DE1514613A1 - Optoelektronische Halbleitervorrichtung - Google Patents
Optoelektronische HalbleitervorrichtungInfo
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Description
Siemens & Halske München, den -4NOV1965
A. ticnnerellGchaft Wittelsbacherplatz 2
FA 65/3133
Optoelektronische Halbleitervorrichtung
Bekanntlich kann man strahlungseinpfindliche Halbleiterbauelemente,
z.B. eine yierschichten-Kippdiode, durch optische Strahlung auslosen. Dabei kann die auslösende optische
Strahlung von einem zur lichtemission befähigten Halbleiterbauelement,
z.B. einer laserdiode, erzeugt werden. Tabei ist bereits vorgeschlagen worden, eine pnpn-Kippdiode
mit den strahlungsenittierenden Bauelement, z.B. einer Laser-
9 0 9 8 2 6/0560 bad oTV.o1.«
PA 9/!301/277 29.10.196? - 2 -
PA9/5OV277 -2-
15H613
diode, zu einen einzigen Halbleiterkörper zu vereinigen.
Die Erfindung befaßt sich mit einer besonders zweckmäßigen
Ausgestaltung solcher Vorrichtungen, indem sie zwischen der.i strahlungsemittierenden und dem atrahlungsempfangenden
Halbleiterbauelement einen lichtleiter vorsieht, der gleichzeitig die mechanische Verbindung zwischen den beiden Halbleiterbauelementen
liefert. Unter einem Lichtleiter versteht rr.an ein gestrecktes Gebilde, z.B. einen Stab, aus
durchsichtigem Material wie Glas, Quarz oder durchsichtigem Kunststoff. Die Wirkungsweise eines solchen Lichtleiters
besteht darin, daß ein an einem Ende in den Lichtleiter eintretendes Lichtbündel beim Auftreffen an die Seitenwände
cos Lichtleiters total reflektiert wird, so daß das Bündel den Lichtleiter erst am anderen Ende wieder verlassen kann.
Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine optoelektronische
Halbleitervorrichtung mit einem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement und einen durch diese Strahlung schaltbaren
Halbleiterbauelement, die beide zu einem winzigen Körper vereinigt sind, wobei erfindungsgemäß ein zwischen
diesen beiden Halbleiterbauelementen vorgesehener Lichtleiter die beiden Halbleiterbauelemente zu einem einsigen
Körper vereinigt und die optische Verbindung zwischen ihnen bcwiriit und dieser Lichtleiter aus isolierendeis elektronischen
Halbleitermaterial besteht, dessen optische Brechzahl für
BAD OR'O'MM
909826/0560 ' AL
— 3 —
pa 9/501/277 -j- 15H613
die verwendete Strahlung von der optischen Brechzahl mindeotens
eines der beteiligten Halbleiterbauelemente in dem an den Lichtleiter angrenzenden Bereich um höchstens 20 $
abweicht. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß die optische Brechzahl des Lichtleiters der des einen Bauelements, insbesondere
der des Senders, gleich ist und von der deö anderen Bauelements, vorzugsweise des Empfängers, um höchstens 20 $>
abweicht.
Gegenüber den bekannten optoelektronischen Relais, bei denen
die Übertragung über eine Luft- oder Vakuumstrecko erfolgt,
vermeidet die erfindungsgemäße Anordnung hohe Reflexicnsverluste
und sichert daher ein Maximum an Steuerewpfindlichkeit, so daß eine der Lehre der Erfindung genügende Vorrichtung
durch entsprechend schwache elektrische Impulse gesteuert werdon kann.
In der Zeichnung ist eine der Lehre der Erfindung genügende Halbleitervorrichtung dargestellt. Sie besteht aus einem \
Senderteil Λ, z.B. aus Galliumarsenid, und einem Empfängerteil
B, z.B. aus semiisolierendem Galliumarsenid (d.h. Galliumarsenid, dessen Dotierung so gewählt i3t, daß alle
oder ein ^roficr £eil der durch normale Dotierungselemente
rrzeugten Ladungsträger in Fallen ($$&§$))' festgehalten werden
und daher nicht zur Leitfähigkeit beitragen können). Die
beiden Halbleiterbauelemente A und B sowie der Lichtleiter ergeben einen stabförmigen heterogenen Halbleiterkörper. Die
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- 4 -BAD OHlQIfIAL
Struktur der beiden Halbleiterbauelemente A und B kann natürlich unterschiedlich sein, da es eine Reihe verschiedener
bekannter zur Lichtemission fähiger sowie durch Licht achaltbarer Halbleiterbauelemente gibt. Im Beispielsfalle ist A
eine Emissionsdiode und B eine Schaltdiode. Als elektrische Kontakte sind die Elektroden E^ und Eg als Eingang sowie E,
und I!. als Ausgang vorgesehen. Das vom pn-übergang an der Elc3:trode E1 entstehende Licht wird über den η leitenden
^ Teil n. der Galliumarseniddiode A und über den Lichtleiter L
A
zum Empfäneor B weitergeleitet. Es beeinflußt dort die elektrischen
Eigenschaften des pn-übergangeß und kann hierdurch als optisches Übertragungsmittel ausgenutzt werden.
Die Bestandteile einer Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung sind zweckmäßig so zu wählen, daß die von dem
Emissionsteil A erzeugte Strahlung unter möglichst geringen Verlusten an den Empfängerteil gelangt. Dies bedeutet, daß
der Absorptionskoeffizient für das zu übertragende Licht W cöclichst nicht größer als 10 pro cm sein soll. Diese-Forderung
ist vor allem an das Material des Lichtleiters zu stellen. Zur Einstellung des Absorptionskoeffizienten kann
man beotir.Kte Bart ic rung smaßnahmen treffen, welche die Ab-3orptior.sfühi£keit
stark, die Leitfähigkeit hingegen nur wenig beeinflussen. Beispielsweise kann man die Absorptionsfähigkeit
einer AττγΒ*-Verbindung beeinflussen, indem man
sie ciit einer anderen AjjjBy-Verbindung dotiert. So kann man
z.B. den Absorptionskoeffizienten von Galliumarsenid durch
SO0826/O5SO
PA9/5oi/m ■; -r- T514613
Zugabe von etwa 1 $ von Galliumphosphid Gewichtsanteil für
das licht einer Anordnung nach der Zeichnung mit der angegebenen materiellen Beschaffenheit mindestens um den Paktor
verbessern.
In ähnlicher V/eise lassen sich z.B. - insbesondere für den
lichtleiter - mit Galliumantirconid oder mit Indiumarsenid
dotiertes Galliumarsenid oder - vorzugsweise mit Schwefel dotiertes -Arsensulfid verwenden.
11 Patentansprüche
1 Figur
1 Figur
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Claims (1)
- Patentansprüche1.) Optoelektronische Halbleitervorrichtung mit einem strahlungsenittierenclen Halbleiterbauelement und einem durch diese Strahlung schaltbaren Halbleiterbauelement, die beide zu einen einzigen Körper vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen diesen beiden Halbleiterbauelementen vorgesehener Lichtleiter die beiden Halbleiter- W bauelemente zu einem einzigen Körper vereinigt und die optische Verbindung zwischen ihnen bewirkt und dieser lichtleiter aus isolierendem elektronischen Halbleitermaterial besteht, dessen optische Brechzahl für die verwendete Strahlung von der optischen Brechzahl mindestens eines der beteiligten Halbleiterbauelemente in dem an den Lichtleiter angrenzenden Bereich um höchstens 20 i* abweicht.2.) Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Brechzahl des Lichtleiters der des einen Bauelements, insbesondere der des Senderß, gleich ist und von der des anderen Bauelements, vorzugsweiεe der des Empfängers um höchstens 20 ^ abweicht.3.) Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (A) aus Galliumarsenid, dor Empfängertöil (B) aus Silizium und der Lichtleiter (L) aus semiisolierendem Galliumarsenid besteht.909826/0560 o- ■: -ctedPA 9/501/277 . - 7 -Halbleitervorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Senderteil (A), Empfängerteil (B) und Lichtleiter zusammen eine stabförmige Anordnung bilden.5·) Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4»dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionskoeffizient für das verwendete licht längs dec lichtweges mindestenoim Lichtleiter höchstens 20 pro ca beträgt. J6.) Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Absörptionskoeffizient durch .eine Dotierung eingestellt ist.7.) Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindesteno ein aus einer AjjjBy-Verbindung bestehender 5eil mit einer anderen AjjjB^-Verbindung dotiert ist.8.) Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 biß 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zum !eil aus mit Galliumphosphid dotiertem Galliumarsenid besteht.9.) Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche \ bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zum Teil aue edit Gälliurantimat id ^atierteia Galliustarsenid besteht.90 9 8 26 /.OSfO- BAD ORIGINAL10.) Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9f dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zum !Peil aus mit Indiurcarsenid. dotiertem Galliumarsenid besteht.11.) Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zum Teil aus ggfe. mit Schwefel dotiertem Arsenaulfid besteht.BAD OFIlGINAL909826/0560
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