Фотоприемник Советский патент 1985 года по МПК H01L31/00 

ФОТОПРИЕМНИК, содержащий полупроводниковую пластину с электрическими контактами на торцах, источники электрического напряжения и магнитного поля, отличающийс я тем, что, с целью расширения области управления спектральной чувствительностью, введен источник градиентного магнитного поля, при этом векторы электрического, магнитного и градиентного магнитного полей взаимоперпендикулярны, а все поверхности имеют одинаковую высокую скорость поверхностной рекомбинации. Л СО СО

срие.1

1

Изобретение относится к оптозлектронике, точнее к полупроводниковым, фоточувствительным приборам и может использоваться для обнарзжения и регистрации световых сигналов.

Известны фотоэлектрические приборы, действие которых основано на внутреннем фотоэффекте, когда образование носителей тока вызывается поглощением падающего излучения в объеме полупроводника Л .

Недостатком такого фотоприемника являются Нерегулируемая и узкая спектральная чувствительность, нерегулируемая инерционность и узкий динамический диапазон, которые определяются технологическими условиями изготовления (концентрацией рекомбинационных центров в объеме кристалла и качеством обработки поверхности),

Наиболее близким техническим решением является фотоприемник, содержащий полупроводниковую пластину с электрическими контактами на торцах, источники электрического напряжения и магнитного поля |2j ,

Недостатком данного устройства является низкая спектральная чувствительность в длинноволновой области спектра, связанная с тем, что толщина полупроводника равна диффузионной длине носителей заряда и в коротковолновой области, обусловленная конечным значением минимальной скорости поверхностной рекомбинации. Цель изобретения - расшивание области управления спектральной чувствительностью.,

Цель достигается тем, что з известном фотоприемнике, содержащем полупроводниковую пластину с электрическими контактами на торцах, источники электрического напряжения и магнитногЪ поля, введен источник градиентного магнитного поля, при этом векторы электрического, магнитного и градиентного магнитного полей. взаимоперпендикулярны, а все поверхности имеют одинаковзто высокую скорость поверхностной рекомбинации,

На фиг. 1 изображена конструкция фотоприемника на фиг.2 - распределение носителей под действием силы Лорейца на фиг.З - распределение чувствительности при различных полях.

Фотоприемюпс состоит из плоскопараллельной пластины 1, выполн-енной

из полупроводникового материала и тлеющий две области (поверхности) 2 с максимальной скоростью рекомбинации, магнита 3 с градиентом напряженности, направленным по оси-У, и регулируемого источника 4 электрического напряжения, регистрирующего устройства 5; кривая 6 показывает равновесную концентрацию при Е 0, кривая 7 - режим обеднения, кривая 8режим обогащения, кривые 9-11 - распределения чувствительности при различных напряженнеетях электрического поля.

Фотоприемник работает следующим образом.

При включении фотоприемника в электрическую цепь на неравновесные носители, генерированные светом в полупроводниковой пластине действует сила Лоренца

Рд-е(,хН,,

где H,j - напряженность магнитного

поля

fU - подвижность носителей ( - напряженность электрического поля;

е заряд электрона.

Так как напряженность магнитного поля Н12 меняется от координаты Y

, JH по закону Н -:-у то следовательt)j ,

но, и величина силы Поренца будет изменяться также в этом направлении, так что в полупроводниковой пластине будут деЬствовать силы Лоренца, направленнью или к центру пластины, : или, при смене направления электрического поля к поверхностям пластины имеющим области с максимальной рекомбинацией, так как на краях пластины сила Лоренца будет больше чем в центре, то будет наблюдаться или обогащение пластины носителями - режим обогащения, или обеднения носителями (кривая 7) - режим обеднения.

На фиг.З представлена спектральная чувствительность фотоприемника (кривая 10 - при напряженности электрического поля 0). Эта зависимость обьясняется исходя из представлений о зависимости коэффи191енг та поглощения света от его длины волны. В коротковолновой области света коэффициенты поглощения большие j в связи с чем проникновение квантов свет.а в полупроводник уменьшается, то есть основная часть неравновесных носителей заряда возникает вблизи освещаемой поверхности. При этом все большая доля актов генераций приходится на приповерхностный слой, увеличивается роль по верхностной рекомбинации и уменьшается среднее время жизни неравновесных носителей, что и определяет характер кривой 10. Если выбрать направление электри ческого поля так, чтобы силы Лоренц вьшосипи неравновесные носители к поверхностям пластины, то спектрвль ное распределение фотопроводимости будет иметь узкий максимум вблизи края ширины запретной зоны энергий, то есть селективную чувствительность благодаря сильной рекомбинации на этих поверхностях (кривая 11 Теперь, если направление электри ческого поля поменять на противоположное, то силы Лоренца будут сжимать неравновесные носители к 9 центру полупроводниковой пластины и влияние поверхностной рекомбинации на величину фототока будет исключено. Значение фототока в коротковолновой области спектра будет постоянным. В длинноволновой области спектра он увеличивается вследствие исключения влияния поверхностной рекомбинации электронно-дырочнык пар (кривая 9). Таким образом, с помощью величины и направления электрического поля можно управлять спектральной чувствительностью фотоприемника Как видно, кривая 6 имеет балпометрический вид (в широкой области спектра, фототок не зависит от длины волны света), а кривая 8 резко селективная, что позволяет управлять спектральной фоточувствительностью полупроводниковой пластины в диапазоне длин волн от 0,5 мкм до, 2 мкм, чтЬ позволит расширить диапазон управления спектральной фоточувст1вительностью фотоприемника.

€f)U9.Z

3(pt отн. e. г.о .fM