Фототранзистор Советский патент 1993 года по МПК H01L31/10 

Изобретение относится к области опто- электроники, в частности к устройствам оптической обработки информации и может быть использовано для построения устройств регистрации и обработки оптических сигналов.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и обеспечение повышения фоточувствительности. Поставленная цель достигается тем, что в фототранзисторе, включающем выполненные в тонком слое полупроводника на изолированной подложке п -области истока и стока с контактами, р-область канала, над которой расположен изолированный слоем диэлектрика полевой электрод, соединенный с источником напряжения, область канала изолирована от других областей, кроме областей стека и истока, а опорное напряжение источника Don. удовлетворяет условию:

Don - Unop - (0.05-0,5)UnoP. где Unop - пороговое напряжение полевого электрода транзистора.

Совокупность отличительных признаков, а именно то, что область канала изолирована от других областей, кроме областей стока и истока, а опорное напряжение источника Uon. удовлетворяет условию: Uon. - Unop (0,05-0,5)Unop позволяет повысить фоточувствительность фототранзистора.

При проверке патентной документации не было обнаружено аналогов с указанной совокупностью отличительных признаков, что позволяет сделать вывод о наличии существенных отличий заявляемого устройства от ранее известных.

На чертеже показана структура предлагаемого устройства. Фототранзистор содержит изолирующую подложку 1, на которой сформирован участок кремния р-типа 2 с двумя областями 3 и 4, с п -областью соединены 2 электрода 5 и 6 соответственно. Управляющий электрод 7 расположен над р-областью 2 и изолирован от нее диэлектрическим слоем. Устройство работает следующим образом.

со

с

00

р

о

00

fe

На управляющий электрод 7, расположенный на диэлектрическом слое 8 подается опорное напряжение величиной равное Uon Unop + AU, где Unop - пороговое напряжение МОП транзистора, сформированного областями п+, р, п+, 3.2 и 4 соответ- ственно и электродом 7, а Л U - напряжение, равное примерно (0,05- 0,5)Unop. При этом транзистор приоткрыт и через него протекает незначительный темновой ток порядка единиц-десятков мкА

i

пропорциональный величине (U0n-Unop)

(1).

Под воздействием квантов светового потока, подаваемого, например, через подложку 1, выполненную прозрачной, на р-об- ласть 2, вчней происходит генерация электронно-дырочных пар, при этом дырки скапливаются в области р 2 и своим зарядом изменяют пороговое напряжение транзистора в сторону его понижения.

Изменение порогового напряжения пропорционально накопленному заряду, который, в свою очередь, пропорционален интенсивности светового потока. При этом из-за изолированности р-области 2 от всех остальных электродов и внешних цепей емкость ее очень мала и даже незначительный заряд, вызванный слабым световым потоком, приводит к значительному изменению порогового напряжения. Это, в свою очередь, приводит к резкому увеличению тока через транзистор в соответствии с (1), т.е. фоточувствительность такой структуры очень высокая.

Конкретный прибор в соответствии с предлагаемым устройством был выполнен на сапфировой подложке толщиной 400-500 мкм. Полупроводниковые области гЛ р, п+ выполнены в слое кремния толщиной 0,6 мкм. Управляющий электрод сделан из поликристаллического кремния толщиной

400-600 А.

10 При темповом,токе через структуру 1-2 мкА, световой ток достигал 5-8 мкА и более при мощности света порядка десятков нано- ватт, что превышает световой ток такого же фотодиода на объемном кремнии и в не15 сколько тысяч раз превосходит фототек диода, выполненного в том же тонком слое кремния на сапфировой подложке.

Формула изобретения

20 Фототранзистор, включающий выполненные в тонком слое полупроводника на изолированной подложке п+-области истока и стока с контактами, р-область канала, над которой расположен изолированный слоем

25 диэлектрика полевой электрод, соединенный с источником опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения фоточувствительности, область канала изолирована от других областей,

30 кроме областей стока и истока, а опорное напряжение источника Uon удовлетворяет условию

Uon - Unop (0,05-0,5)UnoP, где Unop - пороговое напряжение полевого

35 электрода транзистора.

Использование: полупроводниковая микрофотоэлектроника, регистрация видимого оптического излучения. Сущность изобретения: фототранзистор выполнен в тонком полупроводниковом слое на изолированной подложке и содержит ласти стока и истока с контактами к ним, р-область канала, над которой расположен изолированный слоем диэлектрика управляющий электрод, соединенный с источником опорного напряжения. Область канала изолирована от других цепей кроме истока и стока. Опорное напряжение источника удовлетворяет условию U0n - Unop (0,05- 0,5)Unop, где Unop - пороговое напряжение полевого электрода транзистора. 1 ил.