DE1011538B - Vorrichtung mit einem Halbleiterkoerper mit mindestens einer sperrschichtfreien grossflaechigen Elektrode und mit mehreren, moeglichst kleinflaechigen Gleichrichterelementen - Google Patents

Description

• Vorrichtung mit einem Halbleiterkörper mit mindestens einer sperrschichtfreien großflächigen Elektrode und mit mehreren, Es war bislang üblich, photoelektrische Effekte an Halbleitern in dem Sinn auszunutzen, daß man den Widerstand einer von einem Strom durchflossenen Sperrschicht durch Belichtung veränderte. Diese Anordnungen sind unter der Bezeichnung »Phototransistoren« bekanntgeworden. Dabei kann die Sperrschicht sowohl auf die Art entstehen, daß ein Halbleiterkörper von sonst homogener Struktur in elektrischen Kontakt mit einer Metallelektrode tritt. Dabei bildet sich bei Anlegung eines geeigneten Potentials an den Halbleiterkörper und die Elektroden in dem Halbleiterkörper eine Raumladungsschicht aus, die durch Verarmung des von ihr umfaßten Bezirkes an leitenden Teilchen hervorgerufen wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß zwei Halbleiterkörper entgegengesetzten Leitfähigkeitscharakters oder ein Körper mit unterschiedlichem Leitfähigkeitscharakter in verschiedenen Zonen aneinandergrenzen. Legt man an derartige Organe elektrische Spannungen im geeigneten Sinne an, so bildet sich um die Grenze der beiden Halbleiter bzw. der Zonen unterschiedlichen Leitfähigkeitscharakters eine Raumladungsschicht aus, die sich in beide Halbleiterkörper bzw. Zonen erstreckt. Es war auch bereits bekannt, auf einen Halbleiterkörper mehrere Elektroden anzubringen und damit mehrere voneinander unabhängige elektrisch unsymmetrisch leitende Systeme zu erzeugen.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterkörper, insbesondere aus Germanium oder Silizium, mit mindestens einer wenigstens nahezu sperrschichtfreien großflächigen Elektrode und mehreren möglichst kleinflächigen Gleichrichterelementen, wie gleichrichtende Kontakte bzw. kleinflächige Bereiche, die gegenüber dem Halbleiterkörper entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen und jeweils mit einer Zuleitungselektrode verbunden sind, welche Gleichrichterelemente gegen den oder die sperrschichtfreien Elektroden, vorzugsweise in Sperrichtung, vorgespannt sind, wobei der Strom durch Lichteinfall auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers gesteuert wird, und bei dem die Gleichrichterelemente untereinander so großen Abstand aufweisen, daß sie sich unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen einander elektrisch im Sinne einer gegenseitigen Steuerung nicht merklich beeinflussen. Erfindungsgemäß wird ein solcher Halbleiterkörper zum Abtasten eines Bildes derart verwendet, daß das abzutastende Bild auf die Vorrichtung projiziert wird und der durch die jeweilige Zuleitungselektrode fließende Strom proportional der Helligkeit des entsprechenden Bildelements ist.
• Die Gleichrichterelemente können dabei je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck des Halbleiterkörpers in einer Reihe liegen oder in einer regelmäßigen flächenhaften Verteilung angeordnet sein. Die Abstände wird man mit Vorteil derart wählen, daß zwischen benachbarten Gleichrichterelementen gleich große Abstände auftreten. Für bestimmte Zwecke wird es allerdings vorteilhaft sein, die Abstände derart zu variieren, daß die Verbindungsgeraden von einem vorgegebenen Punkt außerhalb des Halbleiter körpers zu benachbarten Gleichrichterelementen gleiche Winkel einschließen. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise geeignet zur Registrierung der Einstellungen von Meßinstrumenten mit Lichtzeigern, wobei der Auslenkwinkel des Lichtzeigers streng proportional der zu messenden Größe ist.
• Mit Vorteil wird man den Halbleiterkörper derart ausbilden, daß die Sperrschichten der einzelnen Gleichrichterelemente nahe an die dem Licht zugewandten Flächen des Halbleiterkörpers heranreichen. Dadurch steigert sich die Empfindlichkeit der Sperrschicht für den Lichteinfall, weil das Licht nur geringe Dicken des Halbleiterkörpers durchsetzen muß, um in das Gebiet der Sperrschicht zu gelangen.
• Schließlich wird es für viele Verwendungszwecke von Vorteil sein, den Halbleiterkörper nicht aus einem Stück zu bilden, sondern aus verschiedenen Gleichrichterelementen zusammenzusetzen, die in ihren Charakteristiken möglichst gleichwertig sind.
• Erfindungsgemäß kann ein Halbleiterkörper der beschriebenen Art derart zum Zerlegen eines Bildes in Bildelemente benutzt werden, daß das zu zerlegende Bild auf ihn projiziert wird, und somit der durch die Sperrschichten fließende Strom proportional der Helligkeit des Bildelements ist, das gerade auf ihm abgebildet wird. Zur Wiedergabe ist es besonders vorteilhaft, jedem Gleichrichterelement eine Lichtquelle zuzuordnen, deren Intensität proportional dem durch das Gleichrichterelement fließenden Strom ist und diese Lichtquelle geometrisch, vorzugsweise in einer Ebene, so anzuordnen, wie die Gleichrichterelemente auf dem Halbleiterkörper angeordnet sind. Das durch die Lichtquellen entstehende Bild wird dann dank der unterschiedlichen Intensitäten der Lichtquellen dem auf dem Halbleiter projizierten Bild ähnlich.
• Vorzüglich eignen sich-derartige Vorrichtungen zur Wiedergabe stehender öder bewegter Bilder oder Zeichen, vorzugsweise Schriftzeichen, oder zusammenhängende Texte.
• Eine besondere Art der Verwendung besteht in der Wiedergabe laufender Filmstreifen, die auf den Halbleiterkörper projiziert werden, wobei die durch die Lichtquellen dargestellte Fläche die vom Beschauer zu betrachtende Fläche ist und ein Feld primärer Lichtquellen darstellt.
• Wegen der hohen selektiven Spektralempfindlichkeit eignen sich Vorrichtungen gemäß der Erfindung besonders gut zur Verwendung in Bildwandlern.
• Die Zeichnungen zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Einzelheiten und Ausführungsbeispiele von Halbleiterkörpern gemäß der Lehre der Erfindung. In Fig. 1 ist 1 ein Halbleiterblock, der mit einer als Band ausgebildeten möglichst sperrschichtfreien Elektrode 2 umgeben ist, und auf dem sich in quadratischer Verteilung Gleichrichterelemente 3 befinden, deren Zuleitungen 4 angedeutet sind. Im einzelnen kann ein derartiges Gleichrichterelement die in Fig. 2 dargestellte Form haben. Auch hier-bezeichnet 1 wieder den Germaniumblock, auf den eine metallische Substanz 5 aufgebracht ist, die beispielsweise durch Eindiffusion einen Bereich 6 erzeugt, der unterschiedlichen Leitfähigkeitscharakter gegenüber dem Germaniumblock 1 hat und gegen diesen an der Oberfläche durch die durch einen Kreis dargestellte Sperrschicht 7 abgegrenzt ist. Die Zuleitung 4 stellt lediglich den elektrischen Kontakt zu der Masse 5 dar. Im Schnitt ist ein solches Element mit gleichen Bezugszeichen in der Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 4 zeigt einzelne Elemente, die durch Verbindungsstücke 8 miteinander zu einem Halbleiterkörper verbunden sind. Man wird die Verbindungsstücke 8 vorteilhaft zu einem Netz ausbilden, das aus metallischem Material besteht und einen sperrschichtfreien Kontakt zwischen den einzelnen Halbleiterelementen 1 hervorruft. In Fig. 5 sind die Gleichrichterelemente derart auf einem barrenförmigen Halbleiterkörper angeordnet, daß von Punkt 9 aus, in dem etwa der Spiegel eines Lichtzeigerinstrumentes angebracht ist, die benachbarte Geraden 10 zu den einzelnen Gleichrichterelementen gleiche Winkel a einschließt.
• Besonders deutlich wird die vielseitige Verwendbarkeit einer Anordnung gemäß der Erfindung bei Betrachtung des in Fig.6 schematisch dargestellten Beispiels. Die Pfeile 11- bezeichnen den Einfall parallelisierten Lichtes auf ein Objekt 12, daß der Einfachheit der Darstellung- halber lediglich auf einer Geraden Bezirke von unterschiedlicher Transparenz zeigt. Mit Hilfe eines Linsensystems 13 werden nun die einzelnen Bezirke auf' den Halbleiterkörper 14 abgebildet, der mit einer netzförmigen Elektrode 15 versehen ist und eine Reihe -von Gleichrichterelementen 16 aufweist. Diese Gleichrichterelemente 16 werden nun durch die Abbildung des-. Objektes 12 auf den Halbleiterkörper 14 unterschiedlich belichtet und so fließt durch sie, gespeist aus einer Stromquelle 17, ein Strom, der je nach der Helligkeit der Belichtung des einzelnen Gleichrichterelements verschieden groß ist. Dieses ist in der Figur symbolisiert durch den unterschiedlichen Ausschlag der Strommesser 18 dargestellt, über die der Strom zu Lichtquellen 19 fließt. Diese Lichtquellen 19 geben nun in ihrer Helligkeit ein im Beispiel lediglich seitenverkehrtes Bild des Objektes 12 ab. Es ist ersichtlich, daß die Seitenverkehrung durch Änderung des Linsensystems 13 ohne Schwierigkeiten aufgehoben werden kann. Denkt man sich nun das Objekt 12 als gerasterte Fläche mit unterschiedlicher Helligkeit ausgebildet und dementsprechend den Halbleiterkörper 14 in flächenhafter Ausführung, sowie die Lichtquellen 19 in entsprechender flächenhafter Ausführung, so wird das gesamte Bild der Lichtquellen 19 ähnlich dem Bild des Objektes 12.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung mit einem Halbleiterkörper, insbesondere aus Germanium oder Silizium, mit mindestens einer wenigstens nahezu sperrschichtfreien großflächigen Elektrode und mehreren möglichst kleinflächigen Gleichrichterelementen wie gleichrichtende Kontakte bzw. kleinflächigen Bereichen, die gegenüber dem Halbleiterkörper entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweisen und jeweils mit einer Zuleitungselektrode verbunden sind, welche Gleichrichterelemente gegen den oder die sperrschichtfreien Elektroden, vorzugsweise in Sperrichtung vorgespannt sind, wobei der Strom durch Lichteinfall auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers gesteuert wird, und bei dem die Gleichrichterelemente untereinander so großen Abstand aufweisen, daß sie sich unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen einander elektrisch im Sinne einer gegenseitigen Steuerung nicht merklich beeinflussen, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum Abtasten eines Bildes, derart, daß das abzutastende Bild auf die Vorrichtung projiziert wird und der durch die jeweilige Zuleitungselektrode fließende Strom proportional der Helligkeit des entsprechenden Bildelements ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterelemente in einer regelmäßigen flächenhaften Verteilung angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen benachbarten Gleichrichterelementen gleich groß sind:
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper so dünn gehalten ist, daß die Sperrschichten der Gleichrichterelemente möglichst nahe an die dem Lichteinfall zugewandten Flächen des Halbleiterkörpers heranreichen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede einem Gleichrichterelement zugeordnete Elektrode für sich mit einer Lichtquelle derart verbunden ist, daß deren Intensität proportional dem durch das Gleichrichterelement fließenden Strom ist, und daß diese Lichtquellen geometrisch, vorzugsweise in einer Ebene, so angeordnet sind, wie die Gleichrichterelemente auf dem Halbleiterkörper, so daß durch die unterschiedlichen Intensitäten der Lichtquellen ein Bild entsteht, das dem auf den Halbleiter projizierten Bild ähnlich ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Wiedergabe stehender oder bewegter Bilder.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Wiedergabe stehender oder laufender Zeichen, vorzugsweise Schriftzeichen, oder zusammenhängender Texte. B.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Wiedergabe laufender Filmstreifen, derart, daß die vom Beschauer zu betrachtende Fläche ein Feld primärer Lichtquellen ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ihre Verwendung in einem Bildwandler. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 823 470, 833 366; USA.-Patentschrift Nr. 2 504 628.