DE2347271A1 - Strahlungsempfindliche halbleiteranordnung - Google Patents

Strahlungsempfindliche halbleiteranordnung

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Description

"Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung".
Die Erfindung bezieht sich auf eine strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschicht von einem ersten * Leitfähigkeitstyp, in der ein strahlungsempfindliches Element vorhanden ist, das durch einen Feldeffekttransistor gebildet wird, dessen Gate-Elektrode durch einen gleichrichtenden Übergang von dem Kanalgebiet getrennt ist, welcher Transistor Source- und Drain-Verbindungen enthält von denen mindestens eine Verbindung (weiter als erste Verbindung bezeichnet) auf einer Oberfläche (weiter als erste Oberfläche bezeichnet) der Schicht
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angebracht 1st, an die ebenfalls die Gate-Elektrode grenzt, wobei zwischen den Source- und Drain-Verbindungen ein elektrischer Strom angelegt werden kann, dessen Grosse in Abhängigkeit von einem Erschöpfungsgebiet bestimmt wird, das sich von der Gate-Elektrode her in der Schicht erstreckt und dessen Ausdehnung mit dem Ladungszustand der Gate-Elektrode und somit mit der Menge an Strahlung zusammenhängt, die in und/oder nahe bei dem Erschöpfungsgebiet absorbiert werden kann.
Derartige Anordnungen können aus Photodetektoren mit Verstärkung bestehen falls die Halbleiterschicht ein einziges strahlungsempfindliches Element enthält. Wenn die Halbleiterschicht eine Anzahl strahlungsempfindlicher Elemente enthält, können die Anordnungen als Feststoffbildsensoren mit erheblicher Verstärkung, ζ..B. als Bildsensoren ausgebildet werden, die gesonderte elektrische Ausgangssignale liefern können, die eine Anzeige der Strahlung geben, die auf die einzelnen strahlungsempfindlichen Elemente oder in der Nähe dieser Elemente einfällt, oder die Anordnungen können als Feststoffbildverstärker und als Feststoffbildkathoden ausgebildet werden.
Die Anwendung einer Reihe von Feldeffekttransistoren, deren Gate-Elektrode durch einen gleichrichtenden Übergang von dem Kanalgebiet getrennt ist, ist für einen Feststoffbildsensor in der britischen Pa-
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tentanmeldung 13^15/72 beschrieben. Die
Transistoren eignen sich für Betrieb im Ladungsspeichermodus, wodurch zwischen Rasterinvallen der Kanal jedes Transistors von einem Erschöpfungsgebiet gesperrt wird, das durch das Anlegen einer Spannungsimpulses an die Gate-Elektrode gebildet wird. Infolge Belichtung wird das Erschöpfungsgebiet kleiner, wodurch der Kanal in einem Masse geöffnet wird, das durch u.a. die Strahlungsintensität und die Belichtungszeit bestimmt wird. Jeder Transistor kann erwünschtenfalls mehrere Male während jedes Rasterintervalls eineiji nicht destruktiven AusleseVorgang dadurch unterworfen werden, dass ein Impuls der Source- oder Drain-Elektrode zugeführt wird. Am Ende jedes Rasterintervalls wird wieder ein Impuls der Gate-Elektrode zugeführt·, um den Kanal aufs neue zu sperren. Mit diesem LadungsSpeichermodus kann ein Ausgangssignal für jedes Bildelement (jeden Transistor) erhalten werden, das ein Mass für die Gesamtmenge an Strahlung ist, die in dem Zeitintervall zwischen dem Anlegen des Impulses an die Gate-Elektrode am Anfang der Rasterperiode und dem Anlegen des Ausleseimpulses absorbiert wird. Die von den Transistoren gelieferte Verstärkung kann in Form von Spannungsverstärkung oder Ladungsverstärkung erhalten werden. Bei Anwendung von z.B. Spannungsverstärkung können Verhaltnisse von mehr als 1000 in den Ausgangsspannungen mit
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und ohne auf die Bilddemente einfallende Strahlung bei einem Spannungspegel in der Grössenordnung von Volts erhalten werden. Bei gewissen Anwendungen, bei denen keine Spannungsverstärkung erforderlich ist, kann es· wünschenswert sein, die Strom- oder Ladungsverstärkung des Transistors zu benutzen. Die Anwendung derartiger durch Feldeffekttransistoren gebildeter Bildelemente für Wiedergabezwecke ergibt also wesentliche Vorteile, von denen viele sich aus der Verstärkung ergeben, die von dem Transistor geliefert wird.
Zum Erhalten gesonderter Ausgangssignale, die eine Anzeige der Menge Strahlung geben, die in der Nähe jedes Elements (Transistors) einfällt, können verschiedene elektrische Schaltmittel Anwendung finden. Für jeden Transistor sind jedoch drei Anschlussklemmen er— forderlich, und zwar für die Gate-Elektrode, für die Source-Elektrode und für die Drain-Elektrode. Es ist möglich, die Anordnung derart auszubilden, dass nur entweder eine einzige Source-Verbindung oder eine einzige Drain-Verbindung vorhanden ist, die dann allen Drain- bzw. Source-Elektroden der Transistoren gemeinsam ist. Dies macht dann zwei weitere gesonderte Verbindungen für jeden Transistor notwendig.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch das Anbringen eines Aufladekondensators in Reihe mit der Gate-Elektrode jedes Transistors die An-
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Schlüsse in der Anordnung vereinfacht werden können und verschiedene vorteilhafte Strukturen, insbesondere für Anwendung als z.B. Feststoffbildverstärker und Feststoffbildkathoden geeignete Strukturen, erhalten werden können.
Eine strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gate-Elektrode über einen Kondensator (weiter als Aufladekondensator bezeichnet) mit einer ersten Anschlussklemme verbunden 1st, die einen dem Aufladekondensator und der genannten ersten Verbindung gemeinsamen Anschluss bildet, wobei eine zweite Anschlussklemme vorgesehen ist, die eine elektrische Anschlussklemme für die andere Verbindung der genannten Source- und Drain-Verbindungen bildet.
Durch das Anbringen des Aufladekondensators und seiner Verbindung mit der genannten ersten Verbindung der Source- und Drain-Verbindungen beträgt in dieser Anordnung die Anzahl Anschlussklemmen in jedem Transistor nur zwei. Dadurch können verhältnismässig einfache Strukturen erhalten werden, während in gewissen Fällen, wie noch näher beschrieben werden wird, die Anordnung nur eine Anschlussklemme in der Nähe der ersten Oberfläche aufweisen kann. Dies kann insbesondere günstig sein, wenn es wünschenswert ist, eine Bild-vorrichtung als Feststoffbildverstärker oder als
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Feststoffbildkathode auszubilden, in dem (in der) die elektrolumxneszierende Emission bzw. Elektronenemission in der Nähe der ersten Oberfläche der Halbleiterschicht stattfindet.
Der Ladungsspeichermodus einer Anordnung nach der Erfindung wird nunmehr an Hand eines einzigen Feldeffekttransistors betrachtet, der in der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp angebracht ist. Am Anfang der Rasterperiode wird ein verhältnismässig grosser Spannungsimpuls der ersten Anschlussklemme zugeführt, wobei dieser Spannungsimpuls eine geeignete Polarität aufweist, um den zu der Gate-rElektrode gehörigen gleichrichtenden Übergang in die Durchlassrichtung zu schalten und auf diese Weise den in Reihe geschalteten Kondensator aufzuladen. Nach dem Anlegen des Spannungsimpulses an den Aufladekondensator wird der gleichrichtende Übergang in der Sperrichtung vorgespannt und liefert eine Erschöpfungsschicht, die sich im Kanalgebiet des Transistors erstreckt. Wenn keine Strahlung einfällt, wird diese Erschöpfungsschicht, abgesehen von einer langsamen Entladung infolge eines Dunkelstromleckes, während eines Rasterintervalls beibehalten. Wenn wohl Strahlung einfällt, wird Strahlung, die in der Halbleiterschicht in dem Erschöpfungsgebiet oder innerhalb einer Diffusionslänge von dem Erschöpfungsgebiet absorbiert wird und Elektron—Loch—Paare
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erzeugt, bewirken, dass die Gate-Elektrode entladen wird und das Erschöpfungsgebiet kleiner wird. Das Ausmass der Verkleinerung des Erschöpfungsgebietes und somit der Leitfähigkeit in dem Kanalgebiet zwischdn den Source- und Drain-Verbindungen wird von der Intensität der Strahlung und von der"Integrationszeit abhängen. Der Transistor wird in Jedem Rasterintervall die freien Ladungsträger, die von der einfallenden Strahlung während der ganzen Integrationszeit erzeugt werden, integrieren. Ein nicht destruktives Auslesen kann zu jedem Zeitpunkt während des Rasterintervalls dadurch erfolgen, dass eine verhältnismässig kleine Spannung geeigneter Polarität an eine der ersten und zweiten Anschlussklemmen angelegt wird, damit ein Strom durch das Kanalgebiet geschickt wird, wobei die Grosse des Stroms und somit des Signals in einem Ausgangskreis von der Leitfähigkeit des Kanalgebietes abhängen wird. Das Auslesen kann dadurch kontinuierlich erfolgen, dass eine konstante Spannung zwischen' der ersten und der zweiten Anschlussklemme angelegt wird, wobei die Aufladeimpulsen zwischen aufeinanderfolgenden Rasterintervallen dieser konstanten Vorspannung überlagert werden.
Die Grosse des Ausleseimpulses oder der erwähnten konstanten Vorspannung und die Lage der ersten Anschlussklemme in bezug auf den Konderisator und die genannte erste Verbindung der Source- und Drain-
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Verbindungen sind vorzugsweise derart gewählt, dass der Kondensator beim Auslesen praktisch, nicht aufgeladen wird. Zu diesem Zweck können für den Aufladekondensator verschiedene Konfigurationen verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt auf der genannten ersten Oberfläche der Halbleiterschicht eine Isolierschicht, die sich bis oberhalb der Gate-Elektrode erstreckt, wobei die genannte erste Verbindung in Form einer leitenden Schicht angebracht ist, die sich über mindestens einen Teil der Isolierschicht und oberhalb der Gate-Elektrode erstreckt und zusammen mit der unterliegenden Gate-Elektrode den genannten Kondensator bildet. Die erste Anschlussklemme kann auf der genannten leitenden Schicht angebracht werden. Die leitende Schicht kann aus einer Metallschicht oder aus Halbleitermaterial bestehen. *
Es gibt für das Anbringen des Kondensators auch andere Möglichkeiten; er kann z.B. durch einen pn-Uber-r gang zwischen Gebieten verschiedener Leitfähigkeitstypen in demselben Halbleitermaterial, durch einen Schottky-TTbergang zwischen einer Metallschicht und einer Halbleiterschicht oder durch einen HeteroÜbergang zwischen verschidenen Halbleitermaterialien gebildet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfindung wird das Kanalgebiet
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durch, das Anlegen des Aufladeimpulses am Anfang jedes Rasterintervalls gesperrt. Um dies zu erreichen, können verschiedene konstruktive Mittel angewandt werden, wodurch z.B. an der der genannten ersten Oberfläche gegenüber liegenden Oberfläche der Halbleiterschicht ein gleichrichtender Übergang gebildet wird. Bei einer bevorzugten Gruppe von Anordnungen nach der Erfindung befindet sdch die Halbleiterschicht vom ersten
Leitfähigkeitstyp auf einem Halbleitersubstrat vom
zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die genannte erste Oberfläche der Halbleiterschicht die von dem Substrat abgekehrte Oberfläche ist. Der Kanal des oder jedes Feldeffekttransistors kann dadurch gesperrt werden, dass die Grosse des Aufladeimpulses derart gewählt
wird, dass in jedem Transistor sich das Erschöpfungsgebiet in der Schicht erstreckt und an ein zweites
Erschöpfungsgebiet grenzt, das zu dem pn-Ubergang
zwischen dem Substrat und der Schicht gehört, wobei, das genannte zweite Erschöpfungsgebiet durch das Anlegen einer Vorspannung über dem pn-Ubergang in der Sperrichtung gebildet wird. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform ist jedoch der pn-Ubergang zwischen dem Substrat und der Schicht nicht gesondert vorgespannt, sondern wird der Aufladeimpuls derart gewählt, dass zwischen der Gate-Elektrode und dem Substrat "punch-through" (Durchschlag) auftritt, wobei
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das zu der Gate-Elektrode gehörige Erschöpfungsgebiet bis zu dem Substrat reicht. In diesem Falle tritt in der Schicht von dem Substrat aus eine Injektion von Minoritätsladungsträgern auf und das Erschöpfungsgebiet erstreckt sich gerade bis zu dem pn-Ubergang zwischen dem Substrat und der Schicht und nicht weiter als dieser Übergang, aber sperrt wohl noch den Kanal des Transistors. Dieser Durchschlagmodus ist besonders vorteilhaft, wenn die_ Anordnung eine Anzahl Transistoren enthält, weil alle Ti'ansistoren völlig gesperrt werden können, ungeachtet der Unterschiede in den Spannungen, die zum Erreichen des Durchschlagzustandes in den einzelnen Transistoren erforderlich sind, dadurch, dass in allen Transistoren ein Aufladeimpuls angewendet wird, der genügend gross ist, um den Kanal des Transistors mit der höchsten Durchschlagspannung zu sperren. Unter diesen Bedingungen ist eine Ausgangssignalspannung unter der Sättigung sowohl von der Grosse des Aufladeimpulses als auch von den Durchschlagspannungen von Transistoren unabhängig. Für Anwendung in der genannten bevorzugten Ausführungsform, in der der pn-Ubergang zwischen dem Substrat und der Schicht nicht vorgespannt ist, können Mittel vorgesehen sein, mit deren Hilfe die andere Verbindung der genannten Source- und Drain-Verbindungen mit dem Substrat verbunden wird.
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Bei einer zweiten Gruppe von bevorzugten Anordnungen nach der Erfindung befindet sich an der zweiten Oberfläche der Halbleiterschicht, die der ersten Oberfläche gegenüber liegt, eine leitende Schicht, die einen Schottky-Ubergang mit dem Material der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp bildet. Die leitende Schicht, die den Schottky-Ubergang bildet, ist als ein Äquivalent des Substrats vom entgegengesetzten Leitfanigkeitstyp in der vorhergehenden ersten Gruppe bevorzugter Anordnungen nach der Erfindung zu betrachten. Die Anwendung einer leitenden Schicht, die einen Schottky-Ubergang mit der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp bildet, bietet verschiedene Vorteile bei gewissen Konfigurationen der Anordnung nach der Erfindung. Insbesondere wenn eine Anordnung hergestellt werden soll, bei der die einfallende Strahlung auf die zweite Oberfläche der Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp gerichtet ist, ist die Anwendung einer einen Schottky-Ubergang bildenden leitenden Schicht günstig, weil eine derartige leitende Schicht genügend dünn sein kann, um für einfallende Strahlung durchlässig zu sein. Dies kann weit der Anwendung eines Halbleitersubstrats vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp vorzuziehen sein, weil unerwünschte Absorption einfallender Strahlung in dem Substrat auftreten kann, wodurch die Wahlfreiheit in bezug
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auf die Dicke des Substrats in erheblichem Masse beschränkt werden kann. Für einen möglichen Betrieb im Durchschlagmodus können Mittel vorgesehen sein, mit deren Hilfe die genannte andere Verbindung der Sotirce- und Drain-Verbindungen mit der leitenden Schicht verbunden wird. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform kann die genannte andere Verbindung ein hochdotierte Oberflächengebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp auf der zweiten Oberfläche der Halbleiterschicht enthalten, wobei die Dotierung eines solchen Oberflächen— gebietes derartig ist, dass die den Schottky-Ubergang bildenden leitende Schicht eine ohmsche Verbindung mit dem genannten Oberflächengebiet herstellt. Beim Betrieb in dem Durchschlagmodus soll gesichert werden, dass die Höhe der Barriere für Injektion von Minoritätsladungsträgern gering ist.
Die auf oder in der Nähe der ersten Oberfläche der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp liegende Gate-Elektrode kann auf verschiedene Weise ausgebildet werden. Die Gate-Elektrode kann z.B. durch ein Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Gate-Elektrode durch eine Metallschicht gebildet werden, die auf der ersten Oberfläche der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp ange-
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bracht ist und mit dem Material der Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp einen Schottky-Ubergang bildet. Bei einer Weiterbildung kann die Gate-Elektrode aus einer Schicht eines anderen Halbleitermaterials bestehen, das auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp angebracht ist und einen gleichrichtenden HeteroÜbergang bildet.
Bei einer Anordnung nach der Erfindung, in der eine Anzahl strahlungsempfindlicher Elemente in der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp angebracht ist, kann jedes Element einen Feldeffekttransistor mit einer Gate—Elektrode enthalten, die die genannte erste Verbindung der Source- und Drain·* Verbindungen umgibt. Auf diese Weise wird beim Betrieb der Anordnung im Durchschlagmodus oder bei einem Betrieb, bei dem der Aufladeimpuls (oder der Rückstell— impuls) jeden Kanal sperrt, dadurch, dass Erschöpfungsschichten gebildet werden, die einem gegenüberliegenden Erschöpfungsgebiet begegnen, das durch Vorspannung eines Übergangs, wie eines pn-Ubergangs zwischen Substrat und Schicht oder eines Schottky-Ubergangs, gebildet wird, eine gegenseitige Isolierung der einzelnen Transistorstrukturen erhalten.
Eine Anordnung mit einer Anzahl strahlungsempfindlich^ r Elemente kann aus einer Feststoffbildvorrichtung bestehen, die gesonderte elektrische Ausgangs-
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signale liefern kann, die je eine Anzeige der in dem Kanalgebiet des zugehörigen Transistors absorbierten Strahlung geben. Für die möglichen Mittel zur Entnahme der genannten gesonderten elektrischen Ausgangssignale sei auf die britische Patentanmeldung 13^15/72 verwiesen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die zu den Feldeffekttransistoren gehörigen ersten Anschlussklemmen gesondert angebracht, während die zweiten zu den Transistoren gehörigen Anschlussklemmen als eine gemeinsame Klemme angebracht werden.
Eine andere Anordnung nach der Erfindung mit einer Anzahl strahlungsempfindlicher Elemente besteht aus einer Halbleiterbildumwandlungs- und/oder -wiedergabevorrichtung, in der die ersten zu den Transistoren gehörigen Anschlussklemmen als die erste gemeinsame Anschlussklemme und die zweiten zu den Transis toren gehörigen Anschlussklemmen als die zweite gemeinsame Anschlussklemme angebracht werden. Eine derartige Anordnung kann aus einem Feststoffbildverstärker bestehen, in dem für jedes durch einen Transistor gebildete strahlungsempfindliche Element elektrolumineszierende Mittel in der Reihenschaltung zwischen der genann ten ersten der Source— und Drain—Verbindungen und der ersten gemeinsamen Anschlussklemme und/oder in der Reihenschaltung zwischen der anderen der genannten Source- und Drain-Verbindungen und der zweiten ge-
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meinsamen Anschlussklemme vorgesehen sind, wobei das Ausgangssignal der elektroluraineszierenden Mittel jeweils durch den Strom bestimmt wird, der in dem Kanalgebiet des zugehörigen Transistors beim Anlegen eines Potentialunterschiedes zwischen den ersten und zweiten gemeinsamen Anschlussklemmen fliesst.
Die elektrolumineszierenden Mittel können jeweils einen Teil einer Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp enthalten, wobei die Drain-Verbindungen der Transistoren sich an der ersten Oberfläche der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeits— typ befinden und durch die genannte Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet werden. In einer derartigen K'onfiguration kann eine Isolierschicht auf der ersten Oberfläche angebracht sein, die oberhalb der Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren liegt, wobei die Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp die Drain-Verbindungen in Öffnungen in der Isolierschicht bildet und sich weiter über die Isolierschicht oberhalb der Gate-Elektroden erstreckt zur Bildung der kapazitiven Verbindungen zwischen den Gate-Elektroden und den Drain-Verbindungen. Die ersten zu jedem Transistor gehörigen Anschlussklemmen können aus Metallschichten auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bestehen, wobei sich die genannten Metall schichten
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oberhalb die Drain—Verbindungen befinden und miteinander zur Bildung einer ersten gemeinsamen Anschlussklemme durch weitere Metallschichten verbunden sind, die auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp liegen. In einer besonderen Ausführungsform dieser Konfiguration einer Bildverstärkervorrichtung bilden die genannten Metallschichteh, die auf der Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp oberhalb der Drain-Verbindungen befindlich sind, Strahlungsemittierende Schottky-Ubergänge mit der Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp. In einer weiteren besonderen Ausführungsform können die Drain-Verbindungen, die durch die Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, selber strahlungsemittierende pn-Ubergänge bilden, in welchem Falle die Metallschicht auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp derart gewählt wird, dass sie eine ohmsche Verbindung mit der genannten Schicht herstellt.
In anderen Ausführungsformen der Bildverstärkervorrichtung enthalten die elektrolumineszierenden Mittel jeweils ein Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, das sich in der Halbleiterschicht erstreckt, wobei die Drain-Verbindungen der Feldeffekttransistoren in der Nähe der ersten Ober-
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fläche gelegen sind und durch die Oberflächengebiete
vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, wobei jede Drain-Verbindung zugleich einen strahlungsemittierenden pn-Ubergang bildet. Bei einer Ausführungsform einer derartigen Bildverstärkervorrichtung befindet sich eine Isolierschicht auf der ersten Oberfläche und oberhalb der Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren, wobei eine Anzahl Öffnungen in
der Isolierschicht an den Stellen vorgesehen sind, an denen die genannten Gebiete vom entgegengesetzten Leitfähigkeit styp sich auf der ersten Oberfläche erstrecken, wobei eine Metallschicht vorhanden ist, die die genannten Gebiete vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp
in den genannten Öffnungen kontaktiert und sich weiter über die Isolierschicht oberhalb der Gate-Elektroden
erstreckt zur Bildung der kapazitiven Verbindungen zwischen den Gate-Elektroden und den Drain-Verbindungen, wobei die Metallschicht die ersten Anschlussklemmen
der Feldeffekttransistoren bildet, welche Klemmen miteinander als erste gemeinsame Anschlussklemme durch die Metallschicht verbunden sind, wobei die Metallschicht aus einem derartigen Werkstoff besteht und eine derartige Dicke aufweist, dass die von den pn-Üb*ergängen emittierte Strahlung durchgelassen werden kann.
Eine Anordnung nach der Erfindung mit einer Anzahl strahlungsempfindlicher Elemente, die durch je
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einen Feldeffekttransistor gebildet werden, kann aus einer Bildkathode mit Verstärkung bestehen, in der das Halbleitermaterial der Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp aus η-leitendem Material besteht und für jedes strahlungsempfindliche Element die genannte erste Verbindung der ersten Oberfläche die Drain-Verbindung des Feldeffekttransistors ist, wobei die genannten Drain-Verbindungen je durch p-leitendes Halbleitermaterial gebildet werden und injizierende Verbindungen zur Injektion von Elektronen in das-p—leitende Halbleitermaterial herstellen, wobei Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe injizierte Elektronen aus dem p—leitenden Halbleitermaterial heraustreten können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer derartigen Bildkathode befindet sich auf der ersten Oberfläche eine Isolierschicht, die sich oberhalb der Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors erstreckt, wobei eine Anzahl öffnungen in der Isolierschicht vorgesehen sind, und wobei eine p-Typ Halbleiterschicht angebracht ist, die sich in den genannten öffnungen erstreckt und die elektroneninjizierenden Drain-Verbindungen bildet, wobei sich die genannte p-leitende Schicht weiter über die Isolierschicht oberhalb der Gate-Elektroden erstreckt, um die kapazitiven Verbindungen zwischen den Gate—Elektroden und den Drain-Verbindungen herzustellen. Bei einer derartigen Photo—
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kathode können die ersten Anschlussklemmen der Feldeffekttransistoren aus Metallschichten bestehen, die sich auf der Oberfläche der p-Typ Halbleiterschicht in der Nähe der elektroneninjizierenden Drain-Verbindungen befinden, wobei die genannten Metallschichten zur Bildung einer ersten gemeinsamen Anschlussklemme miteinander durch weitere Metallschichten verbunden sind, die sich auf der Oberfläche der p-Typ-Halbleiterschicht befinden. Verschiedene Materialien können für die p-Typ-Halbleiterschicht, sowohl mit als auch ohne Oberflächenbehand-· lungen, zur Herabsetzung der Austrittsarbeit der Elektronen verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausfüh— rungsform sind Teile der p-Typ-Halbleiterschicht, die sich in der Nähe der elekt-ronenin j !zierenden Verbindungen befinden, mit einem Material überzogen, das die Austrittsarbeit von Elektronen herabsetzt, wobei das genannte Material und das p-Typ-Halbleitermaterial derartig sind, dass die Austrittsarbeit des angebrachten Überzuges praktisch gleich oder geringer als der Abstand zwischen dem Ferminiveau und der Unterseite des Leitungsbandes in dem p-leitenden Halbleitermaterial ist.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil
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einer Anordnung nach der Erfindung in Form eines einfachen optischen Detektors mit einem einzigen strahlungsempfindlichen Element mit einem Feldeffekttransistor, welche Figur ausserdem die Schaltung für den Betrieb
der Anordnung darstellt;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der
Anordnung nach Fig. 1, wobei Fig. 1 einen Schnitt
längs der Linie I-1 der Fig. 2 zeigt;
Fig. 3 ein Schaltbild der Anordnung nach Fig. 1 und der zugehörigen elektrischen Schaltung beim Betrieb;
Fig. h verschiedene zu der Schaltung nach
Fig. 3 gehörige Spannungsfimien beim Betrieb der Anordnung unter verschiedenen Bedingungen einfallender
Strahlung;
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil einer Abwandlung der Ausführungsform nach den Figuren 1
und 2,
Fig. 6 einen Schnitt durch einen Teil einer Feststoffbildkathode nach der Erfindung;
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Teil der
Anordnung nach Fig. 6, wobei Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 7 zeigt;
Fig. 8 ein Schaltbild des Teiles der Anordnung nach Fig. 7j
Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Teil ei-
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nes Feststoffbildverstärkers nach der Erfindung,
Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Teil der Anordnung nach Fig. 9» wobei Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 10 zeigt j
Fig. 11 ein Schaltbild des Teiles der Anordnung nach Fig.10;
Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Teil eines weiteren Feststoffbildverstärkers nach der Erfindung ,
Fig. 13 eine Draufsicht auf einen Teil der Anordnung nach Fig. 12, wobei Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie XII-XII der Fig. 13 zeigt; und
Fig. 14 ein Schaltbild des Teiles der Anordnung nach Fig. 13·
Die optische Detektorvorrichtung nach den Figuren 1 und 2 enthält einen Halbleiterkörper mit einer η-leitenden Halbleiterschicht 1 aus Silicium, z.B. mit einem spezifischen Widerstand von 10 Si .cm und einer Dicke von 5 /um. Die η-leitende Schicht 1 ist eine epitaktische Schicht, die sich auf einem pleitenden Siliciumsubstrat 2 mit einem spezifischen Widerstand von z.B. 1 -Ω. .cm befindet. Ein strahlungsempfindliches Element befindet sich in der n-leitenden Schicht 1 und enthält einen Feldeffekttransistor, in dem die Gate-Elektrode durch einen gleichrichtenden Übergang von dem Kanalgebiet getrennt ist. Diese
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Transistorstruktur (weiter als JFET-Struktur bezeichnet) enthält ein η -Oberflächengebiet 3 kreisförmigen Umfangs, das innerhalb eines weiteren η -Oberflächengebietes k liegt und. von diesem Gebiet umgeben ist, wobei das Gebiet h die Form eines Streifens mit quadratischem Umfang aufweist, von dem nur ein Teil in Fig. 2 dargestellt ist. Die Gebiete 3 und k bilden Source- bzw. Drain-Elektrodenzonen der JFET-Struktur. Ein ringförmiges ρ -Oberflächengebiet 5 umgibt das η -Gebiet 3 und ist von dem η -Gebiet h umschlossen. Das ρ -Gebiet 5 bildet die Gate-Elektrode der JFET-Struktur und bildet einen pn-TTbergang mit der η-leitenden Schicht 1, wodurch ein Erschöpfungsgebiet gebildet werden kann, das sich in der Schicht 1 erstreckt. Eine Isolierschicht 6 liegt auf der Oberfläche der Schicht 1. Eine Metallschicht 7 kreisförmigen Umfangs erstreckt sich in einer öffnung in der Isolierschicht 6 in Kontakt mit dem η —Gebiet 3 und erstreckt sich weiter über die Isolierschicht oberhalb eines Teiles der Gate-Elektrode 5· Eine weitere Metallschicht 8 in Form eines Streifens mit quadratischem Umfang, von dem in Fig. 2 nur zwei Seiten dargestellt sind, erstreckt sich in einer öffnung in der Isolierschicht 6 und bildet einen Kontakt mit dem η —Gebiet 4. Die Metallschichten 7 und 8 bilden an ihren Kontakten mit den η -Gebieten 3 und 4 Source- und Drain-Verbindungen
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9 bzw. 10, die, auf die Oberseite der Schicht gesehen, lateral voneinander getrennt sind, wobei ein n—leitendes Kanalgebiet der JFET-Struktur in dem Teil der Schicht zwischen den genannten Verbindungen liegt, in dem ein praktisch lateraler Elektronenstrom zwischen den genannten Verbindungen auftreten kann. Dieser praktisch laterale Elektronenstrom wird iii Abhängigkeit von, der Ausdehnung eines Erschöpfungsgebietes bestimmt, das sich in der Schicht 1 von dem pn-Ubergang zwischen der ringförmigen ρ -Gate-Elektrode 5 und der n-leitenden Schicht 1 erstreckt.
An der Stelle, an der die Metallschicht 7 auf der Isolierschicht 6 oberhalb der Gate-Elektrode 5 liegt, bildet diese zusammen mit der genannten Isolierschicht und der genannten Gate-Elektrode einen Metall-Oxyd-Halbleiter-(MOS)-Aufladekondensator. Auf diese Weise ist die Gate-Elektrode 5 über den genannten Aufladekondensator mit der Drain-Elektrodenverbin- dung 9 verbunden, Die Metallschicht 71 mit der ein Leiter 11 verbunden ist, bildet eine erste Anschlussklemme , die einen der Drain-Verbindung 9 und der von der Gate-Elektrode 5 abgekehrten Seite des Aufladekondensators gemeinsamen Anschluss bildete Die Metallschicht 8, mit der ein Leiter 12 verbunden ist, bildet einen Anschluss mit der Source-Verbindung 10. Da die Metallschicht 7 nur oberhalb eines Teiles ■
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der Gate-Elektrode 5 liegt, kann zu detektierende Strahlung geeigneter Wellenlänge, die auf der Oberseite des Halbleiterkörpers einfällt, bis in die Halbleiterschicht eindringen und in der Nähe des Kanalgebietes absorbiert werden, wodurch freie Ladungsträger erzeugt werden. Freie Ladungsträger, die in dem zu dem pn-Ubergang zwischen der ρ -Gate-Elektrode 5 und der η-leitenden Schicht 1 gehörigen Erschöpfungsgebiet oder innerhalb einer Diffusionslänge von dem genannten Erschöpfungsgebiet erzeugt werden, können bewirken, dass das Erschöpfungsgebiet kleiner wird und somit das Kanalgebiet öffnet.
Der Ladungsspeichermodus der Anordnung wird an Hand der Figuren 1, 3 und h beschrieben. Die Metallschicht 8, die die zweite Anschlussklemme bildet, wird über die Leitung 12 und die veränderliche Gleichspannungsquelle 14 mit dem Substrat 2 verbunden. Auf diese Weise kann der pn-Ubergang zwischen dem Substrat 2 und der Schicht 1 erwünschtenfalls in der Sperrichtung vorgespannt werden. Ein Widerstand R ist mit der Leitung 11 zu der ersten Anschlussklemme, die durch die Metallschicht 7 gebildet wird, in Reihe geschaltet. Zwischen dem Widerstand R und der Leitung 12 befindet sich eine Spannungsimpulsquelle V^/V . Eine Ausgangsspannung V kann über dem Widerstand R entnommen werden, wie dargestellt ist. Die Impulsquelle liefert
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eine Reihe von Spannungsimpulsen mit Rasterperioden t von z.B. 5 msec zwischen nacheinander erscheinenden Impulsen. Die Impulse weisen einen Höchstwert V von
Jx
z.B. 15 V und eine Dauer von 1 /usec auf. Das Anlegen jedes Spannungsimpulses V hat den Zweck, den Kanal der
Jx.
JFET-Struktur zu sperren. Dies wird dadurch erreicht, dass der Impuls V (nachstehend als Rückstellimpuls
Jx
bezeichnet) in derartigem Sinne angelegt wird, dass die Metallschicht 7 in bezug auf die Metallschicht positiv ist und der pn-Ubergang der Gate-Elektrode in die Durchlassrichtung geschaltet und der MOS-Aufladekondensator aufgeladen wird. Durch das Wegfallen des
Impulses V_ wird der pn-Ubergang der Gate-Elektrode in Jx
der Sperrichtung vorgespannt und bildet sich eine Erschöpfungszone, die sich von dem genannten Übergang her in der Schicht 1 erstreckt. Die Grosse und die
Dauer von V sind derart gewählt, dass sich das Er-R
schöpfungsgebiet genügend weit in der n-leitenden Schicht 1 erstreckt, um den Kanal der JFET-Struktur zu sperren. In dem Falle, in dem eine Sperrspannung über dem pn-Ubergang zwischen dem Substrat und der Schicht angelegt ist, die von der Spannungsquelle geliefert wird, genügt es, dass die Erschöpfungsschicht des pn-Ubergangs der Gate-Elektrode 5 und die zu dem pn-Ubergang zwischen Substrat und Schicht gehörige Erschöpfungsschicht sich treffen. In der nachstehend
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als Durchschlagmodus (punch-through mode) bezeichneten bevorzugten Ausführungsform ist aber die Gleichstrom— vorspannungsquelle 14 nicht vorhanden, sondern ist die Metallschicht 8 direkt mit dem Substrat 2 verbunden. Wenn das zu dem pn-Ubergang der Gate-Elektrode gehörige Erschöpfungsgebiet den pn-Ubergang zwischen Substrat und Schicht erreicht, injiziert das p-leitende Substrat Löcher in die Schicht 1, wodurch das zu dem pn-Ubergang der Gate.-Elektrode gehörige Erschöpfungsgebiet beschränkt wird und sich bis zu dem pn-Ubergang zwischen Substrat und Schicht, jedoch nicht bis jenseits dieses Übergangs erstreckt.
Nach dem Anlegen des Rückstellimpulses bewirkt einfallende absorbierte Strahlung, die freie Ladungsträger in dem zu dem pn—Übergang der Gate-Elektrode gehörigen Erschöpfungsgebiet oder innerhalb einer Diffusionslänge von diesem Gebiet erzeugt, dass das Erschöpfungsgebiet kleiner wird und somit den Kanal öffnet. Bei jedem Rasterintervall wird die JFET-Struktur die von der einfallenden Strahlung erzeugten freien Ladungsträger integrieren. Während Rasterintervalle kann auf verschiedene Weise nichtdestruktiv ausgelesen werden. Bei einer Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, dass ein Impuls VT mit der gleichen Polarität wir V , aber mit einer kleineren Amplitude und einer längeren Dauer, zwischen den Metallschichten 7 und 8 angelegt
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wird, so dass Strom durch den Kanal fliesst. Die Ausgangsspannung V ist ein Mass für die durch Absorption von Strahlung in dem Erschöpfungsgebiet oder innerhalb einer Diffusionslänge von diesem Gebiet erzeugten freien Ladungsträger in der Periode zwischen dem Anlegen des Rückstellimpulses und dem Anlegen des Ausleseimpulses. Der Ausleseimpuls kann zu jedem Zeitpunkt während des Rasterintervalls zugeführt werden und eine Anzahl Ausleseimpulse können während jedes Rasterirrtervalls zugeführt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Auslesen dadurch, dass der Rückstellimpuls V einer konstanten Gleichspannung VT überlagert R -L
wird. Wenn die Impulse V einen Höchstwert von z.B. 15 V aufweisen, kann VT z.B. etwa 2 V sein. Der Effekt der konstanten Gleichspannung V ist derartig, dass kontinuierlich ausgelesen werden kann, während das Ausgangssignal Vo während jedes Rasterintervalls zunehmen wird, solange Strahlung auf die JFET-Struktur einfällt. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt während einer Rasterperiode die einfallende Strahlung auf null herabsinkt, bleibt das Ausgangssignal konstant, bis aufs neue der Impuls V am Anfang der nächsten Rasjterperiode angelegt wird. Fig. 1 zeigt mit gestrichelten Linien die Grenzen der zu dem pn-Ubergang der Gate-Elektrode und zu dem pn-Ubergang zwischen Substrat und Schicht gehörigen Erschöpfungsgebiete zu einem gegebenen'
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Zeitpunkt während eines Rasterintervalls, wenn infolge absorbierter Strahlung das Erschöpfungsgebiet der Gate-Elektrode kleiner geworden ist, wodurch der Kanal leitend wird. Das zu dem pn—Übergang zwischen Substrat und Schicht gehörige Erschöpfungsgebiet weist eine grössere Dicke unter dem n+-Gebiet 3 als unter dem η -Gebiet k auf, was dem seitlichen Spannungsabfall in der Schicht zwischen den Gebieten 3 und k zuzuschrieben ist.
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der Anordnung nach den Figure 1 und 2 und ihren Kreisanschluss. Die JFET-Struktur kann als eine Struktur betrachtet werden, in der keine direkte aussere Verbindung mit der Gate-Elektrode vorhanden ist, sondern bei der die Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode über den Aufladekondensator C verbunden und ein einziger Anschluss mit der Drain-Elektrode und der von der Gate-Elektrode abgekehrten Seite des Kondensators hergestellt ist. Die Source-Elektrode ist in Fig. 3 mit dem Substrat 2 über die Gleichspannungsquelle 14 verbunden, aber kann auch, wie bereits erwähnt wurde, unmittelbar mit diesem Substrat verbunden werden.
Fig. k zeigt den Durchschlagmodus, bei dem ein Rückstellimpuls V einer konstanten Auslesespannung V-j- überlagert ist. Während des Rasterintervalls
t fällt Strahlung mit einer Intensität I., über die F1 1
obere Fläche ein; während des darauffolgenden Raster-
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Intervalls t„ fällt keine Strahlung ein und während
F2
des darauffolgenden Rasterintervalls t„ fällt Strah-
F3 lung mit einer Intensität I ein, wobei I ^ I ist.
Die Form der Ausgangsspannung V ist ebenfalls in Fig. h dargestellt, wobei V während t„ infolge des inte-
° F1.
grierenden Effekts der JFET-Struktur zunimmt und beim Zuführen des Rückstellimpulses Vn zur Sperrung des Kanals auf Null abnimmt. Da während tF keine Strahlung einfällt, bleibt die Ausgangsspannung praktisch gleich 0 V und nimmt während t_, , wenn Strahlung mit
3 einer Intensität I einfällt, wieder zu, wobei die
JFET-Struktur die 'freien Ladungsträger, die während t„ erzeugt werden, wieder integriert. Der Wert der
Ausgangsepannung hängt von dem Wert des Belastungswiderstandes R ab, während die Gesamtladung,,die während eines Rasterintervalls den Belastungswiderstand R durchfliesst, viel grosser als die von der einfallenden Strahlung während der Integrationsperiode erzeugte Ladung sein wird. Wenn R kleiner ist, kann die Ladungsverstärkung grosser als 10 seine
Fig. 5 zeigt »inen Schnitt durch einen Teil einer Abwandlung der optischen Detektionsvorrichtung nach den Figuren"1 und 2, wobei entsprechende Teile der Einfachheit halber mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet' sind. Diese Anordnung ist derart ausgebildet, dass Strahlung über die Unterseite der Halb-
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leiterschicht einfallen kann. Auf der Unterseite der η-leitenden Siliciumschicht 1 befindet sich eine ununterbrochene Metallschicht 1^, z.B. aus Platin, die eine verhältnismässig geringe Dicke aufweist und zu detektierendes einfallendes Licht durchlässt. Die Metallschicht 14 bildet einen Schottky-Ubergang mit der nleitenden Siliciumschxcht 1 mit einem hohen spezifischen Widerstand. Ein η -Oberflächengebxet 15 rait den gleichen Abmessungen und einer gleichen Dotierung wie das η Gebiet k in Fig. 1 befindet sich auf der" Unterseite der η-leitenden Halbleiterschicht 1 und bildet ein Source—Elektrodengebiet. Die Source-Verbindung wird durch die Verbindung i6 zwischen der Metallschicht \k und dem η -Gebiet 15 gebildet, wobei die Dotierung des η -Gebietes 15 genügend hoch ist, um eine ohmsche Verbindung 16 herzustellen. Die Halbleiterschxcht 1 mit der darauf liegenden Metallschicht Ik wird auf einem Glasträger 17 angebracht, der zu detektierendes einfallendes Licfcfcdurchlässt. Da die Strahlung von der unteren Fläche des Körpers her einfällt, besteht nicht die Anforderung der Durchlässigkeit von Schichten an der oberen Fläche des Körpers für einfallendes Licht, wodurch in der Anordnung nach Fig. 5 die Metallschicht 7 die Gate-Elektrode 5 völlig überlappt, was zur Folge hat, dass die kapazitive Kopplung zwischen der Gate-Elektrode 5 und der Drain-Verbindung 9 zu-
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nimmt. Diese Anordnung weist nur zwei Anschlussklemmen auf, von denen die erste durch die Metallschicht 7 und die zweite durch die Metallschicht 14 gebildet wird. Der Betrieb der Anordnung in dem LadungsSpeichermodus kann auf ähnliche Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 1 erhalten werden, wenn die Source-Elektrode unmittelbar mit dem Substrat verbunden ist. Wenn in dieser Anordnung "punch- through" des Erschöpfungsgebietes der Gate-Elektrode auftritt, kann der Schottky-Ubergang zwischen der Metallschicht lh und der n-leitenden Schicht 1 Minoritätsladungsträger in die n-leitende Schicht 1 injizieren, um das Erschöpfungsgebiet an der Grenzfläche Metall/Schicht zu beschränken, vorausgesetzt, dass die Barriere für die Injektion von Minorität sladungsträgern gering ist.
Anordnungen nach der Erfindung können mit einer Anzahl strahlungsempfindlicher Elemente gebildet werden, wobei jedes Element einen JFET enthält, wie in den Figuren 1 und 2 oder in Fig. 5 dargestellt ist. Es ist einleuchtend, dass derartige Anordnungen für Betrieb als Bildsensorvorrxchtungen eingerichtet werden können, die gesonderte elektrische Ausgangssignale liefern können, die je eine Anzeige über die auf jedes JFET-Abtastelement einfallende Strahlung geben. Bei Anwendungen der Strukturen nach den Figuren 1 und 2 und Fig. 5 sind die Anschlussklemmen der ein-
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zelnen JFET-Elemente im Vergleich zu den in der genannten britischen Patentanmeldung 13^15/72 beschriebenen Strukturen erheblich vereinfacht, indem ihre Anzahl von drei auf zwei herabgesetzt ist. Weiter ist in der Struktur nach Fig. 5 an der oberen Fläche der Halbleiterschicht nur eine einzige Anschlussklemme für jedes JFET-Element vorgesehen.
Weitere Ausführungsformen von Anordnungen nach der Erfindung, in denen eine Anzahl JFET-rStrukturen in ein und derselben Halbleiterschicht vorhanden sind, werden nunmehr beschrieben, wobei die Struktur derartiger Bildvorrichtungen derartig ist, dass nur zwei gemeinsame Anschlussklemmen für die ganze Reihe von Bildelementen vorhanden sind.
Figuren 6 und 7 zeigen einen Teil einer Bildkathode mit zwei Klemmen. Die Anordnung enthält eine Halbleiterschicht 21 vom n-Leitfähigkeitstyp, z.B. aus Silicium, in der sich eine Reihe von Feldeffekttransistoren befindet, von denen zwei in dem Schnitt nach Fig. 6 und vier in der Draufsicht nach Fig. 7 gezeigt sind. Auf der Oberfläche der n-leitenden Schicht 21 befindet sich eine Isolierschicht 22 aus Siliciumoxyd. Jede JFET-Struktur enthält ein mittleres η -Drain-Elektrodengebiet 23, das von einem ringförmigen ρ -Gate-Elektrodengebiet 24 umgeben ist, wobei die Gate-Elektrodengebiete pn-Ubergänge 25.mit der.
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n-leitenden Schicht 21 bilden. Die Source-Elektrodengebiete sämtlicher JFET-Strukturen enthalten ein einziges n+-Gebiet 27 in Form eines Gitters an der unteren Fläche der η-leitenden Schicht 21, wobei die Offnungen in dem Gitter zu den darüber liegenden kreisförmigen Drain-Elektrodengebieten 23 symmetrisch angebracht sind. Auf der unteren Fläche der n-leitenden Schicht 21 liegt eine dünne Metallschicht 28, z.B. aus Platin, die eine ohmsche Verbindung mit dem η Source-Elektrodengebiet 27 und einen Schottky-Übergang mit den anderen Teilen der η-leitenden Oberflächenschicht 21 bildet. Die Schicht 21 mit darauf liegender Metallschicht 28, die Strahlung durchlässt, die, wie dargestellt ist, von der unteren Fläche der Schicht 21 her einfällt·, befindet sich auf einem Glasträger, der ebenfalls einfallende Strahlung durchlässt. Auf der Oberfläche der Isolierschicht 22 wird eine Schicht 29 aus p-leitendem polykristallinem Silicium mit hohem spezifischem Widerstand niedergeschlagen. Die Schicht 29 erstreckt sich in Öffnungen in der Isolierschicht 22 und bildet Drain-Verbindungen 30 mit den n+-Drain-Elektrodengebieten 23· Die Drain-Verbindungen 30 bilden zugleich injizierende Verbindungen für die Injektion von Elektronen aus den η -Gebieten 23 in die darüber liegenden Teile der p-leitenden S hicht 29. Auf der Oberfläche der p-leitenden Schicht
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29 befindet sich, eine Anzahl ringförmiger Metallschichten 31, die ohmsche Verbindungen mit der Schicht 29 herstellen. Die Metallschichten 31 umgeben die Drain-Verbindung 30 jedes der Feldeffekttransistoren und bilden die ersten Anschlussklemmen der Transistoren. Weitere Metallschichten 32 erstrecken sich auf der Oberfläche der p-leitenden Schicht 29 und verbinden die ringförmigen Metallschichten 31 miteinander. Die ersten Anschlussklemmen bilden also einen Teil einer ersten gemeinsamen Klemme. Die zweiten Anschlussklemmen der Transistoren werden durch die Metallschicht 28 gebildet, die ohmsche Verbindungen mit dem gitterförmigen η -Source-Gebiet 27 herstellt. Die zweiten Anschlussklemmen bilden also eine zweite gemeinsame Klemme.
In jeder JFET-Struktur ist die Gate-Elektrode 2k kapazitiv mit der Drain-Verbindung 3Ö verbunden, dadurch, dass die p-leitende Schicht 29 oberhalb der Isolierschicht 22 und oberhalb der ringförmigen Gate-Elektrode Zk gelegen ist. Die p-leitende Schicht 29, die Isolierschicht 22 und die Gate-Elektrode Zk bilden einen Aufladekondensator und die erste Verbindung oder Anschlussklemme, die durch die Metallschicht 31 gebildet wird, stellt also eine gemeinsame Verbindung mit der Drain-Verbindung 30 und der von der Gate-Elektrode abgekehrten Platte des Auflade-
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kondensators her.
Auf Teilen der p-leitenden Schicht 29 innerhalb der ringförmigen Metallschicht en 31 liegt; ein Überzug 33 aus einem Material zur Herabsetzung der Elektronenaustrittsarbeit, z.B. Zäsium oder Zäsiumoxyd. Elektronen, die von der injizierenden Drain-Verbindung 30 in die p-leitende Schicht 29 injiziert worden sind, können aus den Schichten 33 heraustreten, wenn die Anordnung in einem evakuierten Raum in einem geeigneten äusseren elektrischen Feld angebracht wird. Wie bei bekannten Halbleiterkaltkathoden, wird der Höchstabstand zwischen der injizierenden Verbindung und der emittierenden Oberfläche praktisch durch die Diffusionslänge bestimmt und aus diesem Grunde wird die Dicke der p-leitenden Schicht 29 dementsprechend gewählt. Elektronenemission kann erhalten werden, wenn Leitung in der betreffenden JFET-Struktur zwischen den Source- und Drain-Verbindungen möglich ist. Durch gleichzeitigen Betrieb aller Transistoren in dem Ladung sspeiehermodus, wie in bezug auf die Figuren 1 und 2 und Fig. h für ein einziges JFET-Element beschrieben ist, wird eine Bildkathode mit erheblicher Verstärkung infolge der von jedem JFET-Element gelieferten Verstärkung erhalten. Auf diese Weise kann ein Strahlungsmuster, das, wie dargestellt, an der unteren Fläche der Anordnung einfällt, in ein Elektronen-"
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emissionsmuster umgewandelt werden, wie mit den Pfeilen auf der Oberseite der Anordnung angegeben ist, wobei die Umwandlung mit Verstärkung erhalten wird. Eine Isolierung zwischen einzelnen emittierenden Oberflächenteilen der p-leitenden Schicht 29 wird dadurch erhalten, dass die p-leitende Schicht 29 einen hohen spezifischen Widerstand aufweist.
Bei einer Abwandlung der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 befindet sich die n-leitende Schicht 21 auf einem p-leitenden Substrat, wobei sich das Source-Elektrodengebiet an der oberen Fläche der Schicht 21 befindet. Das einfallende Strahlungsmuster wird auf die Oberseite der Anordnung gerichtet, zu welchem Zweck die p-leitende Halbleiterschicht 29 genügend dünn gemacht werden kann, um Strahlung durchzulassen. *
Fig. 8 zeigt ein Schaltbild des Teiles der Anordnung nach Fig. 7· Die erste gemeinsame Anschlussklemme T1 wird durch die Metallschichten 31,32 an der oberen Fläche und die zweite gemeinsame Anschlussklemme T2 wird durch die Metallschicht 28 an der unteren Fläche gebildet. Die elektroneninjizierenden Drain-Verbindungen sind durch die Dioden 30 dargestellt. Aus den p-leitenden Gebieten austretende: Elektronen werden mit den Pfeilen neben den Dioden angegeben. Fig. 6 zeigt den Zustand während eines Rasterinter-
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vails zwischen aufeinanderfolgenden Rückstellimpulsen mit einfallender Strahlung, wobei die Kanäle der beiden JFET-Elemente nicht gesperrt sind und Leitung zwischen Source- und Drain-Verbindungen durch das Anlegen einer Auslesespannung zwischen T und T auftritt.
Figuren 9 und 10 zeigen einen Teil eines Feststoffbildverstärkers mit zwei Klemmen. Die Anordnung enthält eine η-leitende Halbleiterschicht 41, z.B. aus Zinkoxydpulver in einem geeigneten Bindemittel, in der eine Reihe von JFET-Elementen angebracht sind, von denen zwei in .dem .Schnitt nach Fig. 9 und vier in der Draufsicht nach Fig. 10 dargestellt sind. Auf der Oberfläche der n-leitenden Schicht 4i befindet sich eine Isolierschicht 42 aus z.B. SiIiciumoxyd. Bei jedem JFET-Element ist eine mittlere Öffnung mit einem kreisförmigen Umfang in der Isolierschicht 42 vorgesehen, in der sich eine p-leitende Halbleiterschxcht 43» z.B. aus Zinktellurid, erstreckt und Drain-Verbindungen 44 bildet. Jede der genannten runden Öffnungen und. Drain—Verbindungen 44 ist an der Oberfläche der Schicht 41 von einer ringförmigen Gate-Elektrode 45 umgeben, die durch eine Metallschicht, z.B. aus Platin, gebildet wird und mit der n-leitenden Halbleiterschicht 41 einen Schottky-Ufoergang 46 bildet. Die öate-Elektroden 45 sind völlig mit der Iso-.! er schicht 42 bedeckt. Die Source~Eloktroden aller
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Transistoren werden durch eine gitterförmige Metallschicht 47, z.B. aus Aluminium, gebildet, die ohmsche Spurce-Verbindungen 48 mit der oberen Fläche der Schicht 41 herstellt. Das Gitter 47 ist derartig, dass die öffnungen darin zu den Drain-Verbindungen 44, die innerhalb des Gitters 47 vorgesehen sind, symmetrisch liegen. Die Isolierschicht 42 bedeckt das Gitter 47, mit Ausnahme eines (nicht dargestellten) Randteiles, mit dem eine Leitung verbunden ist. An der unteren Fläche der η-leitenden Schicht 41 befindet sich"eine dünne Metallschicht 49, z.B. aus Platin, die mit der nleitenden Schicht 41 einen Schottky-Ubergang bildet. Für den Betrieb der Anordnung in dem Durchschlagmodus sind ebenfalls nicht dargestellte Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe die Metallschicht 49 mit dem Metallgitter 47 verbunden werden. Die Metallschicht 49 ist genügend dünn, um einfallende Strahlung durchzulassen. " Die Schicht 4i und die Metallschicht 49 sind auf einer Glasplatte 51 angebracht, die die zu detektierende einfallende Strahlung" hv. durchlässt.
Die p-leitende Halbleiterschicht 43, die die Drain-Verbindungen 44 mit der Schicht 41 bildet, erstreckt sich ebenfalls über die Isolierschicht 42 als eine ununterbrochene Schicht. Auf der Oberfläche der p-leitenden Schicht 43 befindet sich oberhalb jeder Drain-»Verbindung 44 eine Metallschicht 53» die einen
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Strahlungsemittierenden Schottky-Übergang 54 mit der pleitenden Halbleiterschicht 43 bildet. Weitere streifenförmige Metallschichten 55 erstrecken sich auf der Oberfläche der p-leitenden Schicht 43 und verbinden die Metall schichten 53 miteinander. Die ersten Anschlussklemmen werden durch die Metallschichten 53 gebildet, die zusammen mit den Metallschichten 55 eine erste gemeinsame Klemme bilden. Die zweiten Anschlussklemmen der JFET-Strukturen werden durch das Gitter 47 gebildet, das eine zweite gemeinsame Klemme bildet, wobei das Metallgitter 47 mit der Metallschicht 49 für den Betrieb der Anordnung in dem Durchschlagmodus verbunden ist.
In jeder JFET-Stfuktur weist die Gate-Elektrode 45 keine direkte ohmsche Verbindung auf, aber ist kapazitiv mit der Drain-Verbindung 44 verbunden, dank der p-leitenden Schicht 43 > die auf der Isolierschicht 42 oberhalb der ringförmigen Gate-Elektrode liegt. Die Gate-Elektrode 45, die Isolierschicht 42 und die p-leitende Schicht 43 bilden einen Aufladekondensator, während die erste Anschlussklemme, die durch die Metallschicht 53 gebildet wird, einen gemeinsamen Anschluss für die Drain-Verbindung 44 (über die unterliegende p-leitende Schicht 43) und den Aufladekondensator bildet.
Durch gleichzeitigen Betrieb aller JFET-r
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- 4ο -
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Elemente In dem Ladungsspeichermodus, wie bereits an Hand der Figuren 1 und 2 und der Fig. 4 für ein einziges Element beschrieben wurde, kann eine Bildverstärkungswirkung mit erheblicher Verstärkung infolge der von jedem JFET-Element gelieferten Verstärkung erhalten werden. Auf diese Weise kann ein Strahlungsmuster, das, wie in Fig. 9 dargestellt ist, an der unteren Fläche der Anordnung einfällt, in ein verstärktes Bild umgewandelt werden, das an den strahlungsemittierenden Schottky—Übergängen 54 erzeugt wird. Von einem derartigen Schottky-Ubergang wird Strahlung während Rasterintervalle emittiert, wenn Stromleitung zwischen den beiden Hauptklemmen in dem Kanal des zugehörigen JFET-Elements auftritt, wobei die genannte Stromleitung von der durch die einfallende Strahlung herbeigeführten Verkleinerung des» Erschöpfungsgebietes der Gate-Elektrode abhängig ist. Die übergänge 54 emittieren Strahlung, wenn über den Übergängen eine Spannung in der Sperrichtung angelegt wird, was dem Zustand entspricht, in dem für das Auslesen die erste Klemme in bezug auf die zweite Klemme positiv ist. Eine Isolierung zwischen benachbarten strahlungsemittierenden Schottky-Übergängen 54 wird dadurch erhalten, dass die p-leitende Schicht 43 aus einem Material mit einem hohen spezifischen Widerstand hergestellt wird.
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Bei einer Abwandlung der Ausführungsform nach, den Figuren 9 und 10 ist das Halbleitermaterial der pleitenden Schicht 43 derart gewählt, dass die pn-Ubergänge 44, die die Drain-Verbindungen bilden,, Strahlung emittieren, wenn über den pn-Ubergängen eine Spannung in der Durchlassrichtung angelegt wird. In diesem Falle ist das Material der Metallschichten 53> 55 derart gewählt, dass es eine ohmsche Verbindung mit der Schicht 43 herstellt. Die Teile 53 können dabei statt als kreisförmige Oberfläche auch ringförmig gestaltet sein. ¥eiter ist die Dicke der Schicht 43 derart gewählt, dass von den Übergängen 44 emittierte Strahlung durchgelassen werden kann.
Fig. 11 zeigt ein Schaltbild des Teiles der Anordnung nach Fig. 10. Die erste gemeinsame Anschlussklemme T1 wird durch die Metallschichten 53» 55 an der oberen Fläche und die zweite gemeinsame Anschlussklemme T wird durch das Metallgitter 47 gebildet, das mit der Metallschicht 49 verbunden ist. Die Drain-Verbindungen 44 sind als Dioden dargestellt. In der Reihenschaltung zwischen T1 und den Drain-Verbindungen 44 sind die Strahlungsemittierenden Schottky-Ubergänge 54 dargestellt. Die Widerstandsisolierung des Jbergangs 54, die durch die Schicht 43 erzielt wird, ist durch Widerstände E»,^ dargestellt.
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- hz ~
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Figuren 12 und 13 zeigen einen Teil einer anderen Bildverstärkervoxrichtung mit nur zwei Klemmen. Die Anordnung enthält eine Halbleiterschicht 61 vom n-Leitfähigkeitstyp, z.B. aus Galliumphosphid, mit einer Dicke von 5/um und eine Reihe von Feldeffekttransistoren, von denen zwei in dem Querschnitt nach Fig. 12 und vier in der Draufsicht nach Fig. 13 dargestellt sind. Die η-leitende Schicht 61 liegt auf einem p-leitenden Substrat 62, z.B. aus Galliumarsenid oder Galliumphosphid, wobei die Schicht 61 als eine epitaktische Schicht auf dem Substrat 62 angebracht sein kann. Auf der Oberfläche der Schicht bandet sich eine Isolierschicht 63. Jede JFET-aStruktur enthält eine Drain—Verbindung 6k, die durch ein kreisförmiges p-leitendes Oberflächengebiet 65 gebildet wird. Die Drain-Verbindungen 64 bilden strahlungsemittierende pn-Ubergänge. Jedes p-leitende Gebiet 65 ist von einem ringförmigen p-leitenden Oberflächengebiet 66 umgeben, das eine Gate-Elektrode ist und mit der η-leitenden Schicht 61 einen pn-Ubergang 67 bildet. Die Source-Elektroden aller JFET-Strukturen werden durch eine gitterförmige Metallschicht 68 gebildet, die auf der Oberfläche der Schicht 6i angebracht ist und ohmsciie Source-Verbindungeu 69 bildete Die öffnungen im Gitter 68 sind zu den p-leitenden Gebieten 65 und 66 symmetrisch angebracht. Für Betrieb
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im Durchschlagmodus wird das Gitter 68 mit dem p-leitenden Substrat 62 verbunden. Auf dem Gitter 68 liegt eine Isolierschient 70, die dieses Gitter bedeckt, mit Ausnahme eines (nicht dargestellten) Randteiles, mit dem ein Leiter verbunden ist. Auf der Oberfläche der Isolierschicht 63» 70 befindet sich eine ununterbrochene Metallschicht 72, z.B. aus Silber/Zinn, mit einer Dicke von 2OO A. Die Metallschicht 72 erstreckt sich in öffnungen in der Isolierschicht 63 und bildet dort einen Kontakt mit den p+-Gebieten 63 und bildet ausserdem die ersten Anschlussklemmen der Transistoren. Die Gate-Elektroden 66 sind völlig von der Isolierschicht 63 bedeckt und kapazitiv mit den Drain-Verbindungen 6h verbunden) dank der Metallschicht 72, die sich auf den Teilen der Isolierschicht 63 oberhalb der p—leitenden Gate-Elektroden 66 befindet, welche Teile somit einen Aufladekondensator bilden. Die ersten Anschlussklemmen, die als eine erste gemeinsame Klemme durch die Schicht 72 angebracht sind, bilden in jedem Transistor Anschlüsse mit den Drain-Verbindungen 64 und mit der der betreffenden Gate-Elektrode gegenüber liegenden Platte des Aufladekondensators. Die zweiten Anschlussklemmen der JFET-Elemente werden als zweite gemeinsame Klemme durch das Source-Elektrodenmetallgitter 68 gebildet, das mit dem Substrat 62 verbunden ist.
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Durch gleichzeitigen Betrieb aller Feldeffekttransistoren in dem Ladungsspeichermodus, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann ein Strahlungsmuster hv1, das an der oberen Fläche des Körpers einfällt, in ein verstärktes Bild hv umgewandelt werden, das von den strahlungsemittierenden pn-XTbergängen 64 erzeugt wird. Die Strahlung wird von einem derartigen Übergang während RasterIntervalle emittiert, wenn Stromleitung zwischen den beiden Hauptklemmen in dem Kanal des zugehörigen Transistors auftritt., wobei die genannte Stromleitung von dem Ausmass der Verkleinerung des Erschöpfungsgebietes der Gate-Elektrode infolge Absorption einfallender Strahlung abhängig ist. Verstärkung wird dank der von jedem Transistor gelieferten Verstärkung erhalten. Es ist einleuchtend, dass unerwünschte optische Rückkopplung, die auftreten kann, wenn emittierte Strahlung absorbiert wird und freie Ladungsträger erzeugt, wodurch eine weitere Verkleinerung des Erschöpfungsgebietes der Gate-Elektrode erhalten wird, verhindert werden muss. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein gee-ign-=- ( . ~ r Abstand eingehalten wird, der mit der Beibehaltung des gewünschten Auflösungsvermögens der Anordnung verträglich ist. Fig. 14 zeigt ein Schaltbild des Teiles der
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Anordnung nach Fig. 13· Die erste gemeinsame Anschlussklemme T wird durch die Metallschicht 72 gebildet, während die zweite gemeinsame Anschlussklemme T durch das Metallgitter 68 gebildet wird, das mit dem p-leitenden Substrat 62 verbunden ist. Die Drain-Verbindungen 64 sind als Strahlungsemittierende pn-Dioden darge stellt.
In Abwandlungen der Bildverstärkervorrichtung nach den Figuren 12 und 13 ist die Struktur derartig, das Strahlung von der Unterseite der. Schicht hereinfallen kann. In einer Ausführungsform wird dies durch die Anwendung eines verhältnismässig dünnen pleitenden Substrats aus einem Halbleitermaterial erreicht , das eine höhere Energie zu dem genannten Übergang treibt.
Eine Anordnung nach der Erfindung, in der eine Anzahl durch Feldeffekttransistoren gebildeter Bildelemente zwei gemeinsame Anschlussklemmen aufweisen, ist nicht auf einen Feststoffbildverstärker oder eine -bildkathode beschränkt. Die Anordnung kann in der Elektrophotographie verwendet werden, wobei ein Bild in ein Ladungsmuster in Metallschichten, die mit der Source- und/oder Drain-Elektrode jedes Feldeffekttransistors in Reihe liegen^ umgewandelt wird.
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Weiter können zum Adressleren des Feldeffekttransistors andere an sich bekannte Techniken Anwendung finden. So kann z.B. das Aufladen und/oder das Auslesen der Transistoren mit Hilfe von Elektronenstrahlen erfolgen, wobei noch erwunschtenfalls vorteilhaft Sekundäremission angewandt werden kann.
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Claims (1)

  1. PHB 32276 13.9.73
    Patentansprüche;
    Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp, in der ein strahlungsempfindliches Element vorhanden ist, das durch einen Feldeffekttransistor gebildet wird, dessen Gate-Elektrode durch einen gleichrichtenden Übergang von dem Kanalgebiet getrennt ist, welcher Transistor Source- und Drain-Verbindungen aufweist, von denen mindestens eine Verbindung (weiter als erste Verbindung bezeichnet) auf einer Oberfläche (weiter als erste Oberfläche bezeichnet) der Schicht angebracht ist, an die ebenfalls die Gate-Elektrode grenzt, wobei zwischen den Source- und Drain-Verbindungen ein elektrischer Strom angelegt werden kann, dessen Grosse in Abhängigkeit von einem Erschöpfungsgebiet bestimmt wird, das sich von der Gate-Elektrode her in der Schicht erstreckt und dessen Ausdehnung mit dem Ladungszustand der Gate-Elektrode und somit mit der Menge Strahlung zusammenhängt, die in und/oder nahe bei dem Erschöpfungsgebiet absorbiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Gate-Elektrode über einen Kondensator (weiter als Aufladekondensator bezeichnet) mit einer ersten Anschlussklemme verbunden ist, die eine dem Aufladekondensator und der genannten ersten Verbindung gemeinsame Anschlussklemme bildet, wobei eine zweite
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    Anschlussklemme vorhanden 1st, die eine elektrische
    Anschlussklemme für die andere Verbindung der genannten Source- und Drain-Verbindungen bildet.
    2. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der genannten ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Isolierschicht liegt, wobei die genannte erste Verbindung in Form einer leitenden Schicht angebracht ist, die sich über wenigstens einen Teil der Isolierschicht und oberhalb der Gate-Elektrode erstreckt und mit der unterliegenden Gate-»Elektrode den. genannten Kondensator bildet.
    3· Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp
    auf einem Halbleitersubstrat vom »entgegengesetzten
    Leitfähigkeitstyp angebracht ist, wobei die genannte erste Oberfläche der Halbleiterschicht durch die von dem Substrat abgekehrte Oberfläche der Halbleiterschicht gebildet wird.
    4. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die andere Verbindung der genannten Source- und Drain-Verbindungen
    mit dem Substrat verbunden wird.
    5· Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung
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    +PHB 32276 13.9.73
    nach Anspruch 1 oder,2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberfläche (weiter als zweite Oberfläche bezeichnet) der Halbleiterschicht, die der ersten Oberfläche gegenüber liegt, eine leitende Schicht angebracht ist, die einen Schottky-Uebergang mit dem Material der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp bildet. 6. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die andere Verbindung der genannten Source- und Drain-Verbindungen mit der leitenden Schicht auf der zweiten Oberfläche der Halbleiterschicht verbunden wird.
    7· Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht auf der zweiten Oberfläche der Halbleiterschicht für einfallende Strahlung durchlässig ist.
    8. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Gate-Elektrode durch ein Oberflächengebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet wird, das sich in der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp befindet.
    9·. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach einem· der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Gate-Elektrode eine Metallschicht ent-
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    PHB 32276 13.9.73
    hält,, die auf der ersten Oberfläche der Halbleiterschicht angebracht ist und einen Schottky-Ubergang mit dem Halbleitermaterial vom ersten Leitfähigkeitstyp der Halbleiterschicht bildet.
    10. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl strahlungsempfindlicher Elemente in der Halbleiterschicht vorhanden ist, wobei jedes Element eine Feldeffekttransistorstruktur mit einer Gate-Elektrode enthält, die, auf die Ober-flache gesehen, die genannte erste Verbindung umgibt.
    11. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 10, die aus einer Halbleiterbildaufnahmevorrichtung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die gesonderte elektrische Ausgangs signale liefern können, die eine Anzeige über die in oder nahe bei dem Kanalgebiet jeder Transistor- ./ struktur absorbierte Strahlung geben.
    12. Halbleiterbildvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldeffekttransistoren je einen gesonderten ersten Anschluss enthalten und dass der zweite Anschluss der Transistoren als eine gemeinsame zweite Anschlussklemme der Feldeffekttransistoren angebracht ist.
    13. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 10, die aus einer Halbleiterbildumwand-
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    lungs- und/oder -wiedergabevorrichtung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlussklemmen der Transistoren als eine erste gemeinsame Anschlussklemme ausgebildet sind, und dass die zweiten Anschlussklemmen der Transistoren als eine zweite gemeinsame Anschlussklemme ausgebildet sind.
    ΛΗ. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 13> die aus einep Halbleiterbildverstärker besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungsempfindlichen Elemente mit elektrolumineszierenden Mitteln versehen sind, die sich in der Reihenschaltung zwischen der genannten ersten Verbindung und der ersten Anschlussklemme und/oder in der Reihenschaltung zwischen der anderen der Source— und Drain-Verbindungen und der zweiten gemeinsamen Anschlussklemme befinden, wobei das Ausgangssignal der lumineszierenden Mittel jeweils durch den Strom im Kanalgebiet der zugehörigen Transistorstruktur bestimmt wird, wenn ein Potentialunterschied zwischen der ersten und der zweiten gemeinsamen Anschlussklemme angelegt wird. 15· Halbleiterverstärker nach Anspruch 14,. dadurch gekennzeichnet, dass die zu den strahlungsempfindliphen Elementen gehörigen elektrolumineszierenden Mittel ein Halbleitergebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten, wobei die Drain-Verbindungen der Feldeffekttransistoren in der Nähe der ersten Oberfläche
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    liegen und je durch das genannte Halbleitergebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet werden. 16. Halbleiterbildverstärker nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Oberfläche eine Isolierschicht vorhanden ist, die sich oberhalb der Gate-Elektroden der. Feldeffekttransistoren erstreckt, wobei das Halbleitergebiet durch eine Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet wird, die über öffnungen in der Isolierschicht die Drain-Verbindungen herstellt und sich weiter über die Isolierschicht und oberhalb der Gate—Elektroden erstreckt, um kapazitive Verbindungen zwischen den Gate-Elektroden und den Drain-Verbindungen zu erhalten. 17· Halbleiterbildverstärker nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten zu den Feldeffekttransistoren gehörigen Verbindungen Metallschichten enthalten, die auf der Oberfläche der Halbleitersshicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp angebracht sind und sich oberhalb der Drain—Verbindungen befinden und zum Erhalten einer ersten gemeinsamen Anschlussklemme durch weitere Metallschichten miteinander verbunden sind, die auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp liegen.
    18. Halbleiterbildverstärker nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Metall-
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    schienten, die auf der Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp liegen, oberhalb der Drain-Verbindungen Strahlungsemittierende Schottky-Ubergänge mit der Halbleiterschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeit styp bilden.
    19· Halbleiterbildverstärker nach Anspruch Ik, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolumineszierenden zu jedem Feldeffekttransistor gehörigen Mittel jeweils ein Oberflächengebiet vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp enthalten, das sich in der Halbleiterschicht erstreckt, wobei die Drain-Verbindungen der Feldeffekttransistoren in der Nähe der ersten Oberfläche gelegen sind und durch die Oberflächengebiete vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, wobei jede Drain-Verbindung zugleich einen strahlungsemittierenden pn-Ubergang bildet.
    20. Halbleiterbildverstärker nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Oberfläche eine Isolierschicht liegt, die sich oberhalb der Gate-Elektroden der Transistoren erstreckt und eine Anzahl öffnungen an der Stelle der genannten Gebiete vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei eine Metallschicht vorhanden ist, die mit den genannten Gebieten vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp über die genannten öffnungen in Verbindung steht und sich weiter über die Isolierschicht oberhalb der
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    Gate-Elektroden erstreckt, um die kapazitiven Verbindungen zwischen den Gate-Elektroden und den Drain-Verbindungen zu erhalten, wobei die Metallschicht die gerannte erste gemeinsame Anschlussklemme der Feldeffekttransistoren bildet und für von den pn-Ubergängen emittierte Strahlung durchlässig ist.
    21. Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung nach Anspruch 13, die aus einer Halbleiterbildkathode besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht durch η-leitendes Halbleitermaterial gebildet wird und in jedem strahlungsempfindlichen Feldeffekttransistor die genannte erste Verbindung an der ersten Oberfläche die Drain-Verbindung des Transistors ist, wobei die Drain-Verbindungen je ein Gebiet aus pleitendem Halbleitermaterial enthalten und injizierende Verbindungen für die Injektion von Elektronen in das p—leitende Halbleitermaterial bilden, wobei weiter Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe injizierte Elektronen aus dem p-leitenden Halbleitermaterial heraustreten können.
    22. Halbleiteranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierschicht auf der genannten ersten Oberfläche vorhanden ist, die sich oberhalb der Gate-Elektroden der Feldeffekttranr sistoren erstreckt, wobei eine Anzahl öffnungen in der Isolierschicht vorgesehen ist und wobei eine p-
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    leitende Halbleiterschicht angebracht ist, die sich in den erwähnten Öffnungen erstreckt und dort die genannten p-leitenden Gebiete bildet, die zu den Drain-Verbindungen gehören, wobei sich die genannte p-leitende Schicht weiter über die Isolierschicht bis oberhalb der Gate-Elektroden erstreckt, um die kapazitiven Verbindungen zwischen den Gate-Elektroden und den Drain-Verbindungen zu erhalten,
    23· Halbleiteranordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Anschlussklemmen der Transistoren durch Metallschichteh gebildet werden, die sich auf der Oberfläche der p-leitenden Halbleiterschicht in der Nähe der elektroneninjizierenden Drain-Verbindungen befinden, wobei die genannten Metallschichtteile miteinander zur Bildung einer ersten gemeinsamen Anschlussklemme durch weitere Metallschichten verbunden sind, die sich auf der Oberfläche der pleitenden Halbleiterschicht befinden.
    Zk. Halbleiterphotokathode nach Anspruch 23> dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der pleitenden Halbleiterschichr an der Stelle der elektroneninjizierenden Verbindungen ein Material zur Herabsetzung der Austrittsarbeit von Elektronen angebracht ist, wobei die Austrittsarbeit des Materials praktisch gleich oder geringer als der Abstand zwischen dem Ferminiveau und der Unterseite des Leitungsbandes in
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    der prleitenden Halbleiterschicht ist.
    25· Strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung, wie sie an Hand der Figuren 1 und 3 und Figuren k bis 14 der Zeichnungen beschrieben ist.
    26. Vorrichtung mit einer strahlungsempfindlichen Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25» dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe zeitweilig eine Spannung an die erste Anschlussklemme des oder jedes Feldeffekttransistors angelegt werden kann, um den genannten Kondensator aufzuladen, wodurch nach -Beseitigung der Aufladespannung ein zu dem gleichrichtenden Übergang der Gate-Elektrode gehöriges Erschöpfungsgebiet erhalten wird, das sich innerhalb des Kanalgebietes erstreckt und während einer Integrationsperiode beim Fehlen einfallender Strahlung aufrechterhalten wird, während Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe anschliessend ein AusleBBpotentialunterschied zwischen den ersten und zweiten Anschlussklemmen angelegt wird, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das eine Anzeige über die Gesamtstrahlungsmenge gibt, die in dem genannten Erschöpfungsgebiet und/oder innerhalb einer Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger von diesem Gebiet nach der Bildung des genannten Erschöpfungsgebietes am Anfang der genannten Integrationszeit absorbiert ist. 27· Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch ge-
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    kennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe periodisch die genannten Aufladespannungen angelegt werden, während weiter Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Potentialunterschied als eine feste Vorspannung zwischen den ersten und zweiten Anschlussklemmen angelegt wird,.um während jeder Integrationsperiode ein integriertes Ausgangssignal zu erhalten, das eine Anzeige über die während der genannten Integrationsperiode absorbierte Strahlung gibt. 28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27» dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Anlegen der Aufladespannung vorhanden sind, derart, dass das Erschöpfungsgebiet gebildet wird, das das Kanalgebiet wenigstens am Anfang der genannten Integrationsperiode völlig sperrt.
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