Полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами Российский патент 2019 года по МПК H01L31/147 H01L31/167 

Изобретение относится к активным электронным компонентам.

Известен прецизионный датчик фотонов [1], у которого внутри тиристора сформирована оптическая положительная обратная связь между p-n-переходами для лавинообразного нарастания тока при попадании фотона в фоточувствительный n-p-переход. Недостатком данного устройства является неспособность формировать более интенсивный поток фотонов, т.к. принимаемые фотоны преобразуются в усиленный электрический сигнал.

Также известен светотиристор [2], выполненный в виде полупроводникового прибора, у которого два p-n-перехода являются излучающими фотоны, а один p-n-переход поглощает тепловую энергию. Недостатком данного устройства является неспособность принимать фотоны, т.к. формируемый светотиристором поток фотонов берет энергию от внешнего источника тепла.

Также известен [3], выполненный в виде каскада полупроводниковых транзисторов. Недостатком данного устройства является невысокая чувствительность.

Цель изобретения — повышение интенсивности потока фотонов.

Это достигается тем, что полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими переходами выполнено в виде двух полупроводниковых тиристоров, причем в первом тиристоре центральный p-n-переход изготовлен фоточувствительным, а боковые p-n-переходы изготовлены светоизлучающими. Во втором тиристоре все наоборот: центральный p-n-переход изготовлен светоизлучающим, а боковые p-n-переходы изготовлены фоточувствительными.

На фиг. 1 изображено полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами.

Конструктивно полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами изготовлено таким образом, что фотоны от светоизлучающих p-n-переходов первого тиристора попадают на фоточувствительные р-n-переходы второго тиристора.

При попадании фотона на фоточувствительный р-n-переход первого тиристора возникает ток, который протекает через два других светоизлучающих р-n-перехода первого тиристора. В результате эти светоизлучающие p-n-переходы сформируют большее количество фотонов, чем поступило на фоточувствительный р-n-переход первого тиристора за счет работы источника электропитания первого тиристора. Далее эти фотоны попадают на фоточувствительные p-n-переходы второго тиристора и генерируют на них электрический ток, который на светоизлучающем p-n-переходе второго тиристора сформирует еще больший поток фотонов за счет работы источника электропитания второго тиристора.

Таким образом, полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами способно из одного или нескольких принятых фотонов сформировать поток фотонов большей интенсивности.

Полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами изготавливается из фосфида индия (InP), фосфида галлия (GaP), нитрида галлия (GaN), карбида кремния (SiC) или других подобных материалов.

Использование полупроводникового устройства усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами позволит повысить эффективность магистральных усилителей оптических сигналов в оптоволоконных линиях связи, а также возможно изготовление сверхчувствительных датчиков фотонов в широком динамическом диапазоне.

Литература

1. Патент РФ № 2673987. Прецизионный датчик фотонов на полупроводниковом тиристоре с одним фоточувствительным n-p-переходом и двумя излучающими p-n-переходами / Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Иванченко А.А., Челушкина Т.А., Козлов В.В., Михайлов А.К. Опубл. 03.12.2018. Бюл. №34.

2. Патент РФ № 2562744. Светотиристор / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Челушкина Т.А., Челушкин Д.А. Опубл. 10.09.2015. Бюл. №25.

3. Патент РФ № 2673424. Фотоприемное устройство на каскадных транзисторах со светоизлучающими p-n-переходами и фоточувствительными n-p-переходами / Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Иванченко А.А., Челушкина Т.А., Козлов В.В., Михайлов А.К. Опубл. 26.11.2018. Бюл. №33.

Изобретение относится к активным электронным компонентам. Полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими переходами выполнено в виде двух полупроводниковых тиристоров, причем в первом тиристоре центральный p-n-переход изготовлен фоточувствительным, а боковые p-n-переходы изготовлены светоизлучающими, а во втором тиристоре центральный p-n-переход изготовлен светоизлучающим, а боковые p-n-переходы изготовлены фоточувствительными. Изобретение обеспечивает возможность усиления потока фотонов, что позволит повысить эффективность магистральных усилителей оптических сигналов в оптоволоконных линиях связи, возможность изготовления сверхчувствительных датчиков фотонов в широком динамическом диапазоне. 1 ил.

Полупроводниковое устройство усиления потока фотонов с фоточувствительными и светоизлучающими p-n-переходами, выполненное в виде полупроводникового прибора в виде двух полупроводниковых тиристоров, отличающееся тем, что в первом тиристоре центральный p-n-переход изготовлен фоточувствительным, боковые p-n-переходы изготовлены светоизлучающими, а во втором тиристоре центральный p-n-переход изготовлен светоизлучающим, боковые p-n-переходы изготовлены фоточувствительными.