DE1042782B - Controllable semiconductor junction photocell - Google Patents
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Description
Steuerbare Halbleiter-Sperrschichtphotozelle Die Erfindung betrifft eine steuerbare Halbleiter-Sperrsehichtphotozelle, insbesondere eine steuerbare Halbleiter-Sperrschichtphotozelle mit einem Halbleiterkrstall und großflächigen Sperrschichtelektroden.Controllable Semiconductor Junction Photocell This invention relates to a controllable semiconductor barrier photocell, particularly a controllable one Semiconductor junction photocell with a semiconductor crystal and large area Barrier electrodes.
Bekannte Halbleiter-Sperrschichtphotozellen bestehen aus einem Halbleiterkristall, welcher durch eine Elektrode unter Sperrschiehtbildung und durch eine weitere Elektrode angenähert sperrschichtfrei kontaktiert ist. Um die Empfindlichkeit von Halbleiter-Sperrschichtphotozellen herabzusetzen, ist es bekannt. durch selektiv oder wellenlängenunabhängig schwächende Filter die Intensität der Lichteinstrahlung in dem einen oder anderen Spektralbereich zu vermindern.Known semiconductor junction photocells consist of a semiconductor crystal, which by an electrode with the formation of a barrier and by a further electrode is contacted approximately free of a barrier layer. About the sensitivity of semiconductor junction photocells to belittle it is known. through selective or wavelength-independent weakening Filters the intensity of the light irradiation in one or the other spectral range to diminish.
Nach einem bekannten Vorschlag soll eine steuerbare lichtelektrische Zelle erhalten werden können, wenn in deren lichtempfindliche Schicht eine netz-oder gitterförmige Zwischenelektrode eingebettet wird. Die Beeinflussung des Elektronendurchgangs durch die lichtempfindliche Schicht soll dabei durch. einen Wechsel des Potentials der Zwischenelektrode erfolgen. Diese Anordnung stellt also eine Nachbildung der Verhältnisse in einer Vakuumielektronenröhre darr. Dementsprechend werden die Elektronen von dem zwischen Kathode und Anode bestehenden elektrischen Feld zur Anode transportiert. Dieser Anordnung liegt daher kein Zusammenhang zwischen der Dicke der lichtempfindlichen Schicht und einer Diffusionslänge von elektrischen Ladungsträgern zugrunde. Außerdem bereitet die Einbettung einer netz-oder gitterförmigen Zwischenelektrode in die lichtempfindliche Schicht wegen der erforderlichen elektrischen Trennung von den beiden übrigen Elektroden einerseits und wegen der aus Gründen des Bahnwiderstandes kleinen Schichtstärke andererseits erhebliche praktische Schwierigkeiten.According to a known proposal, a controllable photoelectric Cell can be obtained if in its light-sensitive layer a mesh or grid-shaped intermediate electrode is embedded. Influencing the passage of electrons through the light-sensitive layer is supposed to pass through. a change in potential the intermediate electrode. This arrangement is a replica of the Conditions in a vacuum electron tube darr. Accordingly, the electrons transported to the anode by the electrical field existing between the cathode and anode. This arrangement therefore has no relationship between the thickness of the photosensitive Layer and a diffusion length of electrical charge carriers. aside from that prepares the embedding of a net-shaped or grid-shaped intermediate electrode in the photosensitive layer because of the required electrical separation from the two other electrodes on the one hand and because of the reasons of the rail resistance small layer thickness on the other hand, considerable practical difficulties.
Weiterhin ist zur Herstellung einer kombinierten Hinterwand-Vorderwand-Sperrschichtphotozelle vorgeschlagen worden, in der Deckelektrode einer Sperrschichtphotozelle parallele Furchen solcher Tiefe anzubringen, daß diese die Deckelektrode in Streifen aufteilen und auch in die unter der Deckelektrode liegende Halbleiterschicht eindringen. Hiermit wurde das Ziel verfolgt, eine durch zwei Lichtstrahlen verschiedener Wellenlänge beeinflußbare Sperrschichtphotozelle zu erhalten, bei welcher beim Auffallen von Lichtstrahlen einer bestimmten Wellenlänge durch den Vorderw andphotoeffekt ein in einer Richtung fließender Photostrom und beim Auffallen von Lichtstrahlen einer bestimmten anderen Wellenlänge durch den Hinterwandphotoeffekt ein in entgegengesetzter Richtung fließender Photostrom ausgelöst wird. Bei der kombinierten Sperrschichtphotozelle handelt es sich also um die Vereinigung zweier gleicher, gegeneinandergeschalteter Sperrschichtphotozellien zu einer einzigen Sperrschichtphotozelle. Daher erfolgt bei dieser Sperrschichtphotozelle die Beeinflussung des Photostromes nicht auf elektrischem Wege, sondern durch eine zweite Lichteinstrahlung mit anderer Wellenlänge. Auch ist für die Stärke der Halbleiterschicht bei einer solchen Sperrschichtphotozelle mit einer lichtundurchlässigen Deckelektrode der Bahnwiderstand. maßgebend, während sie bei dieser Sperrschichtphotoelektrode mit einer lichtdurchlässigen Deckelektrode außerdem vom dem Absorptionsvermögen der Halbleiterschicht für die Lichtstrahlung abhängt. Ferner muß zumindest bei einer der beiden Sperrschichten der kombinierten Sperrschichtphotozelle auf eine Flächenausdehnung und eine dementsprechende Leistungsfähigkeit verzichtet werden.It is also used to produce a combined rear-front wall barrier photocell has been proposed parallel in the top electrode of a barrier photocell To make furrows of such depth that they divide the top electrode into strips and also penetrate into the semiconductor layer located under the cover electrode. Herewith The aim was to create one through two beams of light of different wavelengths to obtain susceptible barrier photocell, in which upon falling of Light rays of a certain wavelength through the front wall photo effect Photocurrent flowing in one direction and one when light rays strike certain other wavelength by the back wall photo effect one in opposite Direction flowing photocurrent is triggered. With the combined barrier photocell it is therefore a matter of the union of two equal, mutually connected Barrier photocell into a single barrier photocell. Therefore it takes place With this barrier photocell the influence of the photocurrent is not electrical Paths, but by a second light irradiation with a different wavelength. Even is for the thickness of the semiconductor layer in such a barrier photocell the sheet resistance with an opaque cover electrode. authoritative while they with this barrier photoelectrode with a translucent cover electrode also on the absorption capacity of the semiconductor layer for the light radiation depends. Furthermore, at least one of the two barrier layers must have the combined Barrier layer photocell on a surface area and a corresponding performance be waived.
Eine weitere bekannte Halbleiterphotozelle besteht aus einer zu einem Bauelement vereinigten Anordnung von zwei Photozellen. Bei dieser Halbleiterphotozell.e ist auf die beiden Seiten einer Trägerelektrode je eine Halbleiterschicht aufgebracht, deren von der Trägerelektrode abgewandte Oberflächen je mit einer lichtdurchlässigen Elektrode bedeckt sind. Diese beiden lichtdurchlässigen Elektroden sind elektrisch in Reihe geschaltet und weisen eine gemeinsame Zuleitung auf. Die zweite Zuleitung ist mit der Trägerelektrode verbunden. Diese Halbleiterphotozel.le stellt eine Photozelle mit einer doppelt großen Ausdehnung der lichtempfindlichen Schicht dar und kann von den beiden Seiten der Trägerelektrode her beleuchtet werden. Eine Steuerelektrode weist diese Halbleiterphotozelle nicht auf. Sie ist auch nicht in anderer Weise als steuerbare Halbleiter-Sperrschichtphotozelle ausgebildet.Another known semiconductor photocell consists of one to one Component combined arrangement of two photocells. With this semiconductor photocell.e a semiconductor layer is applied to each side of a carrier electrode, their surfaces facing away from the carrier electrode each with a transparent one Electrode are covered. These two transparent electrodes are electrical connected in series and have a common lead. The second lead is connected to the carrier electrode. This semiconductor photozel.le represents a photocell with twice the size of the photosensitive layer illuminated from both sides of the carrier electrode. A control electrode does not have this semiconductor photocell. It is not in another either way designed as a controllable semiconductor junction photocell.
Gegenstand der Erfindung ist eine steuerbare Halbleiter-Sperrschichtphotozelle, deren Halbleiterkristall scheibenförmig und von einer Stärke in der Größenordnung der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger oderkund kleiner als die Diffusionslänge ist, wobei auf der einen Fläche der Scheibe eine lichtdurchlässige großflächige Sperrschichtelektrode und auf der anderen Fläche der Scheibe eine zweite großflächige Sperrschichtelektrode aufgebracht sowie an der Scheibe eine dritte Elektrode angebracht ist, welche mit der einen Sperrschichtelektrode einen ein veränderbares elektrisches Glied enthaltenden Stromkreis und mit der anderen Sperrschichtelektrode einen Photostromkreis bildet. Eine besonders günstige Ausführung der Erfindung besteht darin, einen Halbleiterkristall vorzusehen, dessen Dicke klein gegen die Diffusionslänge ist.The invention relates to a controllable semiconductor junction photocell, whose semiconductor crystal is disc-shaped and has a thickness of the order of magnitude the diffusion length of the minority charge carriers or less than the diffusion length is, wherein on one surface of the disc is a translucent large area Barrier electrode and on the other surface of the disc a second large area A barrier electrode is applied and a third electrode is attached to the pane is, which with the one barrier electrode one a changeable electrical Element containing circuit and with the other junction electrode a photo circuit forms. A particularly advantageous embodiment of the invention consists in a semiconductor crystal to be provided, the thickness of which is small compared to the diffusion length.
Gegenüber der bekannten optischen Einstellung der Empfindlichkeit ermöglicht die Halbleiter-Sperrschichtphotozelle nach der Erfindung eine Steuerung der Empfindlichkeit, insbesondere der spektralen Empfindlichkeit, mit elektrischen Mitteln. Als (photoelektrische) Empfindlichkeit wird das bei verhältnismäßig schwacher Einstrahlung festgestellte Verhältnis von abgegebenem Photostrom zu einfallendem Lichtduantenstrom bezeichnet.Compared to the known optical setting of the sensitivity the semiconductor junction photocell of the invention enables control the sensitivity, especially the spectral sensitivity, with electrical Means. The (photoelectric) sensitivity is relatively weak Irradiation determined ratio of emitted photocurrent to incident Referred to as light duant current.
Die Halbleiter-Sperrschichtphotozalle gemäß der Erfindung erweist sich auf Grund ihres anderen Aufbaues und ihrer anderen Wirkungsweise den bekannten, mit einer netz- oder gitterförmigen Zwischenelektrode steuerbaren lichtelektrischen Zellen in ihrer Leistung, insbesondere bezüglich der angeführten Eigenschaften der bekannten, mit einer Zwischenelektrode steuerbaren, lichtelektrischen Zelle als. überlegen. Im Vergleich zu der bekannten steuerbaren lichtelektrischen Zelle mit Zwischenelektrode ist die Halbleiter-Sperrschichtphotozelle nach der Erfindung außerdem in einfacher und sicherer Weise herzustellen.The semiconductor barrier photocall according to the invention proves due to their different structure and their different mode of action the known, with a mesh or grid-shaped intermediate electrode controllable photoelectric Cells in their performance, especially with regard to the properties of the known, with an intermediate electrode controllable, photoelectric cell as. think. Compared to the known controllable photoelectric cell with The intermediate electrode is also the semiconductor junction photocell according to the invention to manufacture in a simple and safe manner.
Bei der gemäß der Erfindung ausgebildeten Halbleiter-Sperrschichtphotozelle kann das die Steuerung bewirkende veränderbare elektrische Glied ein veränderbarer elektrischer Widerstand sein. Dies erweist sich als besonders zweckmäßig. Denn dann kann durch eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Widerstandes auf einfachste Weise eine Erhöhung bzw. Herabsetzung der Empfindlichkeit herbeigeführt werden.In the semiconductor junction photocell formed in accordance with the invention the changeable electrical member effecting the control may be a changeable one be electrical resistance. This proves to be particularly useful. Because then can easily be achieved by increasing or decreasing the resistance Way, an increase or decrease in sensitivity can be brought about.
Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist die steuerbare Halbleiter-Sperrschichtphotozelle einen Steuerstromkreis auf, der zwischen der dritten Elektrode und der lichtdurchlässigen großflächigen Sperrschichtelektrode liegt und das veränderbare elektrische Glied enthält, sowie einen Photostromkreis, der zwischen der dritten. Elektrode und der großflächigen Sperrschichtelektrode liegt.According to an advantageous embodiment of the invention, the controllable Semiconductor junction photocell has a control circuit between the third Electrode and the transparent large-area barrier electrode is and the changeable electrical member includes, and a photocircuit that connects between the third. Electrode and the large-area barrier layer electrode lies.
Die Halbleiter-Sperrschichtphotozelle nach der Erfindung ist in einer zweckmäßigen Ausführung mit einer dritten Elektrode versehen, welche völlig oder nahezu sperrschichtfrei angebracht ist. Diese Elektrode kann vorteilhaft - auch unabhängig der Beschaffenheit ihres Kontaktes - von dem bei Einstrahlung beleuchteten Volumen weiter entfernt als eine Diffusionslänge angeordnet werden.The semiconductor junction photocell of the invention is in one expedient execution provided with a third electrode, which completely or is attached almost without a barrier layer. This electrode can be beneficial - too regardless of the nature of their contact - from the one illuminated when exposed to light Volume can be placed further away than a diffusion length.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet die dritte Elektrode mit der lichtdurchlässigen großflächigen Sperrschichtelektrode einen Photostromkreis und mit der zweiten großflächigen Sperrschichtelektrode einen Stromkreis, der das veränderbare elektrische Glied enthält, mit welchem die Steuerung der Sperrschichtphotozelle bewirkt wird.In a further embodiment of the invention, the third forms Electrode with the transparent large-area barrier electrode a photo circuit and with the second large-area junction electrode a circuit that the contains a variable electrical member with which the control of the junction photocell is effected.
Geeignete Halbleitersubstanzen zur Ausführung der erfindungsgemäßen Halbleiter-Sperrschichtphotozelle sind insbesondere Germanium, Silizium oder halbleitende Verbindungen aus Elementen der III. und V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente oder intermetallische Verbindungen. Als lichtdurchlässige großflächige Sperrschichtelektroden erweisen sich Elektroden vorteilhaft, welche durch Aufdampfen dünner Schichten, insbesondere dünner Goldschichten, hergestellt werden.Suitable semiconductor substances for carrying out the inventive Semiconductor junction photocells are in particular germanium, silicon or semiconducting ones Compounds from elements of III. and V. Group of the Periodic Table of the Elements or intermetallic compounds. As transparent, large-area barrier electrodes electrodes prove to be advantageous which, by vapor deposition of thin layers, especially thin gold layers.
Die auf der zweiten Scheibenfläche angebrachte großflächige Sperrschichtelektrode kann entweder aus einer lichtdurchlässigen oder auch aus einer beliebigen sperrachichtbildenden und großflächig kontaktierenden Elektrode bestehen.The large-area barrier electrode attached to the second disk surface can either consist of a translucent or any blocking light-forming and a large area contacting electrode.
Ein Ausführungsbeispiel einer steuerbaren Sperrschichtphotozelle nach der Erfindung ist in einer Figur in zum Teil schematischer Darstellung gezeichnet. Die Beschreibung des Aufbaues der steuerbaren Halbleiter-Sperrschichtphotozelle erläutert gleichzeitig das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Halbleiter - Sperrschichtphotozelle sowie deren Betriebsweise.An embodiment of a controllable barrier photocell according to the invention is drawn in a figure in a partially schematic representation. The description of the structure of the controllable semiconductor junction photocell simultaneously explains the method for producing a semiconductor according to the invention - barrier photocell and its mode of operation.
Die steuerbare Halbleiter - Sperrsehichtphotozelle nach der Erfindung weist einen Halbleiterkristall 1, eine lichtdurchiläs,sige großflächige Sperrschichtelektrode 2, eine großflächige Sperrschichtelektrode 3, eine dritte Elektrode 4 und einen das veränderbare elektrische Glied 5 enthaltenden Steuerstromkreis sowie einen beispielsweise ein Anzeige- oder Registrierinstrument 6 enthaltenden Photostromkreis auf. Im Betrieb kann die steuerbare Halbleiter-Sperrschichtphotozelle 1 bis 5 in Richtung des geraden Pfeiles mit dem beispielsweise zu messenden Licht beleuchtet werden.The controllable semiconductor barrier photocell according to the invention has a semiconductor crystal 1, a light-permeable, large-area barrier-layer electrode 2, a large-area barrier-layer electrode 3, a third electrode 4 and a control circuit containing the variable electrical element 5 and a photocurrent circuit containing, for example, a display or registration instrument 6 on. During operation, the controllable semiconductor junction photocell 1 to 5 can be illuminated in the direction of the straight arrow with the light to be measured, for example.
Als Halbleiterkristall l kann ein scheibenförmig hergestellter Kristall, insbesondere Einkristall, verwendet werden, welcher beispielsweise aus alektronenleitendem Germanium bestehen kann. Die Stärke des Halbleiterkristalls 1 beträgt nach der Erfindung vorzugsweise weniger als eine Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in dem Halbleiterkristall. In einkristallinem Germanium ist die Diffusionslänge der Defektelektronen von der Größenordnung 10-1 cm. Beispielsweise kann dann die Halbleiterscheibe 5 - 10-2 cm stark ausgeführt sein.A crystal produced in the shape of a disk, in particular single crystal, can be used, which, for example, made of electron-conducting Germanium can exist. The thickness of the semiconductor crystal 1 is according to the invention preferably less than a diffusion length of the minority charge carriers in the Semiconductor crystal. In single crystal germanium is the diffusion length of the hole of the order of 10-1 cm. For example, the semiconductor wafer 5 - Be 10-2 cm thick.
Auf der einen großflächigen Oberfläche der Scheibe trägt der Halbleiterkristall 1 eine lichtdurchlässige großflächige Sperrschichtelektrode 2, vorzugsweise eine dünne, insbesondere durch Aufdampfen aufgebrachte Goldschicht. Die zweite Scheibenfläche kann ebenfalls zweckmäßig mit einer großflächigen Sperrschichtelektrode aus Gold versehen sein. Die Dicke der Elektrode 3 kann. bei Lichteinstrahlung durch die Elektrode 2 beliebig, also unter anderen Gesichtspunkten, gewählt werden. Günstig kann sie daher als dünne Goldschicht ausgeführt sein, welche mit einem zweiten Metall so weit verstärkt wird, daß sie als Trägerelektrode dienen kann.The semiconductor crystal is carried on one large surface of the disk 1 a transparent large-area barrier electrode 2, preferably one thin gold layer, in particular applied by vapor deposition. The second disc face can also be useful with a large-area barrier electrode made of gold be provided. The thickness of the electrode 3 can. when light is shining through the electrode 2 can be chosen at will, i.e. from a different point of view. It can be cheap therefore be designed as a thin gold layer, which with a second metal so is greatly reinforced that it can serve as a support electrode.
Die dritte Elektrode 4 ist beispielsweise mindestens nahezu sperrschichtfrei an dem Halbleiterkristall 1 angebracht. Sie kann statt dessen bzw. außerdem so angeordnet sein, daß sie sich von dem bei Einstrahlung beleuchteten Volumen weiter entfernt als eine Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger befindet.The third electrode 4 is at least almost free of a barrier layer, for example attached to the semiconductor crystal 1. You can instead or also so arranged be that it is further removed from the volume illuminated when irradiated is located as a diffusion length of the minority charge carriers.
Oft ist es günstig, die Elektrode 4 als Trägerelektrode auszubilden und die Elektrode 3 lediglich als großflächige Sperrschichtelektrode vorzusehen. Bei Lichteinstrahlung durch die Elektrode 2 kann über die Dicke der Elektrode 3 noch besonders verfügt werden. Sie kann dann beispielsweise günstig als legierter Germanium-Indium-Kontakt oder als pn-Übergang ausgebildet werden.It is often advantageous to design the electrode 4 as a carrier electrode and the electrode 3 only as a large-area barrier layer electrode to be provided. When light is irradiated through the electrode 2, the thickness of the Electrode 3 can still be specially designed. You can then, for example, cheap be designed as an alloyed germanium-indium contact or as a pn junction.
ach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der 1?rfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, bildet die dritte Elektrode 4 mit der lichtdurchlässigen großflächigen Sperrschichtelektrode 2 einen das veränderbare elektrische Glied 5 enthaltenden Steuerstromkreis undmit der großflächigen Sperrschichtelektrode3 einen beispielsweise ein Instrument 6 enthaltenden Photostromkreis. Beispielsweise kann als veränderbares elektrisches Glied 5 ein veränderbarer elektrischer Widerstand, z. B. ein nichtlinearer Widerstand, angeordnet werden.According to a preferred embodiment of the invention, which is shown in the Drawing is shown, the third electrode 4 forms with the translucent large-area barrier layer electrode 2 a variable electrical member 5 containing control circuit and with the large-area junction electrode 3 a for example a photocircuit containing an instrument 6. For example, can as a variable electrical element 5, a variable electrical resistance, z. B. a non-linear resistor can be arranged.
Die Steuerwirkung der Halbleiter-Sperrschichtphotozelle nach der Erfindung wird dadurch ermöglicht, daß durch den Lichteinfall in den Halbleiterkristall 1 überschüssig erzeugte Elektronen und Defektelektronen mittels des angegebenen Steuerstromkreises dem Photostromkreis in veränderbarem Ausmaß entzogen werden können.The control effect of the semiconductor junction photocell according to the invention is made possible by the incident light in the semiconductor crystal 1 Excess electrons and defect electrons generated by means of the specified control circuit can be withdrawn to a variable extent from the photocurrent circuit.
In dem Halbleiterkristall diffundieren die durch Lichtabsorption erzeugten Elektrone.n-Defektelektronen-Paare zu den Sperrschichten der Elektroden 2 und 3. Bei einem sehr hohen Widerstand 5, z. B. bei einem unendlich großen Widerstand, und bei einem sehr kleinen Widerstand des Instrumentes 6, z. B. bei einem praktisch kurzgeschlossenen Photostromkreis, gelangen im Gleichgewichtszustand eine verhältnismäßig große Anzahl Paare von Elektronen und Defektelektronen zu der Sperrschicht der Elektrode 3. Dort werden die Ladungsträger durch die Sperrschicht getrennt und ergeben den Photostrom des Photostromkreises 4-1-3-6. Die Elektronen-Defektelektronen-Paare, die zur Sperrschicht der Elektrode 2 diffundieren, ergeben zufolge des praktisch im Leerlaufzustand befindlichen Steuerstromkreises einen verhältnismäßig kleinen Diffusionsstrom, der durch lzekombination von dessen Ladungsträgern dem Photostrom des Photostromkreises 2-1-4-5 verlorengAt.Those generated by light absorption diffuse in the semiconductor crystal Electron.n defect electron pairs to the barrier layers of electrodes 2 and 3. At a very high resistance 5, e.g. B. with an infinitely large resistance, and with a very small resistance of the instrument 6, e.g. B. with a practical short-circuited photocircuit, get a relatively in the equilibrium state large number of pairs of electrons and holes to the barrier layer of the electrode 3. There the charge carriers are separated by the barrier layer and result in the Photo current of the photo circuit 4-1-3-6. The electron-hole pairs, which diffuse to the barrier layer of the electrode 2, result from the practical control circuit in the idle state has a relatively small one Diffusion current, which is formed by the combination of its charge carriers and the photocurrent of the photo circuit 2-1-4-5 lost.
Dieser-Diffusionsstrom zu der Elektrode 2 erhöht sich beträchtlich, wenn der Widerstand 5 von einem beispielsweise praktisch unendlich großen Wert auf einen beispielsweise durch den.Kurzschluß des Steuerstromkreises 2-1-4-5 gegebenen kleinen Wert erniedrigt wird. Dann werden die durch Diffusion zu der Elektrode 2 gelangenden Elektronen und Defektelektronen durch die Sperrschicht der Elektrode 2 getrennt und ergeben einen Photostrom in dem Steuerstromkreis 4-1-2-5. Die dem Photostromkreis 4-1-3-5 fehlenden Stromträger erreichen in diesem Fall des kurzgeschlossenen Steuerstromkreises ihre größte "Zahl. Durch einen Widerstandswert des Widerstandes 5, der zwischen dem praktisch unendlich kleinen Wert des Kurzsch.lußzustandes und dem praktisch unendlich großen Wert des Leerlaufzustandes liegt, lassen sich daher verschieden große Empfindlichkeiten des Photostromkreises 4-1-3-6 erzielen, die größer oder kleiner sind, je nachdem die Größe des Widerstandes 5 des Steuerstromkreises 4-1-2-5 größer oder kleiner vorgesehen wird. Selbstverständlich kann die Größe des Widerstandes 5 auch als Funktion einer physikalischen Steuergröße geregelt werden.This diffusion current to the electrode 2 increases considerably, when the resistance 5 of a value, for example, practically infinitely large one given for example by the short circuit of the control circuit 2-1-4-5 small value is lowered. Then, by diffusion to the electrode 2 passing electrons and holes through the barrier layer of the electrode 2 separated and result in a photocurrent in the control circuit 4-1-2-5. The dem Photo circuit 4-1-3-5 missing current carrier reach in this case the short-circuited Control circuit its largest "number. By a resistance value of the resistor 5, which is between the practically infinitely small value of the short-circuit state and the practically infinitely large value of the idle state, can therefore achieve different sensitivities of the photo circuit 4-1-3-6, the are larger or smaller, depending on the size of the resistor 5 of the control circuit 4-1-2-5 larger or smaller is provided. Of course, the size of the Resistance 5 can also be controlled as a function of a physical control variable.
Die Änderung der Empfindlichkeit kann mit Besonders günstigem Wirkungsgrad für Wellenlängen vorgenommen werden, deren Eindringtiefe klein gegen die Stärke des scheibenförmigen Halbleiterkristalls 1 ist. In diesem Spektralbereich kann die Empfindlichkeit der Halbleiter-Sperrschichtphotozelle nach der Erfindung um eine Größenordnung oder mehr verändert werden.The change in sensitivity can be particularly effective for wavelengths whose penetration depth is small compared to the strength of the disk-shaped semiconductor crystal 1 is. In this spectral range, the Sensitivity of the semiconductor junction photocell according to the invention by one Order of magnitude or more can be changed.
Weiterhin ermöglicht eine erfindungsgemäße Halbleiter-Sperrschichtphotozelle eine praktisch wellenlängenunabhängige Steuerung ihrer Empfindlichkeit, wenn deren Halbleiterkristall 1 eine Stärke klein gegen die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger und groß gegen die Eindringtiefe des zur Einstrahlung vorgesehenen Lichtes gegeben wird.Furthermore, a semiconductor barrier photocell according to the invention enables a practically wavelength-independent control of their sensitivity, if their Semiconductor crystal 1 has a thickness small compared to the diffusion length of the minority charge carriers and given large compared to the depth of penetration of the light intended for irradiation will.
Wellenlängen, deren Eindringtiefe groß gegen die Stärke des Halbleiterkristalls 1 ist, werden in dem Halbleiterkrista11 zwischen den großflächigen Sperrschiehtelektroden 2 und 3 homogen absorbiert. Die Beeinflussung der Empfindlichkeit der Halbleiter-Sperrschichtphotozelle tritt für große Wellenlängen gegenüber der für kleine Wellenlängen zurück, und zwar mit wachsender Eindringtiefe in steigendem Maße.Wavelengths whose penetration depth is large compared to the strength of the semiconductor crystal 1 are in the semiconductor crystal 11 between the large-area barrier electrodes 2 and 3 absorbed homogeneously. Affecting the sensitivity of the semiconductor junction photocell takes a back seat for large wavelengths compared to that for small wavelengths, namely with increasing penetration depth in increasing measure.
Enthält das Licht, mit dem die Halbleiter-Sperrschichtphotozelle beispielsweise entsprechend der gezeichneten Figur beleuchtet werden soll, Wellenlängen aus einem weiten Spektralbereich, dann setzt sich die Veränderung der Empfindlichkeit der Halbleiter-Sperrschichtphotozelle zufolge der Steuerung nach der Erfindung aus zwei Anteilen zusammen. Bei einer erfindungsgemäßen Halbleiter-Sperrschichtphotozelle kann nämlich deren Empfindlichkeit bezüglich des kurzwelligen Anteiles des eingestrahlten Lichtes in verhältnismäßig weitem Umfang gesteuert werden, während die Beeinflussung der Empfindlichkeit bezüglich des langwelligen Anteiles mit zunehmender Wellenlänge kleiner wird.Contains the light with which the semiconductor junction photocell for example to be illuminated in accordance with the figure drawn, wavelengths from one wide spectral range, then the change in the sensitivity of the Semiconductor junction photocell according to the control of the invention of two Shares together. In a semiconductor junction photocell according to the invention can namely their sensitivity with regard to the short-wave portion of the irradiated Light can be controlled to a relatively large extent, while influencing the sensitivity to the long-wave component with increasing wavelength gets smaller.
Wird bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung die großflächige Sperrschichtelektrode 3 als lichtdurchlässige Elektrode vorgesehen und erfolgt die Lichteinstrahlung durch diese Elektrode 3, dann ergeben sich Verhältnisse z. B. in bezug auf maximalen Wirkungsgrad des Einflusses des Steuerstromkreises auf den Photostromkreis, welche entsprechend der erläuterten Wirkungsweise der erfindungsgemäßen steuerbaren Halbleiter-Sperrschichtphotozelle etwas veränderte Eigenschaften ergeben. Beispielsweise findet man bei dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Halbleiter-Sperrschichtphotozelle, daß die Empfindlichkeit hinsichtlich von Wellenlängen mit einer Eindringtiefe von der Größenordnung der Scheibenstärke des Halbleiterkristalls 1 oder einer größeren Eindringtiefe mit dem größten Wir'1cungsgrad zu beeinflussen ist. Andererseits ist die Größe der Einwirkung auf die Empfindlichkeit der Sperrschichtphotozelle bei Einstrahlung durch die großflächige und in diesem Ausführungsbeispiel lichtdurchlässige Sperrschichtelektrode 3 des Photostromkreises gegenüber der bei Einstrahlung durch die großflächige Sperrschichtelektrode 2 des Steuerstromkreises - abgesehen von Einzelfällen - geringer.In another embodiment of the invention, the large-area Barrier layer electrode 3 is provided as a transparent electrode and is carried out Light irradiation through this electrode 3, then there are ratios z. B. with respect to the maximum efficiency of the influence of the control circuit on the Photo circuit, which according to the explained mode of operation of the invention controllable semiconductor junction photocell result in somewhat changed properties. For example, in this embodiment of the semiconductor junction photocell according to the invention, that the sensitivity to wavelengths with a penetration depth of the order of magnitude of the slice thickness of the semiconductor crystal 1 or a larger one The depth of penetration can be influenced with the greatest efficiency. On the other hand is the magnitude of the effect on the sensitivity of the barrier photocell Irradiation through the large-area and, in this exemplary embodiment, translucent Barrier layer electrode 3 of the photocircuit opposite to that when irradiated the large-area junction electrode 2 of the control circuit - apart from Individual cases - less.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEL21631A DE1042782B (en) | 1955-03-31 | 1955-03-31 | Controllable semiconductor junction photocell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEL21631A DE1042782B (en) | 1955-03-31 | 1955-03-31 | Controllable semiconductor junction photocell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1042782B true DE1042782B (en) | 1958-11-06 |
Family
ID=7262141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEL21631A Pending DE1042782B (en) | 1955-03-31 | 1955-03-31 | Controllable semiconductor junction photocell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1042782B (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR584723A (en) * | 1923-10-18 | 1925-02-12 | Improvement in batteries or photoelectric cells | |
| AT140155B (en) * | 1933-12-23 | 1935-01-10 | Hermine Schustek | Photoelectric cells and methods of making the same. |
| DE737089C (en) * | 1939-05-06 | 1943-07-05 | Sueddeutsche App Fabrik G M B | Process for the manufacture of barrier photocells |
| US2406139A (en) * | 1941-02-27 | 1946-08-20 | Colin G Fink | Photocell for measuring long wave radiations |
-
1955
- 1955-03-31 DE DEL21631A patent/DE1042782B/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR584723A (en) * | 1923-10-18 | 1925-02-12 | Improvement in batteries or photoelectric cells | |
| AT140155B (en) * | 1933-12-23 | 1935-01-10 | Hermine Schustek | Photoelectric cells and methods of making the same. |
| DE737089C (en) * | 1939-05-06 | 1943-07-05 | Sueddeutsche App Fabrik G M B | Process for the manufacture of barrier photocells |
| US2406139A (en) * | 1941-02-27 | 1946-08-20 | Colin G Fink | Photocell for measuring long wave radiations |
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