Полупроводниковый фотоэлектрический прибор Советский патент 1979 года по МПК H01L31/08 

54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИБОР

Изобретение относится к полупроводниковым фоточувствительным приборам и может использоваться для обнаружения и регистрации световых сигналов.

Известны фотодетекторы на основе полупроводников, такие как фоторезисторы, фотодиоды и т.п. 1.

Известные фотоэлектрические приемники имеют тот недостаток, что подлежащие измерению электрические сигналы при очень малых интенсивностях падающего света становятся столь малыми, что регистрация и переработка их связаны с большими трудностями. Поэтому для измерения очень малых интенсивностей света используется интегрирующий эффект фотографических методов, исключающих, однако, возможность непрерывной регистрации.

Известны полупроводниковые фотоэлектрические приборы, представляющие собой легированную тяжелыми металлами полупроводниковую пластину с двумя контактами 2.

Однако в таких приборах, как правило, проявляются явления неустойчивости «усталости, сложные зависимости сигнала от освещенности, что не обеспечивает необходимую чувствительность.

Целью изобретения является обеспечение вь1сокой чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что

чувствительный элемент фотоприемника - полупроводниковая пластина имеет глубокие центры прилипания для носителей тока и, по крайней мере, один из электродов является инжектирующим.

Полупроводниковая пластина может быть выполнена из. кремния и легирована золотом или серебром.

При использовании пластины кремния

п-типа с удельным сопротивлением 500 ом/см

и толщиной несколько сот микрон, посредством диффузии глубокого акцептора, например золота с концентрацией N, которая выще концентрации доноров N исходного материала, основная проводимость кристалла компенсируется, и в объеме кристалла имеется примерно Nft-Np незанятых акцепторных центров. Вследствие глубокого энергетического положения (порядка 0,5 э.в.) эта компенсация происходит уже при комнатной температуре. Примесные центры можно создавать также путем облучения или ионной

бомбардировки. Для изготовления инжектирующего контакта проводят поверхностную диффузию неглубокого донорного материала например, фосфора, с высокой концентрацией см или используют ионное внедрение.

Расстояние между электродами выбирают таким, что при заданном рабочем напряжении (амплитуде импульса) время дрейфа носителей между контактами было бы меньше или сравнимо со временем диэлектрической релаксации и временем захвата в этих центрах.

Запирающийся контакт может быть, например, емкостным на тонком изоляционном слое. Путем приложения отрицательного импульса напряжения в объем такого элемента инжектируются электроны, причем через время порядка 1 МКС инжектированные заряды

почти полностью находятся в объеме в виде зарядов, захваченных акцепторными примесными центрами. В ходе этого процесса проводимость образца уменьщается, так что при приложенном импульсе напряжения ток через образец за длительность импульса умень, щается, а при приложенном импульсе тока напряжение на образце повышается. Захваченные носители заряда покидают места захвата либо термическим путем, либо за счет прямого поглощения фотонов, либо за счет внутреннего фотоэффекта.

Если термическое время рассасывания захваченных носителей заряда больше, чем обратная частота повторения импульсов или сравнимо с ней, то .максимальная величина тока или минимальная величина напряжения в течение импульса закономерно будут зависеть от количества оптически освобожденных носителей заряда в интервале между двумя последовательно поступающими импульсами. Таким образом, максимальное зна чение импульсной проводимости является мерой поглощенных в полупроводнике фотонов, т.е. после калибровки мерой интенсивности излучения, падающего на элемент.

Распределение чувствительности по спект ру зависит от материала полупроводника, типа введенных примесей и в частности от материала электродов. Диапазон измерений устройства может подбираться частотой повторения импульсов и температурой полупроводника. Фотоэлектрическая чувствительность при заданной рабочей температуре и времени интегрирования будет после выбора основного материала и вида примесных црнтров зависеть от концентрации этих центров, геометрического построения и выбора материала контактов.

Формула изобретения

инжектирующим.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

приборов Москва, «Сов. радио, 1970, ч. 7, 10-12, 17-18.