DE2521435C2 - Raumladungsbegrenzte Phototransistoranordnung - Google Patents

Description

4. Raumladungsbegrenzte Phototransistoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Vergrößerung der Basiszone (31) jedes raumladungsbegrenzten Phototransistors die jeweils der Emitterzone (30) unmittelbar gegenüberliegenden Kollektorzonenbereiche (39) »T«-förmig ausgebildet sind, indem der Querstrich des »T« jeweils parallel zur entsprechenden Emitterseite (36) liegt.

5. Raumladungsbegrenzte Phototransistoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationszonen (4) zwischen den einzelnen raumladungsbegrenzten Phototransistoren mit Bezug auf die Kollektorzonen (5,5') rückwärts vorgespannt sind.

6. Raumladungsbegrenzte Phototransistoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationszonen (4) jeweils durch eine metallische Abschirmung (40) gegen einfallende Lichtstrahlung abgedeckt sind.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist

Als photoelektronische Bauelemente lassen sich bekanntlich bipolare Transistoren verwenden, die allein oder in einer Matrix Anwendung finden können. Im Vergleich zu Photodioden zeigen Phototransistoren eine relativ hohe Verstärkung mit Stromverstärkungsfaktoren im Bereich von etwa 100. Ein Nachteil jedoch der gebräuchlichen Phototransistoren ist in der Abfallzeit zu sehen, die mit einem Bereich von 6 bis 10 jis sehr viel länger ist, als es bei einer Photodiode der Fail ist Eine derart lange Abfallzeit resultiert aus der Tatsache, daß die durch Lichteinfall erzeugten Ladungsträger in der potentialunabhängigen Basiszone rekombinieren müssen. Es besteht also keine Möglichkeit, daß

ίο die Ladungsträger unmittelbar abfließen können, und außerdem verläuft der Rekombinationsprozeß sehr langsam, so daß die Ladungsträger-Lebensdauer einige MikroSekunden beträgt Das hierdurch bedingte langsame Ansprechen der Phototransistoren läßt ihren

Anwendungsbereich wesentlich einschränken. Ein weiteres Problem liegt darin, daß die Phototransistorhersteliung sehr viel komplizierter ist als die Herstellung von Photodioden, und das sowohl hinsichtlich des Aufwandes als auch der zwangsläufig hiermit verbundenen Ausschußrate. Dies gilt insbesondere für Phototransistorfelder in Matrixanordnung.

Ein weiterer Nachteil bipolarer Photo transistoren ist die für gewisse Anwendungsfälle immer noch zu geringe Verstärkung.

So ist z. B. bei Phototransistorfeldern für Zeichenerkennung davon auszugehen, daß die Lichtstärke des vom zu lesenden Dokument reflektierten Lichtes stark begrenzt ist Für eine zufriedenstellende Betriebsweise ergäbe Sich damit die Erforderais für einen Verstär-

kungsfaktor von etwa 1000, der sich aber nicht mit Hilfe üblicher Phototransistoren erzielen läßt Vielmehr muß jedem Phototransistor eines derartigen Phototransistorfeldes ein besonderer Verstärker nachgeschaltet werden. Dies bedeutet dann einen entsprechend erhöhten Aufwand, der darüber hinaus noch durch die erforderliche Lichtabschirmung der einzelnen Verstärkertransistoren erhöht wird, die ja ebenfalls, wenn auch in geringerem Maße, lichtempfindlich sind.
Andererseits sind ungenannte raumladungsbegrenzte Phototransistoren als Möglichkeit für eine vorteilhafte Anwendung in einem Phototransistorfeld bekannt geworden, weiche einen gegenüber bisher höheren Verstärkungsgewinn aufweisen und andererseits auch einen gegenüber bisher geringeren Herstellungsauf-

wand erfordern. Der Nachteil derartiger Schaltungselemente ist aber darin zu sehen, daß die Ansprechzeit vornehmlich aber die Abfallzeit im Millisekundenbereich liegt, und zwar aufgrund extreir. langer Ladungsträger-Lebensdauer in der Basiszone, bedingt durch den hier vorliegenden hohen spezifischen Widerstand. Hiermit einhergehende Zeitverzögerungen dürften aber für die meisten Anwendungsfälle viel zu lang sein. Ein weiterer Nachteil ergibt sich noch dadurch, daß bei Verwenden derartiger raumladungsbegrenzter Phototransistoren in einem Phototransistorfeld die gegenseitige Wechselwirkung zwischen benachbarten Phototransistoren unerwünscht hoch bleibt

Ein weiteres Problem hinsichtlich der Photoempfindlichkeit bei Verwenden von raumladungsbegrenzten Phototransistoren ergibt sich aus der hierbei vorliegenden relativ schmalen Basiszone, die im Hinblick auf die Erzielung eines hohen Stromverstärkungsfaktors sogar ein unabdingbares Erfordernis darstellt, um so sicherzustellen, daß der Abstand zwischen Emitter und Kollektor möglichst klein gehalten werden kann. Da nun aber ein derartiger raumladungsbegrenzter Phototransistor in lateraler Bauweise vorliegt, ist demgemäß auch der Basiszonen-Flächenbereich proportional der

Basisbreite, wohingegen sich bei bipolaren Transistoren mit vertikaler Zonenstruktur beide Dimensionen unabhängig voneinander einstellen lassen. Schließlich zeigt sich noch bei raumladungsbegrenzten Phototransistoren, daß der Stromverstärkungsfaktor, der bei geringen Stromstärken weit über 1000 liegt, sehr stark mit anwachsender Stromstärke abfällt, was zu einer weiteren unerwünschten Eigenschaft führt

In der Druckschrift »Siemens-Bauteile-Informationen« 8/1970, Heft 4, Seiten 110—1 Ii, sind Photomnsistoren mit vertikaler Zonenschichtung beschrieben, wohingegcA eine laterale Zonenstruktur für die Bereitstellung raumladungsbegrenzter Transistoren als schnelle Schaltelemente unter dem Titel »Theory and Operation of Space-charge limited Transistors with Transverse Injection« in der Zeitschrift »IBM Journal of Research and Development«, Vol. 17, No. 5, September 1973, Seiten 443—458 abgehandelt ist Wenn mit dem beschriebenen raumladungsbegrenzten Transistor auch ein außergewöhnlich hoher Stromverstärkungsfaktor zu erzielen ist, so gilt dies jedoch nur für kleine Kollektorströme, und zwar in der Größenordnung von 1 μΑ. Bei höheren Vorwärtsspannungen am Emitterübergang wird der Stromverstärkungsfaktor aufgrund von Parasitäreffekten rasch geringer, so daß hierdurch ein derartiger Transistor in seinen Anwendungsmöglichkeiten entsprechend eingeschränkt ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht unter derartigen Voraussetzungen darin, raumladungsbegrenzte Phototransistoren als Schaltungselemente dahingehend zu verbessern, daß sie bei jeweils relativ kurzen Ansprechzeiten einen hohen Stromverstärkungsfaktor aufwehen, und zwar bei starken Kollektorströmen ebenso wie bei schwachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist. Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, daß beim Anwenden derart aufgebauter raumladungsbegrenzter Phototransistoren eine relativ lange Ladungsträger-Lebensdauer ihr Ansprechen auf Strahlungseinfali nicht beeinträchtigt. Hierbei sind sowohl Anstiegszeit als auch Abfallzeit sehr viel kurzer als die eines bipolaren Phototransistors. Außerdem ergibt sich ein Stromverstärkungsfaktor, der wie erwünscht sehr viel größer als 1000 ist, und zwar selbst bei starken Kollektorströmen.

In der erfindungsgemäßen raumladungsbegrenzten Phototransistoranordnung sind die sich von der Oberfläche aus erstreckenden Tiefen der Zonen entgegengesetzten Leitungstyps als dem des Substrats oberflächennah, d. h. sie reichen nicht sonderlich über die der Halbleiteroberfläche benachbarten Bereiche hinaus, wie es bei den bekannten raumladungsbegrenzten Phototransistoren der Fall ist Speziell ist jedoch hervorzuheben, daß bei erfindungsgemäß ausgebildeten raumladungsbegrenzten Phototransistoren die Tiefe der Basiszone im Substrat geringer als der Reziprokwert des Absorptionskoeffizienten der einfallenden Strahlung ist Dieses Merkmal verhindert in wirksamer Weise ein Abfallen des Stromverstärkungsfaktors mit anwachsender Stromstärke.

Ganz abgesehen davon, daß sich herausgestellt hat, daß die relativ lange Ladungsträger-Lebensdauer beim eifmdungsgemäß ausgebildeten raumladungsbegrenzten Phototransistor nicht zu einer unzulässigen Erhöhung der Wechselwirkung zwischen jeweils benachbarten Phototransistoren als Schaltungselementen in einer Photötransistoranordnung führt, läßt sich eine auch hier unvermeidlich vorliegende Wechselwirkung darüber hinaus auf einen Wert herabdrücken, wie er sich bei aus bipolaren Phototransistoren aufgebauten Phototransistorfeldern ergibt, und zwar durch zwischen den einzelnen raumladungsbegrenzten Phototransistoren vorgesehene Isolationszonen, cie mit Bezug auf die jeweiligen Kollektorzonen rückwärts vorgespannt werden.

Vorteilhafte Maßnahmen zur Weiterbildung der ίο Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Ausführungsbeispielbeschreibung anhand der unten aufgeführten Zeichnungen. Es zeigt

F i g. 1 einen ausschnittsweisen Querschnitt mit perspektivischer Ansicht von raumladungsbegrenzten Phototransistoren in einer monolithisch integrierten Pbototransistoranordnung,

F i g. 2 und 3 Draufsichten auf typische Ausschnitte von raumladungsbegrenzten Fhototransistoranordnungen,

Fig.4 und 5 ausschnittsweise Draufsichten auf raumiadungsbegrenzte Phototransistoren in einer monolithisch integrierten Phototransistoranordnung.

Zunächst soll das Prinzip eines rauimladungsbegrenzten (RLB)-Phototransistors erläutert werden. Ein derartiger RLB-Phototransistor besteht aus einem Paar von lateralen Transistoren, die in einem Substrat hohen spezifischen Widerstandes, nämlich größer als lOOOOQcm. vorzugsweise jedoch 30 000 Dem eingebracht sind. Beide laterale Transistoren sind übereinanderliegend angeordnet Der untere laterale Transistor stellt einen RLB-Transistor dar, wohingegen der oben liegende laterale Transistor aus einem parasitären bipolaren Transistor besteht. Bei einer Basisvorspannung von 0 V sind beide Lateraltransistoren gesperrt.

Sowie jedoch der Emiuerübergang zunehmend in Vorwärtsrichtung vorgespannt wird, wird zunächst ein raumladungsbegrenzter Strom im unteren Lateraltransistor ausgelöst. Bei weiterem Anwachsen der Vorspannung in Vorwärtsrichtung setzt dann im oberen Lateraltransistor die bipolare Transistorwirkung ein.

Der in der eingangs angeführten Literaturstelle (»IBM Journal of Research and Development«, Vol. 17, No. 5, September 1973, Seiten 443—458) beschriebene, als Schaltelement in einer monolithisch integrierten Halbleiterschaltung dienende RLB-Transistor ist dabei so ausgelegt, daß sich eine maximale Packungsdichte von Schaltungsbauelementen dieser Art in einem Halbleitersubstrat ergibt Maßgebend ist dabei das Verhältnis der Abmessungen von aktiven Zonen zu denen der die aktiven Zonen voneinander trennenden, passiven Isolationszonen. Die Breite des den gleichen Leitungstyp wie das Substrat hohen spezifischen Widerstands besitzenden Anteils der aktiven Zone muß größer als das 0,75fache der Isolationszonenbreite sein. Andererseits muß die Breite des den entgegengesetzten Leitungstyp wie das Substrat besitzenden Anteils der aktiven Zone größer als das 0,25fache der Isolationszonenbreite sein.

Der eine potentialunabhäng'ge Basis aufweisende RLB-Phototransistor läßt sich in seinem Querschnitt der F i g. 1 entnehmen. Die hier gezeigte Struktur ist dabei ähnlich der, wie sie in der genannten Literaturstelle beschrieben ist Ein derartiges Schaltungselement besteht, wie bereits gesagt, aus einem oberen lateralen bipolaren Transistor mit der Zonenfolge N⁺-P-N⁺ längs der gestrichelten Linie A und einem hierzu parallel liegenden lateralen RLB-Transistor mit der Zonenfolge

N ⁺ -N--N⁺ längs der gestrichelten Linie B. Das Halbleitersubstrat 2 besitzt einen hohen spezifischen Widerstand von wenigstens ΙΟΟΟΟΩαη, vorzugsweise jedoch von 30 000Ωαη. Die P-leitenden Zonen sind vorzugsweise über die Substratoberfläche eindiffundiert, um dann anschließend die N+-leitenden Zonen einzubringen. Die N+-leitenden Zonen werden mittels üblicher photolithographischer und Diffusionsverfahren hergestellt, wobei ihre Eindringtiefe in das Substrat größer ist als die der Ρ-Ζοηεη.

Die in Fig. 1 gezeigten RLB-Phototransistoren bestehen aus den Emitterzonen 8 und 8', den Basiszonen 6 und 6' und den Kollektorzonen 5 und 5'. Die P-Zone 4 isoliert beide Transistoren voneinander. Die auf der Substratoberfläche angedeuteten Elektroden dienen zum Anlegen der Vorspannung an die Emitter- und Kollektorzonen der Transistoren sowie an die Isolationszone. Die Kollektorelektroden liegen an der Spannungsquelle V₁; die Emitterelektroden an der Spannungsquelle Vi und die Isolationszonenelektrode an der Spannungsquelle V₃. Die Spannungsquellen Vi und V2 dienen zur Vorspannung des Kollektors 5 mit Bezug auf die Basis 6 in Rückwärtsrichtung. Im Ansprechen auf einfallende Strahlung wird jedoch der Emitterübergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt, so daß ein RLB-Strom zwischen Emitter und Kollektor ausgelöst wird. Die Spannungsquelle V3 dient zur Rückwärtsvorspannung der Isolationszone 4. Zur Erleichterung der Beschreibung soll lediglich einer der RLB-Phototransistoren, nämlich der der linken Seite der Zeichnung näher diskutiert werden. Es ist dabei selbstverständlich, daß diese Erläuterungen in gleicher Weise auch auf die anderen RLB-Phototransistoren in der RLB-Phototransistoranordnung anwendbar sind.

Die Betriebsweise des in F i g. 1 gezeigten RLB-Phototransistors ist unterschiedlich von dem des RLB-Transistors, wie er in der genannten Literaturstelle beschrieben ist. Wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Basiszone 6, die ja nicht an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, also offen ist, beleuchtet, dann werden Elektron-Loch-Paare gleichzeitig sowohl in der P-Basis als auch in der N~-Basiszone erzeugt. Während die P-Basis längs der Linie A in F i g. 1 angedeutet ist, ergibt sich die N--Basiszone längs der Linie B. Der in Rückwärtsrichtung vorgespannte Kollektorübergang nimmt die Elektronen auf, die sowohl in der P- als auch in der N~-Basiszone erzeugt werden. Die in diesen beiden Basiszonen verbleibenden Löcher streben dann danach, die Emitterübergänge, sowohl des lateralen bipolaren als auch des lateralen RLB-Transistors in Vorwärtsrichtung vorzuspannen, so daß hierdurch die Phototransistorwirkung ausgelöst wird.

Die Ladungstrennungswirkung des Koilektorübergangs ist dabei in der Basis des bipolaren Transistors längs der Linie A sehr eingeschränkt Nur die Elektron-Lochpaare, die in der Verarmungszone am KoUektorübergang und innerhalb einer Diffusionslänge von der Verarmungszone erzeugt sind, werden getrennt Die verbleibenden, nämlich die in der neutralen Basiszone des bipolaren Transistors erzeugten Elektron-Lochpaare, rekombmieren, da dem Transportmechanismus eine langsame Diffusion zugrundeliegt und die Lebensdauer relativ kurz sind.

Im scharfen Gegensatz zu dieser Wirkung werden praktisch alle Elektron-Lochpaare, die in der N--Basiszone des RLB-Transistors erzeugt werden, getrennt Dies beruht auf der Tatsache, daß ihr Transport

aufgrund des starken elektrischen Feldes am Kollektorübergang, das die gesamte Basiszone hohen spezifischen Widerstandes durchdringt, in einem relativ schnellen Driftvorgang erfolgt. Damit wird das einfallende Licht wesentlich wirksamer an der Basis des lateralen" RLB-Transistors, als an der Basis eines lateralen bipolaren Transistors in einen entsprechenden Strom umgewandelt.

Es hat sich gezeigt, daß diese Wirksamkeit im wesentlichen dann eintritt, wenn die Tiefe der P-Ba;siszone 6 auf einen Abstand verringert wird, der geringer als der Reziprokwert des Absorptionskoeffizieinen des einfallenden Lichts ist. Für Strahlung im sichtbaren Bereich und nahen Infrarotbereich des Spektrums sollte die Tiefe des P-Basiszone 6 im Substrat 2 vorzugsweise etwa 0,5 μπι oder weniger betragen. Mit einer derartigen Struktur wird praktisch kein Licht in der I³-Basiszone absorbiert; wobei die Phototransistorwirkung des bipolaren Transistors selbst bei hohen Stremwerten wegfällt. Dies ist eine erstrebenswerte Eigenschaft, da nämlich hierdurch eine große Verstärkung sowohl bei hohen Stromwerten als auch bei niedrigen Stromwerten sichergestellt ist RLB-Phototransistoren, die unter Einhalten dieses Abstandswertes hergestellt wurden, zeigten Stromverstärkungsfaktoren von etwa 1000.

Die sich aus der reduzierten Tiefe der Basiszone im erfindungsgemäßen RLB-Phototransistor ergebenden Vorzüge stehen im scharfen Kontrast zum bereits

beschriebenen und oben erwähnten RLB-Transistor. Bei dem beschriebenen Halbleiterbauelement ist eine Elektrode direkt mit der Basis des lateralen bipolaren Transistors kontaktiert, wobei die Basis des lateralen RLB-Transistors lediglich indirekt kontaktiert ist Bei diesen Strukturen würde eine Verringerung der Tiefe der P-Basiszone ebenfalls die Wirkung des bipolaren Transistors herabsetzen; jedoch würde diese niemals vollständig unterdrückt Im übrigen würde dem Verringern der Tiefe der P-Basiszone 6 im beschriebenen RLB-Transistor eine Erhöhung des Oberflächenwiderstandes entgegenstehen. Dies hingegen würde die Wirksamkeit des RLB-Transistors bei hohen Stromwerten herabsetzen. Beim erfindungsgemäßen RLB-Phototrarisistor beeinflußt aber die Erhöhung des Oberflächenwiderstandes in keiner Weise die Wirksamkeit des unteren lateralen RLB-Transistors, da das einfallende Licht hierauf direkt einwirkt

Eine andere unerwartete Wirkung ist die Tatsache, daß die charakteristischen langen Ladungsträger-Le-

S₀ bensdauern von etwa 10 ms im lateralen RLB-Transistor das Ansprechen auf den Lichteinfall, insbesondere aber die Abfallzeit rdcht beeinträchtigen. So hat sich in entsprechenden Versuchen gezeigt, ds2 sc~oh! die Anütiegs- als auch die Abfallzeiten kürzer sind als die bei

einem üblichen bipolaren Phototransistor. Anstiegs- und Abfallzeiten von etwa 1 us, bzw. 2,7 us sind bei 40 uA Photostrom gemessen worden.

Aus wahrscheinliche Erklärung hierfür läßt sich anführen, daß das schwache elektrische Feld, das sich vom horizontalen P-N-Obergang 12 in die Basiszone hohen spezifischen Widerstandes des lateralen RLB-Transistors erstreckt, ausreicht, um die Löcher von der N--Basiszone mit Hilfe eines Driftmechanismus zu entfernen. Sie werden in die sehr viel stärker dotierte P-Basiszone hineingezogen, wo dann die Rekombination stattfindet Da der parasitäre obere laterale bipolare Transistor niemals leitend wird, wenn nicht die Tiefe der P-Zone in nennenswerter Weise zum Tragen

kommt, sich also im wesentlichen alles im oberflächennahen Bereich abspielt, dann kann auch die Rekombinationszeit der Löcher in der P-Basiszone 6 die Abfallzeit beim RLB-Phototransistor nicht beeinträchtigen. Wie bereits erwähnt, ließ sich dieses Ergebnis aber nicht voraussehen, da das elektrische Feld in der Basiszone hohen spezifischen Widerstandes aufgrund der Tatsache, daß der horizontale P-N-Übergang während des Betriebs geringfügig in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, entsprechend gering ist. ι ο

Die Lochbeseitigungswirkung des horizontalen P-N-Überganges 14 reduziert außerdem die gegenseitige Wirkung zwischen benachbarten Transistoren. In der raumladungsbegrenzten Phototransistoranordnung wird diese Wechselwirkung definiert als der Prozentsatz von in der aktiven Basiszone des beleuchteten RLB-Phototransistors erzeugten Elektronen, die vom Kollektor des unbeleuchteten benachbarten RLB-Phototransistors eingefangen werden. Bei Rückwärtsvorspannung der Isolationszone, die benachbarte RLB-Phototransistoren voneinander trennt, mit Bezug auf die Emitter der in F i g. 1 gezeigten Bauelemente, läßt sich die gegenseitige Wechselwirkung weiter reduzieren. Darüber hinaus verstärkt eine Rückwärtsvorspannung die Löchersammlungswirksamkeit der Isolationszone.

Über den Isolationszonen könnten auch Metallabschirmungen angebracht sein, um einen Lichteinfall zu blockieren, so daß eine Elektron-Locherzeugung in den Isolationszonen selbst wirksam verhindert wird.

Die Photoempfindlichkeit läßt sich steigern und dabei der Dunkelstrom reduzieren, wenn die Effektivfläche der lichteinfangenden Basiszone des Phototransistors so groß wie möglich gehalten ist Jedoch ist zu beachten, daß die Basisbreite zwischen Kollektor und Emitterübergängen so klein wie möglich sein sollte, um einen möglichst hohen Stromverstärkungsfaktor und hohe Umschaltgeschwindigkeit zu gewährleisten. Diese anscheinend gegensätzlichen Strukturerfordernisse lassen sich aber erfüllen, indem Konfigurationen, wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt, in vorteilhafter Weise Anwendung finden.

In beiden Darstellungen ist der Emitterübergang jeweils im wesentlichen rechteckig und umgeben vom Kollektorübergang. Hierbei haben die einzelnen Seiten des Emätterübergangs jeweils konstanten Abstand zu den Kollektorübergangsseiten und verlaufen auch parallel hierzu. Diejenigen Teile des Kollektorübergangs jedoch, die nicht mit dem Emitterübergang zusammenwirken, können ohne weiteres als vom Emitterübergang hinreichend weit entfernt angesehen werden. Diese Ausdehnung der peripheren Anteile des Kollektorübergangs verstärkt dabei die wirksame Basiszone.

In der Darstellung nach F i g. 2 sind der Emitter 20, die Basis 21 und die Kollektorzonen 24 eines RLB-Phototransistors gezeigt. Diejenigen Anteile des Kollektorübergangs 27, die mit dem Emitterübergang 26 zusammenwirken, sind dabei durch einen konstanten Abstand d voneinander getrennt. Hingegen diejenigen Anteile 28 des Kollektorübergangs 27, die nicht den Seiten des Emitters 20 gegenüberliegen, erbringen jeweils zusätzlichen Raum 22 für die Basiszone.

In der Anordnung nach F i g. 3 ist der wirksame Bereich der Basiszone 31 insofern noch vergrößert, als die Fläche des Kollektors 34 entsprechend verringert ist. die geometrische Konfiguration des Kollektorübergangs 38 ist bis auf die vier T-förmig in die Basiszone hineinragenden Bereiche 39 im wesentlichen rechteckig. Die T-förmigen Bereiche 39 gewährleisten dabei eine konstante Basisbreite mit dem angestrebten Abstand d.

Die Darstellung nach Fig.4 basiert auf der RLB-Phototransistorkonfiguration, wie sie in Fig.3 gezeigt ist Die metallischen Abschirmungen 40 liegen hier oberhalb der Isolationszonen zwischen den Transistoren und sind allerdings hiervon durch geeignetes Isoliermaterial isoliert, um schädliche Elektron-Löchererzeugung zu vermeiden. Die Isolationszone 49 wird über einen hier nicht gezeigten Elektrodenanschluß rückwärts vorgespannt, um gegenseitige Wechselwirkung zwischen den Transistoren auszuschließen. Die X- Y-Adressierung erfolgt über die Leitungszüge 57.

Die in Fig.5 angedeutete RLB-Phototransistoranordnung in Matrixform zeigt parallel liegende Ausgangsleilungen, die die Verwendung der Anordnung als Abtastmittel für die Zeichenerkennung gestatten. Das Potential wird an den Emitter 40 von der Zuführungsleitung 55 über den P-Widerstand 50 und die Zuführungsleitung 52 angelegt Der Leitungszug 56 dient als Transistorausgangsleitung. Die Zuführungsleitung 54 stellt Potential an den Kollektorelektroden der RLB-Phototransistoren bereit Je nach der gewünschten Betriebsweise könnte der Widerstand 50 auch an den Kollektor 45 angeschlossen sein.

Hieizu 2 Blatt Zeichnungen 130234/186

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Raumladungsbegrenzte Phototransistoranordnung, bestehend aus einzelnen raumladungsbegrenzten Phototransistoren, die, durch Isolationszonen voneinander getrennt, in einem N-leitenden Halbleitersubstrat hohen spezifischen Widerstands von wenigstens ΙΟΟΟΟΩαη durch jeweils ein Paar von übereinanderliegenden lateralen Transistoren dargestellt sind, indem in eine sich über die Halbleitersubstratoberfläche erstreckende P-Halbleiterschicht bis in das Halbleitersubstrat reichende N+-Zonen zur Darstellung der Kollektor- und Emitterzonen eindiffundiert sind, wobei sowohl die Basis- als auch die Isolationszonen durch die dabei aus verbliebenen Bereichen der P-Halbleitersch'icht gebildeten Zonen dargestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß für Betrieb bei offener Basis die "Hefe der Basiszonen (6, 6') geringer ist als der Reziprokwert des Absorptionskoeffizienten der einfallenden Lichtstrahlung.

2. Raumladungsbegrenzte Phototransistoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Basiszonen (6, 6') höchstens 0,5 μΐη beträgt.

3. Raumladungsbegrenzte Phototransistoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kollektorübergang (27, 28, 38) umgebenen, rechteckigen Emitterzone (20,30) jedes raumladungsbegrenzten Phototransistors jeweils zu den Emitterzonenseiten parallel verlaufende und hierzu gleich lange Abschnitte des Kollektorübergangs (27, 38) gegenüberliegen, und die zwischen Kollektorzone (24, 34) und Emitterzone (20, 30) angeordnete Basiszone (21, 31) jeweils im Bereich der Emitterzonenecken im Vergelich zu den zwischen den Emitterzonenseiten und den Abschnitten des Kollektorübergangs (27, 38) liegenden Bereichen erweitert ist.