CS219491B1 - Křemíková fotodioda - Google Patents
Křemíková fotodioda Download PDFInfo
- Publication number
- CS219491B1 CS219491B1 CS801821A CS182180A CS219491B1 CS 219491 B1 CS219491 B1 CS 219491B1 CS 801821 A CS801821 A CS 801821A CS 182180 A CS182180 A CS 182180A CS 219491 B1 CS219491 B1 CS 219491B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- photodiode
- photodiodes
- sensitivity
- dependence
- implanted
- Prior art date
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 abstract 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 abstract 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000807 Ga alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001245 Sb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KAPYVWKEUSXLKC-UHFFFAOYSA-N [Sb].[Au] Chemical compound [Sb].[Au] KAPYVWKEUSXLKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002140 antimony alloy Substances 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Předmětem vynálezu je křemíková fotodioda.
Účelem vynálezu je zvýšení fotoelektrické
citlivosti křemíkových fotodiod v oboru kratšleh
vlnových délek světla při zachování vysoké
fotoelektrické citlivosti v celém pracovním
oboru vlnových délek světla.
Uvedeného účelu se dosáhne vytvořením
přechodu PN v těsné blízkosti osvětlovaného
povrchu fotodiody, takže se velká část nadbytečných
nositelů generovaných v blízkosti
povrchu podílí na fotoproudu.
Vzhledem k výhodné spektrální závislosti
fotoelektrické citlivosti fotodiod je možné
použít je ve fotometrii, kolorimetrii, optoelektronice,
při konstrukci expozimetrů, v
regulační technice a také pro detekci elektronů.
Description
Vynález se týká křemíkové fotodiody. •rFďMdtody nacházejí v 'současné době stále větší uplatnění jednak při přímé přeměně slunečního záření v elektrickou energii, jednak v regulační a měřicí technice. Z tohoto hlediska je výhodná vysoká fotoelektrická citlivost v celém oboru viditelného záření. Běžně vyráběné fotodiody nesplňují požadavek vysoké fotoelektrické citlivosti v krátkovlnné části viditelného spektra, kde se jejich citlivost prudce snižuje. To je značně nevýhodné zejména ,při využití fotodiod v měřicí technice. Pokles fotovodivosti je podmíněn tím, že přechod PN, který z velké části určuje 'vlastnosti fotodiody, je vytvářen dosti hluboko pod osvětlovaným povrchem fotodiody. Nadbyteční nositelé generovaní krátkovlnným zářením z velké části !zrekombinují u osvětleného povrchu fotodiody a pouze část se jicji dostane k přechodu PN, kde se podílejí na fotoproudu.
Uvedené nevýhody jsou odstraněny křemíkovou fotodiodou podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že v základním materiálu je vytvořen přechod PN ve vzdálenosti menší než 1 μπι od osvětleného povrchu.
Vytvořením přechodu PN v těsné blízkosti osvětlovaného povrchu fotodiody se dosáhne toho, že se velká část nadbytečných nositelů generovaných v blízkosti tohoto povrchu podílí na fotoproudu. Tím je dosaženo vysoké fotoelektrické citlivosti v celé oblasti viditelného záření, případně i v blízkosti ultrafialové oblasti. Navíc je taková fotodíoda schopna detekovat částice, které mají v křemíku krátký dolet, a tím způsobují povrchovou generaci nadbytečných nositelů, jako například elektrony. Dále se takové fotodiody vyznačují krátkou dobou odezvy, kratší než 106 s. Zvýšená fotocitlivost se projeví i vysokou hodnotou účinnosti fotodiody.
Na výkresech je znázorněno konstrukční provedení fotodiody podle vynálezu, kde jsou uvedeny charakteristiky několika zhotovených fotodiod, znázorňující dosahované vlastnosti, a to- na obr. 2 až 4. Na obr. 1 je uveden průřez fotodiodou a uspořádání elektrod na osvětlovaném povrchu fotodiody. Je zde kontakt k osvětlovanému povrchu 1, implantovaná oblast přechodu PN 2, podložka 3 a kontakt k podložce 4. Na obr. 2 jsou uvedeny spektrální závislosti fotonapětí naprázdno, tj. závislosti napětí naprázdno, odpovídajícího jednotkové hustotě energiového toku dopadajícího záření na vlnové délce dopadajícího záření, několika zhotovených fotodiod, ze kterých je zřejmá dosahovaná fotocitlivost. Závislost 1 odpovídá fotodiodě implantované bórem o energii 25 keV, o dávce 5 . 1015 cm'2, teplota žíhání byla 820 °C, závislost 2 odpovídá fotodiodě implantované fosforem o energii 75 keV, o dávce 1015 cm'2, teplota žíhání byla 700 °C, závislost 3 odpovídá fotodiodě implantované bórem o energii 75 keV, o dávce
1015 cm-2, teplota žíhání byla 700 °C. Pro· srovnání je uvedena závislost 4 odpovídající běžné fotodiodě. Na obr. 3 je znázorněna závislost fotoproudu nakrátko na hustotě energiovéhoi toku dopadajícího záření. Závislost 1 odpovídá běžné 'fotodiodě, závislost 2 odpovídá fotodiodě implantované bórem o energii 50 keV, o dávce 1015 cm2, teplota žíhání byla 700 °C, závislost 3 odpovídá fotodiodě implantované bórem o energii 150 keV, o dávce 1015 cm2, teplota žíhání byla 700 °C. Na obr. 4 je uvedena závislost zesílení elektrického proudu, tj. poměr elektrického proudu fotodiodou k proudu dopadajících elektronů, na urychlujícím napětí dopadajících elektronů. Závislost 1 odpovídá fotodiodě implantované fosforem o energii 30 keV, o- dávce 1015 cm2, teplota žíhání byla 820 °C, závislost 2 odpovídá fotodiodě implantované bórem o energii 25 keV, o dávce 5.1015 cm2, teplota žíhání byla 820 °C, závislost 3 odpovídá fotodiodě implantované bórem o energii 100 ke V, o dávce 1015 cm2, teplota žíhání byla 820 °C.
Pro správnou funkci diod podle vynálezu je rozhodující vytvoření mělkého přechodu PN 2 u jednoho povrchu základní desky 3. Pro ověření správné funkce fotodiod podle vynálezu byly vytvořeny různé přechody PN, a to iontovou implantací bóru, fosforu a arzénu o energii v rozmezí 25 až 150 keiV. K implantaci je však možno použít i jiných příměsí, například hliníku, galium, antimon apod. K dosažení elektrické aktivity implantovaných příměsí a k dosažení nízké rekombinace bylo prováděno termické nebo laserové žíhání. Termické žíhání bylo prováděno při teplotách v rozmezí 600 až 800 CC v argonové atmosféře, je však možno použít i jinou ochrannou atmosféru. Laserové žíhání bylo .prováděno rubínovým pulsním laserem. Podmínky žíhání je možno volit i jinak a žíhání lze provést i elektronovým svazkem. Kontakty k implantované vrstvě byly vytvořeny napařením slitiny zlato—antimon nebo titanu v případě donorových implantovaných příměsí a slitiny zlato—galium nebo hliníku pro akceptorové příměsi. Kontakty k implantované vrstvě však lze vytvořit i jiným způsobem, například napařením nebo elektrolytickým nanesením jiného kontaktovacího kovu. Měrný odpor použitého křemíku byl v rozmezí 0,1 až 10 ohm cm, typu N, resp. P, podle druhu implantované příměsi. Elektrické kontakty k zadní straně fotodiody byly slitinové. I tyto kontakty lze zhotovit buď napařením, nebo elektrolytickým, nebo i chemickým pokovením a případným temperováním. Pro· činnost fotodiod není způsob vytvoření zadních kontaktů rozhodující; kontakty musí mít malý elektrický odpor. K takto vytvořeným kontaktům lze připevnit přívody buď termokompresí, pájením, nebo lze použít vodivou pastu či tmel.
Vzhledem k výhodné spektrální závislosti fotoelektrické citlivosti fotodiod je možno je použít jako detektorů záření, navíc o krátkou dobou odezvy, v různých přístrojích, jako jsou fotometry, koiorimetry, - expozlmetry apod., Fotodiod je moždo póůžíFjako detektorů v blízké ultrafialové oblasti. Vzhledem k vysoké účinnosti lze fotodiody použít i jako sluneční články a dále v regulační, technice. Fotodiod podle vynálezu lze použít i pro detekci elektronů.
Claims (2)
- Křemíková fotodioda o vysoké fotoelektrické citlivosti v celém oboru viditelného záření, vyznačená tím, že je v základním materiálu vytvořen přechod PN ve vzdálenosti menší než 1 μΐη od osvětlovaného povrchu.
- 2 listy výkresů
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS801821A CS219491B1 (cs) | 1980-03-17 | 1980-03-17 | Křemíková fotodioda |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS801821A CS219491B1 (cs) | 1980-03-17 | 1980-03-17 | Křemíková fotodioda |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS219491B1 true CS219491B1 (cs) | 1983-03-25 |
Family
ID=5353542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS801821A CS219491B1 (cs) | 1980-03-17 | 1980-03-17 | Křemíková fotodioda |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS219491B1 (cs) |
-
1980
- 1980-03-17 CS CS801821A patent/CS219491B1/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5248346A (en) | Photovoltaic cell and array with inherent bypass diode | |
| Lammert et al. | The interdigitated back contact solar cell: A silicon solar cell for use in concentrated sunlight | |
| US3982964A (en) | Dotted contact fine geometry solar cell | |
| USRE28610E (en) | Fine Geometry Solar Cell | |
| KR101135591B1 (ko) | 태양 전지 및 태양 전지 모듈 | |
| JPH0520914B2 (cs) | ||
| JPH0770753B2 (ja) | 柴外線の光電検出器及びその製造方法 | |
| EP3588582A1 (en) | Drilling- and perc-based doubled-sided solar cell, and assembly, system, and manufacturing method thereof | |
| US6777729B1 (en) | Semiconductor photodiode with back contacts | |
| WO2018126161A1 (en) | Optical isolation systems and circuits and photon detectors with extended lateral p-n junctions | |
| US5215599A (en) | Advanced solar cell | |
| US4151005A (en) | Radiation hardened semiconductor photovoltaic generator | |
| US20100263713A1 (en) | Four Terminal Monolithic Multijunction Solar Cell | |
| US4141756A (en) | Method of making a gap UV photodiode by multiple ion-implantations | |
| Schwartz | Review of silicon solar cells for high concentrations | |
| CN103928567B (zh) | 太阳能电池及其制造方法 | |
| US20140026936A1 (en) | Photovoltaic solar cell and a method for the production of same | |
| Helmers et al. | Overcoming optical‐electrical grid design trade‐offs for cm2‐sized high‐power GaAs photonic power converters by plating technology | |
| CS219491B1 (cs) | Křemíková fotodioda | |
| US6730538B1 (en) | Fabricating electronic devices using actinide oxide semiconductor materials | |
| US4021833A (en) | Infrared photodiode | |
| JPS561579A (en) | Semiconductor device | |
| KR101637825B1 (ko) | 태양전지의 후면전극 구조 및 그 제조방법 | |
| JPS5825283A (ja) | 光検知装置 | |
| Crossley et al. | Review and evaluation of past solar cell development efforts |