DE2753588A1

DE2753588A1 - Halbleiter-photoelementanordnung

Info

Publication number: DE2753588A1
Application number: DE19772753588
Authority: DE
Inventors: Savvas Georgiou Chamberlain; Lawrence Griffith Heller
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1978-07-06
Also published as: IT1113821B; JPS5724031B2; FR2376517A1; FR2376517B1; GB1592373A; JPS5384587A

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y., 1O5O4

bu-cn
Halblelter-Photoelementanordnung

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

Halbleiter-Photoelementanordnungen, wie FET-, CCD(ladungsgekoppelte Halbleiterbauelemente - charged coupled devices)- oder Eimerketten(bucket brigade)-Bildabtaster unter Verwendung eines Gates aus polykristallinem Silicium oder einer in Sperrichtung vorgespannten Diode sind an sich bekannt und werden für die Bildabtastung in mannigfachen Anwendungen, wie z.B. Strukturerkennung, Lageabtastung, Bildnachführung, Faksimile-Aufzeich-

nung u.dgl., benutzt. I

In der US-PS 3 812 518 ist eine Halbleiter-Photodiode gezeigt, die längliche, vergrabene P-Halbleiterzonen aufweist, um die an der Lichteinfallsfläche einer N-Zone erzeugten Elektron-Lochpaare zu sammeln. Diese länglichen, vergrabenen P-Zonen dienen zur Reduzierung der Streukapazität und zur Erhöhung der Empfindlichkeit.

Die US-PS 3 616 769 zeigt ebenfalls einen photoempfindlichen Detektor, bestehend aus einem Substrat des ersten Leitfähig keitstype, einer Diffuslonssone des «weiten, also gegenüber dem ersten entgegengesetcten Leitfähigkeitetype, und einer Qate-Sone.

fcuoh die US-PS 3 795 805, 3 808 476 und 3 814 955 seigen typische Beispiele von Photodetektoren der genannten Art.

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Die US-PS 3 596 151 läßt ein Beispiel für ein Photoelement erkennen, das speziell ausgelegt ist, um eine im wesentlichen flache Antwortkurve für Lichtintensitäten über einen großen Bereich des sichtbaren Spektrums bereitzustellen. Die Linearität oder flache Antwortkurve ergibt sich durch Bereitstellen des Photoelementes mit Hilfe einer Schichtstruktur, bestehend aus einer stark dotierten Halbleiterschicht, einer transparen- ; ten Elektrode, die einen gleichrichtenden Kontakt mit der betreffenden Oberfläche der Halbleiterschicht bildet, und einem ^! Metallsubstrat, das die rückwärtige Elektrode in Form eines injizierenden Übergangs an der Rückseite der Halbleiterschicht bildet. Der Widerstand des derart aufgebauten Photoelementes variiert mit der Lichtstärke, wobei der gemessene Strom von dieser Lichtstärke abhängig ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Photoelement oder eine Photoelement-Anordnung bereitzustellen, womit eine gegenüber bisher nicht erreichte Linearität im Ansprechen auf stark unterschiedliche Lichtstärken zu erreichen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Das erfindungsgemäß zur Erzielung dieser Linearität verwendete Halbleiterbauelement kann aus einer in Sperrichtung vorgespann ten Diodenstruktur oder einem polykristallinen Silicium-Gate-Halbleiterbauelement bestehen, wobei in allen Fällen eine Verarmungsregion zur Aussonderung und Sammlung der durch Photo effekt erzeugten Minoritätsträger dient. Die Breite dieser Veramungsregion wird im wesentlichen dadurch konstant gehalten, daß diese Ladungsträger während der Integration, nämlich der Impulsstärke über dielapulsdauer abgeleitet, gesammelt und gespeichert werden. Diese Vorgänge werden vornehmlich in vorteilhafter Weise von einer Eimerkettenschaltung übernommen, die die gewünschte Linearität gewährleistet. Dadurch ergibt

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sich dank der Erfindung eine Linearität des Ausgangssignals, die über einen weiten Bereich der einwirkenden Lichtstärke, nämlich von geringer Beleuchtungsstärke bis zu großen Beleuchtungsstärken, eine ausreichende Linearität bereitzustellen vermag. Letzteres beruht hauptsächlich auf der erfindungsgemäßen Verwendung einer Eimerkettenschaltung, um die durch den Photoeffekt hervorgerufene Ladung abzuleiten, so daß, wie gesagt, die Breite der Verarmungsregion Im photoempfindlichen Halbleiter Im wesentlichen konstant bleibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnittsausschnitt eines "metall-iso

lierten Silleium"-Photoelements, wie es erfindungsgemäß verwendet wird,

Fig. 2 einen Querschnittsausschnitt einer Photodiode,

wie sie in der Beschreibung eines Bildabtasters gemäß der Erfindung Verwendung findet,

Flg. 3 im Ausschnitt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgelegten Photoelementstruktur,

Fig. 4 einen Querschnittsausschnitt der in Fig. 3 gezeigten Photoelement-Struktur,

Fig. 5 eine Schaltungsanordnung zum Betreiben der in

den Fign. 3 und 4 gezeigten Photoelement-Struk

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tür,

(Fig. 6 einen Querschnittsausschnitt der in den Fign.

und 4 gezeigten Pho toe leinen tstruk tür zur Andeu tung der Oberflächenpotentiale der Regionen A bis G längs der Linie 4 in Fig. 3 während der Licht-Integrationszeitdauer,

Fig. 7 einen Querschnittsausschnitt der in den Fign.

3und 4 gezeigten Photoelement-Struktur zur Andeutung der Oberflächenpotentiale über den Regionen A bis G längs der in Fig. 3 gezeigten

: Linie 4 während der Ladungsübertragungs-Zeit-

dauer,

?ig. 8 ein Impulsdiagramm zur Darstellung der verwendeten Phasen-Taktsignale sowie der Betriebssignale,

g. 9 eine Draufsicht auf ein ausschnittsweise gezeigtes Ausführungebeispiel der Erfindung zur Darstellung eines Eimerkettenschaltungs-Lese-Schieberegieters,

F¹Ig. 10 einen Querschnitteaueachnltt des Ausführunge-

beiepiele nach Flg. 9 tür Andeutung der Ober flächenpotentiale In den Regionen A bi· G wehrend der Integratlontseltdauer,

rig. Il einen Querschnitt·auaechnltt des Au·führung·-

beUplel· nach Fig. · tür Andeutung der Oberfliohenpotentlale In 4ea Regionen A bis G wahrend der Ladungtttbertragungt-leltdauer,

XnpulediagraaN tür Erläuterung der Betrlebt-

weite de« in Flg. · getelgten Ausftthrunge- t7

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beispiels,

Fig. 13 eine Schaltungsanordnung zum Betrieb der Photo·-

element-Struktur in Fig. 9,

Fig. 14 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines

weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung zur Darstellung von eindiffundierten Photoelementzonen und eines Lese-CCD-Schieberegisterf

Fig. 15 einen Querschnittsausschnitt des Ausführungs-

J beispiels nach Fig. 14,

Fig. 16 einen Querschnitts ausschnitt eines Ausführungs«-

beispiels der Erfindung zur Darstellung eines Photo-Gates und eines CCD-Lese-Schiebergisters,

Fig. 17 einen Querschnittsausschnitts des Ausführungsbeispiels nach Fig. 14 zur Andeutung der Oberflächenpotentiale in den Regionen A bis G während der Licht-Integrationszeitdauer,

Fig. 18 einen Querschnittsausschnitt des Ausführungs- ^;

beispiels nach Fig. 14 zur Andeutung der Oberflächenpotentiale in den Regionen A bis G während der Ladungsübertragungs-Zeitdauer,

Fig. 19 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des Ausfuhrungsbeispiels nach Fig. 14.

Die in den Fign. 1 und 2 gezeigten Anordnungen stellen typische Beispiele der Verwendung von Potentialmulden und in Sperrrichtung vorgespannten übergängen dar, die jeweils von Verarmungsregionen begleitet sind, um die durch Photoeffekt erzeugten Minoritäts-Ladungsträger zu sammeln, wobei hier nur eine YO 976 011 ' _m

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schematische Zeichnung vorliegt. Im einzelnen zeigt Fig. 1 ein metallisoliertes Silicium-Photoelement mit einem polykristallinen Silicium-Gate, bestehend aus einem N-leitenden Siliciumsubstrat 10, einer Siliciumdioxid-Isolationsschicht 12 und einer polykristallinen Silicium-Gate-Schicht 14, die an die Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist. Die oben angegebenen Materialien und Substanzen sind dabei beispielsweise aufgeführt. Wird eine Betriebsspannung Vg mit geeigneter Polarität an die Gate-Schicht 14 angelegt, dann bildet sich eine Verarmungsregicjn 16 aus, so daß während der Bildabtastung der diese Verarmungsregion 16 beeinflussende Strahlungsfluß eine Erzeugung von Minoritäts-Ladungsträgern zur Folge hat, die bei bekannten Vorrichtungen normalerweise an der Oberfläche dieser Verarmungsregion 16 aufgefangen und gespeichert werden.

Im einzelnen zeigt Fig. 2 eine typische Photodiode, bestehend aus einem Halbleitersubstrat 18, das aus P-leitendem Silicium bereitgestellt sein kann, und eine isolierende Schicht 20 aufwiest, die durch Siliciumdioxid dargestellt sein kann, sowie eine N -leitende Zone 22. Die Betriebsspannung Vg wird an die N -Zone 22 angelegt, so daß eine Verarmungsregion 24 im NachT barschaftsbereich der N⁺-leitenden Zone 22 entsteht. Ebenso wie in der Struktur nach Fig. 1 erzeugt die auf die Struktur nach Fig. 2 gerichtete Strahlung aufgrund des Photoeffektes Minoritätsträger, die an der Verarmungsregion 22 aufgefangen und gespeichert werden.

Bei einem idealen Photoelement sollte die aufgefangene, durch den Photoeffekt hervorgerufene Ladung direkt proportional dem Integral der einfallenden Strahlung (Lichtintensität) für jede vorgegebene Wellenlänge über den Abtastbereich sein. Jedoch zeigt sich bei typischen Photoelementen, wie sie aus den Darstellungen nach Fig. 1 und 2 zu entnehmen sind, daß die aufgefangene, durch den Photoeffekt erzeugte Ladung annähernd lineal mit einfallendem Licht nur bei geringen LichtIntensitäten anwächst, jedoch dann nichtlinear wird, so wie sich der Beleuch- YO 976 Oll

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- IO -

tungspegel erhöht. Diese Nichtlinearitäten treten lange vor Erreichen der Sättigung ein. Oberhalb.^es Sättigungswertes zeigt sich ein Uberstrahlungseffekt. Die Nichtlinearität zwischen

Beleuchtung und aufgefangener Ladung beeinträchtigt nicht unerheblich die Grauskalawerte des abgetasteten Bildes und schränken damit beträchtlich den dynamischen Bereich eines Photoelernents ein. Oben genannte Nichtlinearitäten treten deshalb auf, weil die Breite der Verarmungsregion (W in Fig. 1) als Ergebnis des Auffangens von durch Photoeffekt hervorgerufener Ladung während der Integrationszeit abnimmt. Dieser ι Effekt ist beschrieben in der Veröffentlichung von R. W. Brown und S. G. Chamberlain unter dem Titel "Quantum Efficiency of a Silicon Gate Charge-Coupled Optical Imaging Array" in Physica Status Solid! (a), Bd. 2O, Nr. 2, vom 16. Dezember 1973 auf den! Seiten 675 bis 685. In dieser Veröffentlichung wird gezeigt, äaß die durch den Lichteinfall erzeugte Inversionsschichtlaiung q P_in zu irgendeinem Zeitpunkt t>0 nach Beginn der Integrationsperiode durch folgende Gleichung darstellbar ist:

^pinv^(t)

q ρ

inv

^Jph^dt·

(D

Iierin bedeutet J . die Gesamtphotostromdichte, die in Richtung' zur Oberfläche der Inversionsschicht wirksam ist und sich wie folgt ausdrücken läßt:

^rph - - L· » ο ^λ

-oW

cosh

t-

-odM

1 -

ι - A*

1 -α L_

Sirih $- ^LP

(2)

Für die Raumladungsschichtbreite ergibt sich:

ε-

ti = -

ox

f "ι

(3)

YO 976 011

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Dementsprechend ist die Aufgabe der Erfindung mit hier gezeigten Ausführungsbeispielen darauf gerichtet, die Breite der Verarungsregion in einem Photoelement während der Licht-Integrationszeitdauer möglichst beizubehalten, so daß sich eine lineare Betriebsweise ergibt.

Anhand zweier typischer Ausführungsbeispiele soll nachstehend die Erfindung im einzelnen beschrieben werden. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Photodiodenanordnung im Zusammenspiel mit einer Eimerketten-Schaltungsanordnung als Auslese-Schieberegister vorgesehen, wohingegen im zweiten Ausführungsbeispiel eine Photodiodenanordnung im Zusammenwirken mit einem CCD-Auslese-Schieberegister vorliegt.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Struktur in einem typischen Ausschnitt, wo also eine Dioden-Photoelementanordnung zusammen mit einem Auslese-Eimerkettenschaltungs-Schieberegister betrieben wird. Die in Fig. 3 gezeigte Struktur besteht aus dem Substrat 18 und einer darüberliegenden Isolationsschicht 20, die die N⁺-Diffusionszonen sowie das Eimerketten-Auslese-Schieberegister enthält. Während die Querschnittsdarstellung dieser Struktur in Fig. 4 gezeigt ist, ergibt sich die äquivalente Schaltungsanordnung aus der Darstellung nach Fig. 5.

In Fig. 3 ist die Photoelementanordnung durch die N⁺-Diffusionszonen 26 im Bereich zwischen A und B gezeigt.

Der Spannungspegel auf den N -Zonen 26 wird unter Wirkung der [Eimerkettenschaltung zu Beginn der Integrationszeitdauer auf !den Wert (Φΐ,-ν,-,) dank der erfindungsgemäßen Struktur eingestellt, wie sie im Bereich zwischen B und F vorliegt. Zum gleichen Zeitpunkt werden durch die Eimerkettenschaltungswirkung die N⁺-DIffusionsζonen 28 im Bereich zwischen C bis D auf den Wert (Φ^+ Υ₂~^ντ* e^S¹⁸⁸**¹¹*· ^Di-^e Oberflächenpoten-

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tiaic des Bereichs zwischen Λ und G über einen Querschnitt länge der Linie 4 während der Licht-Integrationszeitdauer ist in der auerschnittsdarstellung der Fig. 6 gezeigt. Aus diesem Poten-

Γ +

tialverlauf ist ersichtlich, daß die in den N.-Zone 26 sowie im

i ■*■

bereich Hirer Nachbarschaft erzeugten Elektronen durch die in iden Bereichen Λ bis B hervorgerufene Potentialmulde aufgefangen Werden. Jedoch werden diese Elektronen aus dieser N.-Zone kontinuierlich abgeleitet, in der Potentialmulde C bis D der ^„-Zonen aufgefangen und dann gespeichert.

^)Ie Oberflächenpotentiale für den Querschnitt Λ4 bis G4 während her Integrationszeitdauer sind in Fig. K) dargestellt. Wie in

Üer vorherigen Struktur v/i rd die auf gefangene, durch den Photo-

bffel.t. hervorgerufene Ladung kontinuierlich aus der Photoele- ! ^.

inentione abgeleitet und dann in der Potentialmulde der N_-Zone

ι ^

\l bir D gespeichert. Das Oberflächenpotential des Querschnitts Λ4 bis G4 während den Ladungst.ram; fers von Bereich C bis D izum Ausleije-.Schieberegister im Bereich F bis G ist der Darbteilung nnrh Fig. 11 zu entnehmen.

ll'or- und 'J al.t.wel leniormen während der Integrations Zeitdauer und der Tran:5loi ϊ-.ni t lar.sen sich (inn Darstellungen nach Fig. 12 Entnehmen.

Vorliegende iriindunu Ja(Jt. ο ich außerdem durch Verwenden von Phot.f)di odvu in Kombi n.it ion mit einem ladungsgckoppelten (CCD) ^lUiloüf'-.'U'liii'b^regi ;M nr nnv/nndon, chnnso win mit einer Photo-

ijatο- l>i ι nl I uj in Kninl iiiüt ion m 1 i οinein CCD-iichiebcuegister. tliiii! luaufsiilit auf «Ue ori iinhnifjijgfMnäße Lineal i tätsstruktur , Hie? rii'iiUiiiKMi mit <lon I»i f 1 \ ι r? J omr/unon (IJ -Di fHlenphotoelementen) imd eine·; /αι.· Ιο,'ίο- ("'· 1 !U h i rl (»ι («ni nt.rr verwendet wird, ergibt •-ich .im; M'|. 14, hej (HU'jr.MhuHt der Boreichs A4 I)Is G4 ist in in. 1'. 'ili.shi, \\\, l 1:' t fiat e 1 iiiin ebeninlls aiii Photoelement

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Erfindung ist in Fig. 16 gezeigt.

Das Oberflächenpotential im Bereich zwischen A4 bis G4 der Fig. 14 während der Licht-Integrationszeitdauer ergibt sich aus der Darstellung nach Fig. 17. Aus diesem Diagramm läßt sich ohne weiteres ableiten, daß die durch Photoeffekt bereitgestellte Ladung kontinuierlich vom Photoelement abgezogen wird, um dann unterhalb der Gateregion C bis D aufgefangen und gespeichert zu werden, so daß sich das gleiche Resultat wie im Ausführungsbeispiel nach den Fign. 3 bis 8 ergibt, nämlich ein linearer Ladungsausgang in Abhängigkeit von der Lichteinwirkung.

Die Oberflächen-Potentialmulden des Bereichs A4 bis G4 während des Ladungstransfers vom Ladungsgate zum Auslese-Schieberegister ergibt sich aus Fig. 18. Die Gate- und Taktwellenformen v/ährend der Licht-Integrationszeitdauer und des Ladungstransfers sind in Fig. 19 gebracht.

Beschrieben und' dargestellt sind Ausführungsbeispiele von Photcjolementen im Zusammenwirken mit Speicher- und Transferschaltungskreisen, wie z.B. Eimerkettenschaltungs- und CCD-Schieberegister. Wird Strahlungsenergie, wie z.B. Licht, auf die Photoelemente zur Einwirkung gebracht, dann v/erden die sich ergebenden, durch Photoeffekt erzeugten Ladungsträger in der Photoelement-Struktur aufgefangen, anschließend kontinuierlich abgeleitet und durch die Eimerketten- oder CCD-Transfer- und ! Speicherstruktur aufgefangen sowie gespeichert, so daß die durqh Photoeffekt erzeugten Ladungsträger sich nicht in der Verar- i mungsregion anhäufen können, darüber hinaus sogar an einer solchen Anhäufung gehindert werden, welche ja bei bekannten Anordnungen zu den unerwünschten Nichtlinearitäts-Erscheinungen führt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele bestehen aus einer Photoelementstruktur in Kombination mit einer Eimerketten-Schieberegister-Struktur, einer Photoelement-Struktur in Kombination mit einer Eimerkettenstruktur, bei der das jeweilige Sperrschichtgate auf einem Gleichpotential gehalten wird,

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einer Photoelement-Struktur im Zusammenwirken mit einem CCD-Schieberegister und einer Photogate-Struktur im Zusammenwirken mit einem CCD-Schieberegister.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Halbleiter-Photoelement zur Erzeugung von Ladungsträger! in linearer Abhängigkeit im Ansprechen auf einfallende Strahlungsenergie während eines vorgegebenen Zeitraums unter Vorsehen eines PN-Übergangs im Halbleiter, der eine Verarmungsregion zwischen beiden, vom PN-Übergang getrennten Zonen zur Erzeugung von Ladungsträgern in Abhängigkeit von der einfallenden Strahlungsenergie bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß Ladungsträger-Speichermittel in unmittelbarer Nachbarschaft zum PN-Übergang in der ersten Zone zur Sammlung und Speicherung der durch Photoeffekt an diesem übergang erzeugten Ladungsträger bereitgestellt sind und daß dieser ersten Zone eine Ladungsübertragungsstruktur zugeordnet ist, um eine erste Vorspannung an den PN-Übergang und eine zweite Vorspannung an die Ladungsträger-Speichermittel für fortwährende Ableitung der durch Photoeffekt erzeugten Ladungsträger vom PN-Übergang und zur übertragung auf die Ladungsträger-Speicherungsmittel anzulegen, so daß während der Einstrahlungszeitdauer die Verarmungsregionbreite am PN-Übergang im wesentlichen bei jeweils unterschiedlich vorgegebener Lichteinfallstärke im wesentlichen konstant gehalten wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsträger-Speichermittel und die LadungsÜbertragungs-Struktur in einem ladungsgekoppelten Bauelement zusammengefaßt sind, das eine Speicherelektrode oberhalb der ersten Zone aufweist, und im Ansprechen auf ein Eingangssignal eine Ladungsträger-Speicherungs-Potentialmulde in dieser ersten Zone hervorruft, daß eine erste Übertragungselektrode oberhalb der ersten Zone zwischen der zweiten Halbleiterzone und der Speicherelektrode angeordnet ist, um im Ansprechen auf ein Übertragungssignal die durch den Photoeffekt erzeugten

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Ladungsträger vom PN-Übergang auf die Ladungsträger-Speicherungs-Potentialmulde zu übertragen, so daß die Verarmungsreglonsbrelte beibehalten wird und daß eine zweite Ubertragungselektrode oberhalb der ersten Zone in Nachbarschaft der Speicherelektrode angeordnet ist, um die Ladungsträger aus der Potentialmulde zu übertragen, so daß sich ein im wesentlichen lineares Ausgangssignal im Ansprechen auf die einfallende Strahlungsenergie ergibt. J
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsträger-Speichermittel dadurch realisiert sind, daß eine dritte Halbleiterzone mit gegenüber! der ersten Halbleiterzone ebenfalls entgegengesetztem j Leitfähigkeitstyp zur Bildung eines zweiten PN-übergangsJ zwischen dieser dritten Zone und der ersten Zone vorge- j sehen ist, um die durch den Photoeffekt am ersten PN- j Übergang erzeugten Ladungsträger zu sammeln und zu spei-j ehern, daß eine Ladungsübertragungs-Struktur der ersten Halbleiterzone zugeordnet ist, welche eine erste Vor- ! spannung am ersten PN-Übergang bereitzustellen vermag, ^: sowie eine zweite Vorspannung am zweiten PN-Übergang | zur aufeinanderfolgenden übertragung der durch Photoeffekt erzeugten Ladungsträger vom ersten PN-Übergang auf den zweiten PN-Übergang, so daß die Breite der verhältnismäßig engen Veramungsregion am ersten PN-Übergang im wesentlichen konstant bleibt.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsübertragungs-Struktur durch | eine Eimerkettenschaltung realisiert ist, die einen ersten integrierten Schaltungstransistor, einen zweiten integrierten Schaltungstransistor und eine vierte Halbleiterzone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps auf der ersten Halbleiterzone umfaßt, so daß sich ein dritter PN-Übergang ergibt, indem der erste Transistor mit der

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ersten Zone zwischen zweiter und dritter Halbleiterzone verbunden ist, so daß die durch Photoeffekt erzeugten Ladungsträger vom ersten PN-Übergang zum zweiten PN-Übergang verschoben werden, daß der zweite Transistor mit der ersten Halbleiterzone zwischen der dritten und vierten Halbleiterzone verbunden ist, um die durch Photoeffekt erzeugten Ladungsträger vom zweiten PN-Übergang zum dritten PN-Übergang zu verschieben, derart, daß sich ein im wesentlichen lineares Ausgangssignal im Ansprechen auf die durch Photoeffekt erzeugten Ladungsträger ergibt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines Zweiphasen-Taktsignals die Leitung für die Taktsignale der Phase 1 an den Steuereingang des ersten Transistors angeschlossen ist, um das Taktsignal der Phase 1 während einer ersten Zeitdauer zuzuführen, so daß die durch Photoeffekt erzeugten Ladungsträger vom ersten PN-Übergang auf den zweiten PN-Übergang übertragen werden, und daß die Leitung für Taktsignale der Phase 2 am Steuereingang des zweiten Transistors liegen, um die Taktsignale der Phase 2 während einer zeiten Zeitdauer zuzuführen, so daß die durch Photoeffekt erzeugten Ladungsträger vom zweiten PN-Übergang auf den dritten PN-Übergang verschoben werden und sich dadurch ein im wesentlichen lineares Ausgangesignal im Ansprechen auf den Lichteinfall ergibt.
6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Photoelementstruktur Schottky-Sperrschichtanordnungen vorgesehen sind.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bit 5, dadurch gekennzeichnet, daß al· Photoelementstruktur PN-Übergangehalbleiter-Bauelemente vorgesehen sind.

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