Многоэлементный фотоприемник для преобразователей линейных и угловых перемещений в код Советский патент 1990 года по МПК H03M1/24 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устрой- ствам преобразования аналоговой информации (перемещения) в дискретную форму (код), и может быть использовано в приборе- и машиностроении.

Цель изобретения - упрощение пологий изготовления многоэлементных фотоприемников путем.выполнения нефоточувствительных элементов в виде узких щелей, расположенных посредине между металлическими электродами фотоприемника, ширина которых удов- ,летворяет соотношению 0, 1/3W,

На чертеже схематически изображен многоэлементный фотоприемник для преобразования перемещения в код.

Фотоприемник содержит диэлектрическую подложку 1, проводники в виде кольцевых металлических электродов 2-4, нефоточувствительные элементы, выполненные в виде узких щелей 5, фо точувствительные элементы 6.

Принцип работы многоэлементкого фотоприемника заключается в следующем. На диэлектрическую подложку 1 из стекла или ситалла нанесены 2n+1 концентрических кольцевых электродов На электроды 2 подается положительно напряжение питания, на электроды 3 - отрицательное, а электроды 4 являются информационными. За формирование сигнала одного двоичного разряда отвечает пара смежных кодовых дорожек, в которых функцию нефоточувствительных ячеек выполняют узкие щели 5,

расположенные параллельно металлическим электродам 2-4 посрег -.е между ними. Сплошной слой полупроводниковой пленки, нанесенный на подложку 1 и расположенный между щелями 5 в каждол дорожке, является фоточувствительным элементом 6. Радиальный световой штрих попадает на рабочее поле фотоприемника и перекрывает все кодовые дорожки по линии считывания. В зависимости от положения ц светового штриха последний попадает в каждой кодовой дорожке на фоточувствительный элемент 6 или в узкую щель 5, лишенную полупроводникового слоя. При этом выходной сигнал, снимаемый с сигнального электрода 4 1-го разряда, формируется путем суммирования фототоков противоположного направления двух кодовых дорожек. При этом темновые токи этих дорожек вычитаются и на выходе данного разряда возникает периодическая последовательность положительных и отрицательных сигналов первичного фототока проводимости. Возникающая при этом комбинация положительных или отрицательных сигналов считывается в виде п-раз- рядного параллельного двоичного кода и представляет собой цифровой эквивалент величины угла if . Упрощение технологии изготовления многоэлементного фотоприемника заключается в том,

что выполнение нефоточувствительных элементов в виде узких щелей позволяет полностью исключить явление подтрава полупроводникового слоя под металлическими электродами 2-4, обеспечивая гарантированный контакт электродов 2-4 с полупроводниковой пленкой, а также упростить и снизить тре- бования к фотошаблону при выполнении операции формирования щелей 5, так как полупроводниковый слой покрывает не сплошная пленка металла, а сформи- рованная сетка металлических электродов 2-А. Кроме этого, исключается необходимость использования специальных реперных меток, выполненных вне кодового рабочего поля фотоприемника и необходимых для выполнения операции совмещения фотошаблонов. Выполнение многоэлементных фотоприемников с узкими щелями 5 позволяет применять более широкий спектр необходимых тра- вителей, так как к ним в данном случае предъявляются менее жесткие требования в плане взаимодействия с металлическими электродами 2-4 фотоприемника.

Ширина 1ц щелей 5 в радиальном направлении и ширина W, межпроводникового расстояния должны удовлетворять соотношению 0,1W 1 Ј1/SW, которое получено экспериментальным путем с помощью разрядной дорожки опытного образца фотоприемника. Нижний предел ширины щелей 5 определяется чистотой подложки 1, на которой выполнен фотоприемник, и ширина долж

на быть такой, чтобы гарантировать отсутствие тока между электродами 2-4 фотоприемника при попадании светового штриха в область щели 5, т.е. при этом щели 5 должны полностью выполнять свое функциональное назначение - пространственных логических нулей фотоприемника. Верхний предел ширины щелей 5, равный одной трети межэлектродного расстояния, гарантирует при небольших отклонениях щелей 5 от середины межэлектродного расстояния при операции совмещения фотошаблона полную защиту фоторезистивным слоем металлических электродов 2-4 от травителя для полупроводниковой пленки при травлении последней. Кроме того, при выполнении ширины щелей 5 в указанных пределах процесс совмещения фотошаблона является наименее трудоемким и наиболее точным.

Одновременно с упрощением технологии изготовления в многоэлементном фотоприемнике с узкими щелями 5 до-стигается и повышение точности преобразования перемещения в код. Это связано с уменьшением погрешностей преобразования, обусловленных внутренними оптическим помехами. Свет, опадающий на нечувствительные к ту ячейки фотопрнемника, т.е. участ -

0

5

0

5

ки, непокрытые фотослоем, проникает частично внутрь подложки 1 и, многократно отражаясь от поверхностей подложки 1, засвечивает изнутри фоточувствительные ячейки смежных разрядов, причем количество света, попадающего внутрь подложки 1 и создающего паразитную подсветку ячеек, зависит от положения светового штриха, т.е. является функцией координаты, поскольку оно зависит от количества щелей 5, через которые свет попадает внутрь подложки 1. Частично паразитное влияние внутренних подсветок компенсируется за счет попарно дифференциального включения разрядных дорожек. В пред- 5 лагаемом техническом решении световой поток, попадающий внутрь подложки 1, значительно меньше, чем в известных устройствах. Это следует из того, что световой поток, будучи пропорционален площади, значительно меньше из-за меньшей площади нечувствительных к свету ячеек предлагаемого фотоприемника, т.е. непокрытых фотослоем участков. Поэтому паразитная подсветка изнутри фоточувствительных ячеек фотоприемника распространяющимся по подложке 1 светом, приводящая к дополнительной погрешности преобразования, значительно меньше.

0

Формула изобретения

Многоэлементный фотоприемник для преобразователей линейных и угловых с перемещений в код, содержащий диэлектрическую подложку с нанесенными на нее проводниками и расположенными между ними фоточувствительными и нефото- чувствительными, элементами в двоичном

коде, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления многоэлементного фотоприемника, в нем нефоточувствительные элементы выполнены в виде узких щелей в фоточувствительных элементах и расположены между проводниками фотоприемника, ширина каждой щели определяется соотношением

0,ШфЈ1щ Ј1/3Wf,

7 15717598

где 1 - ширина щели в радиальном на- W - ширина межпроводникового правлении;расстояния.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам преобразования аналоговой информации /перемещений/ в дискретную форму /код/, и может быть использовано в приборо- и машиностроении. Цель изобретения - упрощение технологии изготовления многоэлементных фотоприемников путем расширения спектра травителей при травлении полупроводниковой пленки и снижения требований к совмещению фотошаблонов при изготовлении нефоточувствительных элементов. Поставленная цель достигается тем, что в многоэлементном фотоприемнике, содержащем диэлектрическую подложку 1, электроды 2 - 4, фоточувствительные элементы 6, нефоточувствительные элементы 5 выполнены в виде узких щелей, которые расположены между металлическими электродами 2 - 4 фотоприемника и ширина которых определяется соотношением 0,1 W_ф ≤ L_щ ≤ 1/3 W_ф, где L_щ - ширина щели в радиальном направлении, W_ф - ширина межэлектродного расстояния. Выполнение нефоточувствительных элементов в виде узких щелей позволяет полностью исключить подтрав металлических электродов, обеспечив тем самым надежный контакт их с полупроводниковой пленкой, а также уменьшить требования к совмещению фотошаблонов при изготовлении нефоточувствительных элементов, т.к. их расположение может быть достаточно произвольным в межэлектродном расстоянии. Одновременно с упрощением технологии достигнуто и некоторое повышение точности преобразования за счет уменьшения паразитной подсветки фоточувствительного слоя при наличии узких щелей. 1 ил.