JP2706942B2 - 光センサー - Google Patents
光センサーInfo
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- JP2706942B2 JP2706942B2 JP63046459A JP4645988A JP2706942B2 JP 2706942 B2 JP2706942 B2 JP 2706942B2 JP 63046459 A JP63046459 A JP 63046459A JP 4645988 A JP4645988 A JP 4645988A JP 2706942 B2 JP2706942 B2 JP 2706942B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業の利用分野〕 本発明は光学的測定装置、光スイッチング素子などに
用いられる非晶質半導体層を有する光センサーに関する
ものである。
用いられる非晶質半導体層を有する光センサーに関する
ものである。
〔従来の技術〕 本発明者は、先に透明導電膜を被着した透明基板上
に、第1の導電型、第2の導電型、第3の導電型を接合
した非晶質半導体層及びバイアス電圧が印加される金属
電極の積層体を複数個形成して構成されていた光センサ
ーを提案した。
に、第1の導電型、第2の導電型、第3の導電型を接合
した非晶質半導体層及びバイアス電圧が印加される金属
電極の積層体を複数個形成して構成されていた光センサ
ーを提案した。
第4図はその光センサーの構造図である。
この光センサーは、P−I−N接合された非晶質半導
体層3を挟持する透明導電膜2、金属電極4a,4bから成
る2つの積層体a、bが抱き合わされた構造になってい
る。
体層3を挟持する透明導電膜2、金属電極4a,4bから成
る2つの積層体a、bが抱き合わされた構造になってい
る。
透明基板1はガラス、透光性セラミックなどから成
り、該透明基板1の一主面には透明導電膜2が被着され
ている。
り、該透明基板1の一主面には透明導電膜2が被着され
ている。
透明導電膜2は酸化錫、酸化インジウム、酸化インジ
ウム錫などの金属酸化物膜で形成され、透明基板1の一
主面の少なくとも積層体a,bに共通の膜となるように形
成されている。
ウム錫などの金属酸化物膜で形成され、透明基板1の一
主面の少なくとも積層体a,bに共通の膜となるように形
成されている。
非晶質半導体層3は、少なくとも金属電極4a、4bが形
成される積層体a,b部分には、第1の導電型、第2の導
電型、第3の導電型を接合、即ちP−I−N接合が形成
されている。
成される積層体a,b部分には、第1の導電型、第2の導
電型、第3の導電型を接合、即ちP−I−N接合が形成
されている。
金属電極4a、4bは、非晶質半導体層3上に所定形状の
間隔を置いて形成されている。
間隔を置いて形成されている。
そして、金属電極4a、4b間に外部回路(図示せず)か
ら一定のバイアス電圧を印加しておく、例えば積層体a
の金属電極4aに+、積層体bの金属電極4bに−でバイア
ス電圧をかけておくと、積層体a側には逆バイアス、積
層体b側には順バイアスがかかることになる。
ら一定のバイアス電圧を印加しておく、例えば積層体a
の金属電極4aに+、積層体bの金属電極4bに−でバイア
ス電圧をかけておくと、積層体a側には逆バイアス、積
層体b側には順バイアスがかかることになる。
暗状態において、金属電極4a、4b間の抵抗は積層体a
の逆方向抵抗と積層体bの順方向抵抗の和になる。
の逆方向抵抗と積層体bの順方向抵抗の和になる。
光センサーの透明基板1側から光照射される明状態で
は、電流は、積層体aの金属電極4a−非晶質半導体層の
N層33−I層32−P層31−透明導電膜2−積層体bの非
晶質半導体層のP層31−I層32−N層33−金属電極4bに
流れる。即ち金属電極4a、4b間の抵抗は積層体aの逆方
向抵抗と積層体bの順方向抵抗の和になるが、積層体a
には逆方向光電流が発生し、積層体bは順バイアスなの
で抵抗としてはたらく。このため、光センサー全体にお
いて、見かけ上光照射により抵抗が下がったことにな
り、光導電型センサーのようにはたらく。これにより照
度−抵抗値特性がリニアとなり、γ値が約1となる。
は、電流は、積層体aの金属電極4a−非晶質半導体層の
N層33−I層32−P層31−透明導電膜2−積層体bの非
晶質半導体層のP層31−I層32−N層33−金属電極4bに
流れる。即ち金属電極4a、4b間の抵抗は積層体aの逆方
向抵抗と積層体bの順方向抵抗の和になるが、積層体a
には逆方向光電流が発生し、積層体bは順バイアスなの
で抵抗としてはたらく。このため、光センサー全体にお
いて、見かけ上光照射により抵抗が下がったことにな
り、光導電型センサーのようにはたらく。これにより照
度−抵抗値特性がリニアとなり、γ値が約1となる。
しかしながら、上述の光セラミックは金属電極4a、4b
と透明導電膜2とで挟まれる非晶質半導体層3の耐圧特
性が低いため、外部から印加するバイアス電圧を低く抑
えなければならなかった。
と透明導電膜2とで挟まれる非晶質半導体層3の耐圧特
性が低いため、外部から印加するバイアス電圧を低く抑
えなければならなかった。
また、暗電流が高くなり過ぎ、1x10-12A/cm2以下にで
きなかった。
きなかった。
本発明は、上述の光センサーの問題点に鑑み案出され
たものであり、その目的は強い照射光の下でも暗電流を
低くすることでき、且つ交流でも簡単に利用でき、耐圧
信頼性が向上する光センサーを提供するものである。
たものであり、その目的は強い照射光の下でも暗電流を
低くすることでき、且つ交流でも簡単に利用でき、耐圧
信頼性が向上する光センサーを提供するものである。
本発明によれば、上述の問題点を解決するために、複
数個の透明導電膜を形成した透明基板上に非晶質半導体
層を形成し、少なくとも隣接する透明導電膜同士の間隔
部に位置する非晶質半導体層上で、該非晶質半導体層を
介して両透明導電膜の一部にも対応するように導電膜を
形成して成るとともに、両透明電極膜と導電膜との間に
バイアス電圧を印加せしめて、両透明電極膜と導電膜と
の間の光電流でもって照度を検出するようにしたことを
特徴とする光センサーとした。
数個の透明導電膜を形成した透明基板上に非晶質半導体
層を形成し、少なくとも隣接する透明導電膜同士の間隔
部に位置する非晶質半導体層上で、該非晶質半導体層を
介して両透明導電膜の一部にも対応するように導電膜を
形成して成るとともに、両透明電極膜と導電膜との間に
バイアス電圧を印加せしめて、両透明電極膜と導電膜と
の間の光電流でもって照度を検出するようにしたことを
特徴とする光センサーとした。
以下、本発明の光センサーを図面に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第1図は本発明に係る光センサーの構造を示す断面図
である。
である。
本発明の光センサーは、透明基板1上に複数個、例え
ば3つの透明導電膜2a〜2cが形成され、該透明導電膜2a
〜2cに連続して非晶質半導体層3が形成され、さらに非
晶質半導体層3上にバイアス電圧が印加される電極4a,4
b及び隣接し合う2つの透明導電膜2a,2b及び2b,2cの間
隔部に位置する非晶質半導体層3の上に導電膜5a,5bが
形成されている。
ば3つの透明導電膜2a〜2cが形成され、該透明導電膜2a
〜2cに連続して非晶質半導体層3が形成され、さらに非
晶質半導体層3上にバイアス電圧が印加される電極4a,4
b及び隣接し合う2つの透明導電膜2a,2b及び2b,2cの間
隔部に位置する非晶質半導体層3の上に導電膜5a,5bが
形成されている。
透明基板1はガラス、透光性セラミックなどから成
り、該透明基板1の一主面には透明導電膜2a〜2cが被着
されている。
り、該透明基板1の一主面には透明導電膜2a〜2cが被着
されている。
透明導電膜2a〜2cは酸化錫、酸化インジウム、酸化イ
ンジウム錫などの金属酸化物膜で形成されている。具体
的には透明基板1の一主面上にマスクを装着し、上述の
金属酸化物膜を被着したり、透明基板1の一主面上に金
属酸化物膜を被着した後、レジスト・エッチング処理し
たりして形成されている。
ンジウム錫などの金属酸化物膜で形成されている。具体
的には透明基板1の一主面上にマスクを装着し、上述の
金属酸化物膜を被着したり、透明基板1の一主面上に金
属酸化物膜を被着した後、レジスト・エッチング処理し
たりして形成されている。
非晶質半導体層3は、透明導電膜2a〜2cに連続して被
うように形成され、P−I−N接合が形成されている。
具体的には、非晶質半導体層3はシランなどのシリコン
化合物ガスをグロー放電で分解するプラズマCVD法や光C
VD法等で被着される非晶質シリコンなどから成り、P層
はシランガスにジボランなどのP型ドーピングガスを混
入した反応ガスで形成され、I層はシランガスを反応ガ
スとして形成され、N層はシランガスにフォスフィンな
どのN型ドーピングガスを混入した反応ガスで形成され
る。
うように形成され、P−I−N接合が形成されている。
具体的には、非晶質半導体層3はシランなどのシリコン
化合物ガスをグロー放電で分解するプラズマCVD法や光C
VD法等で被着される非晶質シリコンなどから成り、P層
はシランガスにジボランなどのP型ドーピングガスを混
入した反応ガスで形成され、I層はシランガスを反応ガ
スとして形成され、N層はシランガスにフォスフィンな
どのN型ドーピングガスを混入した反応ガスで形成され
る。
金属電極4a、4bは、透明導電膜2a、2cの一部に非晶質
半導体層3を介して重なるように形成されている。
半導体層3を介して重なるように形成されている。
導電膜5a,5bは、隣接し合う2つの透明導電膜2a,2b及
び2b,2cの間隙に対応する位置に非晶質半導体層3を介
して重なるように形成されている。そして導電膜5a,5b
の形状は隣接し合う2つの透明導電膜2a,2b及び2b,2cの
間隔と同じ幅又は隣接し合う2つの透明導電膜2a,2b及
び2b,2cに一部が重なるように該間隔よりも広い幅に設
定されている。
び2b,2cの間隙に対応する位置に非晶質半導体層3を介
して重なるように形成されている。そして導電膜5a,5b
の形状は隣接し合う2つの透明導電膜2a,2b及び2b,2cの
間隔と同じ幅又は隣接し合う2つの透明導電膜2a,2b及
び2b,2cに一部が重なるように該間隔よりも広い幅に設
定されている。
具体的には、金属電極4a、4b及び導電膜5a,5bは同一
工程で形成され、非晶質半導体層3上に所定形状のマス
クを装着し、ニッケル、アルニウム、チタン、クロム等
の金属を被着したり、非晶質半導体層3上にニッケル、
アルニウム、チタン、クロム等の金属膜を被着した後、
レジスト・エッチング処理したりして所定パターンに形
成される。好ましい金属は、金属電極4a、4bと外部リー
ドとが容易に半田付けできるニッケルである。
工程で形成され、非晶質半導体層3上に所定形状のマス
クを装着し、ニッケル、アルニウム、チタン、クロム等
の金属を被着したり、非晶質半導体層3上にニッケル、
アルニウム、チタン、クロム等の金属膜を被着した後、
レジスト・エッチング処理したりして所定パターンに形
成される。好ましい金属は、金属電極4a、4bと外部リー
ドとが容易に半田付けできるニッケルである。
最後に、透明基板1以外からの不要な光入射防止し、
正確な光検出が可能にするため、半田層6が形成される
部分のみを開口して、裏面側は遮光顔料が含有した絶縁
保護膜7で被われている。尚、該絶縁保護膜7に耐熱性
で、且つ半田接合できない、例えば遮光顔料が含有した
エポキシ樹脂を用いれば、該絶縁保護膜7の形成後に半
田デップすれば、極めて容易に半田層6が形成される。
正確な光検出が可能にするため、半田層6が形成される
部分のみを開口して、裏面側は遮光顔料が含有した絶縁
保護膜7で被われている。尚、該絶縁保護膜7に耐熱性
で、且つ半田接合できない、例えば遮光顔料が含有した
エポキシ樹脂を用いれば、該絶縁保護膜7の形成後に半
田デップすれば、極めて容易に半田層6が形成される。
第2図は、第1図に示した光センサーの金属電極4aに
+、積層体bの金属電極4bに−として外部回路から一定
のバイアス電圧を印加した等価回路図である。
+、積層体bの金属電極4bに−として外部回路から一定
のバイアス電圧を印加した等価回路図である。
尚、説明上、金属電極4aと透明導電膜2aとで非晶質半
導体層3を挟持する部分を積層体u、導電膜5aと透明導
電膜2aとで非晶質半導体層3を挟持する部分を積層体
v、導電膜5aと透明導電膜2bとで非晶質半導体層3を挟
持する部分を積層体w、導電膜5bと透明導電膜2bとで非
晶質半導体層3を挟持する部分を積層体x、導電膜5bと
透明導電膜2cとで非晶質半導体層3を挟持する部分を積
層体y、金属電極4bと透明導電膜2cとで非晶質半導体層
3を挟持する部分を積層体zと言い、非晶質半導体層3
は基板側からP層、I層、N層と積層され、各金属電極
4a、4b、導電膜5a、5b及び透明導電膜2a〜2c間は非晶質
半導体層3の厚み以上の間隔を有するものとする。
導体層3を挟持する部分を積層体u、導電膜5aと透明導
電膜2aとで非晶質半導体層3を挟持する部分を積層体
v、導電膜5aと透明導電膜2bとで非晶質半導体層3を挟
持する部分を積層体w、導電膜5bと透明導電膜2bとで非
晶質半導体層3を挟持する部分を積層体x、導電膜5bと
透明導電膜2cとで非晶質半導体層3を挟持する部分を積
層体y、金属電極4bと透明導電膜2cとで非晶質半導体層
3を挟持する部分を積層体zと言い、非晶質半導体層3
は基板側からP層、I層、N層と積層され、各金属電極
4a、4b、導電膜5a、5b及び透明導電膜2a〜2c間は非晶質
半導体層3の厚み以上の間隔を有するものとする。
第2図に示した等価回路図において、暗状態では、金
属電極4a、4b間にバイアス電圧がかかっているものの、
金属電極4a、4b間の抵抗Rabは、積層体u,w,yの逆方向抵
抗と積層体v,x,zの順方向抵抗の和になる。抵抗Rabは各
積層体u〜zが直列接続されているため、Ru+Rv+Rw+
Rx+Ry+Rzと等価となる。
属電極4a、4b間にバイアス電圧がかかっているものの、
金属電極4a、4b間の抵抗Rabは、積層体u,w,yの逆方向抵
抗と積層体v,x,zの順方向抵抗の和になる。抵抗Rabは各
積層体u〜zが直列接続されているため、Ru+Rv+Rw+
Rx+Ry+Rzと等価となる。
明状態では、各積層体u〜zで正孔及び電子が発生す
るものの、積層体u,w,yには逆方向光電流が発生し、積
層体v,x,zには順方向光電流が発生する。即ち積層体v,
x,zは順方向ダイオードDv,Dx,Dzに、積層体u,w,yは抵抗
Ru,Rw,Ryになり、金属電極4a、4b間の抵抗RabはRu+Rw
+Ryと等価となる。
るものの、積層体u,w,yには逆方向光電流が発生し、積
層体v,x,zには順方向光電流が発生する。即ち積層体v,
x,zは順方向ダイオードDv,Dx,Dzに、積層体u,w,yは抵抗
Ru,Rw,Ryになり、金属電極4a、4b間の抵抗RabはRu+Rw
+Ryと等価となる。
以上のように、特に、膜厚の増加によって抵抗値の制
御が困難なP−I−N接合の非晶質半導体層3を有する
光センサーであっても、隣接し合う2つの透明導電膜2
a,2b及び2b,2cの間隔に対応する位置に導電膜5a,5bを形
成すれば、暗状態、明状態の抵抗値を相対値で3倍にす
ることができる。即ち、複数個の透明導電膜2a,2b,2
c...の少なくとも2つの透明導電膜2a,2b、2b,2c...の
間隔の非晶質半導体層3上に導電膜5a,5b,5c...を形成
すれば、導電膜5a,5b,5c...の形成数に応じて2、3、
4・・・・倍と任意の抵抗値に設定でき、暗電流を自由
に設定できる。
御が困難なP−I−N接合の非晶質半導体層3を有する
光センサーであっても、隣接し合う2つの透明導電膜2
a,2b及び2b,2cの間隔に対応する位置に導電膜5a,5bを形
成すれば、暗状態、明状態の抵抗値を相対値で3倍にす
ることができる。即ち、複数個の透明導電膜2a,2b,2
c...の少なくとも2つの透明導電膜2a,2b、2b,2c...の
間隔の非晶質半導体層3上に導電膜5a,5b,5c...を形成
すれば、導電膜5a,5b,5c...の形成数に応じて2、3、
4・・・・倍と任意の抵抗値に設定でき、暗電流を自由
に設定できる。
また、この抵抗値の増大化は、外部バイアス電圧を複
数の抵抗に分散されるため、バイアス電圧が比較的高圧
になっても、充分、耐えることができ、高耐圧信頼性が
向上する。
数の抵抗に分散されるため、バイアス電圧が比較的高圧
になっても、充分、耐えることができ、高耐圧信頼性が
向上する。
さらに、バイアス電圧の極性を逆にして金属電極4aに
−、積層体bの金属電極4bに+とした場合には、積層体
u,w,yと積層体v,x,zの働きが逆になるため、全く支障な
く使用でき、交流でも簡単に利用できる光センサーであ
る 第3図は、本発明の他の利用方法を示す等価回路図で
ある。
−、積層体bの金属電極4bに+とした場合には、積層体
u,w,yと積層体v,x,zの働きが逆になるため、全く支障な
く使用でき、交流でも簡単に利用できる光センサーであ
る 第3図は、本発明の他の利用方法を示す等価回路図で
ある。
本発明の光センサーは、金属電極4a、4bと導電膜5a,5
b,5c...が同時に形成されるため、導電膜5a,5b,5c...の
一つ又は二つをバイアス電圧を印加する電極として使用
できる。
b,5c...が同時に形成されるため、導電膜5a,5b,5c...の
一つ又は二つをバイアス電圧を印加する電極として使用
できる。
金属電極4a,4b又は導電膜5a,5b,5c...と透明導電膜2
a,2b,2c...とで非晶質半導体層3を挟持する部分を積層
体を多数並設しておき、任意の金属電極4a,4b及び導電
膜5a,5b,5c...をバイアス電圧を印加する電極に使用す
れば、一個の光センサーから多数の抵抗特性を得ること
ができる。第3図では、金属電極4aと金属電極4bとの間
で第1の抵抗成分Rabが得られ、金属電極4aと導電膜5c
との間で第2の抵抗成分Racが得られる。
a,2b,2c...とで非晶質半導体層3を挟持する部分を積層
体を多数並設しておき、任意の金属電極4a,4b及び導電
膜5a,5b,5c...をバイアス電圧を印加する電極に使用す
れば、一個の光センサーから多数の抵抗特性を得ること
ができる。第3図では、金属電極4aと金属電極4bとの間
で第1の抵抗成分Rabが得られ、金属電極4aと導電膜5c
との間で第2の抵抗成分Racが得られる。
上述の実施例では、非晶質半導体層は、透明導電膜上
に連続して被うように形成され、P−I−N接合が形成
されているが、P−I接合、I−N接合の非晶質半導体
層でも構わず、また製造工程上、金属電極と導電膜との
間又は隣接し合う導電膜間の非晶質半導体層の一部又は
全部をレーザー照射やエッチングして除去しても構わな
い。
に連続して被うように形成され、P−I−N接合が形成
されているが、P−I接合、I−N接合の非晶質半導体
層でも構わず、また製造工程上、金属電極と導電膜との
間又は隣接し合う導電膜間の非晶質半導体層の一部又は
全部をレーザー照射やエッチングして除去しても構わな
い。
さらに、γ値が約0.5となるものの、非晶質半導体層
をI層のみの単層としてもよい。
をI層のみの単層としてもよい。
以上のように、本発明は透明基板上に複数個の透明導
電膜を形成し、該透明導電膜に連続して非晶質半導体層
を形成し、さらに少なくとも2つの透明導電膜の間隔の
非晶質半導体層上に導電膜を形成したため、光照射によ
って抵抗値特性が変化する積層体が直列的に接続された
構造となるため、強い照射光の下での使用を設定して、
抵抗値を所定値に設定できる。
電膜を形成し、該透明導電膜に連続して非晶質半導体層
を形成し、さらに少なくとも2つの透明導電膜の間隔の
非晶質半導体層上に導電膜を形成したため、光照射によ
って抵抗値特性が変化する積層体が直列的に接続された
構造となるため、強い照射光の下での使用を設定して、
抵抗値を所定値に設定できる。
また、バイアスを印加する電極に極性がないため、交
流でも簡単に利用でき、さらに、導電膜の形成数に応じ
てバイアス電圧の高電圧化に対応でき、高耐圧信頼性が
向上する。
流でも簡単に利用でき、さらに、導電膜の形成数に応じ
てバイアス電圧の高電圧化に対応でき、高耐圧信頼性が
向上する。
さらに金属電極又複数個の導電膜の何れか2つの間か
ら出力を取れば、複数種の抵抗特性が得られる。
ら出力を取れば、複数種の抵抗特性が得られる。
第1図は本発明に係る光センサーの構造を示す断面図で
ある。第2図は、第1図に示した光センサーの等価回路
図である。 第3図は本発明の光センサーの他の使用方法を示す等価
回路図である。 第4図は従来の光センサーの構造図である。 1……透明基板 2a,2b,2c……透明導電膜 3……非晶質半導体層 4a,4b……金属電極 5a,5b,5c……導電膜
ある。第2図は、第1図に示した光センサーの等価回路
図である。 第3図は本発明の光センサーの他の使用方法を示す等価
回路図である。 第4図は従来の光センサーの構造図である。 1……透明基板 2a,2b,2c……透明導電膜 3……非晶質半導体層 4a,4b……金属電極 5a,5b,5c……導電膜
Claims (1)
- 【請求項1】複数個の透明導電膜を形成した透明基板上
に非晶質半導体層を形成し、少なくとも隣接する透明導
電膜同士の間隔部に位置する非晶質半導体層上で、該非
晶質半導体層を介して両透明導電膜の一部にも対応する
ように導電膜を形成して成るとともに、両透明電極膜と
導電膜との間にバイアス電圧を印加せしめて、両透明電
極膜と導電膜との間の光電流でもって照度を検出するよ
うにしたことを特徴とする光センサー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63046459A JP2706942B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 光センサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63046459A JP2706942B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 光センサー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01220473A JPH01220473A (ja) | 1989-09-04 |
JP2706942B2 true JP2706942B2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=12747744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63046459A Expired - Fee Related JP2706942B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 光センサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2706942B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101321783B1 (ko) | 2011-11-11 | 2013-11-04 | 재단법인대구경북과학기술원 | 태양추적 광센서가 내장된 태양전지 및 그 제조방법, 그리고 태양광 발전 시스템 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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