CI 4, при этом N<= — . Подбирая

6А

2d соотношение размеров, можно в десятки раз уменьшить эквивалентную межвитковую емкость спирали и тем самым повысить быстродействие фотодетектора.

Пример конкретного выполнения.

Для отношения апертуры А к ширине межвиткового зазора d А/d=20, при А=

=40 мкм, d=2 мкм в числе витков N=Np=10 отношение величины емкости встречноштыревой и спиральной структур С!о/Ci=4.

При числе витков N=15 эта величина отноСш шения — =7,87.

С;

25 Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является использование широких апертур, при которых выигрыш в быстродействии становится значительным. По своим конструктивным

30 признакам предлагаемое устройство хорошо сопрягается с волоконно-оптическими линиями связи.

35 Формула изобретения

Быстродействующий фотодетектор на основе встречно-штыревой структуры контактов металл-полупроводник, разделенных зазором, выполненный HB полупроводнико40 вой подложке,отл ича ю щийс я тем,что с целью повышения быстродействия при сохранении высокой чувствительности, зазор во встречно-штыревой структуре выполнен в виде двухзаходной спирали.

1800506

Фиг. 2

Фиг. 3

Составитель № Толмачева

Техред M. Мор гентал Корректор M. Керецман

Редактор.Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 1168 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Быстродействующий фотодетектор Быстродействующий фотодетектор Быстродействующий фотодетектор 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к солнечным батареям, работающим на основе принципа прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с помощью фотоэлектрических преобразователей

Изобретение относится к оптоэлектронике

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано для преобразования солнечной энергии

Изобретение относится к области фотоэлектрического преобразования солнечной энергии. Фотоэлектрический элемент согласно изобретению содержит электродный слой из прозрачного электропроводящего оксида, который осажден на прозрачной несущей подложке, контактный слой из легированного аморфного кремния первого типа и имеющий толщину, самое большее 10 нм, первый активный слой из легированного аморфного соединения кремния первого типа, который имеет запрещенную зону, которая больше, чем запрещенная зона материала указанного контактного слоя, второй активный слой из соединения кремния с собственной проводимостью и третий активный слой из легированного соединения кремния второго типа. Также предложены фотоэлектрическая преобразующая панель, содержащая по меньшей мере один фотоэлектрический элемент и способ изготовления фотоэлектрического элемента. Изобретение обеспечивает высокую эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую, возможность создания дешевых солнечных элементов, а также использование для их создания кремния. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится, в основном, к области фотоэлектрических элементов, а конкретно к фотоэлектрическим элементам для солнечного излучения (солнечным элементам). Фотоэлектрический элемент согласно изобретению содержит по меньшей мере один переход (120, 124); причем упомянутый по меньшей мере один переход включает в себя базу (120), сформированную посредством эпитаксиального легированного полупроводникового материала первого типа проводимости, и эмиттер (124), сформированный посредством легированного полупроводникового материала второго типа проводимости, противоположного первому. Упомянутый эмиттер накладывают на базу в соответствии с первым направлением (х), а база по меньшей мере одного упомянутого по меньшей мере одного перехода имеет понижающийся градиент (С(х)) концентрации примеси вдоль упомянутого первого направления. Упомянутая база содержит первую часть на удалении от эмиттера, вторую часть в непосредственной близости к эмиттеру и третью часть между первой частью и второй частью. В первой части упомянутый понижающийся градиент концентрации легирующей примеси имеет наклон, среднее значение которого по существу находится в пределах от −9·1017см-3/мкм до −4·1017 см-3/мкм. Во второй части упомянутый понижающийся градиент концентрации легирующей примеси имеет наклон, среднее значение которого по существу находится в пределах от -3·1017см-3/мкм до -9·1016 см-3/мкм. В третьей части упомянутый понижающийся градиент концентрации легирующей примеси имеет наклон, среднее значение которого по существу находится в пределах от -2·1017см-3/мкм до -5·1016 см-3/мкм. Также предложен способ изготовления описанного выше фотоэлектрического элемента. Изобретение обеспечивает возможность изготовления фотоэлектрических элементов повышенной эффективности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к свету, предназначенным для преобразования света в электрическую энергию, в частности к многопереходным солнечным элементам. Солнечный элемент содержит подложку, на которой размещены, по крайней мере, два двухслойных компонента с p-n-переходами между слоями, сопряженные между собой, по крайней мере, двумя промежуточными слоями. Слои двухслойных компонентов и промежуточные слои выполнены из четверного твердого раствора AlInGaN. Промежуточные слои и сопряженные с ними фрагменты солнечного элемента выполнены с одинаковым значением ширины запрещенной зоны. Двухслойные компоненты с p-n-переходами между слоями и сопряженные с ними промежуточные слои выполнены с одинаковым значением постоянной решетки. В промежуточных слоях постоянная решетки различна. В слоях двухслойных компонентов с p-n-переходами различна ширина запрещенной зоны при фиксированном значении постоянной решетки. Изобретение позволяет повысить эффективность преобразования солнечного излучения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Многопереходное фотоэлектрическое устройство содержит первый и второй электроды, фотоэлектрический стек в электрическом контакте с указанными первым и вторым электродами и содержащий множество фотоэлектрических переходов, при этом каждый указанный фотоэлектрический переход включает электроноакцепторный полупроводниковый слой и светопоглощающий полупроводниковый слой, имеющий, в основном, большую рабочую функцию, чем указанный электроноакцепторный полупроводниковый слой, при этом указанные фотоэлектрические переходы разделены: рекомбинационной областью, включающей слой прозрачного и токопроводящего дырочного слоя в омическом контакте с указанным светопоглощающим полупроводниковым слоем указанного первого фотоэлектрического перехода, и прозрачный токопроводящий электроноакцепторный слой в омическом контакте с указанным электроноакцепторным полупроводниковым слоем указанного второго фотоэлектрического перехода; указанная рекомбинационная областью формирует градиентную рабочую функцию указанного прозрачного и токопроводящего дырочного слоя в омическом контакте с указанным светопоглощающим полупроводниковым слоем указанного первого фотоэлектрического перехода к указанному прозрачному и токопроводящему электроноакцепторному слою в омическом контакте с указанным электроноакцепторным полупроводниковым слоем указанного второго фотоэлектрического перехода, и имеющая толщину в пределах одного порядка величины суммы дебаевой длины всех слоев указанной рекомбинационной области. Изобретение повышает эффективность коэффициента преобразования фотоэлектрических элементов, обеспечивая низкоэнергетический путь для рекомбинации токов электрона и дырки от пар фотоэлектрических переходов. 32 з.п. ф-лы, 10 ил., 6 табл.

Тонкопленочный солнечный элемент содержит светопрозрачную подложку (1), на которую последовательно нанесены светопрозрачная электропроводящая пленка (2), p-слой (3) из микрокристаллического гидрогенизированного кремния в виде твердого раствора SixC1-x:H, где 0,7<х<0,95, с оптической шириной запрещенной зоны более 2 эВ, i-слой (4) из аморфного гидрогенизированного кремния, n-слой (5) из гидрогенизированного кремния и тыльный электропроводящий слой (6). i-слой (4) выполнен с уменьшающейся концентрацией водорода в направлении от p-слоя (3) к n-слою (5), так что оптическая ширина запрещенной зоны i-слоя (4) уменьшается от 1,9 эВ вблизи p-слоя (3) до 1,55 эВ вблизи n-слоя (5). Тонкопленочный солнечный элемент согласно изобретению имеет повышенную эффективность преобразования солнечного излучения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройству каскадной солнечной батареи. Каскадная солнечная батарея выполнена с первой полупроводниковой солнечной батареей, причем в первой полупроводниковой солнечной батарее имеется р-n переход из первого материала с первой константой решетки, и со второй полупроводниковой солнечной батареей, причем во второй полупроводниковой солнечной батарее имеется р-n переход из второго материала со второй константой решетки, и причем первая константа решетки меньше, чем вторая константа решетки, и у каскадной солнечной батареи имеется метаморфный буфер, причем метаморфный буфер включает в себя последовательность из первого, нижнего слоя AlInGaAs или AlInGaP, и второго, среднего слоя AlInGaAs или AlInGaP, и третьего, верхнего слоя AlInGaAs или AlInGaP, и метаморфный буфер сформирован между первой полупроводниковой солнечной батареей и второй полупроводниковой солнечной батареей, и константа решетки метаморфного буфера изменяется по толщине (по координате толщины) метаморфного буфера, и причем между по меньшей мере двумя слоями метаморфного буфера константа решетки и содержание индия увеличивается, а содержание алюминия уменьшается. Снижение остаточного напряжения в солнечной батарее, а также повышение коэффициента ее полезного действия является техническим результатом изобретения. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано для создания солнечных элементов. Метаморфный фотопреобразователь включает подложку (1) из GaAs, метаморфный буферный слой (2) и по меньшей мере один фотоактивный p-n-переход (3), выполненный из InGaAs и включающий базовый слой (4) и эмиттерный слой (5), слой (6) широкозонного окна из In(AlxGa1-x)As, где x=0,2-0,5, и контактный субслой (7) из InGaAs. Метаморфный фотопреобразователь, выполненный согласно изобретению, имеет повышенные величину фототока и КПД. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2013-03-26T16:55:47
Наверх