Чувствительный элемент с симметричной вольтамперной характеристикой для регистрации сигналов свч-тгц диапазонов



Чувствительный элемент с симметричной вольтамперной характеристикой для регистрации сигналов свч-тгц диапазонов
Чувствительный элемент с симметричной вольтамперной характеристикой для регистрации сигналов свч-тгц диапазонов

 

H01L27/14 - содержащие полупроводниковые компоненты, чувствительные к инфракрасному излучению, свету, коротковолновому электромагнитному или корпускулярному излучению, и предназначенные для преобразования энергии этих излучений в электрическую энергию или для управления электрической энергией с помощью таких излучений (компоненты, чувствительные к излучению, конструктивно связанные только с одним или несколькими электрическими источниками света H01L 31/14; соединение световодов с оптоэлектронными элементами G02B 6/42)

Владельцы патента RU 2485624:

Учреждение Российской академии наук ИНСТИТУТ ФИЗИКИ МИКРОСТРУКТУР РАН (ИФМ РАН) (RU)

Изобретение относится к чувствительным элементам для создания приемных устройств миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. Чувствительный элемент с симметричной вольтамперной характеристикой для регистрации сигналов СВЧ диапазона представляет собой двухполюсник, состоящий из последовательно включенных переходов металл-полупроводник и полупроводник-металл с барьерами Шоттки, при этом оба металлических вывода двухполюсника подключены к СВЧ цепи, а также к НЧ цепи для измерения импеданса двухполюсника. Изобретение обеспечивает создание устройства, позволяющего увеличить чувствительность приема на высоких частотах измеряемого сигнала и упростить технологию изготовления чувствительного элемента. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к регистрации электромагнитного излучения с использованием многослойных наноструктур металл-полупроводник. Изобретение может быть использовано для создания приемных устройств миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн, пригодных для решения многих задач (противодействие терроризму, навигация в сложных погодных условиях, контроль потоков транспорта, телекоммуникация, контроль состояния атмосферы и др.).

В основе предлагаемого технического решения лежит использование в качестве чувствительного элемента приемника электромагнитного излучения структуры, состоящей из последовательно включенных переходов металл-полупроводник и полупроводник-металл с барьерами Шоттки (Мотта). Такая структура обладает симметричной вольтамперной характеристикой (ВАХ), и при подаче на нее сверхвысокочастотного сигнала, постоянная составляющая напряжения на выводах структуры не появляется. Однако на каждом из переходов металл-полупроводник постоянное обратное напряжение возникает. Принцип действия предлагаемого чувствительного элемента состоит в регистрации этого напряжения. Обратные напряжения, возникающие на переходах, изменяют дифференциальное сопротивление и дифференциальную емкость каждого из них. В результате меняется суммарный импеданс чувствительного элемента. Это изменение можно зарегистрировать с помощью измерительной низкочастотной цепи или на постоянном токе.

Наиболее близким аналогом заявленного устройства является приемник электромагнитного излучения на переходах Шоттки, описанный в RU 2304826. К недостаткам известного устройства можно отнести недостаточную чувствительность приема измеряемого сигнала и жесткие требования к быстродействию проводящего канала.

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего увеличить чувствительность приема на высоких частотах измеряемого сигнала и упростить технологию изготовления чувствительного элемента.

Поставленная задача решается тем, что чувствительный элемент для регистрации сигналов СВЧ диапазона представляет собой двухполюсник, состоящий из последовательно включенных переходов металл-полупроводник и полупроводник-металл с барьерами Шоттки, при этом оба металлических вывода двухполюсника подключены к СВЧ цепи, а также к НЧ цепи для измерения импеданса двухполюсника.

В одном из вариантов исполнения указанный двухполюсник конструктивно выполнен в виде структуры, содержащей указанные металлические выводы в виде двух слоев металла, нанесенных рядом друг с другом на одну сторону легированного полупроводникового слоя, сформированного на сильно легированной полупроводниковой подложке.

В другом варианте исполнения указанный двухполюсник конструктивно выполнен в виде структуры, содержащей указанные металлические выводы в виде двух слоев металла, нанесенных на противоположные стороны легированного полупроводникового слоя.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показаны две возможные конфигурации двухполюсника: а - слои металла 1 нанесены рядом друг с другом на одну сторону легированного полупроводникового слоя 2, сформированного на сильно легированной полупроводниковой подложке 3; обедненные области полупроводника 4; низкочастотная цепь (НЧ цепь) 5; СВЧ цепь 6; б - слои металла 1 нанесены на разные стороны легированного полупроводникового слоя 2 напротив друг друга. На фиг.2 показана эквивалентная схема чувствительного элемента, представляющая собой последовательное встречное включение двух диодов Шоттки.

Металлические выводы двухполюсника подключаются к линии передачи СВЧ или непосредственно к антенне, принимающей СВЧ излучение (СВЧ цепь) 6. Частота регистрируемого сигнала может достигать терагерцового (ТГц) диапазона (0.1-10 ТГц). Как было указано выше, двухполюсник имеет симметричную относительно нуля ВАХ, поэтому при подаче на него СВЧ сигнала постоянная составляющая напряжения на выводах двухполюсника не появляется. Однако на каждом из переходов металл-полупроводник (МП) постоянное обратное напряжение возникает. Принцип действия предлагаемого чувствительного элемента состоит в регистрации этого напряжения. Обратные напряжения, возникающие на переходах МП, изменяют дифференциальное сопротивление и дифференциальную емкость каждого из них. В результате меняется импеданс двухполюсника. Это изменение можно зарегистрировать с помощью измерительной низкочастотной цепи или на постоянном токе (НЧ цепь). Для повышения чувствительности приема, в устройстве могут использоваться переходы Шоттки с пониженной эффективной высотой барьеров. Напротив, для регистрации мощных сигналов эффективная высота барьеров Шоттки может быть повышена.

Предлагаемый чувствительный элемент не содержит омических переходов МП. Это упрощает технологию его изготовления и позволяет сделать последовательное сопротивление СВЧ цепи очень малым, что увеличивает чувствительность приема на высоких частотах измеряемого сигнала.

1. Чувствительный элемент для регистрации сигналов СВЧ диапазона, содержащий переходы Шоттки, отличающийся тем, что указанный чувствительный элемент представляет собой двухполюсник, состоящий из последовательно включенных переходов металл-полупроводник и полупроводник-металл с барьерами Шоттки, при этом оба металлических вывода двухполюсника подключены к СВЧ цепи, а также к НЧ цепи для измерения импеданса двухполюсника.

2. Чувствительный элемент по п.1, отличающийся тем, что указанный двухполюсник конструктивно выполнен в виде структуры, содержащей указанные металлические выводы в виде двух слоев металла, нанесенных рядом друг с другом на одну сторону легированного полупроводникового слоя, сформированного на сильно легированной полупроводниковой подложке.

3. Чувствительный элемент по п.1, отличающийся тем, что указанный двухполюсник конструктивно выполнен в виде структуры, содержащей указанные металлические выводы в виде двух слоев металла, нанесенных на противоположные стороны легированного полупроводникового слоя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к твердотельному устройству формирования изображения, которое представляет собой устройство с датчиком изображения типа CMOS (КМОП, комплементарный металлооксидный полупроводник).

Изобретение относится к твердотельным устройствам формирования изображений. .

Изобретение относится к области телевизионной техники, предназначено для формирования видеосигнала изображения объектов от фотоэлектрической КМОП-матрицы с цифровыми пикселами (Digital Pixel Sensor, DPS).

Изобретение относится к регистрации электромагнитного излучения с использованием многослойных структур металл-полупроводник. .

Изобретение относится к твердотельным устройствам формирования изображения. .

Изобретение относится к полупроводниковым устройствам. .

Изобретение относится к области интегральной микроэлектроники и предназначено для систем обработки оптической информации. .

Изобретение относится к областям полупроводниковой фотоэлектроники, фотоэлектроэнергетики, к возобновляемым источникам энергии, к преобразователям энергии лазерного излучения

Изобретение относится к твердотельному датчику изображения, способу его производства и системе формирования изображения

Изобретение относится к фототранзистору и к дисплейному устройству, содержащему этот фототранзистор

Изобретение относится к твердотельному датчику изображения, способу его изготовления и камере

Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в фотоприемных устройствах инфракрасного диапазона

Изобретение относится к устройствам формирования изображений. Техническим результатом является повышение качества изображения. Результат достигается тем, что устройство формирования изображений включает в себя пиксельный блок, усилительный транзистор и модуль управления. Пиксельный блок включает в себя первый модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий первый заряд на основе падающего света первого цвета, второй модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий второй заряд на основе падающего света первого цвета, и третий модуль фотоэлектрического преобразования, формирующий третий заряд на основе падающего света второго цвета. Усилительный транзистор предусмотрен общим для первого-третьего модулей фотоэлектрического преобразования и выводит сигнал на основе первого, второго и третьего зарядов, сформированных первым, вторым и третьим модулями фотоэлектрического преобразования соответственно. Модуль управления устанавливает пиксельный блок в выбранное состояние или невыбранное состояние согласно электрическому потенциалу управляющего контактного вывода усилительного транзистора. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к твердотельным устройствам захвата изображения и способам изготовления таких устройств. Способ для изготовления твердотельного устройства захвата изображений, которое включает в себя подложку, включающую в себя блок фотоэлектрического преобразования, и волновод, скомпонованный на подложке, причем волновод соответствует блоку фотоэлектрического преобразования и включает в себя сердечник и оболочку, включает в себя первый этап и второй этап, причем на первом этапе и втором этапе элемент, который должен быть сформирован в сердечник, формируют в отверстии в оболочке посредством высокоплотного плазмохимического осаждения из паровой фазы, причем после первого этапа на втором этапе элемент, который должен быть сформирован в сердечник, формируют посредством высокоплотного плазмохимического осаждения из паровой фазы при условиях, в которых соотношение радиочастотной мощности на стороне задней поверхности подложки к радиочастотной мощности на стороне лицевой поверхности подложки превышает соотношение на первом этапе. Изобретение обеспечивает повышение адгезии встроенного элемента и исключение деформации в структуре. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл.

Изобретение относится к фотоэлектрическому преобразующему устройству, имеющему конфигурацию светонаправляющего тракта. Сущность изобретения: фотоэлектрический преобразующий элемент для создания светового тракта к упомянутому участку фотоэлектрического преобразования включает в себя средний участок и периферийный участок, имеющий показатель преломления, отличающийся от показателя преломления среднего участка, в пределах некоторой плоскости, параллельной светоприемной поверхности участка фотоэлектрического преобразования, и в пределах другой плоскости, расположенной ближе к светоприемной поверхности, чем упомянутая некоторая плоскость, и параллельной светоприемной поверхности, причем периферийный участок выполнен неразрывным со средним участком и окружает средний участок, показатель преломления периферийного участка больше, чем показатель преломления изолирующей пленки, а толщина периферийного участка в пределах упомянутой другой плоскости меньше, чем толщина периферийного участка в пределах упомянутой некоторой плоскости. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности фотоэлектрических преобразующих элементов, повышая эффективность использования падающего света. 14 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

Устройство считывания с временной задержкой и накоплением сигналов с многоэлементных фотоприемников инфракрасного излучения относится к области интегральной микроэлектроники и предназначено для систем обработки оптической информации. Устройство содержит m каналов считывания. Каждый канал считывания выполнен из блока считывания с n ячейками считывания, блока каскадов ВЗН сигналов с n каскадами ВЗН сигналов и снабжен k-разрядным сдвиговым регистром, k - число разрядов распределенного аналого-цифрового преобразователя. Блок считывания соединен N разрядной шиной сигналов сравнения напряжений с блоком каскадов ВЗН. Каждая ячейка считывания соединена с соответствующим N-тым разрядом N разрядной шины сигналов сравнения напряжений. Ячейка считывания выполнена в составе интегрирующего усилителя, ячейки выборки и хранения, компаратора, триггера-защелки, логического элемента «И». Аналоговые элементы - интегрирующий усилитель, ячейка выборки и хранения, компаратор последовательно соединены в указанном порядке относительно одного из входов каждого аналоговыми шинами. Интегрирующий усилитель соединен с фотоприемником. Каскад ВЗН выполнен в составе параметрического мультиплексора сигналов сравнения, логического элемента «И», k-разрядного счетчика, k-разрядного элемента с тремя состояниями на выходе, последовательно соединенных в указанном порядке, а также содержит дополнительный k-разрядный сдвиговый регистр. Один из N разрядных входов параметрического мультиплексора соединен с N разрядной шиной сигналов сравнения напряжений. Выход k-разрядного элемента, являющийся выходом каскада ВЗН, соединен К разрядной шиной считывания данных из канала считывания с k-разрядным сдвиговым регистром канала считывания. Выход k-разрядного сдвигового регистра каждого канала считывания соединен шиной передачи данных сдвиговых регистров каналов считывания в направлении увеличения номера канала считывания с k-разрядным сдвиговым регистром следующего по номеру канала считывания. Выход m-того канала считывания соединен с шиной выходных данных устройства. Технический результат заключается в расширении динамического диапазона и возможности считывания сигналов каждым каналом с неограниченного количества фоточувствительных элементов фотоприемника. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх