DE3019481C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmestrahlen-Bildaufnahme­ anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Wärmestrahlen-Bildaufnahmeanordnung mit einem einzelnen derartigen Halbleiterelement ist in der GB-PS 14 88 258 beschrieben. Das Halbleitermaterial des Streifens ist üblicherweise Cadmium-Quecksilber-Tellurit. Die Ausleseelemente können eng benachbarte erste und zweite Ausleseelektroden enthalten, die einen ohmschen Kontakt mit dem Streifen bilden; diese Elektroden, die aus Metall, wie Aluminium, bestehen können, erstrecken sich vorzugsweise über den Streifen, und eine dieser beiden Elektroden kann mit der Vorspannungselektrode gemeinsam ausgebildet sein. Die beim Betrieb der Anordnung zwischen den zwei Ausleseelektroden erzeugte Spannung ist ein Maß für die Dichte der Minoritätsladungsträger, die durch die Strahlung erzeugt worden sind. In einer anderen Ausführungsform können die Ausleseelemente jedoch entweder aus einem Metall- oder einem Halbleiterbereich bestehen (der sich vorzugsweise über den Streifen erstreckt), durch den ein Diodenübergang mit dem Streifen gebildet wird, und dieser Diodenübergang ist in Sperrichtung durch Verwendung einer geeigneten Vorspannung vorgespannt. Der Strom, der durch diese Diode fließt, ist ebenfalls ein Maß für die Dichte der Minoritätsladungsträger, die durch die Strahlung erzeugt werden. Die Diodenübergänge können auch in einem nicht vorgespannten Zustand betrieben werden.

In der Anordnung, die in der GB-PS 14 88 258 beschrieben und dargestellt ist, ist der Streifen über die ganze Länge gleichmäßig breit, und die Fortsetzung der Driftstrecke im Bereich der Ausleseelemente ist ebenso breit wie die Driftstrecke vor diesem Bereich. Der Metall- oder Halb­ leiterbereich, der die Ausleseelemente bildet, ist auf dem Halbleiterstreifen angebracht und dort befestigt; der Streifen selbst ist in einer üblichen Gehäuseanordnung zum Kühlen des Streifens auf die gewünschte Arbeitstemperatur und zum Herstellen der geeigneten elektrischen Verbin­ dungen eingebaut. Es ist üblich, für die elektrischen Verbindungen mit der Wärmestrahlen-Bildaufnahmeanordnung in solch einem Gehäuse Drahtverbindungen zu verwenden. Eine direkte Drahtverbindung mit solch einem Auslese­ element auf dem Streifen der Anordnung kann jedoch Probleme hervorrufen. Der Bereich des Ausleseelements ist ein empfindlicher Bereich in der ambipolaren Drift­ strecke. Drahtverbindungen in diesem Bereich können Störungen in dem Halbleitermaterial hervorrufen, wodurch eine erhebliche Rekombination der Ladungsträger in diesem Bereich erfolgt. In extremen Fällen kann sogar ein Bruch des Halbleitermaterials auftreten.

Die GB-A 20 07 909 zeigt eine Anordnung der eingangs genannten Art, bei der eine Vielzahl von solchen Streifen parallel auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind, um eine zweidimensionale Abtastfläche zu bilden. Um den unempfindlichen Bereich zwischen den parallelen Streifen zu verringern, ist es erwünscht, daß die Streifen in engem Abstand zueinander liegen. Um eine Bildaufnahmeanordnung mit solchen parallelen Streifen zu vereinfachen, ist es außerdem allgemein wünschenswert, daß die Ausleseelemente und Vorspannungselektroden jeweils in Richtungen im wesentlichen senkrecht zu den Streifen ausgerichtet sind.

Diese doppelte Forderung nach engem Abstand und Aus­ richtung kann dadurch erfüllt werden, daß die Drahtver­ bindungen direkt zu den Ausleseelementen auf jeden Streifen führen, jedoch entstehen hierdurch die vorstehend beschriebenen Nachteile. Ferner ist in der GB-A 20 07 909 beschriebenen Anordnung jeder Streifen über seine gesamte Länge gleichmäßig breit, und die Fortsetzung der Driftstrecke im Bereich der Ausleseelemente ist ebenso breit wie die Driftstrecke vor diesem Bereich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmestrahlen-Bildaufnahmeanordnung mit parallel zueinander angeordneten langgestreckten Streifen aus Halbleitermaterial anzugeben, die verbesserte Eigenschaften durch sowohl erhöhte Driftgeschwindigkeit als auch durch erhöhte Empfindlichkeit aufweist, wobei die elektrische Verbindung zu den Ausleseelementen in einer Anordnung mit vielen Halbleiter­ streifen erleichtert ist.

Diese Aufgabe wird bei der aus der GB-A 20 07 909 bekannten Anordnung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Verschmälerung der Driftstrecke im Bereich der Ausleseelemente ergibt eine Einschnürung des Vorstroms in diesem Bereich und erzeugt damit ein größeres elektrisches Feld, das die Eigenschaften der Anordnung verbessert, indem sowohl die Driftgeschwindigkeit als auch die Ansprechempfindlichkeit der Anordnung erhöht wird. Die Verengung erlaubt außerdem eine kompakt aufgebaute Anordnung mit vielen Streifen, die einen freien Platz in dem Bereich der Ausleseelemente schafft, um deren Verbindung, die sich von dem schmaleren Bereich jedes Streifens in diesem Bereich erstreckt, gut zu ermöglichen.

Ein ausreichender Platz und eine ausreichende Einschnürung des Vorstroms wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß der schmalere Teil des Streifens im Bereich der Ausleseelemente mindestens halb so breit ist wie die Driftstrecke vor diesem Bereich.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet. Insbesondere bei einer Ausführung, bei der jeder Streifen in der Nähe von wenigstens einer Vorspannungselektrode angeordnete Ausleseelemente aufweist, ist es zweckmäßig, daß der schmalere Teil des Streifens im Bereich der Auslese­ elemente sich bis zu dieser Vorspannungselektrode erstreckt. Wenn diese Vorspannungselektrode nämlich am Ende des Streifens angeordnet ist, können die streifen­ förmigen Metallschichten zum Kontaktieren der Auslese­ elemente über diese Vorspannungselektrode hinaus verlängert werden, so daß es leicht möglich ist, die elektrischen Drahtverbindungen der Ausleseelemente nach außerhalb auf dieser Metallisierung in genügendem Abstand von dem Halbleiterstreifen vorzusehen. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß die in Drift­ richtung hintere Elektrode des die Ausleseelemente bilden­ den Paares von Elektroden durch die Vorspannungselektrode gebildet ist. Dadurch ist dann für jeden Streifen aus Halbleitermaterial nur eine einzige streifenförmige Metallschicht zur Kontaktierung der anderen Elektrode des die Ausleseelemente bildenden Paares von Elektroden erforderlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Wärmestrahlen-Bildaufnahme­ anordnung entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der An­ ordnung nach Fig. 1, der die Endbereiche von zwei der Elemente entsprechend der Erfindung zeigt,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der Wärmestrahlen- Bildaufnahmeanordnung nach der Erfindung mit einem modifizierten Endbereich der Elemente,

Fig. 5 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Teiles der Wärmestrahlen-Bildaufnahmeanordnung nach der Er­ findung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil einer weiteren Wärme­ strahlen-Bildaufnahmeanordnung nach der Erfindung.

Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß die Figuren nicht maß­ stabsgerecht gezeichnet sind und daß die Verhältnisse der Dimensionen und Proportionen einiger Teile vergrößert oder reduziert sind im Interesse der Klarheit und Einfachheit. In den verschiedenen Figuren sind die gleichen Bezugs­ zeichen verwendet, um nicht nur die gleichen, sondern auch ähnliche Teile von ähnlichen Anordnungen und Elementen zu bezeichnen.

Die Wärmestrahlen-Bildanordnung der Fig. 1 bis 3 enthält eine Anzahl von photoleitenden Elementen 1 auf einem Sub­ strat 2. Die Elemente 1 sind Halbleiterelemente in der Form von im wesentlichen parallel zueinander angeordneten lang­ gestreckten rechteckigen Streifen aus Halbleitermaterial mit einer gegebenen Leitfähigkeit, in dem bei Absorption von Wärmestrahlung, die auf den Streifen fällt, freie La­ dungsträger erzeugt werden können. Das Halbleitermaterial kann beispielsweise n-leitendes Cadmium-Quecksilber-Tellurit Hg_0,79 Cd_0,21 sein, das eine Ladungsträgerkonzentration von weniger als 5 × 10¹⁴ cm^-3 bei Abwesenheit von einfallender Strahlung hat. In einem Material mit dieser Zusammensetzung liegt bei der Arbeitstemperatur von 77° K die Spektralkante der Strahlungsabsorption bei einer Wellenlänge von etwa 11,5 µm. In diesem Material bewirkt die Absorption einer Infrarotstrahlung in dem Fenster von 8 bis 14 µm die Er­ zeugung von Elektronen-Löcher-Paaren, wobei die Beweglichkeit der Löcher bei der vorgesehenen Arbeitstemperatur von 77° K den Wert 600 cm² V^-1 sec^-1 hat und die Lebensdauer 2,5 µs beträgt. Die Beweglichkeit der Elektronen ist etwa dabei 2×10⁵ cm² V^-1 sec^-1.

Jeder Streifen 1 hat beispielsweise eine Länge von etwa 1 mm, eine Breite von 62,5 µm und eine Dicke von 10 µm. Die Streifen 1 sind durch Schlitze 3 voneinander getrennt, die eine Breite von beispielsweise 12,5 µm haben. Fig. 1 zeigt beispielsweise acht solcher voneinander getrennter Streifen 1. Es ist klar, daß andere Systeme eine unterschiedliche Anzahl von Streifen und unterschiedliche Abmessungen für deren Länge, Breite, Dicke und Abstand erfordern können.

Das Substrat 2 kann aus Saphir bestehen, und die Halbleiter­ streifen 1 können auf dem Substrat durch eine Schicht 4 aus Epoxidkleber mit einer Dicke von beispielsweise 0,5 µm be­ festigt sein (siehe Fig. 3). Auf der äußeren Oberfläche je­ des Halbleiterstreifens 1 ist eine Passivierungsschicht 5 angeordnet, die etwa 0,1 µm dick ist und hauptsächlich aus Oxiden von Quecksilber, Cadmium und Tellur besteht.

Die Passivierungsschicht 5 ist von den beiden entgegenge­ setzten Enden der äußeren Oberfläche jedes Streifens 1 ent­ fernt, wo Anschlußelektroden 6 und 7 vorhanden sind. Diese Elektroden können aus abgeschiedenen Schichten aus Gold von einer Dicke von etwa 1 µm bestehen, die jeweils einen ohmschen Kontakt mit der Halbleiteroberfläche bilden. Sie können sich über die Halbleiteroberfläche über eine Länge von beispielsweise 100 µm von dem Ende der Streifen 1 er­ strecken. Wie in Fig. 3 dargestellt, können die Elektroden 6 über eine kurze Strecke in die Halbleiteroberfläche eingelassen sein, beispielsweise 1 oder 2 µm tief, und sie können unter Verwendung von Ionenätzung und der Metall­ abtragungstechnik gebildet sein.

Die Metallschichten, die die Elektroden 6 und 7 bilden, können sich auch über das Substrat 2 erstrecken, wo sie als Verbindungen zu den Elektroden dienen. Die Elektrodenver­ bindungen 6 und 7 auf dem Substrat verbreitern sich etwas, indem die Kanten auseinander laufen, um Bereiche zu bilden, auf denen beispielsweise Golddrahtverbindungen hergestellt werden können, wenn die Anordnung in ein Gehäuse eingebaut wird. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die obere Kante jedes Streifens 1 an gegenüberliegenden Enden des Streifens mehr abgerundet als entlang den Seiten der Streifen. Die Metall­ schichten, die die Elektrodenverbindungen 6 und 7 bilden, laufen über diese abgerundete Ecke auf das Substrat 2. Ionen­ ätzung kann verwendet werden, um parallele Halbleiterstrei­ fen 1 aus einer zusammenhängenden Halbleiterschicht und die getrennten Elektroden und ihre Verbindungen für jeden Streifen 1 aus einer Metallschicht, die auf der Halbleiter­ schicht und dem Substrat 2 abgeschieden wurde, herzustellen.

Durch Anlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung zwischen diesen Elektroden 6 und 7, die jeweils durch einen Streifen 1 getrennt sind, wird ein Vorstrom in einer Richtung entlang der Streifen verursacht, der überwiegend aus Majoritäts­ ladungsträgern (in diesem Beispiel Elektronen) besteht. Dieser Vorstrom ist in der Lage, eine ambipolare Drift von durch Strahlung erzeugten freien Minoritätsladungsträgern (in diesem Falle Löcher) in die entgegengesetzte Richtung zu unterstützen. Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird später an Hand der Fig. 5 vollständig beschrieben.

In der ambipolaren Driftstrecke zwischen den entfernt von­ einander angeordneten Vorspannungselektroden 6 und 7 sind Ausleseelemente angeordnet, die die Elektroden 8 umfassen. Diese Ausleseelemente können von irgendeiner bekannten Art sein. Sie können ein auf der Oberfläche benachbarter Bereich von entgegengesetzter Leitfähigkeit (in diesem Beispiel p-Leitfähigkeit) sein, der mit dem Material des Halbleiter­ streifens 1 einen p-n-Diodenübergang bildet. Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Bereich und das Material des Halblei­ terstreifens 1 diese Leitfähigkeitseigenschaften bei der vorgesehenen Arbeitstemperatur der Anordnung aufweisen, je­ doch diese Eigenschaften nicht notweniger Weise bei Raum­ temperatur haben müssen. In dem speziellen Fall, wenn n-lei­ tendes Cadmium-Quecksilber-Tellurit für die Streifen 1 ver­ wendet wird und wenn die vorgesehene Arbeitstemperatur 77°K beträgt, kann dieser p-n-Diodenübergang bei Raumtemperatur nicht vorhanden sein. Anstelle eines p-n-Überganges können die Ausleseelemente auch einen Schottky-(Metall-Halbleiter-) Diodenübergang enthalten.

Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Beispiel enthalten die Ausleseelemente jedoch keinen Diodenübergang, sondern nur im Abstand voneinander angeordnete Elektroden 8 und 6 bzw. 8 und 7, die alle ohmsche Kontakte mit dem Halbleiterstreifen 1 bilden. Die Anordnung nach den Fig. 1 bis 3 enthält Auslese­ elemente an beiden Enden jedes Streifens 1. Dies erlaubt ein Auslesen bei jeder der beiden Richtungen, in denen die Streifen vorgespannt sein können, d.h. sowohl ein Auslesen unter Verwendung der Elektroden 8 und 6 mit einem Vorstrom von der Elektrode 6 zur Elektrode 7 oder ein Auslesen unter Verwendung der Elektroden 8 und 7 bei einem Vorstrom von der Elektrode 7 zur Elektrode 6. Falls daher bei einer fertigen Anordnung die Eigenschaften besser sind, wenn der Strom in der einen Richtung anstatt in der anderen Richtung fließt, so kann die eine Richtung für den Betrieb gewählt werden.

Es ist jedoch nicht notwendig, Ausleseelemente an beiden Enden der Streifen 1 vorzusehen. So zeigen beispielsweise die beiden Fig. 4 und 5 Anordnungen, bei denen kein Auslese­ element an dem der Elektrode 7 gegenüberliegenden Ende des Streifens 1 angeordnet ist. In den Anordnungen gemäß den beiden Fig. 4 und 5 erstreckt sich die Metallschicht, die die getrennten Elektroden 7 jedes Streifens 1 bildet, über das Ende des Streifens 1 hinaus bis auf das Substrat 2. Es ist auch möglich, Ausleseelektroden in Abständen voneinander entlang der ambipolaren Driftstrecke jedes Streifens 1 vor­ zusehen, um an jedem Streifen 1 mehrere Elemente zu erzeugen, die nacheinander verwendet werden.

Die Länge der ambipolaren Driftstrecke vor den entsprechenden Ausleseelementen, über die eine vollständige Integration der durch Strahlung ausgelösten Minoritätsladungsträger erreicht werden kann, ist begrenzt auf die Länge, die durch die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger in dem Halbleiter­ material, das elektrische Feld und die ambipolare Drift in dem Halbleitermaterial, die allgemein angenähert die Minori­ tätsladungsträgerbeweglichkeit ist, bestimmt wird. Diese Länge muß daher bei der Anordnung von Ausleseelementen ent­ lang des Streifens 1 berücksichtigt werden.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung verzweigt sich jeder der Streifen 1 in dem Bereich der Ausleseelemente 8 und 6 bzw. 8 und 7 in zwei Teile 11 und 12 (siehe Fig. 2 und 3), die voneinander durch einen Schlitz 13 getrennt sind, der sich von diesem Bereich in einer Richtung im wesentlichen parallel zu dem Streifen 1 erstreckt.

Der eine Teil 11 dient für die Fortführung der ambipolaren Driftstrecke von diesem Bereich zu der benachbarten Vor­ spannungselektrode 6 oder 7.

Die Elektrode 8 erstreckt sich von dem Auslesebereich in einer Richtung im wesentlichen parallel zu dem Schlitz 13 und bildet eine metallische streifenförmige Verbindung dieser Ausleseelektrode 8, die durch den anderen Teil 12 unterstützt wird. Diese Verbindung umfaßt den Teil 12 zu­ mindest als mechanische Unterstützung für den Metallstreifen. Diese Elektrodenverbindung ist durch den Schlitz 13 von der benachbarten Vorspannungselektrode 6 oder 7 getrennt. Diese streifenförmige Verbindung ist über eine kurze Strecke in die Halbleiteroberfläche eingelassen und erstreckt sich über die mehr abgerundete Ecke am Ende des Streifens 1 und auf das Substrat 2, um einen Bereich für einen Drahtanschluß zu bilden. Dieses Metallstreifenmuster kann gleichzeitig aus der gleichen Metallschicht erzeugt werden wie die Elek­ troden 6 und 7, und die Schlitze 13 können gleichzeitig mit den Schlitzen 3 hergestellt werden. Die Schlitze 13 können ebenfalls eine Breite von beispielsweise 12,5 µm haben.

Auf diese Weise wird eine kompakte Geometrie der Anordnung erreicht, in der die Vorspannungselektroden 6 und 7 und die Ausleseelektroden 8 jeweils im wesentlichen in Richtungen ausgerichtet sind, die senkrecht zu den Streifen 1 liegen.

Beide Teile 11 und 12 sind Verlängerungen des entsprechenden Streifens 1 über den Bereich des Ausleseelementes hinaus. Daher ist die Fortführung der ambipolaren Driftstrecke in dem Teil 11 schmaler als der Hauptteil dieser Driftstrecke vor dem Bereich des Ausleseelementes. Dies führt zu einer Einschnürung des Stromes in dem Teil 11, wodurch, wie vor­ her beschrieben, sowohl die Driftgeschwindigkeit wie auch die Ansprechempfindlichkeit der Anordnung erhöht wird. Der Teil 11 sollte jedoch nicht zu schmal sein, da an dessen Seiten eine höhere Ladungsträgerrekombination stattfindet, die die Lebensdauer der Minoritätsladungsträger in dem Teil 11 verringert. Der Teil 11 wird daher breiter gewählt als der Teil 12 und ist daher mindestens halb so breit wie der Hauptteil der ambipolaren Driftstrecke vor diesem Bereich. In der Anordnung nach den Fig. 1 bis 3 sind die Teile 11 und 12 daher beispielsweise 35 µm bzw. 15 µm breit.

Falls die benachbarte Vorspannungselektrode 6 oder 7 zu dicht bei der Ausleseelektrode 8 angeordnet ist, kann die Ansprech­ empfindlichkeit und der Ansprechbereich des Elementes ver­ ringert werden. Die Weiterführung der Driftstrecke in den Teil 11 ist daher vorzugsweise länger als seine Breite. In der Anordnung nach den Fig. 1 und 3 ist der Abstand zwischen der Vorspannungselektrode 6 und dem Bereich, wo die Auslese­ elektrode die Driftstrecke berührt, beispielsweise 50 µm. In der speziellen Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2 erstreckt sich die Ausleseelektrode 8 nicht über das innere Ende des Schlitzes 13 hinaus und berührt so die Driftstrecke an einer Seite; der Vorteil hiervon ist, daß die Querabmessung des Elektrodenstreifens 8 genau durch die parallelen Schlitze 13 und 3 bestimmt wird. Es sind jedoch auch andere Formen möglich, bei denen die Ausleseelektrode sich über das innere Ende des Schlitzes 13 hinaus erstreckt, um einen intensiveren Kontaktbereich mit der Driftstrecke zu erhalten.

In der Ausführungsform nach Fig. 6 erstreckt sich daher der Metallstreifen 8 quer über den Streifen 1, um eine Auslese­ elektrode hinter dem Schlitz 13 zu bilden.

Während des Betriebs wird die Anordnung auf einer niedrigen Temperatur gehalten und ist daher entsprechend der speziellen beabsichtigten Anwendung eingebaut. Ein derartiger Einbau ist in den Zeichnungen nicht dargestellt, besteht jedoch normaler­ weise aus dem Einbau des Substrats 2 in ein evakuiertes Ge­ fäß mit einem Fenster, das die Infrarot-Strahlung (bei­ spielsweise in dem 8- bis 14 µm-Band) durchläßt, wobei das Gefäß Einrichtungen enthält, die das Substrat 2 mit seinen Halbleiterstreifen 1 auf der gewünschten Arbeitstemperatur (beispielsweise 77°K) halten. Eine Ausführung eines solchen Einbaues besteht aus einem Dewar-Gefäß, wie es üblicherweise bei Infrarot-Detektoren verwendet wird.

Die Arbeitsweise einer solchen Anordnung entsprechend der Erfindung wird nun an Hand der Fig. 5 beschrieben. Über die Vorspannungselektroden 6 und 7 und die Drahtverbindungen ist jeder Streifen 1 in Reihe mit einer Gleichspannungsquelle 21 und einem variablen Widerstand 22 geschaltet, um einen kon­ stanten Vorstrom aus überwiegend Majoritätsladungsträgern (in diesem Falle Elektronen) in dem Streifen 1 in der Längs­ richtung von der Elektrode 6 zur Elektrode 7 zu erzeugen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zeichnung sind die Ver­ bindungen von der Vorspannungsquelle 21 zu allen Elektroden 6 und 7 in Fig. 5 nicht dargestellt, die nur die Verbindungen zu einem Streifen 1 zeigt.

Der Vorstrom ist in der Lage, eine ambipolare Drift von durch Strahlung erzeugten freien Minoritätsladungsträgern (in diesem Falle Löcher) in die entgegengesetzte Richtung zu unterstüt­ zen, d.h. in der Richtung von der Elektrode 7 zur Elektrode 6. Ein geeigneter Bereich von Vorspannungen zwischen den Elek­ troden 6 und 7 liegt bei 1 V bis 10 V. Bei einem Potential­ gefälle von 15 V cm^-1 in dem n-leitenden Material mit der bereits erwähnten Zusammensetzung ist die ambipolare Drift etwa 400 cm² V^-1 s^-1.

Das Abtasten eines Strahlungsmusters und das Abbilden eines Bildes eines elementaren Bereiches dieses Musters auf den Streifen 1 kann in einer ähnlichen Weise durchgeführt wer­ den, wie diese in der eingangs erwännten GB-PS 14 88 258 be­ schrieben ist. Solche Einrichtungen zum Abtasten eines thermischen Strahlungsbildes entlang der Streifen 1 in der gleichen Richtung wie die ambipolare Drift und mit einer Geschwindigkeit im wesentlichen entsprechend der ambipolaren Driftgeschwindigkeit sind in einem vereinfachten Diagramm in Fig. 5 dargestellt. Die Einrichtung enthält ein Paar von rotierenden Spiegeln 25 und 26 und ein Linsensystem 27. Mit dieser Einrichtung werden Bildbereiche eines Strahlungs­ musters von einer Szene 28 mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 5000 cms^-1 bis 20 000 cms^-1 über die Oberfläche von einem oder mehreren Halbleiterstreifen 1 bewegt.

Da das Bild über die Oberfläche des Halbleiterstreifens 1 mit einer Geschwindigkeit entsprechend der ambipolaren Drift­ geschwindigkeit abgetastet wird, erfolgt die Integration der durch Strahlung erzeugten Minoritätsladungsträger in dem Teil des n-leitenden Streifens 2, wo die Strahlung einfällt, bevor die Ladungsträger die Ausleseelektrode 8 erreichen. Infolge des Durchgangs dieser gesammelten, durch Strahlung erzeugten Minoritätsladungsträger durch den Streifenteil 11 zwischen den Elektroden 6 und 8 erfolgt eine Leitfähigkeits­ modulation in diesem Teil 11. Das Bildsignal wird in bekann­ ter Weise abgeleitet, indem eine Ausgangsschaltung 29 zwi­ schen den Elektroden 8 und 6 angeschlossen wird, die die Spannungsänderung verstärkt und verarbeitet, die zwischen den Elektroden 8 und 6 als Ergebnis der Leitfähigkeits­ modulation auftritt. Für eine einfachere Darstellung ist nur eine Ausgangsschaltung 29 für einen Streifen 1 darge­ stellt, während in der Praxis getrennte Ausgangsschaltungen für jeden Streifen 1 vorgesehen und zwischen den Elektroden 6 und 8 der entsprechenden Streifen angeschlossen sind.

Es ist klar, daß innerhalb des Bereiches der Erfindung viele Abwandlungen möglich sind. So kann z.B. die Zusammensetzung des n-leitenden Cadmium-Quecksilber-Tellurits anders ge­ wählt werden, beispielsweise um eine Anordnung für Bilder aus Strahlung in den 3- bis 5 µm-Band zu erhalten. Es kann auch anderes Halbleitermaterial als Cadmium-Quecksilber- Tellurit für die photoleitenden Streifen 1 verwendet werden.

In der beschriebenen Ausführungsform erstrecken sich die Metallstreifen über die gesamte äußere Oberfläche des Teils 12 bis mindestens im wesentlichen zum inneren Ende des Schlitzes 13. Der Metallstreifen 8 bildet daher den haupt­ sächlichen leitenden Pfad für die Ausleseverbindung, die den Teil 12 enthält. In solch einem Fall ist es nicht notwendig, daß der Teil 12 einen leitenden Teil der elektrischen Ver­ bindung bildet, so daß er nur ein mechanisch unterstützender Teil der Verbindung sein kann. Falls jedoch das System, in dem die Anordnung verwendet werden soll, einen höheren Serienwiderstand in der Ausleseverbindung haben kann, braucht sich der Metallstreifen 8 nicht ganz bis zum inneren Ende des Schlitzes 8 erstrecken; er braucht sich nur über den Teil 12 soweit zu erstrecken, wie sich beispielsweise die Elektroden 6 und 7 über den Teil 11 erstrecken, so daß der Teil der Ausleseverbindung zwischen diesem kürzeren Streifen 8 und der ambipolaren Driftstrecke nur durch die leitende Strecke in dem Halbleiterteil 11 gebildet wird.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Strei­ fen 1 als diskrete Halbleiterelemente auf einem isolierenden Substrat gebildet, beispielsweise auf Saphir. Fig. 6 zeigt dagegen eine andere Anordnung ebenfalls entsprechend der Erfindung, in der die Streifen 1 Teile eines gemeinsamen Halbleiterelementes 10 und integriert über einen gemeinsamen Bereich vereinigt sind, der die Elektrode 6 enthält. Keine der Elektroden 6 und 8 erstreckt sich über das Substrat 2, das ebenso wie in den vorhergehenden Ausführungen aus Saphir bestehen kann. In einer abgewandelten Form ebenfalls ent­ sprechend der Erfindung können die Streifen 1 in Fig. 6 je­ doch durch eine epitaxiale Schicht aus einem leitenden Ma­ terial gebildet werden, das beispielsweise auf einem eigen­ leitenden Substrat 2 oder auf einem Substrat 2 aus Cadmium- Tellurit aufgebracht wurde. In dieser Ausführungsform nach Fig. 6 ist das epitaxiale Material bei den Vertiefungen 3 und 13 entfernt, um die Struktur der Elemente zu erzeugen, und die Metallisierung für die Vorspannungs- und Auslese­ elektroden 6, 7 und 8 ist auf die verbleibenden Teile der epitaxialen Schicht beschränkt; die Vertiefungen 3 und 13 fließen ineinander, um benachbarte Elektroden 6 und 8 von­ einander zu isolieren, und Drahtverbindungen sind an solchen Teilen der Elektrodenmuster 6, 7 und 8 auf der epitaxialen Schicht angebracht, die von den aktiven Streifenteilen 1 entfernt liegen.

Um unerwünschte injizierte Minoritätsladungsträger (Löcher) von der ambipolaren Driftstrecke neben der Hauptvorspannungs­ elektrode zu entfernen, die die Anode bildet, kann ein gleichrichtender Übergang mit einer Elektrodenverbindung neben dieser Vorspannungselektrode vorgesehen sein, um eine Senke für solche Minoritätsladungsträger zu bilden und da­ durch wirksam die erste Stufe der ambipolaren Driftstrecke von der Vorspannungselektrode zu isolieren. Diese Elektro­ denverbindung für solch einen gleichrichtenden Übergang kann hergestellt werden, indem ein Schlitz in ähnlicher Weise wie für die Ausleseelemente verwendet wird.

Durch Verbreitern der Zwischenräume 3 über den größten Teil ihrer Länge können die Streifen 1 zwischen den Auslese­ elementen schmaler gemacht werden als sie neben den Auslese­ elementen sind. Eine solche Konfiguration erhöht jedoch den unempfindlichen, sog. "toten" Abstand zwischen den Streifen 1 und ist daher nicht so sehr erwünscht.

Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die Streifen 1 im wesentlichen gradlinig verlaufen. Jeder Streifen 1 kann da­ her um eine gedachte gerade Linie einen mäanderförmigen Verlauf haben, wobei diese gedachten Linien der einzelnen Streifen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

Claims (11)

1. Wärmestrahlen-Bildaufnahmeanordnung mit auf einem Substrat angeordneten Halbleiterelementen in Form von durch Schlitze getrennten, parallel zueinander angeord­ neten langgestreckten Streifen aus Halbleitermaterial, in denen freie Ladungsträger bei Absorption einer auf die Streifen auftreffenden Wärmestrahlung erzeugt werden, wobei Vorspannungselektroden an in Richtung der Streifen gegenüberliegenden Stellen und dazwischen Ausleseemente auf den Streifen angebracht sind, um einen Vorstrom aus überwiegend Majoritätsladungsträgern in diesen Streifen zu erzeugen, der eine Drift von durch Strahlung erzeugten freien Minoritätsladungsträgern in der zur Stromrichtung der Majoritätsladungsträger entgegengesetzten Richtung unterstützt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen im Bereich dieser Ausleseelemente schmaler ist als vor dem Bereich der Ausleseelemente und eine Fortsetzung der Driftstrecke darstellt, wobei sich eine streifenförmige Metallschicht zum Kontaktieren der Ausleseelemente neben den schmaleren Teil des Streifens erstreckt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schmalere Teil des Streifens im Bereich der Ausleseelemente mindestens halb so breit ist wie die Driftstrecke vor diesem Bereich.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder Streifen mindestens ein Paar im Abstand voneinander auf der Driftstrecke angeordnete Elektroden aufweist, die die Ausleseelemente bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der schmalere Teil sich zwischen dem Paar Elektroden erstreckt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Driftrichtung vordere Elektrode jedes Paars der die Ausleselemente bildenden Elektroden die Driftstrecke an einer Seite kontaktiert.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der jeder Streifen in der Nähe von wenigstens einer Vorspannungselektrode angeordnete Ausleseelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der schmalere Teil des Streifens im Bereich der Ausleseelemente sich bis zu dieser Vorspannungselektrode erstreckt.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Driftrichtung hintere Elektrode des die Ausleseelemente bildenden Paars von Elektroden durch die Vorspannungselektrode gebildet ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungselektrode und die Ausleseelemente der einzelnen Streifen jeweils in Richtung im wesentlichen senkrecht zu den Streifen ausgerichtet sind.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen parallel zueinander angeordneten langgestreckten Streifen auf dem Substrat durch Schlitze voneinander getrennt sind, deren Breite geringer als ein Viertel der Breite eines Streifens ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zu dem Auslese­ element durch einen Teil des Streifens gebildet ist, der sich parallel zu dem schmaleren Teil des Streifens im Bereich der Ausleseelemente erstreckt und von diesem durch einen im Streifen angebrachten Schlitz getrennt ist und zumindest zum Teil mit einer Metallschicht bedeckt ist.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Streifen mehrere Bereiche mit Ausleseelementen im Abstand voneinander entlang der Driftstrecke angeordnet sind.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Substrat abgewandte Kante der Streifen an mindestens den Stellen mehr abge­ rundet ist als entlang der übrigen Kanten des Streifens, an denen sich die Metallschichten zum Kontaktieren der Vorspannungselektroden und/oder Ausleseelektroden über diese stärker abgerundete Kante bis auf das Substrat erstrecken.