Пространственно-распределенный фотоприемник

 

О Л И С А К И:.:Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцмалмстмчесммх

Республмк аа- 4 42742

К АВТОРСКОМУ СВИДИПЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 14.03.72(21) 1758560/18-24 с присоединением заявки Ж (51) М. Кл.

0 11 С 7/00

611С 11/42

Гасударственный квинтет

Сааата Мнннстраа СССР аа делам нзабрвтвннй н атнрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.02.763юллетень № 7 (45) Дата опубликования описания22.03. 76 (53) УХ!К 681.827.66 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. Ф. Берковская и Б. Г. Подласкин

Ордена Ленина физико-технический институт им. A. Ф. Иоффе ф (71) Заявитель (54) ПРОС i ÐÀHÑÒBÅHHÎ-РАСПРЕДЕЛЕННЫЙ ФОТОПРИЕМНИК

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть примен .но в вычислительной технике для ввода и вывода информации с оптических носителей, в устройствах опознавания образа, при автоматическом контроле и управлении.

Известны многослойные полупроводниковые структурЫ с расположенными на противоположных гранях взаимно перпендикулярными адресными и разрядными,шинами, пред- 10 ставляюшие собой коммутируемые фотоприемные матрицы. Элементарная ячейка такого пространственно-распределенного фотоприемника включает в себя фоточувствительные и развязываюшие элементы. i5

Прямая выборка слова, т.е. одиовремеч,иый опрос одной строки фотоприемника, осу, шествляется подачей электрического импульса в адресную шику, а сигналы, соответству;юшие распределению освещенности вдоль стро- 20 .ки, выделяются на поразрядных усилителях ,считывания, подключенных к разрядным шинам-столбцам матрицы.

Однако этот фотоприемник отличается низкой разрешаюшей способностью, связан ной с низким коэффициентом заполнепияфото приемной плошади воспринимающими свет. элементами. Большая часть плошади отвод дится под изоляцию элементарных ячеек, друг от друга. Кроме того, такой фотопри емник недостаточно надежен изэв большого числа электрических контактов, равног0 су.. ме числа строк и столбцов матрицы(й+

+Я)

Белью изобретения является повышение разрешвюшей способности и надежности устройства.

Эта цель достигается тем, что на одной грани полупроводниковой пластины размешены дискретные вытянутые в одном направлении p/ J области с нанесенными на поверхность каждой дискретной области разрядными шинами, а .на другой грани размешенв р (и ) область с нанесенными нв ее края адресными шинами. Причем изолируюшая базовая < (P ) область заключена меж ду двумя гран»ми пластины, Предложенное устройство представлено на чертеже.

442742

Материал пластины исходного монокрнсталла служит базовой областью 1, Вытянутые в одном направлении (ч ) области 2 совместно с областью 1 образуют простран ственио-распределительные фотоприемные диоды. Сплошная распределенная по противопо ложной грани p (и,) область 3 образует совместно с областью 1 пространственнораспределенные развязываюшие диоды, Разрядными шинами служат омические контакты

4, расположенные на поверхности областей

3, адресными шинами — контакты 5 и 6, расположенные на краях области 3. Разряд ные и адресные шины взаимно ортогональны, Изоляция элементарных ячеек друг от друга достигается за счет того, что область

1 обладает повышенным удельным сопротивлением f и малым временем жизни. Повышение удельного сопротивления базовой области в случае использования кремния може" б,ыть достигнуто, например, за счет, компен сации примесей, даюших мелкие уровни, зо лотом до величины f = 4.10 ом см. Вы5 бор толшины исходной пластины монокристалла и глубин диффузии при формировании р- переходов, а также выбор удельного сопротивления базовой области диктуется требованием, чтобы динамическое падение напряжении на р- п переходах элементарной ячейки было меньШе, чем падение напряжения на элементе базового слоя 08

4 Ц, > О где: К - постоянная Больцмана;

Т вЂ температу о

-заряд электрона.

Поскольку Оя LJ3 Звр,„ где: — максимальная плотность тока нлка через элементарную ячейку, эависяшая от ее освешенности, то для толшины и удельного сопротивления базовой области должно выполняться соотношение

4»Т

1 Гнакс

В качестве фотоприемных диодов мргут работать и диоды, образованные сплошным слоем 3. Тогда диоды, образованные дискретными полосками, служат развязывэюши ми элементами. Таким образом, освешение может быть осушествлено с любой грани монокристалла.

В исходном состоянии кодовая пластина с записанной на ней информацчей оптически спроектирована на фоточувствительную по верхность фотоприемнйка На контакты 5 и 6 подано;постоянное смешение, которое образует на омическом сопротивлении слоя

3 линии равного потенциала, перпендикулярчые разрядным шинам 4 ° Поступление адреса от блока управления выборкой слова приводит к созданию нулевой эквипотенииали на слое 3 в местах опрашиваемых элементарных ячеек. Шины 4 находятся под

15 нулевым потенциалом, поэтому все фотодиоды выше нулевой эквипотенциали оказываются под смешением противоположного знака по отношению к фотодиодам, расположенным ниже нулевой эквипотенциали. ,р Перемещение линии нулевого потенциала н дифференцирование тока поразрядными усилителями позволяет выделить сигнал, пропорциональный освешенности выбираемой строки-. слова изображения, Поскольку изоляция элементарных ячеек осушествляется эа счет высокого удельного сопротивления и малого времени жизни носителей в базовой области, коэффициент использования фотоприемной поверхнос.:

30 ти велик и близок к 80-90 %.

Надежность устройства повышена за счет того, что обшее число электрических контактов к матрице сведено к (" ), вместо (И+ N j, М адресных шин заменены

ЗЬ,двумя контактами 5 и 6.

Формула изобретения

Пространственно-распределительный фо40 топриемник, выполненный в виде многослойной полупроводниковой пластины, содержащий матрицу элементарных ячеек, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, элементарная ячейка выполнена из двух p (@) переходов, образованных двуL мя параллельными (и) областями и распоженных на одной из граней пластины симметрично относительно разделяюшей их бай0 зовой < (Р) области.

Составитель К. Берковская

Редактор Л. Утехина Техре; —.," „Чикович Корректор,Н, Зинзикова

Заказ 76 Тщэаж 7 r3 Подписное

ПИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по дедам изобретений и открытий

113035, Моск» а, )К-35, Рауновская наб., д. 4/5

Финнам ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Гагарина, 101