JPS5912032B2 - 光検出素子 - Google Patents
光検出素子Info
- Publication number
- JPS5912032B2 JPS5912032B2 JP49084489A JP8448974A JPS5912032B2 JP S5912032 B2 JPS5912032 B2 JP S5912032B2 JP 49084489 A JP49084489 A JP 49084489A JP 8448974 A JP8448974 A JP 8448974A JP S5912032 B2 JPS5912032 B2 JP S5912032B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- space charge
- charge region
- junction
- conductivity type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体光検出器に関するものである。
高速の半導体光検出器としてｐｎ接合ダイオードやショ
ットキー障壁型ダイオードが一般に用いら ２れている
。これらのダイオードでは逆バイアス状態で使用され、
光によつて励起されたキャリアが空間電荷領域を走行す
るとき発生する電流を検出するものである。空間電荷領
域中で励起されたキャリアは、ただちに電場によつて加
速されおよそ３１０７ｃ７ｒＬ／秒の飽和速度に達する
。従つて例えば１０ミクロンの空間電荷領域を有する時
は走行時。間は１０−１０秒とな力、充分高速検出が可
能になる。空間電荷領域以外で光励起されたキャリアは
械散して、空間電荷領域端に達したものは同様に３電場
中を走行し信号に寄与する。この拡散電流はキャリアの
寿命が走行時間に比べはるかに長いためフォトダイオー
ドの応答速度を遅くする原因となつている。実際Ｓｉダ
イオードでＧａＡｓレーザ光やＮｄドープ固体レーザ等
の長波長光を受けるとき、光が５ 吸収され１／８．５
に減衰する距離は４０から４００ミクロンにも及び空間
電荷領域巾に比してはるかに大きくなる。
ットキー障壁型ダイオードが一般に用いら ２れている
。これらのダイオードでは逆バイアス状態で使用され、
光によつて励起されたキャリアが空間電荷領域を走行す
るとき発生する電流を検出するものである。空間電荷領
域中で励起されたキャリアは、ただちに電場によつて加
速されおよそ３１０７ｃ７ｒＬ／秒の飽和速度に達する
。従つて例えば１０ミクロンの空間電荷領域を有する時
は走行時。間は１０−１０秒とな力、充分高速検出が可
能になる。空間電荷領域以外で光励起されたキャリアは
械散して、空間電荷領域端に達したものは同様に３電場
中を走行し信号に寄与する。この拡散電流はキャリアの
寿命が走行時間に比べはるかに長いためフォトダイオー
ドの応答速度を遅くする原因となつている。実際Ｓｉダ
イオードでＧａＡｓレーザ光やＮｄドープ固体レーザ等
の長波長光を受けるとき、光が５ 吸収され１／８．５
に減衰する距離は４０から４００ミクロンにも及び空間
電荷領域巾に比してはるかに大きくなる。
このため拡散電流の寄与が大きくな力、超高速パルス光
を忠実に復調することが困難であつた。これに対し不純
物濃度を下げて空間１０電荷領域巾を拡げることにより
拡散電流成分を軽減する方法も考えられるが、走行時間
の方が長くなるため応答速度の改善に限界があり、且つ
使用電圧が高圧になり実用性に欠けてくる。本発明はこ
のような従来のフォトダイオードの１５有する欠点を除
去し高速応答する光検出素子を提供することを目的とす
る。
を忠実に復調することが困難であつた。これに対し不純
物濃度を下げて空間１０電荷領域巾を拡げることにより
拡散電流成分を軽減する方法も考えられるが、走行時間
の方が長くなるため応答速度の改善に限界があり、且つ
使用電圧が高圧になり実用性に欠けてくる。本発明はこ
のような従来のフォトダイオードの１５有する欠点を除
去し高速応答する光検出素子を提供することを目的とす
る。
本発明による光検出素子はｐｎ接合またはショットキー
障壁型フォトダイオードにおいて光吸収領域のうち、空
間電荷領域以遠に少なくとも、空間’ｏ 電荷領域とは
逆の導電型を有する不純物層を設け、空間電荷領域以遠
で生じる光励起キャリアｃ拡散を阻止することにより応
答速度の高速化を行うものである。
障壁型フォトダイオードにおいて光吸収領域のうち、空
間電荷領域以遠に少なくとも、空間’ｏ 電荷領域とは
逆の導電型を有する不純物層を設け、空間電荷領域以遠
で生じる光励起キャリアｃ拡散を阻止することにより応
答速度の高速化を行うものである。
次に本発明の一実施例を図を用いて説明すれば゜５ｎ型
シリコン基板１のうえにエピタキシャル成長法で薄いｐ
＋型不純物層１０とｐ型不純物層２を形成し層２の表面
にｐ＋不純物層３を士状に形成しその内部にｎ＋型不純
物層４を形成することにより第１のｐｎ接合５と第２の
ｐｎ接合６を有する０ 光検出素子を得る。
シリコン基板１のうえにエピタキシャル成長法で薄いｐ
＋型不純物層１０とｐ型不純物層２を形成し層２の表面
にｐ＋不純物層３を士状に形成しその内部にｎ＋型不純
物層４を形成することにより第１のｐｎ接合５と第２の
ｐｎ接合６を有する０ 光検出素子を得る。
層２は動作状態では空間電荷領域となる領域でその巾は
空間電荷領域が逆バソアス下で層１０との境界に達する
よう層２の不純物濃度に依存して決定される。実施例で
は層２の不純物濃度を３×１０１５ｃＴｎ−３とし、そ
の幅を約５８ミクロンとした。また如何なる場合も空間
電荷領域がｎ層１に達しないようにするためにｐ＋層１
０が設けてあり、その濃度は１０１７ｃｍ−３以上、７
−である。
空間電荷領域が逆バソアス下で層１０との境界に達する
よう層２の不純物濃度に依存して決定される。実施例で
は層２の不純物濃度を３×１０１５ｃＴｎ−３とし、そ
の幅を約５８ミクロンとした。また如何なる場合も空間
電荷領域がｎ層１に達しないようにするためにｐ＋層１
０が設けてあり、その濃度は１０１７ｃｍ−３以上、７
−である。
さらに層２の表面から表面濃度１０−１８傭−３以上で
約１ミクロンの深さまでｎ型不純物を拡散してｎ＋層４
を形成することによ瓜約１００Ｖまで逆バイアスを印加
できるフオトダイオードを得た。逆バイアス層２の一部
に高濃度にｐ型不純物を拡散した層３とｎ＋層４の間に
負荷抵抗７と電源８を接続して第２の卯接合６のみに印
加する。約１００の印加により層２はほぼ空間電荷領域
となｂ層４の表面から入射した光により励起されたキヤ
リアは飽和速度で層２中を走行し、０．２ナノ秒以下の
半導体レーザのパルス光を忠実に復調することができた
。９は高周波信号を通すためのバイバスコンデンサーで
ある。
約１ミクロンの深さまでｎ型不純物を拡散してｎ＋層４
を形成することによ瓜約１００Ｖまで逆バイアスを印加
できるフオトダイオードを得た。逆バイアス層２の一部
に高濃度にｐ型不純物を拡散した層３とｎ＋層４の間に
負荷抵抗７と電源８を接続して第２の卯接合６のみに印
加する。約１００の印加により層２はほぼ空間電荷領域
となｂ層４の表面から入射した光により励起されたキヤ
リアは飽和速度で層２中を走行し、０．２ナノ秒以下の
半導体レーザのパルス光を忠実に復調することができた
。９は高周波信号を通すためのバイバスコンデンサーで
ある。
一方層１で励起されたキャリアは第１のＰｎ接合５に存
在する逆方向拡散電位のため、少数キヤリアが層２中へ
拡散するのが阻止されるため従来のように遅い拡散電流
信号が発生することはない。空間電荷領域に入らず残つ
ているｐ＋層１０からの拡散電流は問題となるが、この
層を薄くするほど応答速度への影響を小さくできるが２
ミクロンのときでも８２００λの半導体レーザ光を受け
たとき拡散電流成分は全光電流のうち約１％で無視出来
る量であつた。本発明による光検出素子は以上に述べた
ようにフオトダイオードの基板として逆導電型不純物層
を用いることにより速度の遅い拡散電流を阻止し超高速
パルス光の復調に効果がある。
在する逆方向拡散電位のため、少数キヤリアが層２中へ
拡散するのが阻止されるため従来のように遅い拡散電流
信号が発生することはない。空間電荷領域に入らず残つ
ているｐ＋層１０からの拡散電流は問題となるが、この
層を薄くするほど応答速度への影響を小さくできるが２
ミクロンのときでも８２００λの半導体レーザ光を受け
たとき拡散電流成分は全光電流のうち約１％で無視出来
る量であつた。本発明による光検出素子は以上に述べた
ようにフオトダイオードの基板として逆導電型不純物層
を用いることにより速度の遅い拡散電流を阻止し超高速
パルス光の復調に効果がある。
尚、本発明は実施例以外に各部の導電型を逆にした構成
にしても同様であり、また他の半導体材料にも適応でき
ることは云うまでもない。
にしても同様であり、また他の半導体材料にも適応でき
ることは云うまでもない。
図は、本発明の一実施例をその動作回路と共に説明する
ためのものである。 図中１〜４卦よび１０は半導体であり１１および４と２
および３および１０とは逆導電型である。 したがつて５および６はＰｎ接合を形成する。７は負荷
抵抗、８は電源、９はバイパスコンデンサである。
ためのものである。 図中１〜４卦よび１０は半導体であり１１および４と２
および３および１０とは逆導電型である。 したがつて５および６はＰｎ接合を形成する。７は負荷
抵抗、８は電源、９はバイパスコンデンサである。
Claims (1)
- １ ｐｎ接合又はショットキー障壁の下部にある、主た
る光吸収層として働く第１の層の下部に該光吸収層とは
逆の導電形を有する第２の層があり、該第１の層と第２
の層の間に該第１の層と同じ導電形で且つ該第１の層厚
に比べ充分薄い厚みを有する第３の層が挿入されている
事を特徴とする光検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49084489A JPS5912032B2 (ja) | 1974-07-23 | 1974-07-23 | 光検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49084489A JPS5912032B2 (ja) | 1974-07-23 | 1974-07-23 | 光検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5112786A JPS5112786A (ja) | 1976-01-31 |
| JPS5912032B2 true JPS5912032B2 (ja) | 1984-03-19 |
Family
ID=13832055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49084489A Expired JPS5912032B2 (ja) | 1974-07-23 | 1974-07-23 | 光検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5912032B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62235533A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-15 | Nippon Kuatsu Syst Kk | 力センサ |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53126087A (en) * | 1977-04-12 | 1978-11-02 | Nippon Musical Instruments Mfg | Fiberrreinforced plastic |
| JPS5536023U (ja) * | 1978-08-31 | 1980-03-07 |
-
1974
- 1974-07-23 JP JP49084489A patent/JPS5912032B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62235533A (ja) * | 1986-04-07 | 1987-10-15 | Nippon Kuatsu Syst Kk | 力センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5112786A (ja) | 1976-01-31 |
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