Оптоэлектронная пара Советский патент 1978 года по МПК H01L29/20 H01L31/08 

(54) ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ПАРА

Изобрегение относи гея к: опгоэлекгронике и может быть использовано для получения электрических колебаний инфраниз кой часгогы, Извесгнь генераторы инфранизких чаогот, основанные на применении схем сзмо возбуждения и преобразования эпекгричео ких колебаний, такие как генераторы на биениях, гермисгорные генерагоры.КС-генерагоры, С их помощью можно получить колебания в диапазоне частот до , однадо их стабильность в области частот 10 Гц низка, а получение частот меньших 1О Гц практически невозможно. Дл получения колебаний инфранизких частот меньших 10 Гц от электронных генерато ров используют, как правило, генераторы низкой частоты и каскады пересчета им- пульсов на триггерах, обеспечивающие увеличение интервалов между сигналами. В этом случае, однако, необходимо приме нение многокаскадных пересчетных усгройсгв, что сильно усложняет схему генератора и снижает надежи ос гь его работы. Извесген также генератор на оптоэлект ронной паре, состоящий из полупроводникового приемника и электролюминофора, соединенных цепью обратной связи. Чаотога генерируемых сигналов определяется в этой схеме временем фотоотклика полупроводникового приемника и принципиально не может составлять величину порядка секунд. Цель изобретения состоитв том, чтобы получить генерацшо электрических колебаний инфранизкой частоты. Эта цель достигнута тем, что приемник излучения в оптоэлектронной паре выполнен из полупроводника, состоящего из (шзкоомной массы с высокоомными областями включений, с (рр)переходами на границах областей, а с целью получе- шя более резкихП 1 - переходов на границах включений в качестве полупроводникового материала выбран антимонид галлия п - типа, легированный серой. Источником света служит свегодиод с максимумом в спектре излучения в диапазоне 0,2-1,78 эВ. Для повышения стабильносги генерации в схему обратной связи включены ключевой и балансный .каскады. Объединение приемника излучения, . ВЫНГЩНеННОГО ИЭ полупроводникового MEtтервалаПСа 9b(&) , и свегодиода в оп гоэлекгронную пару с срответегвующим устройсгвом обратной связи приводят к созданию генератора янфранизкоК частоты с perynHfJyeMoA частотой. На границах областей возникает I РР - в материале р-типа) переход. Освещение такой структуры вызбьваег появление доттолнительных неравновесных электронов в зоне проводимости Ah . Ввиду того, что свет проникает в образец лишь на толщину, определяемую величиной коэффициента поглашения, в ГЯубине образца носители не создаются и, следовательно,ДП падает с удалением от сх:вещенной поверхности образца. Во; айкающий градиент концентрации вызыва- ;ет диффузию неравновесных электронов :по ( массе в неосвещенную часть обipaaaa. Равновесное состояние будет догстигнуто тогда, когда часть из АИ носиталей высадится на примесные цен pHiB высокоомных областях образца. процесс Шзюажяваяия связан с необхсдимостью преодоления энергетического барьера высотой и, следовательно, {шределяется постоянной времениf exp(3 силу этого проводимость образца, определяемая концентрацией электронов i массе образца, низкоомной даже при стационарной подсветке, будет медленно {в случае f КТ) релаксировать с характерным временем Г . Величина jT опр& деляется голькс параметрами -перехода и может сделана поэтому дс егаточно большой в соответствии с величиной , т.е. выбором концентрации, гипом легирующей примеси или температу рой. Для получения элемента, реагирующего на действие света неограниченное число раз, использовано Излучение с глу биной проникновения больше толщины образца и с достаточно малой экспозицией. Для создания образца генератора в качестве полупроводникового фотосопрогавления был выбран антимонид галлия. При легировании этого материала серой в нем возникает структура, состоящая ид низкоомной массы, в которой сера образует донорные уровня с энергией ионизации 60 МэВ, и включений более компе Ьированных участков, где сера, занимая ийое положение в решетке основного веества или образуя комплексы, дает боее глубокие уровни. Поскольку величиа контактной разности потенниалов на границе таких областей ( П п -перехоах) в h-Ga stU) составляет Чц О,2эВ, то ля получения достаточно больших времен У фотоприемник был охлажден до температуры Т 900 К, такой, что - 1 (Т - 90°К, roi8 мин). Taici как возбуждение релаксации вызвано светом с энергией |1йанта, большей энергии ионизации доноров в низкоомных ( П ) областях, то необходимо выбрать излучатель с энергией кванта flV 0,2 эВ. В то же время, поскольку возбуждение релаксации светом определяется глубиной проникновения , то коротковолновая граница действия света для актимонида галЛия находится вблизи 2 эВ, поскольку в этой области коэ циент поглошения вОоБ резко воэрасгает. Исходя из этих граничных условий в качестве излучателя для образца генератора микно использовать светодиод на ocHOBeQP s с энергией излучения f|V 1,33 эВ. Так/, как глубина .проникновения и;злучения с энергией квантов 1тУ 1,ЗЗэВ в фотоприемник из)1-Ос|5Ъ(5) меньше толшины фотоприемника, то была подобрана такая величина экспозиции за один импульс ЛДЬ(3 -интенсивность излучения светодиода, пропорциональная величине тока, протекающего через него,/д1 -время экспозиции), чтобы получить возможнрсть многократного .действия излучения. На чертеже показана зависимость сопротивления фотоприемника измОаЗЪ(%) от времени при Т - 9О°К. В моменты времени ti,fc«...tg производилось включение светодиода из QqAs, TDK через светодиод составлял -1 25 мА, At 20 с. Из графика зависимости сопротивления фотоприектика из антимонида галлия П -типа, легированного серой, от времени при освещении его светодиод ом с длиной волны излучения 0,93 мкм {см. чертеж) ясно, что схема обратной связи генератора должна обладать способностью включать светодиод по достижении сопротавлением фотстриемника определенной величины R( -порога срабатывания и выклк чать его через время At. Формула изо е т е н и я 1. Оптоэлектронная пара, состоящая нз фотопрнемника и излучателя, соединенных цепью обратной связи, о г л и ч аю ш а я с я тем, что, с целью получения генерации электрических колебаний инфранизких часгог, фогоприемник выполнен из полупроводникового магериала, содержащего высокоомные включения в низкоомной массе () переходами на границах включений.

2. Опгоэлекгронная пара по п.1, о г- пинающаяся гем, что в качесгве полупроводникового материала использован антимонид галлия h -типа, легированный серой. ffOO пин