DE1472237A1

DE1472237A1 - Verfahren zum Messen eines Lichtintensitaetsbereiches und Anordnung zur Durchfuebrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1472237A1
Application number: DE19651472237
Authority: DE
Inventors: Bosch Dipl-Ing Dr Phi Berthold; Schickle Dipl-Ing Gerhard; Pollmann Dipl-Ing Horst
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-11-11
Filing date: 1965-12-24
Publication date: 1969-03-27
Also published as: DE1256728B; DE1472237B2; DE1256724B; JPS4430536B1; GB1119090A; FR1498844A; GB1116169A

Description

TELEFUNKEN 14/ζ 2 37 _{15# März 1968}

EE/PT-BK/Sch/KÖ Patentverwertungsgesellschaft m.b.H. W 5987

Verfahren zum Messen eines Lichtintensitätsbereiches und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Messen eines vorgegebenen Lichtintensitätsbereiches sowie mit einer Anordnung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens.

Vor kurzem 1st eine Methode zur Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen im Mikrowellengebiet bekanntgeworden, wie dies beispielsweise in der Literaturstelle ^wSolid-state Commun? 1, (1965) Seite 88 bis 91* "Microwave Oscillations of Current in Ill-V-Semiconductors" beschrieben wurde.

In einem älteren Vorschlag (DAS 1 256 724) wurde bereits ein Verfahren zur Beeinflussung von elektromagnetischen Schwingungen im Mikrowellenbereloh, die mit Hilfe eines Halbleiterbauelementes, bestehend aus einem einkristallinen Halbleiterkörper vorgegebener Abmessung« vorzugsweise aus einem Ill-V-Verbindungshalbleiter, das bei Oberschreiten einer kritischen elektrischen Feldstärke aufgrund einer eich innerhalb des Halbleiterkörpers ausbildenden, den Halbleiterkörper durchlaufenden Hochfeldzone als Oszillator wirkt, erzeugt werden« mit Hilfe von Licht beschrieben, bei welchem das elektrische Feld mit Hilfe einer Spannungsquelle erzeugt wird, die einen vorgegebenen Innenwiderstand besitzt.

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d.h. es liegt nicht konstante Spannungseinspeisung vor. In einer Anwendung dieses Verfahrens ist auf die Messung des Über- bzw. Untersehreitens einer vorgegebenen Lichtintensität mit Hilfe des Halbleiterbauelementes hingewiesen. · ·

Vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen vorgegebenen Lichtintensitätsbereich zu- messen»

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Verfahren wird hierfür erflndungsgemäss vorgeschlagen, dass zwei Halbleiterkörper« bestehend aus je einem an sich bekannten einkristallinen Halbleiterkörper vorgegebener Abmessung, vorzugsweise aus einem Ill-V-Verbindungshalbleiter, der bei Überschreiten einer kritischen elektrischen Feldstärke aufgrund einer sich Innerhalb des Halbleiterkörpers ausbildenden und diesen durchlaufenden Hochfeldzone als Oszillator wirkt, in den Wirkungsbereich des Lichtes gebracht sind und dass beide Halbleiterkörper mit nicht konstanter Spannungseinspeisung verschieden stark oberhalb der kritischen Feldstärke betrieben werden.

In der KLg. 1 ist die Strom-Spannungs-Kennlinie eines solchen Hnlbltitereltmentee dargestellt, bei weloher mit A ein Arbeltspunkt bezeichnet let, bei dem die an Halbleiterelement anliegende Spannung die zur Auslösung von Schwingungen notwendig· kritiaohe Spannung U_R ist. Dl· in Auesenkreis entstehenden

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Stromschwingungen schwanken zwischen den beiden Werten """max ^una *min* ^^ird ^⁰⁵ Halbleiterelement beispielsweise mit der zum Schwingungseinsatz notwendigen kritischen Spannung Uj. vorgespannt, so dass Strom- bzw. Spannungsschwingungen auftreten, so können, wie bereits vorgeschlagen, die Schwingungen durch Lichteinstrahlungen unterbunden werden. Dies tritt auf, wenn keine konstante Spannungseinspeisung des Halblelterelementes vorliegt und der bei Lichteinstrahlung auftretende Fotostrom so gross ist, dass die Vorspannung unter den kritischen Wert IL. absinkt.

Wenn das eingestrahlte Licht z.B. die optische Feldstärke B, hat, so wird die Schwingung nur dann aussetzen, wenn die Vorspannung des Halbleiterelementes um nicht mehr als einen bestimmten Betrag über dem kritischen Wert U_K liegt. Hat das eingestrahlte Licht die optische Feldstärke Ep, wobei E₂ grosser als E, sei, so wird die Schwingung auch aussetzen, wenn die Vorspannung höher als im ersten Fall Über dem kritischen Wert Ug liegt. Dies rührt daher, dass die Spannungsänderung am Halbleiterelement Im letzteren Fall wegen der grösseren Lichtintensität und des damit verbundenen grösseren Fotostromes ebenfalls grosser ist.

In der Fig. 2 ist eine mögliche Verteilung der einfallenden Lichtintensität dargestellt, bei welcher ein periodischer Wechsel zwischen den beiden Lichtstarken Ε_χ und E₂ angenommen ist. Die oben erwähnten Schwellwerte der Lichtintensität können

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- 4 -durch geeignete Wahl der Vorspannung eingestellt werden.

Die erfindungsgemässe Anordnung zur Durchführung des Verfahren besteht aus zwei Halbleitern, welche verschieden stark über der Jeweiligen kritischen Vorspannung betrieben werden. Bei dieser Ausführungsform lässt sich ein Licht-Intensitätsbereich "ausfiltern". Sprechen beide Halbleiterbauelemente auf die Lichteinstrahlung an, d.h. setzen für beide die Schwingungen aus, dann liegt die Lichtintensität oberhalb der durch die höchste Vorspannung gegebene Schwelle. Setzt hingegen bei dem Halbleiterbauelement mit der höheren Vorspannung die Schwingung nicht aus, aber bei dem Element mit der kleineren Vorspannung, so liegt die Intensität des eingestrahlten Lichtes oberhalb der durch die kleinere Vorspannung vorgegebenen Lichtintensität, aber unterhalb der durch die grössere Vorspannung vorgegebenen Intensität. Verwendet man mehrere bzw. verschiedene Halbleiterbauelemente, die Jeweils verschieden weit oberhalb der kritischen Spannung Ug vorgespannt sind bei gleicher Lichteinstrahlung oder variiert man die Vorspannung an mindestens einer der Elemente, so lässt sich damit die Intensität des eingestrahlten Lichtes feststellen«

Bei Verwendung mehrerer Halbleiterbauelemente 1st es besonders vorteilhaft, wenn diese auf einem gemeinsame» Substrat angebracht sind und aus gleiche» Halbleitermaterial bestehen. Bei

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einer besonderen AusfUhrungsform der Erfindung besitzen diese Teilelemente gleiche Schwingfrequenzen.

Es ist ferner möglich» bei gleichen Schwingfrequenzen die Halbleiterbauelemente aus verschiedenen Halbleitermaterialien aufzubauen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können darüber hinaus die Teilelemente so dimensioniert werden, dass die entstehenden Schwingungen verschiedene Frequenzen aufweisen.

In der Fig. 5 ist im Prinzipschaltbild ein Teil einer erfindungsgemässen Anordnung mit dem einen Halbleiterbauelement dargestellt, die im einfachsten Fall aus einer Serienschaltung eines Halbleiterelementes Pr, einer zugehörigen Vorspannungsquelle U und einem Lastwiderstand IL besteht. Die einfallende Lichtstrahlung 1st hierbei durch gewellte Pfeile L symbolisiert. Mit Ug ist die am Halbleiterelement anliegende wirksame Vorspannung bezeichnet.

In der Pig. 4 ist ein· besonders zweckmässige AusfUhrungsform dargestellt. Das Halbleiterbauelement Pr ist hierbei durch einen zwischen den beiden ohm'sehen Bndkontakten K^ und K₂ vorhandenen weiteren Kontakt K^ in awei Bereiohe aufgeteilt. Der Teil der Länge a erhält seine erforderliohe Vorspannung von der Spannungequelle U^, während der Teil der Länge b duroh die Spannungsquelle U₂ vorgespannt wird·

Zwischen dem Kontakt K^ und dem gernein·amen Punkt zwischen

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den beiden Spannungsquellen 1st der Lastwldei^t"and R, eingefügt. Ausserdem 1st es möglich« dass die Halbleiterbauelemente getrennt auf je einen zugehörigen Lastwiderstand arbeiten.

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Claims

- 7 -Patentansprüche

1) Verfahren zum Messen eines vorgegebenen Lichtintensität sbereiches, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Halbleiterkörper, bestehend aus je einem an sich bekannten einkristallinen Halbleiterkörper vorgegebener Abmessung, vorzugsweise aus einem III-V-Verbindungshalbleiter, der bei Oberschreiten einer kritischen elektrischen Feldstärke aufgrund einer sich innerhalb des Halbleiterkörpers ausbildenden und diesen durchlaufenden Hochfeldzone als Oszillator wirkt, in den Wirkungsbereich des Lichtes gebracht sind und dass, beide Halbleiterkörper mit nicht konstanter Spannungseinspeisung verschieden stark oberhalb der kritischen Feldstärke betrieben werden.

2) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbleiterkörper auf einem gemeinsamen Substrat angebracht sind.

J5) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungsquellen variabel ausgebildet sind.

4) Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

dass die beiden Halbleiterkörper verschiedene Schwing-' frequenzen besitzen.

Neue Unterlagen

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