DE102013109506A1 - Directionally sensitive photosensor for detecting the direction of incidence of light - Google Patents
Directionally sensitive photosensor for detecting the direction of incidence of light Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013109506A1 DE102013109506A1 DE102013109506.2A DE102013109506A DE102013109506A1 DE 102013109506 A1 DE102013109506 A1 DE 102013109506A1 DE 102013109506 A DE102013109506 A DE 102013109506A DE 102013109506 A1 DE102013109506 A1 DE 102013109506A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- light
- photosensor
- photosensitive sensor
- photosensor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
- G01J1/06—Restricting the angle of incident light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4228—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/783—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems
- G01S3/784—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using amplitude comparison of signals derived from static detectors or detector systems using a mosaic of detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
- H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02024—Position sensitive and lateral effect photodetectors; Quadrant photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/035281—Shape of the body
Abstract
Die Erfindung betrifft einen richtungssensitiven Fotosensor zur Erfassung der Einfallsrichtung von Licht. Der Sensor umfasst ein Halbleitersubstrat (01), in welchem mehrere lichtempfindliche Sensorbereiche (04) ausgebildet sind. Mindestens zwei lichtempfindliche Sensorbereiche (04) sind in zur Haupterstreckungsebene des Halbleitersubstrats geneigten Flächen (03), deren Flächennormalen (n1, n2) nicht parallel zueinander sind, ausgebildet.The invention relates to a direction-sensitive photosensor for detecting the direction of incidence of light. The sensor comprises a semiconductor substrate (01) in which a plurality of photosensitive sensor regions (04) are formed. At least two photosensitive sensor regions (04) are formed in surfaces (03) inclined to the main extension plane of the semiconductor substrate, whose surface normals (n1, n2) are not parallel to one another.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen richtungssensitiven Fotosensor, welcher insbesondere der Erfassung der Einfallsrichtung von auf den Sensor auftreffendem Licht dient. Der Fotosensor kann darüber hinaus in an sich bekannter Weise die Beleuchtungsstärke des auftreffenden Lichts bestimmen, wenn dies gewünscht ist. Dazu sind in einem solchen Fotosensor mehrere lichtempfindliche Sensorbereiche ausgebildet, beispielsweise als Fotodioden. The present invention relates to a direction-sensitive photosensor, which in particular serves to detect the direction of incidence of light incident on the sensor. The photosensor can also determine in known manner, the illuminance of the incident light, if desired. For this purpose, a plurality of light-sensitive sensor regions are formed in such a photosensor, for example as photodiodes.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Licht“ breit verstanden und umfasst neben der für den Menschen sichtbaren elektromagnetischen Strahlung auch die angrenzenden Wellenlängenbereiche der Infrarot- und Ultraviolettstrahlung. Der Einsatzbereich des Fotosensors ist insoweit nur durch die spektrale Empfindlichkeit der jeweils ausgebildeten Sensorbereiche beschränkt. In the context of the present invention, the term "light" is widely understood and, in addition to the visible to humans electromagnetic radiation and the adjacent wavelength ranges of infrared and ultraviolet radiation. The field of application of the photosensor is limited in this respect only by the spectral sensitivity of the respectively formed sensor areas.
Fotosensoren sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt und werden im Stand der Technik für sehr unterschiedliche Anwendungen eingesetzt, bei denen es im weitesten Sinne um die Erfassung einer elektromagnetischen Strahlung, insbesondere sichtbarem Licht geht. Ein spezieller Anwendungsfall ist dabei die Bestimmung der Einfallsrichtung von Lichtstrahlen, gesehen aus der Position des Fotosensors. Die Kenntnis der Einfallsrichtung von Sonnenlicht ist beispielsweise für die Regelung von Klima- und Beschattungsanlagen sowie die Sonnenstand bezogene Nachführung von solartechnischen Anlagen wünschenswert, wobei die entsprechenden Anlagen nicht nur in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke sondern auch unter Berücksichtigung der Einfallsrichtung des Sonnenlichts gesteuert werden. Zur Bestimmung der Einfallsrichtung von Licht werden bei der Konstruktion bekannter Fotosensoren unterschiedliche Konzepte verfolgt. Photosensors are known in many different embodiments and are used in the prior art for very different applications, which in the broadest sense is about the detection of electromagnetic radiation, in particular visible light. A special application case is the determination of the direction of incidence of light rays, as seen from the position of the photosensor. The knowledge of the direction of incidence of sunlight, for example, for the control of air conditioning and shading systems and the sun-related tracking of solar energy systems desirable, the corresponding systems are controlled not only in dependence on the illuminance but also taking into account the direction of incidence of sunlight. To determine the direction of incidence of light, different concepts are pursued in the construction of known photosensors.
Die
Die
Die
Einen ähnlichen Ansatz verfolgt die
In der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, einen verbesserten richtungssensitiven Fotosensor bereitzustellen, mit dem einerseits die Einfallsrichtung von auf dem Sensor auftreffendem Licht mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann, der andererseits aber preiswert herstellbar ist und die Möglichkeit einer weitgehenden Miniaturisierung eröffnet. The object of the present invention, starting from the prior art is to provide an improved directionally sensitive photosensor, with the one hand, the direction of incidence of incident on the sensor light can be determined with high accuracy, on the other hand, however, is inexpensive to manufacture and opens up the possibility of extensive miniaturization ,
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen richtungssensitiven Fotosensor gemäß dem beigefügten Patentanspruch 1 gelöst. The above object is achieved by a direction-sensitive photosensor according to the appended claim 1.
Der erfindungsgemäße Fotosensor zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens zwei lichtempfindliche Sensorbereiche in zur Haupterstreckungsebene des Halbleitersubstrats geneigten Flächen ausgebildet sind, wobei die Flächennormalen dieser geneigten Flächen nicht parallel zueinander verlaufen. The photosensor according to the invention is characterized in that at least two light-sensitive sensor regions are formed in surfaces inclined to the main extension plane of the semiconductor substrate, wherein the surface normals of these inclined surfaces do not run parallel to one another.
Anders als bei den bekannten richtungssensitiven Fotosensoren werden also nicht einzelne Fotosensoren mechanisch auf einem gemeinsamen Träger angeordnet, sondern es erfolgt eine unmittelbare Ausbildung der lichtempfindlichen Sensorbereiche im Halbleiter-Trägersubstrat, jedoch auf zueinander winklig stehenden Flächen, die zur Haupterstreckungsebene bzw. Waferoberfläche des Halbleitersubstrats jeweils geneigt sind. Durch die Integration der lichtempfindlichen Sensorbereiche in das Halbleitersubstrat entfällt der sonst übliche Montageschritt vollständig. Stattdessen werden die bekannten Fertigungstechnologien der Halbleiterindustrie angewendet, um die lichtempfindlichen Sensorbereiche unmittelbar im Substrat auszubilden. Unlike the known direction-sensitive photosensors therefore not individual photosensors are mechanically arranged on a common carrier, but there is a direct formation of the photosensitive sensor areas in the semiconductor carrier substrate, but on mutually angled surfaces which are inclined to the main extension plane or wafer surface of the semiconductor substrate respectively are. As a result of the integration of the photosensitive sensor regions into the semiconductor substrate, the otherwise usual assembly step is completely eliminated. Instead, the known manufacturing technologies of the semiconductor industry are used to form the photosensitive sensor regions directly in the substrate.
Ein wesentlicher Vorteil der Integration mehrerer lichtempfindlicher Sensorbereiche in unterschiedlich geneigte Flächen des Halbleitersubstrats ist somit in der Vereinfachung der Herstellungsschritte unter Anwendung bekannter Technologien zu sehen. In diesem Zusammenhang wird aber auch deutlich, dass die erfindungsgemäße Lösung nur gefunden werden konnte, indem die bislang in der Fachwelt gesehenen Grenzen überschritten wurden. Während die planare Ausbildung eines einzelnen Fotosensors in ein Halbleiter-Trägersubstrat grundsätzlich bekannt war, bereitet schon die Anordnung eines beliebigen elektronischen Bauteils in einer zur Haupterstreckungseben des Halbleitersubstrats geneigten Fläche Schwierigkeiten. Derartige Schwierigkeiten konnten in jüngerer Zeit durch entsprechende fotolithografische Herstellungstechnologien, überwunden werden. So stellt die Herstellung eines einzelnen Fotosensors in einer zum Halbleitersubstrat geneigten Fläche für den Fachmann heute kein grundsätzliches Problem mehr dar, da ihm die entsprechenden Herstellungstechnologien zur Verfügung stehen, so dass auf eine detaillierte Beschreibung hier verzichtet werden kann. Allerdings lagen bis zur Erfindung keine Lösungen dahin gehend vor, mehrere geneigte Flächen im Halbleitersubstrat auszubilden, die zueinander nochmals in einem Winkel angeordnet sind, und dort jeweils unmittelbar lichtempfindliche Sensorbereiche zu integrieren. A significant advantage of the integration of a plurality of light-sensitive sensor regions in differently inclined surfaces of the semiconductor substrate is thus to be seen in the simplification of the production steps using known technologies. In this context, however, it also becomes clear that the solution according to the invention could only be found by exceeding the limits hitherto seen in the art. While the planar design of a single photosensor into a semiconductor carrier substrate was basically known, even the arrangement of any electronic component in a surface inclined to the main extension plane of the semiconductor substrate causes difficulties. Such difficulties have recently been overcome by corresponding photolithographic fabrication technologies. Thus, the production of a single photo sensor in a surface inclined to the semiconductor substrate is no longer a fundamental problem for the person skilled in the art, since the corresponding production technologies are available to him, so that a detailed description can be omitted here. However, until the invention, there were no solutions to form a plurality of inclined surfaces in the semiconductor substrate, which are again arranged at an angle to each other, and there to integrate each directly photosensitive sensor areas.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stehen die Flächennormalen der lichtempfindlichen Sensorbereiche zur Normalen des Halbleitersubstrats in einem Winkel zwischen 5° bis 85°, vorzugsweise 30° bis 60°, besonders bevorzugt 45° bis 55° und speziell 45° oder 54,7°. Bei einem Winkel von 45° ist von einer hohen Empfindlichkeit auszugehen. Ein Winkel von 54,7° bietet sich an, da dieser verhältnismäßig einfach durch anisotrope Ätzverfahren (z. B. mit Kalilauge (KOH)) an Siliziumoberflächen mit Kristallorientierung (100) erzeugt werden kann. In a preferred embodiment of the present invention, the surface normals of the photosensitive sensor regions to the normal of the semiconductor substrate are at an angle between 5 ° to 85 °, preferably 30 ° to 60 °, more preferably 45 ° to 55 ° and especially 45 ° or 54.7 ° , At an angle of 45 °, a high sensitivity is assumed. An angle of 54.7 ° is desirable, as it can be generated relatively easily by anisotropic etching processes (eg, with potassium hydroxide (KOH)) on silicon surfaces with crystal orientation (100).
Besonders bevorzugt sind die geneigten Flächen derart im Halbleitersubstrat angeordnet, dass sie gemeinsam eine zumindest abschnittsweise pyramidale Vertiefung bilden, deren lichtoffene Grundfläche in der Haupterstreckungsebene des Halbleitersubstrats liegt. Eine solche Vertiefung in Pyramidenform kann in den üblichen Halbleitersubstraten mit bekannten Herstellungstechnologien erzeugt werden. Particularly preferably, the inclined surfaces are arranged in the semiconductor substrate such that together they form an at least partially pyramidal depression whose light-open base lies in the main extension plane of the semiconductor substrate. Such a recess in pyramidal shape can be produced in the usual semiconductor substrates with known production technologies.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der lichtoffenen Grundfläche der pyramidenförmigen Vertiefung eine vorzugsweise parallel verlaufende Deckfläche gegenübersteht, so dass ein Hohl-Pyramidenstumpf entsteht. In diese Deckfläche werden im gewöhnlichen Herstellungsprozess eine oder mehrere Öffnungen eingebracht, die das Halbleitersubstrat vollständig durchdringen und in denen in einem nachfolgenden Prozessschritt Durchkontaktierungen hindurchgeführt werden können. Diese Durchkontaktierungen ermöglichen die elektrische Kontaktierung der Anschlussstellen der lichtempfindlichen Sensorbereiche mit Leiterbahnen, die auf der Rückseite des Halbleiter-Trägersubstrats verlaufen, also gegenüberliegend zu der lichtoffenen Grundfläche des Pyramidenstumpfes. A particularly preferred embodiment is characterized in that the light-open base of the pyramid-shaped depression faces a preferably parallel extending top surface, so that a hollow truncated pyramid is formed. In this top surface, one or more openings are introduced in the ordinary manufacturing process, which completely penetrate the semiconductor substrate and in which through-contacts can be passed through in a subsequent process step. These plated-through holes allow the electrical contacting of the connection sites of the photosensitive sensor regions with interconnects that run on the back side of the semiconductor carrier substrate, that is to say opposite to the light-open base surface of the truncated pyramid.
Bei abgewandelten Ausführungsformen wird durch halbleitertechnologische Schritte ein größerer Bereich des Halbleitersubstrats abgetragen, so dass eine Erhöhung über der verbleibenden Grundfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet ist, an welcher die geneigten Flächen mit den lichtempfindlichen Sensorbereichen angeordnet sind. Vorzugsweise weist diese Erhöhung ebenfalls eine Pyramidenform auf, die in diesem Fall allerdings erhaben über der Haupterstreckungsebene des Halbleitersubstrats liegt. Eine solche Gestaltung kann vorteilhaft sein, wenn das zu detektierende Licht in einem sehr kleinen Winkel zur Ebene des Halbleitersubstrats auf den Sensor auftrifft und daher nur vermindert in eine Vertiefung im Substrat eintreten könnte. Durch die erhabene Gestaltung der lichtempfindlichen Sensorbereiche lassen sich sogar Lichtanteile detektieren, die parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleitersubstrats auftreten. Die sonstigen Vorteile, insbesondere die monolithische Gestaltung der gesamten Sensoranordnung, bleiben dennoch erhalten. In modified embodiments, a larger area of the semiconductor substrate is removed by semiconductor technology steps, so that an increase is formed over the remaining base area of the semiconductor substrate on which the inclined areas are arranged with the photosensitive sensor areas. Preferably, this increase also has a pyramidal shape, which in this case, however, is raised above the main extension plane of the semiconductor substrate. Such a design may be advantageous if the light to be detected in a very small angle to the plane of the semiconductor substrate impinges on the sensor and therefore could occur only reduced in a depression in the substrate. Due to the raised design of the photosensitive sensor regions, it is even possible to detect light components which occur parallel to the main extension plane of the semiconductor substrate. The other advantages, in particular the monolithic design of the entire sensor arrangement, still remain.
Die lichtempfindlichen Sensorbereiche sind vorzugsweise als Fotodioden ausgebildet. In einem lichtempfindlichen Sensorbereich kann eine einzelne Fotodiode oder ein Array aus Fotodioden angeordnet werden. The photosensitive sensor regions are preferably designed as photodiodes. In a photosensitive sensor region, a single photodiode or an array of photodiodes can be arranged.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: Further advantages, details and developments of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, with reference to the drawings. Show it:
Der Fotosensor umfasst zunächst ein Halbleitersubstrat
In dem in
In den geneigten Flächen
Durch Pfeile
Durch Bildung des Signalverhältnisses S1/S2 entfällt die Abhängigkeit von Smax und der Einfallswinkel β, der dem gesuchten Einfallswinkel des Lichts entspricht, ergibt sich durch Umstellen und Reihenentwicklung der o. g. Cosinus-Terme. Als bestimmende Größe verbleibt neben den Sensorsignalen S1, S2 noch der von der Bauart des Fotosensors abhängige Neigungswinkel α der geneigten Flächen
Während bei der in
Die Varianten V, VI und VII der in
Bei Lichteinfallswinkeln größer als der Neigungswinkel der nach Innen gerichteten Sensorflächen (β > α) werden die vom Licht angestrahlten Flächen nicht mehr direkt beleuchtet. Eine Auswertung des Lichteinfallswinkels aus den Sensorsignalen wird dadurch schwer oder gar nicht mehr möglich. Um bei Bedarf auch in solchen Situationen eindeutige Einfallswinkelbestimmungen durchführen zu können, kann der Sensor nochmals abgewandelt werden. Dies zeigt die Bauvariante VIII der
Der Fachmann wird erkennen, dass bauliche Abwandlungen des beschriebenen Fotosensors einfach möglich sind. Für besondere Einsatzfälle ist es auch denkbar, dass die im Halbleitersubstrat ausgebildeten Vertiefungen durch ein transparentes Material verschlossen werden, um zwar den Lichteinfall unbehindert zu lassen, die sensitiven Bereiche allerdings vor sonstigen Umwelteinflüssen zu schützen. The person skilled in the art will recognize that structural modifications of the described photosensor are easily possible. For special applications, it is also conceivable that the recesses formed in the semiconductor substrate are closed by a transparent material, in order to allow the incidence of light unhindered, however, to protect the sensitive areas from other environmental influences.
Durch eine gezielt eingestellte Form des Abdeckmaterials kann zudem der Winkelmessbereich und die Winkelempfindlichkeit des Sensors gezielt beeinflusst und auf spezifische Anwendungsfälle optimiert werden. Wird die Abdeckung z. B. linsenförmig gestaltet, kann auch Licht aus größeren Einfallswinkelbereichen auf die geneigten Fotodioden geführt werden, wodurch der Messbereich erweitert werden kann. In addition, the angle measuring range and the angle sensitivity of the sensor can be influenced in a targeted manner and optimized for specific applications by means of a specifically set shape of the covering material. If the cover z. B. lens-shaped, light from larger incident angle ranges can be performed on the inclined photodiodes, whereby the measuring range can be extended.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 01 01
- Halbleitersubstrat Semiconductor substrate
- 02 02
- Vertiefung deepening
- 03 03
- geneigte Flächen inclined surfaces
- 04 04
- lichtempfindliche Sensorbereiche photosensitive sensor areas
- 05 05
- 06 06
- Licht light
- 07 07
- Elektrische Anschlüsse Electrical connections
- 08 08
- Deckfläche cover surface
- 09 09
- Grundfläche Floor space
- 10 10
- 11 11
- durchdringende Öffnung piercing opening
- nn
- Flächennormale des Halbleitersubstrats Surface normal of the semiconductor substrate
- n1, n2 n 1 , n 2
- Flächennormalen der geneigten Flächen Surface normals of the inclined surfaces
- α α
- Neigungswinkel der geneigten Flächen Inclination angle of the inclined surfaces
- β β
- Einfallswinkel des Lichts Angle of incidence of the light
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2012/014236 A1 [0004] WO 2012/014236 A1 [0004]
- DE 102010064140 A1 [0005] DE 102010064140 A1 [0005]
- WO 2011/126316 A2 [0006] WO 2011/126316 A2 [0006]
- DE 3821743 A1 [0007] DE 3821743 A1 [0007]
- DE 4423778 A1 [0008] DE 4423778 A1 [0008]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013109506.2A DE102013109506A1 (en) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | Directionally sensitive photosensor for detecting the direction of incidence of light |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013109506.2A DE102013109506A1 (en) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | Directionally sensitive photosensor for detecting the direction of incidence of light |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013109506A1 true DE102013109506A1 (en) | 2015-03-05 |
Family
ID=52470183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102013109506.2A Withdrawn DE102013109506A1 (en) | 2013-08-30 | 2013-08-30 | Directionally sensitive photosensor for detecting the direction of incidence of light |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013109506A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020083819A3 (en) * | 2018-10-23 | 2020-07-30 | Ink-U-Beta Ag | Method of determining a lighting situation |
CN113646615A (en) * | 2019-03-28 | 2021-11-12 | ams有限公司 | Optical sensor with directional sensitivity |
US11768070B2 (en) * | 2017-07-11 | 2023-09-26 | Japan Aerospace Exploration Agency | Sheet-like structure, shape estimation method, and spacecraft |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3821743A1 (en) | 1988-06-28 | 1990-01-11 | Bosch Gmbh Robert | Sensor for the detection of irradiation |
DE4423778A1 (en) | 1994-06-30 | 1996-01-04 | Christian Steinbrucker | Four-quadrant photodetector sensor detecting light source direction |
DE10234585A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-03-04 | Behr-Hella Thermocontrol Gmbh | Optoelectronic surface mounted device component for receiving electromagnetic radiation, especially sunlight in a motor vehicle has angled supports on a carrier plate |
DE102004053958B3 (en) * | 2004-11-09 | 2005-09-01 | Behr Hella Thermocontrol Gmbh | Device for detecting electromagnetic radiation, especially sunlight, for use in vehicle, has metal core conducting plate with region(s) inclined to its plane, at least one optoelectronic component arranged in inclined region |
WO2008119766A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Ambient light sensor |
DE102009045031A1 (en) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | Georg-Simon-Ohm Hochschule für angewandte Wissenschaften Fachhochschule Nürnberg | Radiation sensor for solar panels |
WO2011126316A2 (en) | 2010-04-07 | 2011-10-13 | (주)스마텍 | Solar sensor device for sensing sunlight |
WO2012014236A1 (en) | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Alitec S.R.L. | Quadrant photodetector and related method for sun tracking |
DE102010064140A1 (en) | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Silicon Micro Sensors Gmbh | Radiation direction sensor and method for determining the angle of incidence of a radiation source |
-
2013
- 2013-08-30 DE DE102013109506.2A patent/DE102013109506A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3821743A1 (en) | 1988-06-28 | 1990-01-11 | Bosch Gmbh Robert | Sensor for the detection of irradiation |
DE4423778A1 (en) | 1994-06-30 | 1996-01-04 | Christian Steinbrucker | Four-quadrant photodetector sensor detecting light source direction |
DE10234585A1 (en) * | 2002-07-30 | 2004-03-04 | Behr-Hella Thermocontrol Gmbh | Optoelectronic surface mounted device component for receiving electromagnetic radiation, especially sunlight in a motor vehicle has angled supports on a carrier plate |
DE102004053958B3 (en) * | 2004-11-09 | 2005-09-01 | Behr Hella Thermocontrol Gmbh | Device for detecting electromagnetic radiation, especially sunlight, for use in vehicle, has metal core conducting plate with region(s) inclined to its plane, at least one optoelectronic component arranged in inclined region |
WO2008119766A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Ambient light sensor |
DE102009045031A1 (en) * | 2009-09-25 | 2011-03-31 | Georg-Simon-Ohm Hochschule für angewandte Wissenschaften Fachhochschule Nürnberg | Radiation sensor for solar panels |
WO2011126316A2 (en) | 2010-04-07 | 2011-10-13 | (주)스마텍 | Solar sensor device for sensing sunlight |
WO2012014236A1 (en) | 2010-07-30 | 2012-02-02 | Alitec S.R.L. | Quadrant photodetector and related method for sun tracking |
DE102010064140A1 (en) | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Silicon Micro Sensors Gmbh | Radiation direction sensor and method for determining the angle of incidence of a radiation source |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11768070B2 (en) * | 2017-07-11 | 2023-09-26 | Japan Aerospace Exploration Agency | Sheet-like structure, shape estimation method, and spacecraft |
WO2020083819A3 (en) * | 2018-10-23 | 2020-07-30 | Ink-U-Beta Ag | Method of determining a lighting situation |
CN113646615A (en) * | 2019-03-28 | 2021-11-12 | ams有限公司 | Optical sensor with directional sensitivity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1357393B1 (en) | Device for the determination of the angle of incidence of radiation on a radiation incidence area | |
DE19838460A1 (en) | Device for determining the angle of incidence of a light source, in particular the sun | |
DE102006058805A1 (en) | Device for detecting movements and forces | |
DE4309206C1 (en) | Semiconductor device having a force and/or acceleration sensor | |
DE112019003597T5 (en) | Photodetection device, semiconductor photodetection element and method for driving a semiconductor photodetection element | |
DE102013109506A1 (en) | Directionally sensitive photosensor for detecting the direction of incidence of light | |
EP2786882B1 (en) | Solar Sensor | |
DE3605141A1 (en) | DIGITAL POSITIONER | |
DE112019003237T5 (en) | SOLID STATE IMAGE DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE | |
EP1597774B1 (en) | Optoelectronic component comprising a light emitting diode and a plurality of light sensors | |
DE112016001021T5 (en) | OPTICAL SENSOR | |
EP2181313A2 (en) | Solar sensor for the detection of the direction of incidence and the intensity of solar radiation | |
EP1695391B1 (en) | Scanning head for optical positional measuring system | |
DE102009046740B3 (en) | Apparatus and method for locating modulated optical radiation sources | |
EP0101536A1 (en) | Relative movement detector | |
DE1808406A1 (en) | Lateral photovoltage radiation detector and method of making the same | |
EP3969302B1 (en) | Glazing unit of a vehicle or building, as well as glazing assembly | |
DE102014200352A1 (en) | A radiation detector apparatus and method of operating a radiation detector apparatus | |
DE102010064140A1 (en) | Radiation direction sensor and method for determining the angle of incidence of a radiation source | |
DE102018104936A1 (en) | Semiconductor component and method for producing a semiconductor component | |
DE102012007677B4 (en) | Optical sensor arrangement | |
EP1202073A2 (en) | Device for determining the position of a light source | |
EP2502088B1 (en) | Device and method for localizing modulated radiation sources | |
DE2631732A1 (en) | CHARGE-COUPLED DEVICE FOR OPTICAL IMAGING | |
DE112021003978T5 (en) | imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |