DE2165652A1

DE2165652A1 - Storage disk for an image pickup tube

Info

Publication number: DE2165652A1
Application number: DE19712165652
Authority: DE
Inventors: Henri Saint Nazaire Eymes Rougeot (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1970-12-30
Filing date: 1971-12-30
Publication date: 1972-07-13
Also published as: FR2120340A5; GB1361000A

Description

βΟΟΟ MOneh.n 60, 28.Dezember 1971 Erntb.rg.rstrati· IfβΟΟΟ MOneh.n 60, December 28, 1971 Erntb.rg.rstrati · If

* Dr. Gertrud Hauser Dlpl.-Ing. Gottfried Leiser* Dr. Gertrud Hauser Dlpl.-Ing. Gottfried Leiser

Unser Zeichen: T 1125 ... Patentanwälte Our reference: T 1125 ... patent attorneys

T.l.fom S3 15 10T.l.from S3 15 10

i MOndnn 1178»i MOndnn 1178 »

173, Bd.Haussmann
Paris 8e » Frankreich.173, vol. Haussmann
Paris 8e »France .

Speicherplatte für eine BildaufnahmeröhreStorage disk for an image pickup tube

Die Erfindung betrifft eine Speicherplatte für eine Bildaufnahme röhre von Typ Vidikon.The invention relates to a storage disk for image recording Vidikon-type tube.

Es sei zunächst an den Aufbau und die Wirkungsweise einer Vidikonröhre erinnert.First of all, the structure and mode of operation of a vidicon tube should be remembered.

Eine derartige Röhre, die bei Pennsehaufnahraen sehr weitgehend verwendet wird, enthält eine Speicherplatte zum Aufzeichnen und Lesen ' eines . Abtast-Elefctronenstrahlsystem.Such a tube, which is very widely used at Pennsehaufnahraen is used, contains a storage disk for recording and Read 'one. Scanning elephant beam system.

Der vom Elektronenstrahlsystem erzeugte Elektronenstrahl wird magnetisch oder elektrostatisch konzentriert und tastet Punkt für Punkt die Speicherplatte ab, die durch eine auf einen lichtdurchlässigen Leiter aufgebrachte photo leitende Schicht gebildet ist.Im Verlauf dieser Abtastung bringt der Elektronenstrahl an jedem Punkt der Speicherplatte negative Ladungen auf, die durch die Elektronen gebildet sind, die vom Elektronenstrahl bei seinem Durchgang durch diesen Punkt zurückgelassen werden, bis sich an dem abgetasteten Punkt das Katodenpotential aus ~ bildet. Die leitende Schicht ist lichtdurchlässig und wird . ihrerseits auf einem Potential gehalten, das positiv gegenThe electron beam generated by the electron beam system becomes magnetically or electrostatically concentrates and scans point by point the storage disk, which by one on one translucent conductor applied photoconductive layer In the course of this scan, the electron beam brings negative charges at every point on the storage disk, formed by the electrons left behind by the electron beam as it passes through this point, until the cathode potential becomes apparent at the scanned point ~ forms. The conductive layer is translucent and will. in turn held at a potential that is positive against

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das Katodenpotential ist, so daß sich eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Seiten der Photoleiterschicht ausbildet, wenn kein Kriechstrom in deren Innerem vorhanden ist. Wenn die Photoleiterschicht durch den licht durchlas! ge n Leiter hindurchbelichtet wird, gehen die aηgesammeIt en negative η ladungen durch die Speicherplatte hindurch, wodurch das Potential der beiden Flächen an dem buchteten Punkt ausgeglichenwird. Wenn der Elektronenstrahl zu dem betreffenden Punkt zurückkommt, bringt er die fehlende Ladungsmenge auf, damit das Potential dieses Punktes wieder auf das Katodenpotential gebracht wird, wodurch ein örtlicher Verschiebungsstrom in der Photoleiterschicht und durch einen-damit verbundenen Widerstand erzeugt wird. An den Klemmen des Widerstands kann ein elektrisches Signal abgenommen werden, das der Licht menge proportional ist, die zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Durchgängen des Elektronenstrahls an diesem Punkt empfangen worden ist. .is the cathode potential, so that there is a potential difference forms between the two sides of the photoconductor layer, when there is no leakage current inside. If the photoconductor layer let through the light! ge n ladder is exposed through, the total goes into negative η charges through the storage disk, thereby equalizing the potential of the two surfaces at the indented point. When the electron beam comes back to the point in question, it brings up the missing amount of charge, so that the potential of this point is brought back to the cathode potential, whereby a local displacement current in the photoconductor layer and through one connected to it Resistance is generated. An electrical signal can be picked up at the terminals of the resistor, indicating the amount of light is proportional to that between the two successive passages of the electron beam received at that point has been. .

Bei einer neueren Ausbildung des Vidikons ist die photoleitende S pe ic bauplatte durch ein Diodenraosaik ersetzt worden, dessen Dioden durch punktförmige Difi&sionen von p-Inselchen in einem Siliziumsubstrat des Leitungstyps η erzeugt werden, wobei jedes dieser Inselchen die Rolle eines der zuvor betrachteten Punkte spielt, und die die Inselchen tragende Fläche des Substrats dem Elektronenstrahlsystera zugewandt ist. Im Verlauf der Abtastung bringt der Elektronenstrahl, wie bei dem zuvor beschriebenen Vidikon, auf jedes dieser Inselchen negative Ladungen auf, wodurch die entsprechenden pn-Übergänge in der Sperrichtung vorgespannt werden.In a more recent version of the vidicon, the photoconductive one S pe ic building board has been replaced by a diode mosaic, its diodes through punctiform diffusions of p-islets in a silicon substrate of conductivity type η, each of these islets playing the role of one of those previously considered Points plays, and the surface of the substrate carrying the islets faces the electron beam system. in the The electron beam brings the course of the scan, as in the previously described Vidicon, negative charges on each of these islets, creating the corresponding pn junctions be biased in the reverse direction.

Die einfallende Strahlung, der das Substrat an der Seite ausgesetzt ist, die der die p-Inselohen tragenden Seite entgegengesetzt ist, verursacht durch Ionisation das Erscheinen von,beweglichen Ladungen toeider Vorzeichen im Innern des Substrats. Ein Teil dieser Ladungen bewegt sich in Richtung auf den pn-übergang hin, der von dem p-Inselchen und dem ihm zugewandten Teil des Substrats gebildet ist; dieThe incident radiation affecting the substrate on the side is exposed, the side bearing the p islets opposite, caused by ionization the appearance of moving charges of harmless signs within of the substrate. Some of these charges move in the direction of the pn junction, that of the p islet and the part of the substrate facing it is formed; the

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positiven Ladungen, die diesen Übergang erreichen und durch ihn hindurchgehen, neutralisieren die negativen Ladungen, die von dem Elektronenstrahl bei seinem letzten Durchgang auf dieses p-Inselehen aufgebracht worden sind. Beim nächsten Durchgang durch dieses Inselchen bringt der Elektronenstrahl negative Ladungen auf, durch die das Potential des Inselchens wieder auf das Katodenpotential gebracht wird. Die zur Erzeugung dieser Wirkung erforderliche Menge an negativen Ladungen ist der Lichtmenge proportional, die zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Durchgängen des Elektronenstrahls durch das betreffende Inselchen empfangen worden ist. Die Schwankung des Potentials des Inselchens zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Durchgängendes Elektronenstrahls induziert einen V er-Schiebungsstrom in der entsprechenden Diode. Dieser Strom geht durch einen Widerstand, an dessen Klemmen das elektrische Signal abgenommen werden kann. Die Verbesserung, die von dieser letzten Art von Speicherplatten gegenüber den früheren Photo-Widerstands-Speicherplatten erreicht wird, besteht darin, daß unter sonst gleichen "Voraussetzungen das an den Klemmen des Widerstands erhaltene Signal im zweiten Fall größer als im ersten Pail ist. Ferner erlauben die Halbleiter-Speicherplatten einen Betrieb bei breiteren Lichtspektren als die gewöhnlichen Speicherplatten; insbesondere ist ihre Empfindlichkeit zu großen Wellenlängen hin (Infrarot) größer . Ferner sind diese Speicherplatten frei von Remanenz und einer Markierung wenig unterworfen.positive charges that reach this transition and pass through it neutralize the negative charges that of the electron beam applied to this p-island in its last pass. At the next Passing through this islet, the electron beam applies negative charges that increase the potential of the islet is brought back to the cathode potential. The generation this effect is the amount of negative charges required proportional to the amount of light that occurs between the two successive passes of the electron beam the islet in question has been received. The variation in the potential of the islet between the two consecutive ones The electron beam passing through induces a displacement current in the corresponding diode. This current goes through a resistor, at whose terminals the electrical Signal can be picked up. The improvement made by this latter type of storage disk over the earlier photo-resistive storage disks is achieved, consists in the fact that, under otherwise identical "conditions, the terminal of the Resistance received signal in the second case is greater than in the first pail. Furthermore, the semiconductor storage disks allow operation at wider light spectra than the ordinary storage disks; in particular, their sensitivity is too great Wavelengths towards (infrared) larger. Furthermore, these are storage disks free of remanence and little subject to marking.

Die erfiidungsgemäße Speicherplatte besteht aus einer Schicht eines geeigneten Halbleiters vom Leitungstyp n, auf deren eine Fläche ein Mosaik von Schottky-Dioden aufgebracht ist, die dadurch erhalten sind, daß eine Reihe von Metallkontakten in innigen Kontakt mit dem Halbleitermaterial gebracht' werden. Auf der anderen Seite trägt diese Speicherplatte einen lichtdurchlässigen leitenden Film.Aus später zu erläuternden Gründen hat der für die Bildung der erfindungsgemäßen Speicherplatte verwendete Halbleiter eine geringe Dichte an freien Ladungsträgern, undThe storage disk according to the invention consists of one layer a suitable semiconductor of conductivity type n, on one surface of which a mosaic of Schottky diodes is applied, which thereby are obtained that a series of metal contacts are brought into intimate contact with the semiconductor material. On the other side, this storage disk carries a translucent conductive film. For reasons to be explained later, the one used to form the storage disk of the present invention Semiconductors have a low density of free charge carriers, and

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-A--A-

das Metall der Metallkontakte wird aus den Metallen mit großer Austrittsarbeit ausgewählt. Die Austrittsarbeit eines Metalls ist ein Maß für die Energie, die ein Elektron dieses Metalls besitzen rauß,i damit sie die Trennfläche zwischen einem aus diesem Metall gefertigten Teil und dem umgebenden Medium, im allgemeinen dem yakuura überschreiten kann. Die Austrittsarbeiten der Metalle liegen praktisch zwischen 1,3 und 5 e.V. Das Metall der hier in Frage kommenden MetalIkontakte wird aus den Metallen ausgewählt, die eine Austrittsarbeit von mehr als 4,7 eV haben.the metal of the metal contacts is made from the metals with great work function selected. The work function of a metal is a measure of the energy that an electron has this metal own rauß, i thus the interface between a part made of this metal and the surrounding medium, generally which yakuura can exceed. The working out of the metals are practically between 1.3 and 5 e.V. The metal of the metal contacts in question here is selected from those metals that have a work function greater than 4.7 eV.

Die Speicherplatte wird in der Röhre so angeordnet, daß die " Metallkontakte dem ElektronenstrahlSystem zugewandt sind.The storage plate is arranged in the tube in such a way that the "metal contacts" face the electron beam system.

Die Erfindung wird an Hand derZeichnung be ispielshalber beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention is illustrated by way of example with reference to the drawing described. In the drawing show:

Fig.1 eine schematische Schnittansicht einer Bildaufnahmeröhre bekannter Art,1 is a schematic sectional view of an image pickup tube known species,

Fig.2 eine Schnittansicht einer Speicherplatte für eine Bildaufnahmeröhre nach der Erfindung,Fig.2 is a sectional view of a storage disk for a Image pick-up tube according to the invention,

Fig.3 eine perspektivische Ansicht der Speicherplatte von Pig.2, 3 shows a perspective view of the storage disk from Pig. 2,

Fig.4 ein Schema zur Erläuterung der Wirkungsweise der Speicherplatte nach der Erfindung,4 shows a diagram to explain the mode of operation of the Storage disk according to the invention,

Fig.5 ein weiteres Schema zur Erläuterung der Wirkungsweise der Speicherplatte nach der Erfindung und5 shows a further scheme to explain the mode of operation the storage disk according to the invention and

Fig.6 eine zum Teil aufgeb chene perspektivische Ansicht einer Speicherplatte nach der Erfindung.6 is a partially open perspective view of a Storage disk according to the invention.

BADBATH

Pig.1 zeigt im Schnitt eine Bildaufnahmeröhre bekannter Art; in dieser Darstellung erkennt man einen symbolisch durch einen Strich dargestellten Elektronenstrahl 1, der von einer Elektronenquelle 6 kommt und von einer Elektrodenanordnung 7 zu einer Speicherplatte 2 hin beschleunigt wird, die durch eine lichtdurchlässige leitende Schicht 21 und eine photoleitende Schicht' 22 gebildet ist, wobei die Fokussierung und die Ablenkung de3 Elektronenstrahls bei dem gewählten Beispiel durch Spulen und 9 erfolgen. Eine Netzelektrode 20 dient zur Vergleichmäßigung des Potentials. Die Teile 6, 7 und 20 bilden das Elektronenstrahlsystem.Pig.1 shows in section an image pickup tube of known type; In this representation, an electron beam 1, symbolically represented by a line, can be seen, which is from an electron source 6 comes and is accelerated by an electrode arrangement 7 to a storage plate 2, which is through a translucent conductive layer 21 and a photoconductive layer '22 is formed, the focusing and the deflection de3 Electron beam in the example chosen by coils and 9 take place. A mesh electrode 20 is used for equalization of potential. Parts 6, 7 and 20 form the electron beam system.

Die von dem Gegenstand stammende Lichtstrahlung trifft in der Darstellung von links auf der lichtdurchlässigen Vorderseite 3 des Röhrenkolbens 4 auf; die gesamten Röhrenanschlüsse sind durch den rechten Teil des Röhrenkolbens 4 nach außen geführt.The light radiation originating from the object hits the translucent front side from the left in the illustration 3 of the tubular piston 4; the entire tube connections are led through the right part of the tube piston 4 to the outside.

Das elektrische Signal, das von jedem der Punkte der Speicherplatte bei deren Abtastung durch den Elektronenstrahl 1 geliefert wird, geht über einen Widerstand R, der an die lichtdurchlässige leitende Schicht 21 angeschlossen ist; die Potentialanderungeη an den Klemmen dieses Widerstands ergeben das Videosignal über den Kondensator C. V₀ ist die Spannung, die zwischen der Elektronenquelle 6 und der leitenden Schicht 21 der Speicherplatte. 2 angelegt ist.The electrical signal which is supplied from each of the points of the storage disk when it is scanned by the electron beam 1 passes through a resistor R which is connected to the transparent conductive layer 21; the potential changes at the terminals of this resistor result in the video signal via the capacitor C. V ₀ is the voltage between the electron source 6 and the conductive layer 21 of the storage disk. 2 is created.

Fig.2 ist eine Schnittansicht einerSpeicherρ latte nach der Erfindung. In dieser Darstellung sind Metallkontakte 10 zu erkennen, die in Kontakt mit einem Halbleitersubstrat 11 stehen, das auf der Seite, die der die Metallkontakte 10 tragenden Seite entgegengesetzt ist, einen leitenden Film trägt. Diese Schicht ist für die einfallende Strahlung durchlässig. Die ganze Anordnung haftet mit der leitenden Fläche auf einem dicken lichtdurchlässigen Träger 13_f bei- ' spielsweise aus Glas, der einen integrierenden Bestandteil des nicht dargestellten Röhrenkolbens bildet.Fig. 2 is a sectional view of a storage plate according to the invention. In this illustration, metal contacts 10 can be seen which are in contact with a semiconductor substrate 11, which carries a conductive film on the side opposite to the side carrying the metal contacts 10. This layer is transparent to the incident radiation. The entire arrangement adheres with the conductive surface to a thick, translucent carrier 13 _f, for example made of glass, which forms an integral part of the tubular bulb, not shown.

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Pig.3 zeigt die Speicherplatte von Fig.2 in perspektivischer A ns ic ht. -Pig.3 shows the storage disk of Fig.2 in perspective Opinion. -

^In Fig.2 und 3 haben dieDicken der verschiedenen Schichten, ebenso wie die Anzahl der dargestellten Metallkontakte, keine Beziehung zur Wirklichkeit.^ In Fig. 2 and 3 the thicknesses of the different layers, as well as the number of metal contacts shown, no relation to reality.

Fig.3 ist ein S^lchema zur. Erläuterung der Wirkungsweise der Speicherplatte nach der Erfindung. Der Elektronenstrahl 1 kommt in der Darstellung von rechts,während die vom Gegenstand stammende Strahlung von links kommt, wie durch einen geschlängelten Pfeil angedeutet ist. Die Strahlung geht durch den lichtdurchlässigen Träger 13 und die lichtdurchlässige leitende Schicht 12 hindurch und erreicht den Halbleiter, in dem sie das Erscheinen von freien Ladungsträgern der beiden Vorzeichen verursacht. Der Elektronenstrahl 1 bringt beim Übergang über die Metallkontakte 10 auf diese negative Ladungen auf, bis deren Potential das Potential der Katode erreicht, von der die Elektronen emittiert werden; diese Katode ist mit Masse verbunden, ebenso wie der Endpunkt M der Signalabnahmsschaltung. Die Dioden, die von jedem der Metallkontakte 10 und dem ihm gegenüberliegenden Abschnitt des Halbleitersubstrats gebildet sind, werden dadurch in der Sperrichtung vorgespannt, wodurch verhindert wird, daß die von dem Elektronenstrahl auf die Metallkontakte aufgebrachten Elektronen diese Metallkontakte verlassen können. Die Schwierigkeit des Verlas3ens der Metallkontakte ist für diese Elektronen umso größer, je größer die Potentialschwelle am Übergang zwischen' dem Detail der Metallkontakte 10 und dem Halbleitersubstrat 11 ist. Für einen gegebenen Halbleiter ist diese Potential schwel Ie umso größer, je höher die Austritte arbeit des die Ketal Ikontakte bildenden Metalls ist. Der Kriechstrora oder Dunkelst rom, d.h. der selbst beim Fehlen einer Photonenstrahlung erhaltene Strom, ist gering: Zwischen zwei auf-; einanderfolgenden Vorbeigängen des Elektronenstrahls behalten die Metallkontakte ihre Ladung sehr gut, denn die von dem Elektronenstrahl auf diese Metallkontakte aufgebrachten ElektronenFig.3 is a S ^l chema for. Explanation of the mode of operation of the storage disk according to the invention. In the illustration, the electron beam 1 comes from the right, while the radiation originating from the object comes from the left, as indicated by a meandering arrow. The radiation passes through the transparent carrier 13 and the transparent conductive layer 12 and reaches the semiconductor, in which it causes the appearance of free charge carriers of the two signs. When passing over the metal contacts 10, the electron beam 1 applies negative charges to these until their potential reaches the potential of the cathode from which the electrons are emitted; this cathode is connected to ground, as is the end point M of the signal pickup circuit. The diodes formed by each of the metal contacts 10 and the portion of the semiconductor substrate opposite it are thereby reverse-biased, thereby preventing the electrons applied by the electron beam to the metal contacts from leaving these metal contacts. The difficulty in leaving the metal contacts is greater for these electrons, the greater the potential threshold at the transition between the detail of the metal contacts 10 and the semiconductor substrate 11. For a given semiconductor, the greater the work of the metal forming the ketal contacts, the greater this potential is. The creeping current or dark current, ie the current obtained even in the absence of photon radiation, is small: between two; successive passages of the electron beam, the metal contacts keep their charge very well, because the electrons applied by the electron beam to these metal contacts

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haben große Schwierigkeiten,· die Potentialschwelle zu überschreiten, da diese hoch ist.have great difficulty crossing the potential threshold, since this is high.

Das Aufbringen von negativen Ladungen auf die Metallkontakte wird durch zugeordnete positive ladungen kompensiert, die sich in die Halbleiter zone oder Raumladungazone erstrecken, die vor dem Kontakt liegt und sich daraus ergibt, daß freie Elektronen, die ursprünglich um im Halbleitermaterial vorhandene Stb'rstoffe kreisen, zu derjenigen Seite des Halbleitersubstrats fließen, die der die Metallkontakte tragenden Seite entgegengesetzt ist. Für eine gegebene negative Ladung, die auf die MetaIlkontakte aufgebracht wird, ist die Ausdehnung der Rauraladungszone in Richtung der Dicke des Halbleitersubstrats umso größer, je kleiner die Störstoffdichte ist, d.h. die Anzahl von Störstoffatomen pro Voluraeneinheit des Halbleiter materials, die in der Lage sind, Elektronen abzugeben.The application of negative charges to the metal contacts is compensated by assigned positive charges, which extend into the semiconductor zone or space charge zone, which are in front of the contact and it results from this that free electrons, the originally present in the semiconductor material Stb'rstoffe circle, flow to that side of the semiconductor substrate which is opposite to the side carrying the metal contacts. For a given negative charge on the metal contacts is applied, the expansion of the room charge zone in the direction of the thickness of the semiconductor substrate is greater, the the impurity density is smaller, i.e. the number of impurity atoms per volume unit of the semiconductor material that is contained in the Are able to donate electrons.

Allgemein ist diese Tiefe e durch die folgende Formel gegeben:In general, this depth e is given by the following formula:

worin A eine Kenngröße des Materials, N-p die Dichte der freien Ladungsträger und V das zwischen einem Metallkontakt und der auf der entgegengesetzten Seite aufgebrachten leitenden Schicht angelegte Potential ist. Dies zeigt, daß unter sonst gleichen Voraussetzungen fliese Dicko zunimmt, wenn die Anzaü N-p der freien Ladungsträger abnimmt.where A is a parameter of the material, N-p is the density of the free charge carrier and V that between a metal contact and the conductive one applied on the opposite side Layer is applied potential. This shows that, all other things being equal, the thickness of the tile increases when the number N-p the free charge carrier decreases.

Durch geeignete Wahl der Größe iL· kann erreicht werden, daß die vor jedem Metallkontakt liegende Raumladungsζ one sich bis zu der Fläche des Halbleitersubstrats erstreckt, die der die Metallkont-akte tragenden Fläche entgegengesetzt ist, d.h. bis zu der Fläche , die der einfallenden Strahlung ausgesetzt ist.By a suitable choice of the quantity iL · it can be achieved that the space charge lying in front of each metal contact is up to extends to the surface of the semiconductor substrate which is opposite to the surface carrying the metal contacts, i.e. up to to the area exposed to the incident radiation.

2 Q 98? D /(174.62 Q 98? D /(174.6

Von den freien Ladungsträgern beider Vorzeichen, die unter der Wirkung der Lichtstrahlung im Halbleitermaterial in Übereinstimmung mit der vorstehenden Erläuterung der Halbleiter-Speicherplatten bekannter Art erscheinen, werden die positiven Ladungen unter der Wirkung des elektrischen Feldes zu den Metallkontakten hin angesogen, und die negativen Ladungen zu der den Metallkontakten entgegengesetzten Flächen des HaIbleitersübstrats. .Of the free charge carriers of both signs, those under the effect of the light radiation in the semiconductor material in accordance appear with the above explanation of the semiconductor memory disks of known type, the positive Charges are sucked in to the metal contacts under the effect of the electric field, and the negative charges to of the surfaces of the semiconductor substrate opposite the metal contacts. .

Infolge des Vorhandenseins von Raumladungszonen, welche sich über die ganze Dicke des Halbleitersubstrats erstrecken, erfolgt dieses Abfließen der Ladungen bei den erfindungsge massen Speicherplatten, insbesondere das Abfließen der positiven Ladungen zu den Metallkontakten mit größerer Wirksamkeit als bei den bisher bekanntenSpeicherplatten, denn der Verlust an positiven Ladungen zu den zwischen den Metallkontakten liegenden Oberflächenabschnitten der.Speicherplatte ist praktisch unterdrückt, da diese Ladungen in der betreffenden Zone zu den Mefellknntakten hin kanalisiert werden. : .As a result of the presence of space charge zones, which Extending over the entire thickness of the semiconductor substrate, this discharge of the charges takes place in the case of the storage disks according to the invention, in particular the discharge of the positive ones Charges to metal contacts with greater effectiveness than in the previously known storage disks, because of the loss of positive charges to those between the metal contacts Surface sections of the storage disk is practically suppressed, as these charges in the relevant zone to the Mefell contacts be channeled towards. :.

Nun ist die zu den Metallkontakten hin abfließende Menge _; positiver Ladungen gleich der Menge negativer Ladungen,, die der Elektronenstrahl beim nächsten Vorbeigang auf den betreffenden Metallkontakt aufbringen muß, damit dessen Potential wieder auf das Katoden potential gebracht wir.d, und diese steht ihrerseits in direktem Verhältnis mit. dem Signal, das von.dem diesen] Metallkontakt entsprechenden Punkt der Speicherplatte geliefert wird. Die von der erfindungsgemäßen Speicherplatte gelieferten Signale sind also unter sonst gleichen Voraussetzungen stärker als diejenigen der Speicherplatten bekannter A_rt.Now is the amount flowing off towards the metal contacts _; positive charges equal to the amount of negative charges which the electron beam has to apply to the metal contact in question the next time it passes, so that its potential is brought back to the cathode potential, and this in turn is directly related to it. the signal supplied by the point on the storage disk corresponding to this metal contact. The signals supplied by the storage disk according to the invention are therefore stronger than those of the storage disks of known type, _all other things being equal.

Fig.5 zeigt in größerem Maßstab einen Abschnitt der Speicherplatte von Fig.4. Diese Darstellung zeigt die Grenze der Raumladungszone E an der den ^etallkontakten entgegengesetzten Fläche der Speicherplatte und die Bewegung der positiven und5 shows a section of the storage disk on a larger scale of Fig.4. This illustration shows the boundary of the space charge zone E at the one opposite the metal contacts Area of the storage disk and the movement of the positive and

negativen Ladungen in dieser Zone. Diese Grenze folgt wegen de3 punktförraigen Charakters der Metal!kontakte nicht genau der Ebene dieser Fläche, sondern der Girlande f.negative charges in this zone. This limit does not follow exactly because of the punctiform nature of the Metal! Contacts the plane of this area, but the garland f.

Dies sind noch nicht die einzigen Vorteile der Speicherplatte nach der Erfindung. Wenn man nämlich nochmals auf den Dunkelstrom zurückkommt, wovon der Teil, der von den auf die MetallbpntakiB aufgebrachten Elektronen stammt, nach vorstehendem umso kleiner ist, je größer die Austrittsarbeit des Metalls dieser Meta11kontakte ist, so ist hinzuzufügen, daß der Teil des Dunkelstroms, der von der Wärmeerzeugung der freien Ladungsträger im Innern der Raumladungszonen des Halbleitermaterials stammt, bei der erfindungsgemäßen Speicherplatte ebenfalls geringer al3 im Fall der zuvor beschriebenen Silizium-Speicherplatte bekannter Art ist, da die die erfindungsgemäße Speicherplatte bildenden Halbleitermaterialien aus den Materialien mit hoher Ionisierungsenergie frei gewählt werden können, während man bei den bekannten Speicherplatten im allgemeinen auf Silizium oder Germanium beschränkt ist, weil es die einzigen Materialen sind, bei denen die für die Bildung der bekannten Speicherplatten notwendigen Diffusionen vorgenommen werden können. Ferner weisen die erfindungsgemäßen Speicherplatten hinsichtlich der Markierung, d.h. hinsichtlich der Spuren, die auf die Dauer durch eine auf die Speicherplatte projizierte unveränderliche Szene zurückgelassen werden, die gleichen Vorteile wie die zuvor angeführten Silizium-Speicherplatten bekannter Art auf.These aren't the only advantages of storage disk according to the invention. If you look again at the dark current comes back, of which the part that is depicted on the MetallbpntakiB applied electrons originates, according to the above the smaller, the greater the work function of the metal this is meta-contacts, so it should be added that the part the dark current generated by the heat generation of the free charge carriers in the interior of the space charge zones of the semiconductor material originates, also lower in the storage disk according to the invention al3 is known in the case of the silicon storage disk described above, since the storage disk according to the invention forming semiconductor materials from the materials with high ionization energy can be freely selected while at the known storage disks is generally limited to silicon or germanium because they are the only materials in which the diffusions necessary for the formation of the known storage disks can be carried out. Also show the storage disks according to the invention with regard to the marking, i.e. with regard to the traces that are in the long run by a the immutable scene projected onto the disk is left behind have the same advantages as the previously mentioned silicon storage disks of the known type.

Als Beispiel soibl nachstehend die Herstellung einer Speicherplatte nach der Erfindung beschrieben werden, die in Fig.6 dargestellt ist, wobei zum besseren Verständnis die richtigen Proportionen der verschiedenen Bestandteile nicht beachtet sind.As an example, the following is the manufacture of a storage disk are described according to the invention, which is shown in Fig.6, the correct ones for better understanding Proportions of the various components are not observed.

Ein Plättchen 11 aus einem Galliumarsenid-Einkristall (AsGa), das die erforderliche Störstoffdichte von 10 /ear aufweist, wird auf seinen beiden entgegengesetzten parallelen Flächen poliert und dann chemisch in einem Bad gebeizt, das eine Mischung von Schwefelsäure und mit Sauerstoff angereichertemA plate 11 made of a gallium arsenide single crystal (AsGa), which has the required density of contaminants of 10 / ear, is polished on its two opposite parallel surfaces and then chemically pickled in a bath, one Mixture of sulfuric acid and oxygenated

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Wasser in gleichen Anteilen enthält. Auf die eine Fläche wird eine dünne, lichtdurchlässige leitende Schicht 12 aus Zinnoxid (SnO₂) aufgebracht. Das Plättchen wird mit der die leitende Schicht tragenden Fläche auf einen dicken lichtdurchlässigen Träger 13, beispielsweise aus Glas, aufgeklebt, und anschließend auf chemischem Wege bis au der Dicke der endgültigen Speicherplatte abgetragen; diese Dicke kann bis zu 20 um betragen. Ein ITickelgitter von 1 um Dicke und 80 Maschen pro Millimeter wird anschließend auf die freie Fläche des Plättchens aufgelegt und darauf durch einen Magnet gehalten, der an der anderen Seite des lihhtdurchlässige η Trägers angebracht wird. Das Ganze wird in eine Vakuumglocke unter 1,33' 10 Pa eingebracht, in der eine Goldschicht von etwa 1000 R aufgedampft wird, die sich gleichförmig auf der das Gitter tragenden Fläche des Plättchens niederschlagt.Contains water in equal proportions. A thin, transparent conductive layer 12 made of tin oxide (SnO ₂ ) is applied to one surface. The platelet is glued with the surface carrying the conductive layer to a thick, translucent carrier 13, for example made of glass, and then removed chemically to the thickness of the final storage disk; this thickness can be up to 20 µm. A nickel lattice 1 µm thick and 80 meshes per millimeter is then placed on the free surface of the plate and held there by a magnet that is attached to the other side of the light-permeable η carrier. The whole is placed in a vacuum bell under 1.33 '10 Pa, in which a layer of gold of about 1000 R is evaporated, which is deposited uniformly on the surface of the plate bearing the grid.

Nach dem Abnehmen des Gitters bleiben auf dieser Fläche an den Stellen der Gittermaschen die Goldkontakte der endgültigen Speicherplatte zurück.After removing the grid, the gold contacts of the final one remain on this surface at the points of the grid meshes Storage disk back.

Der Kontakt mit der lichtdurchlässigen leitenden Schicht wird mit Hilfe eines Tropfens von kolloidalem Silber hergestellt, der an einem (in der Darstellung verdecktai) Punkt am Umfang der leitenden Schicht angebracht wird.Contact with the translucent conductive layer is made with the help of a drop of colloidal silver, that at one point (covered in the illustration) on the circumference the conductive layer is attached.

Unter den Halbleitern waist Galliumarsenid den Vorteil auf, daß es mit den in Kontakt damit gebrachten Metallen Dioden bildet, die am Übergang zwischen dem Galliumarsenid und dem Metall eine hohe Potentialschwelle aufweisen.Among the semiconductors, gallium arsenide has the advantage that it forms diodes with the metals brought into contact with it, which are located at the junction between the gallium arsenide and the Metal have a high potential threshold.

Ferner weist es den Vorteil auf, daß es eine Ionisierungsenergie von etwa 1,4 eV hat, die verhältnismäßig groß gegen diejenige von Silizium ist, die etwa 1,12 eV beträgt; wie zuvor erläutert wurde, beeinflußt diese Tatsache direkt den· Wert des thermischen Kriechstroras, d.h. des Dunkelstroras der Speicherplatte.It also has the advantage that it has an ionization energy of about 1.4 eV, which is relatively large compared to that of silicon which is about 1.12 eV; how As explained earlier, this fact directly affects the value of the thermal creepage, i.e., the dark current the storage disk.

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Schließlich umfaßt Galliumarsenid das gesamte sichtbare Spektrum.Finally, gallium arsenide encompasses all that is visible Spectrum.

Damit die für die erfindungsgemäßen Speicherplatten erforderliche geringe Dichte der freien Ladungsträger gewährleistet, ist, kann für die Bildung der Speicherplatten entweder ein Galliumarsenid-Kristall angewendet werden, der einen sehr geringen Störstoffgrad aufweist, wodurch ihm ein eigeη leitender Charakter erteilt wird, oder es können die bei der Vorbereitung des Kristalls eingeführter Störstoffe durch Störstoffe entgegengesetzten Vorzeichens dera-rt kompensiert werden, daß ein geringer Überschuß an freien n-Ladungüträgern bestehen bleibt, der dem gesuchten geringen spezifischen Widerstand entspricht.Thus the required for the storage disks according to the invention Low density of free charge carriers is guaranteed, either a gallium arsenide crystal can be used for the formation of the storage disks be used, which has a very low level of contaminants has, whereby it is given a self-guiding character, or it can be those introduced in the preparation of the crystal Interfering substances are compensated for by interfering substances of opposite sign in such a way that a small excess of free n-charge carriers remains, which corresponds to the sought-after low specific resistance.

Um bestimmte Vorteile hervorzuheben, die durch die Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erzielt werden, sei angegeben, daß der Dunkelstrom im Fall des Schottky-Mosaiks auf AsGa na'ch der Erfindung in der Größenordnung von 10" A/cm liegt, während er im Jail einer Speicherplatte bekannter Art mit einem Diffusions-Dioden-Mosaik auf Silizium 5 mal größer ist, und das die Empfindlichkeit der Speicherplatten nach der Erfindung einen Quantenwirkungsgrad von 50$ erreicht, gegenüber 30% bei den Speicherplatten nach dem Stand der Technik.In order to highlight certain advantages that are achieved by the invention over the prior art, it should be noted that the dark current in the case of the Schottky mosaic on AsGa after of the invention is of the order of 10 "A / cm, while it is in the jail of a storage disk of known type with a diffusion diode mosaic on silicon is 5 times greater, and that the sensitivity of the storage disks according to the invention achieved a quantum efficiency of $ 50, compared to 30% at the prior art storage disks.

Mit Galliumarsenid ist es schließlich möglich, mit den angegebenen Leistungen ein Spektrum zu erfaßen, das sich von 4500 £ . bis 9000 & Wellenlänge erstreckt.Finally, with gallium arsenide it is possible to cover a spectrum with the stated powers, which extends from 4500 pounds. extends to 9000 & wavelength.

Die erfindungsgemäße Speicherplatte kann in allen Bildaufnahmeröhren bekannter Art, wie der in Fig.1 dargestellten ohne Einschränkungen verwendet werden.The storage disk according to the invention can be used in all image pickup tubes known type, such as that shown in Fig.1 without restrictions be used.

PatentansprücheClaims

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Claims

Check patents

1J storage disk for an image pickup tube with a semiconductor substrate, which is covered with a transparent conductive layer on the side exposed to the photon radiation, while the opposite side is scanned in operation by an electron beam generated by an electron beam system supplied viird, the cathode of which is at a negative potential with respect to the transparent conductive layer is held, characterized in that the semiconductor substrate (11) by a semiconductor of conductivity type n, that is, with free charge carriers of type n, and that on the side of the electron beam system facing the Semiconductor substrate applied a Moasik of metal contacts (10) is.

2. Storage disk according to claim 1, characterized in that the semiconductor substrate has at most that number of free charge carriers per unit volume for which at this potential in the course of the discharge of the free charge carriers to the side that carries the metal contacts Side is opposite, under the action of the electron beam when scanned onto the metal contacts negative charges, the movement of the free charge carriers up to the surface of the semiconductor substrate takes place that of those is opposite to which the metal contacts are applied are.

3. Storage disk according to claim 2, characterized in that the Semiconductor substrate (11) is so close to the intrinsic state that the required low charge carrier density.e is achieved.

4. Storage disk according to claim 2, characterized in that the semiconductor substrate (11) is formed by a compensated semiconductor.

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5. Storage disk according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metal contacts (10) are made of a metal are formed with a large work function.

6. Storage disk according to claim 5, characterized in that the metal is gold.

7. Storage disk according to one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the semiconductor is a semi-insulating gallium arsenide is.

8. Storage disk · according to one of claims 1 to 7 »thereby characterized in that the semiconductor substrate (11) is a single crystal.

9. Image pickup tube, characterized by the use of a Storage disk according to one of the preceding claims.

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