Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами Российский патент 2018 года по МПК H01L31/147 H01L33/64 

Изобретение относится к активным электронным компонентам.

Известен светотиристор [1], в котором используется один p-n-переход для термоэлектрического охлаждения, а два p-n-перехода предназначены для отвода тепловой энергии в окружающую среду в виде электромагнитного излучения. Также известен фототиристор [2], в котором фотоны используются в оптоэлектронной паре для управления открыванием тиристора. Сами же p-n-переходы тиристора не являются излучающими.

Цель изобретения — повышение чувствительности регистрации фотонов.

Это достигается тем, что внутри тиристора сформирована оптическая положительная обратная связь между p-n-переходами для лавинообразного нарастания тока при попадании фотона в фоточувствительный n-p-переход.

На фиг. 1 изображен прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами.

Конструктивно прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами представляет собой зеркальные металлические электроды 1 (анод) и 2 (катод) между которыми находятся три полупроводниковых перехода, причем переход от p-полупроводника 3 к n-полупроводнику 4 и переход от p-полупроводника 5 к n-полупроводнику 6 являются светоизлучающими p-n-переходами, а переход от n-полупроводника 4 к p-полупроводнику 5 является фоточувствительным n-p-переходом.

При попадании фотона на фоточувствительный n-p-переход возникнет ток, который вызовет излучение фотонов на двух других светоизлучающих p-n-переходах. Часть фотонов, напрямую достигнут фоточувствительного n-p-перехода. Те же фотоны, которые будут направлены в противоположную сторону, достигнут зеркальных металлических электродов 1 и 2, и переотразятся обратно в сторону фоточувствительного n-p-перехода, где будут преобразованы также в электрический ток. Некоторые фотоны будут поглощены после многократных переотражений. Таким образом, практически все фотоны от светоизлучающих p-n-переходов достигнут и преобразуются в электрический ток на фоточувствительном n-p-переходе. В результате такой положительной оптической обратной связи ток лавинообразно возрастет и тиристор полностью откроется. Таким образом, можно будет регистрировать даже отдельные фотоны.

При импульсном питании прецизионного датчика фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами можно организовать сброс в исходное состояние для регистрации следующего фотона.

Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным p-n-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами изготавливается из фосфида индия (InP), фосфида галлия (GaP), нитрида галлия (GaN), карбида кремния (SiC) или других подобных материалов.

Использование прецизионного датчика позволит повысить чувствительность фотоприемных устройств с одновременным уменьшением весогабаритных параметров.

Литература

1. Патент РФ №2562744. Светотиристор / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Челушкин Д.А., Челушкина Т.А.

2. Патент РФ №1398706. Фототиристор / Евсеев Ю.А., Насекан О.С., Белая С.Н., Ахтман Л.К.

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами выполнен в виде полупроводникового прибора. Внутри тиристора сформирована оптическая положительная обратная связь между p-n-переходами для лавинообразного нарастания тока при попадании фотона в фоточувствительный n-p-переход. Использование прецизионного датчика позволит повысить чувствительность фотоприемных устройств с одновременным уменьшением весогабаритных параметров. 1 ил.

Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя светоизлучающими p-n-переходами, выполненный в виде полупроводникового прибора, отличающийся тем, что внутри тиристора сформирована оптическая положительная обратная связь между p-n-переходами для лавинообразного нарастания тока при попадании фотона в фоточувствительный n-p-переход.