JPS61217727A - 受光装置 - Google Patents
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- JPS61217727A JPS61217727A JP60059867A JP5986785A JPS61217727A JP S61217727 A JPS61217727 A JP S61217727A JP 60059867 A JP60059867 A JP 60059867A JP 5986785 A JP5986785 A JP 5986785A JP S61217727 A JPS61217727 A JP S61217727A
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、入射光の波長検知を行う受光装置に関する。
単結晶シリコンや非晶質シリコンを用いた色センサは従
来より知られている。入射光の波長を検知する従来の色
センサの構成例を第８図に示す。
来より知られている。入射光の波長を検知する従来の色
センサの構成例を第８図に示す。
感光波長領域が異なる二個の光起電力セル８１１゜８１
２はカソード端子を共通に接地し、アノード端子はそれ
ぞれ、光電流値を対数圧縮する処理回路８２１．８２２
に接続され、これら処理回路８２１．８２２の出力が演
算回路８３に入力されるようになっている。演算回路８
３では入力信号の加算、減算あるいは割算等の処理が行
われ、この出力により入射光の波長検知が行われる。
２はカソード端子を共通に接地し、アノード端子はそれ
ぞれ、光電流値を対数圧縮する処理回路８２１．８２２
に接続され、これら処理回路８２１．８２２の出力が演
算回路８３に入力されるようになっている。演算回路８
３では入力信号の加算、減算あるいは割算等の処理が行
われ、この出力により入射光の波長検知が行われる。
このような従来装置は、波長検知のために複雑な回路を
必要とする、ということが大きい欠点であった。
必要とする、ということが大きい欠点であった。
［発明の目的］
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、極めて簡単な
構成で入射光の波長検知を行ない得る受光装置を提供す
ることを目的とする。
構成で入射光の波長検知を行ない得る受光装置を提供す
ることを目的とする。
本発明にかかる受光装置は、感光波長領域が一部重なる
二個の光起電力セルを同極性に直列接続し、各光起電力
セルの両端間にそれぞれ固定抵抗を接続すると共に、二
個の光起電力セル群の両端間に可変抵抗を接続して構成
される。このような構成として、ある入射光に対して、
二個の光起電力セルのいずれか一方の端子間電圧が零と
なるように可変抵抗の抵抗値を制御し、その抵抗値によ
り入射光の波長検知を行う。
二個の光起電力セルを同極性に直列接続し、各光起電力
セルの両端間にそれぞれ固定抵抗を接続すると共に、二
個の光起電力セル群の両端間に可変抵抗を接続して構成
される。このような構成として、ある入射光に対して、
二個の光起電力セルのいずれか一方の端子間電圧が零と
なるように可変抵抗の抵抗値を制御し、その抵抗値によ
り入射光の波長検知を行う。
本発明によれば、対数圧縮や演算等の複雑な処理を行う
回路を用いることなく、可変抵抗を制御して電圧検知を
行うという極めて簡単な構成で入射光の波長検知を行う
ことのできる受光装置が実現する。しかも本発明の受光
装置は、入射光強度によらず入射光波長を高い精度をも
って検知することができる。
回路を用いることなく、可変抵抗を制御して電圧検知を
行うという極めて簡単な構成で入射光の波長検知を行う
ことのできる受光装置が実現する。しかも本発明の受光
装置は、入射光強度によらず入射光波長を高い精度をも
って検知することができる。
具体的な実施例の説明に先立ち、本発明の受光装置の原
理的構成を説明する。
理的構成を説明する。
第１図はその原理的構成を示す等何回路である。
第１図において、１１１，１１２は光起電力セルとして
のフォトダイオードでおる。これら二個のフォトダイオ
ード１１１．１１２は感光波長領域が一部重なるもので
あり、同極性に直列接続されている。１２１，１２２は
各フォトダイオード１’ｈ、１１２の固有の内部抵抗を
示す。これらのフォトダイオード１１１，１１２に対し
てそれぞれの両端間に固定抵抗１３１．１３２が接続さ
れている。これらの固定抵抗１３１．１３２は内部抵抗
１２１，１２２に対して十分に小さい抵抗値を有するも
のとする。またこれらの二個のフォトダイオード１１１
．１１２群の両端間には可変抵抗１４が接続されている
。
のフォトダイオードでおる。これら二個のフォトダイオ
ード１１１．１１２は感光波長領域が一部重なるもので
あり、同極性に直列接続されている。１２１，１２２は
各フォトダイオード１’ｈ、１１２の固有の内部抵抗を
示す。これらのフォトダイオード１１１，１１２に対し
てそれぞれの両端間に固定抵抗１３１．１３２が接続さ
れている。これらの固定抵抗１３１．１３２は内部抵抗
１２１，１２２に対して十分に小さい抵抗値を有するも
のとする。またこれらの二個のフォトダイオード１１１
．１１２群の両端間には可変抵抗１４が接続されている
。
このようなフォトダイオード群に光が入射すると、各フ
ォトダイオード１１１．１１２にはそれぞれ光電流Δ１
１．Δ１２が発生する。この際、入射光波長と固定抵抗
１３１．１３２の抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗１４の
抵抗値Ｒ３に応じて、各フォトダイオード１１１，１１
２の両端間にそれぞれ電圧ΔＶ１．ΔＶ２が発生する。
ォトダイオード１１１．１１２にはそれぞれ光電流Δ１
１．Δ１２が発生する。この際、入射光波長と固定抵抗
１３１．１３２の抵抗値Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗１４の
抵抗値Ｒ３に応じて、各フォトダイオード１１１，１１
２の両端間にそれぞれ電圧ΔＶ１．ΔＶ２が発生する。
この電圧ΔＶｒ 、ΔＶ２は下式のように記述できる。
（１）、（２＞式は、ｑΔＶｍ ｃｎｍ ｋＴ（ｍ−１
，２＞なる条件が成立すれば、近似的に成立する式であ
る。ここでｑは電子電荷、ｎｌ。
，２＞なる条件が成立すれば、近似的に成立する式であ
る。ここでｑは電子電荷、ｎｌ。
Ｒ２は各フォトダイオードのｎ１直、ｋはボルツマン定
数、■は絶対温度である。
数、■は絶対温度である。
（１）、（２＞式中のＷｌ 、Ｗ２及びＷ３はそれぞれ
下式で表わされる。
下式で表わされる。
Ｗ３＝□ ・・・（５１ここで
、ＩＯＩ、ＩＯ２は各フォトダイオード１１１．１１２
の飽和電流値、Ｒ１３１，Ｒ８２は各フォトダイオード
の内部抵抗１２１，１２２の抵抗値であり、Ｒ１，Ｒ２
及びＲ３はそれぞれ固定抵抗１３１，１３２及び可変抵
抗１４の抵抗値である。
、ＩＯＩ、ＩＯ２は各フォトダイオード１１１．１１２
の飽和電流値、Ｒ１３１，Ｒ８２は各フォトダイオード
の内部抵抗１２１，１２２の抵抗値であり、Ｒ１，Ｒ２
及びＲ３はそれぞれ固定抵抗１３１，１３２及び可変抵
抗１４の抵抗値である。
Ｒ１、Ｒ２がそれぞれＲｓｔ、Ｒｓ２に比べて十分に小
さいとすると、（３）、（４）、（５）式は通常の場合
近似的に下式で表わされる。
さいとすると、（３）、（４）、（５）式は通常の場合
近似的に下式で表わされる。
Ｗｍ ＝１／Ｒｍ ・ （６）（ｍ−
１，２，３） 一方、単位時間当りＦ（λ）個のフォトンの単色光（波
長λ）が入射し、各フォトダイオード１１１．１１２の
収集効率がＲ１（λ）、Ｒ２（λ）でおるとすると、発
生する光電流Δ１１゜Δ１２は、 Δ１ｌ−ｑｔ”（λ）Ｒ１（λ）・・・（７）Δ１２−
ｑＦ （λ）Ｒ２（λ）・・・（８）で表わされる。
１，２，３） 一方、単位時間当りＦ（λ）個のフォトンの単色光（波
長λ）が入射し、各フォトダイオード１１１．１１２の
収集効率がＲ１（λ）、Ｒ２（λ）でおるとすると、発
生する光電流Δ１１゜Δ１２は、 Δ１ｌ−ｑｔ”（λ）Ｒ１（λ）・・・（７）Δ１２−
ｑＦ （λ）Ｒ２（λ）・・・（８）で表わされる。
（６）、（７）、（８）式を（１）、（２）式に代入す
ると、ΔＶｌ 、Δｖ２はそれぞれ下式で表わされる。
ると、ΔＶｌ 、Δｖ２はそれぞれ下式で表わされる。
上式から明らかなように、例えばＲ１，Ｒ２を一定とし
、Ｒ３を可変すると、入射光波長λに応じてΔ■１を零
にするＲ＋、ΔＶ２を零にするＲ３がそれぞれ一意に決
まる。従ってこのような抵抗値Ｒ３を求めることにより
、入射光の波長を検知することができることになる。
、Ｒ３を可変すると、入射光波長λに応じてΔ■１を零
にするＲ＋、ΔＶ２を零にするＲ３がそれぞれ一意に決
まる。従ってこのような抵抗値Ｒ３を求めることにより
、入射光の波長を検知することができることになる。
簡単のため、Ｒ１−Ｒ２＝Ｒｏとし、Ｒ３を可変する場
合を考えると、ΔＶ工を零とする抵抗値Ｒヨ は、 Ｒ：１＝ＲＯ（（Ｒ２（λ）／η１ （λ））−１）・
・・・・・ （１１） となり、Δ■２を零にする抵抗＠Ｒ３は、Ｒ３＝ＲＯ（
（Ｒ１（λ）／η２ （λ））−”Ｌ）・・・・・・（
１２） となる。つまりフォトダイオード１１１，１１２の互い
に重なる感光波長領域のうち、Ｒ２（λ）≧η１ （λ
）である波長域にある波長はΔＶ１を零にする抵抗値Ｒ
３により検知され、Ｒ２（λ）≦η１ （λ）である波
長域にある波長はΔＶ２を零にする抵抗１直Ｒ３により
検知される。
合を考えると、ΔＶ工を零とする抵抗値Ｒヨ は、 Ｒ：１＝ＲＯ（（Ｒ２（λ）／η１ （λ））−１）・
・・・・・ （１１） となり、Δ■２を零にする抵抗＠Ｒ３は、Ｒ３＝ＲＯ（
（Ｒ１（λ）／η２ （λ））−”Ｌ）・・・・・・（
１２） となる。つまりフォトダイオード１１１，１１２の互い
に重なる感光波長領域のうち、Ｒ２（λ）≧η１ （λ
）である波長域にある波長はΔＶ１を零にする抵抗値Ｒ
３により検知され、Ｒ２（λ）≦η１ （λ）である波
長域にある波長はΔＶ２を零にする抵抗１直Ｒ３により
検知される。
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
第２図はその受光装置の構造断面図である。
へ２等の裏面電極２０を有するｐ型子結晶シリコン基板
２２上にｎ型微結晶シリコン膜を１０〜３０ｎｍ形成し
て第１のフォトダイオード２１１を構成している。そし
て、この上にＩＴＯ膜またはＳｎＯ２膜等の透明導電膜
２４を介してｐ型止晶質シリコンＩｆｉ２５を１０〜１
１００ｎ、ｉ型止晶質シリコン膜２６を１０〜１１００
ｎ、ｎ型止晶質シリコン膜２７を１０〜１１００ｎ順次
積層してＰＩＮ型の第２のフォトダイオード２１２を構
成している。このように第１．第２のフォトダイオード
２１１．２１２は同極性に直列接続された状態で積層形
成されている。第２の、ダイオード２１２の上面（受光
面）には反射防止膜を兼ねたＩＴＯ膜２８を８０ｎｍ程
度形成している。２９゜３０は金属端子電極である。電
極２０と２９の間には固定抵抗３１１、電極２９と３０
の間には固定抵抗３１１を接続し、また電極２０と３０
の間には可変抵抗３２を接続している。
２２上にｎ型微結晶シリコン膜を１０〜３０ｎｍ形成し
て第１のフォトダイオード２１１を構成している。そし
て、この上にＩＴＯ膜またはＳｎＯ２膜等の透明導電膜
２４を介してｐ型止晶質シリコンＩｆｉ２５を１０〜１
１００ｎ、ｉ型止晶質シリコン膜２６を１０〜１１００
ｎ、ｎ型止晶質シリコン膜２７を１０〜１１００ｎ順次
積層してＰＩＮ型の第２のフォトダイオード２１２を構
成している。このように第１．第２のフォトダイオード
２１１．２１２は同極性に直列接続された状態で積層形
成されている。第２の、ダイオード２１２の上面（受光
面）には反射防止膜を兼ねたＩＴＯ膜２８を８０ｎｍ程
度形成している。２９゜３０は金属端子電極である。電
極２０と２９の間には固定抵抗３１１、電極２９と３０
の間には固定抵抗３１１を接続し、また電極２０と３０
の間には可変抵抗３２を接続している。
なお非晶質シリコン膜及び微結晶質シリコン膜の形成は
、原料ガスを１３．５６ＭＨｚの高周波電力の印加によ
りグロー放電分解する周知の方法で行われる。ｎ型非晶
質シリコン膜を形成する時にはシラン（ＳｉＨ＋）ガス
とジボラン（Ｂ２ Ｈ６＞ガスを、ｉ型止晶質シリコン
膜を形成する時にはシランガスのみを、またｎ型非晶質
シリコン膜を形成するときにはシランガスとホスフィン
（ＰＨ３＞ガスをそれぞれプラズマ反応炉中に導入すれ
ばよい。基板温度は１５０〜２５０’Ｃの範囲に、また
ガス圧は１〜２ ｔｏｒｒの範囲に設定すればよい。
、原料ガスを１３．５６ＭＨｚの高周波電力の印加によ
りグロー放電分解する周知の方法で行われる。ｎ型非晶
質シリコン膜を形成する時にはシラン（ＳｉＨ＋）ガス
とジボラン（Ｂ２ Ｈ６＞ガスを、ｉ型止晶質シリコン
膜を形成する時にはシランガスのみを、またｎ型非晶質
シリコン膜を形成するときにはシランガスとホスフィン
（ＰＨ３＞ガスをそれぞれプラズマ反応炉中に導入すれ
ばよい。基板温度は１５０〜２５０’Ｃの範囲に、また
ガス圧は１〜２ ｔｏｒｒの範囲に設定すればよい。
この様な構成として、可変抵抗３２の抵抗値を変化させ
て各フォトダイオード２１１．２’＋２の端子間電圧△
Ｖｒ 、Δ■２が零になるような波長を各抵抗値におい
て求めた結果を次に説明する。
て各フォトダイオード２１１．２’＋２の端子間電圧△
Ｖｒ 、Δ■２が零になるような波長を各抵抗値におい
て求めた結果を次に説明する。
第３図は各フォトダイオード２１１，２１２の収集効率
スペクトルη１ （λ）、Ｒ２（λ）を示す。先に（１
１）、 （，１２）式で説明したように本実施例では
、第３図の斜線を施した感光波長領域の波長を検知する
ことができる。
スペクトルη１ （λ）、Ｒ２（λ）を示す。先に（１
１）、 （，１２）式で説明したように本実施例では
、第３図の斜線を施した感光波長領域の波長を検知する
ことができる。
第４図は、（１１）、 （１２）式に従って第３図の
Ｒ１（λ）、Ｒ２（λ）の値を用い、可変抵抗３２の抵
抗値Ｒ３とΔＶｌ 、ΔＶ２を零にする波長の関係を理
論的に計算して求めた結果である。
Ｒ１（λ）、Ｒ２（λ）の値を用い、可変抵抗３２の抵
抗値Ｒ３とΔＶｌ 、ΔＶ２を零にする波長の関係を理
論的に計算して求めた結果である。
第４図において、上側の曲線はΔＶｌ −０となる場合
の抵抗値Ｒ３と波長の関係、下側の曲線はΔＶ２−０と
なる場合の抵抗値Ｒ３と波長の関係を示している。第４
図の黒丸印は実測値である。
の抵抗値Ｒ３と波長の関係、下側の曲線はΔＶ２−０と
なる場合の抵抗値Ｒ３と波長の関係を示している。第４
図の黒丸印は実測値である。
実測値は理論値とよく一致した。
以上のようにこの実施例によれば、各フォトダイオード
の端子間電圧Δｖ１必るいはΔｖ２を零にする可変抵抗
の抵抗値Ｒ３と入射光波長は対応するため、このような
抵抗値Ｒ３を求めることによって、従来のように複雑な
処理回路を構成することなく簡便に入射光波長を検知す
ることができる。
の端子間電圧Δｖ１必るいはΔｖ２を零にする可変抵抗
の抵抗値Ｒ３と入射光波長は対応するため、このような
抵抗値Ｒ３を求めることによって、従来のように複雑な
処理回路を構成することなく簡便に入射光波長を検知す
ることができる。
上記実施例では、約４００〜７００ｎｍの可視光の波長
を検知する場合を説明したが、感光波長領域が一部異な
るフォトダイオードの組合わせを種々変えることにより
、波長の検知範囲を任意に設定することができる。例え
ばフォトダイオードの半導体材料として、Ｓ ｉ 、Ｇ
ｅ、／ＩＡｓ。
を検知する場合を説明したが、感光波長領域が一部異な
るフォトダイオードの組合わせを種々変えることにより
、波長の検知範囲を任意に設定することができる。例え
ばフォトダイオードの半導体材料として、Ｓ ｉ 、Ｇ
ｅ、／ＩＡｓ。
ＡｆｌＳｂ、ＧａＰ、ＧａＡＳ、Ｇａ／ＩＡｓ。
Ｇａｒｂ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ。
Ｚｎｌ’−ｅ、 Ｃｄ３．ＱｄＴｅ、Ｓｉｎ、ＰｂＴｅ
。
。
Ｃｎ２ Ｓ、ＣｄＳｅ等を適当に組合わせれば、それぞ
れの禁制帯幅に応じた任意の波長に感応するフォトダイ
オード対が得られる。
れの禁制帯幅に応じた任意の波長に感応するフォトダイ
オード対が得られる。
また上記実施例では二個のフォトダイオードを積層構造
としたが、二個のフォトダイオードを所定の基板上に平
面的に配列形成して直列接続して同様の受′光装置を構
成することもできる。
としたが、二個のフォトダイオードを所定の基板上に平
面的に配列形成して直列接続して同様の受′光装置を構
成することもできる。
次に本発明の詳細な説明する。第１図において可変抵抗
１４の抵抗値が十分におきい場合を考える。このときフ
ォトダイオード１１１の光電流Δ１１は固定抵抗１３１
にのみ流れ、フォトダイオード１１２の光電流Δ１２は
固定抵抗１３２にのみ流れる。即ち各フォトダイオード
の起電力は互いに他方のフォトダイオードの端子間電圧
に影響を与えることがなく、それぞれの光電流路は互い
に独立の閉回路と見なすことができる。そうすると、各
フォトダイオード１１１．’＋１２の波長感度領域を異
ならせておくことにより、これに光を入射して各フォト
ダイオードの端子電圧ΔＶ１゜Δ■２を測定すれば、入
射光が単色光でない場合にその波長成分を検知すること
ができる。
１４の抵抗値が十分におきい場合を考える。このときフ
ォトダイオード１１１の光電流Δ１１は固定抵抗１３１
にのみ流れ、フォトダイオード１１２の光電流Δ１２は
固定抵抗１３２にのみ流れる。即ち各フォトダイオード
の起電力は互いに他方のフォトダイオードの端子間電圧
に影響を与えることがなく、それぞれの光電流路は互い
に独立の閉回路と見なすことができる。そうすると、各
フォトダイオード１１１．’＋１２の波長感度領域を異
ならせておくことにより、これに光を入射して各フォト
ダイオードの端子電圧ΔＶ１゜Δ■２を測定すれば、入
射光が単色光でない場合にその波長成分を検知すること
ができる。
第５図はこの原理を利用して、広い波長域で波長分布の
測定ができるように構成した受光装置の等何回路である
。即ち、感応波長域がそれぞれ異なる複数のフォトダイ
オード５”ｈ 、５１２ 、・・・。
測定ができるように構成した受光装置の等何回路である
。即ち、感応波長域がそれぞれ異なる複数のフォトダイ
オード５”ｈ 、５１２ 、・・・。
５１ｎを同極性に直列接続し、それぞれに抵抗５２ｔ
、５２２ 、・・・、５２ｎを接続している。このよう
に構成して各フォトダイオードの端子電圧ΔＶ１．ΔＶ
２．・・・、Δｖｎを測定すれば、入射光の波長分布を
測定することができる。
、５２２ 、・・・、５２ｎを接続している。このよう
に構成して各フォトダイオードの端子電圧ΔＶ１．ΔＶ
２．・・・、Δｖｎを測定すれば、入射光の波長分布を
測定することができる。
第５図の原理を用い、各種の波長成分を含む光から、３
原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各成分を分
割するようにした受光装置の具体的な構成例を第６図に
示す。６０はステンレスなどの導電性基板であり、この
上にそれぞれ青、緑。
原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各成分を分
割するようにした受光装置の具体的な構成例を第６図に
示す。６０はステンレスなどの導電性基板であり、この
上にそれぞれ青、緑。
赤に感応するフォトダイオード６１Ｒ，６１Ｇ。
６１Ｂが積層形成されている。６２Ｒ，６２Ｇ。
６２Ｂは透明導電膜であり、各フォトダイオードを接続
する役割と入射光を下方に透過させる役割を果たす。６
３は入射光量を調節するためのフィルタであり、例えば
ニュートラル・デンシティ・フィルタである。入射光量
が強くなり、光電流が大きくなった場合、フォトダイオ
ードの両端にダイオード電流が無視できなくなる程度の
順方向電圧が発生するため、これを防ぐように必要に応
じてこのようなフィルタ６３を設ける。６４Ｒ２６４Ｇ
、６４Ｂはそれぞれ端子電極でおり、これらの各電極を
用いて図示のように各フォトダイオードの両端間に抵抗
６５Ｒ，６５Ｇ、６５Ｂを接続している。
する役割と入射光を下方に透過させる役割を果たす。６
３は入射光量を調節するためのフィルタであり、例えば
ニュートラル・デンシティ・フィルタである。入射光量
が強くなり、光電流が大きくなった場合、フォトダイオ
ードの両端にダイオード電流が無視できなくなる程度の
順方向電圧が発生するため、これを防ぐように必要に応
じてこのようなフィルタ６３を設ける。６４Ｒ２６４Ｇ
、６４Ｂはそれぞれ端子電極でおり、これらの各電極を
用いて図示のように各フォトダイオードの両端間に抵抗
６５Ｒ，６５Ｇ、６５Ｂを接続している。
各フォトダイオード６１Ｒ，６１Ｇ、６１Ｂは、 ′
この実施例ではグロー放電分解による非晶質シリコン膜
を用いたＰＩＮダイオードとして構成している。この場
合各フォトダイオードにそれぞれ、青、緑、赤に感応す
る収束効率スペクトルを持たせるために、ｉ型層の光学
的バンドギャップと厚みを調節する。例えばフォトダイ
オード６１Ｒにおいては、１層の光学的バンドギャップ
ＥＱを２．１８Ｖ以上、厚みｄを１５０ｎｍ以下とし、
フォトダイオード６１Ｇにおいては１層の光学的バンド
ギャップＥ（Ｊを２．１〜１．８８Ｖ、厚みｄを５００
ｎｍ以下とし、フォトダイオード６１Ｂにおいては１層
の光学的バンドギャップＥｇを１．８〜１．６６Ｖ、厚
みｄを１１０００ｎ以下とする。光学的バンドギャップ
の調節は、主原料であるシランガスにゲルマン（ＧｅＨ
ｉ ）ガス、メタン（ＣＨ４）ガス、アンモニア（ＮＨ
３）ガス、水素（Ｈ２）ガスなどを混合してグロー放電
分解を行うことにより可能である。更に各フォトダイオ
ードのｐ型層、ｎ型層の光学的バンドギャップ及び膜厚
を調節することにより、下方に位置するフォトダイオー
ドの収集効率スペクトルの形状、特に短波長側形状を所
望の形状に修正することができる。
この実施例ではグロー放電分解による非晶質シリコン膜
を用いたＰＩＮダイオードとして構成している。この場
合各フォトダイオードにそれぞれ、青、緑、赤に感応す
る収束効率スペクトルを持たせるために、ｉ型層の光学
的バンドギャップと厚みを調節する。例えばフォトダイ
オード６１Ｒにおいては、１層の光学的バンドギャップ
ＥＱを２．１８Ｖ以上、厚みｄを１５０ｎｍ以下とし、
フォトダイオード６１Ｇにおいては１層の光学的バンド
ギャップＥ（Ｊを２．１〜１．８８Ｖ、厚みｄを５００
ｎｍ以下とし、フォトダイオード６１Ｂにおいては１層
の光学的バンドギャップＥｇを１．８〜１．６６Ｖ、厚
みｄを１１０００ｎ以下とする。光学的バンドギャップ
の調節は、主原料であるシランガスにゲルマン（ＧｅＨ
ｉ ）ガス、メタン（ＣＨ４）ガス、アンモニア（ＮＨ
３）ガス、水素（Ｈ２）ガスなどを混合してグロー放電
分解を行うことにより可能である。更に各フォトダイオ
ードのｐ型層、ｎ型層の光学的バンドギャップ及び膜厚
を調節することにより、下方に位置するフォトダイオー
ドの収集効率スペクトルの形状、特に短波長側形状を所
望の形状に修正することができる。
このようにしてこの実施例では、各フォトダイオード６
１Ｒ，６１Ｇ、６１Ｂは、それぞれ青色（λ〜４５０ｎ
ｍ）、緑色（λ〜５５０ｎｍ）。
１Ｒ，６１Ｇ、６１Ｂは、それぞれ青色（λ〜４５０ｎ
ｍ）、緑色（λ〜５５０ｎｍ）。
赤色（λ〜６５０ｎｍ）の領域内に収集効率スペクトル
の大部分が限定され、かつそのスペクトルのピーク値が
ほぼ等しくなるように設定される。
の大部分が限定され、かつそのスペクトルのピーク値が
ほぼ等しくなるように設定される。
第７図は、この実施例の受光装置の各フォトダイオード
６１Ｒ，６１Ｇ、６１Ｂの収集効率スペクトルηＲ（λ
）、ηＧ（λ）、ηＢ（λ）と、この受光装置に光を照
射したときの各フォトダイオードの端子電圧スペクトル
ΔＶＲ，ΔｖＧ。
６１Ｒ，６１Ｇ、６１Ｂの収集効率スペクトルηＲ（λ
）、ηＧ（λ）、ηＢ（λ）と、この受光装置に光を照
射したときの各フォトダイオードの端子電圧スペクトル
ΔＶＲ，ΔｖＧ。
ΔＶａである。実験は、各フォトダイオードの端子間に
接続する抵抗６５Ｒ，６５Ｇ、６５Ｂの抵抗値をＲＲ＝
Ｒａ＝ＲＢ ＝５０Ωとし、全波長領域で単位時間当り
一定フォトン数 Ｆ−１×１０１３（／ｓｅｅ ）の単
色光を照射して行った。
接続する抵抗６５Ｒ，６５Ｇ、６５Ｂの抵抗値をＲＲ＝
Ｒａ＝ＲＢ ＝５０Ωとし、全波長領域で単位時間当り
一定フォトン数 Ｆ−１×１０１３（／ｓｅｅ ）の単
色光を照射して行った。
また実験では入射光量を調節するフィルタ６３は設けて
いない。
いない。
このようにこの受光装置を用いれば、任意の入射光から
３原色信号を取出すことができる。勿論、入射光強度と
発生電圧は比例するので、発生電圧の大きざにより各色
成分信号の強度を決定することができる。そしてこの実
施例によれば、青、緑。
３原色信号を取出すことができる。勿論、入射光強度と
発生電圧は比例するので、発生電圧の大きざにより各色
成分信号の強度を決定することができる。そしてこの実
施例によれば、青、緑。
赤の各色フィルタを組合わせて３原色信号を得る従来の
装置の比べて、１単位受光素子の面積を小ざくした色セ
ンサを実現することができる。
装置の比べて、１単位受光素子の面積を小ざくした色セ
ンサを実現することができる。
第１図は本発明の受光装置の原理構成を説明するための
等価回路図、第２図は本発明の一実施例の受光装置の構
成を示す図、第３図はその受光装置における各フォトダ
イオードの収集効率スペクトルを示す図、第４図はその
受光装置による各フォトダイオードの端子間電圧を零に
する可変抵抗の抵抗値と波長の関係を示す図、第５図は
本発明を応用した受光装置の原理構成を説明するための
図、第６図はその具体的な構成例を示す図、第７図は同
じくその特性を示す図、第８図は従来の受光装置の構成
例を示す図でおる。 １１１．１１２・・・フォトダイオード、１２１゜１２
２・・・内部抵抗、１３１，１３２・・・固定抵抗、１
４・・・可変抵抗、２０・・・裏面電極、 ２１１゜２
１２・・・フォトダイオード、２２・・・ｐ型子結晶シ
リコン基板、２３・・・ｎ型微結晶シリコン膜、２４・
・・透明導電膜、２５・・・ｎ型非晶質シリコン膜、２
６・−ｉ型止晶質シリコン膜、２７・・・ｎ型非晶質シ
リコン膜、２８・・・透明導電膜、２９．３０・・・端
子電極、３１１．３１２・・・固定抵抗、３２・・・可
変抵抗。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３ｖＡ Ｒ３（Ω） 第５図 第６図
等価回路図、第２図は本発明の一実施例の受光装置の構
成を示す図、第３図はその受光装置における各フォトダ
イオードの収集効率スペクトルを示す図、第４図はその
受光装置による各フォトダイオードの端子間電圧を零に
する可変抵抗の抵抗値と波長の関係を示す図、第５図は
本発明を応用した受光装置の原理構成を説明するための
図、第６図はその具体的な構成例を示す図、第７図は同
じくその特性を示す図、第８図は従来の受光装置の構成
例を示す図でおる。 １１１．１１２・・・フォトダイオード、１２１゜１２
２・・・内部抵抗、１３１，１３２・・・固定抵抗、１
４・・・可変抵抗、２０・・・裏面電極、 ２１１゜２
１２・・・フォトダイオード、２２・・・ｐ型子結晶シ
リコン基板、２３・・・ｎ型微結晶シリコン膜、２４・
・・透明導電膜、２５・・・ｎ型非晶質シリコン膜、２
６・−ｉ型止晶質シリコン膜、２７・・・ｎ型非晶質シ
リコン膜、２８・・・透明導電膜、２９．３０・・・端
子電極、３１１．３１２・・・固定抵抗、３２・・・可
変抵抗。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２図 第３ｖＡ Ｒ３（Ω） 第５図 第６図
Claims (3)
- （１）同極性に直列接続された、感光波長領域が一部重
なる二個の光起電力セルと、各光起電力セルの両端間に
それぞれ接続された固定抵抗と、二個の光起電力セル群
の両端間に接続された可変抵抗とを備え、入射光に対し
て、前記可変抵抗の抵抗値を前記二個の光起電力セルの
うち一方の両端間電圧が零となるように制御して、その
時の可変抵抗の抵抗値から入射光の波長を求めるように
したことを特徴とする受光装置。 - （２）二個の光起電力セルは、所定基板上に積層形成さ
れている特許請求の範囲第１項記載の受光装置。 - （３）二個の光起電力セルは、所定基板上に平面的に配
列形成されている特許請求の範囲第１項記載の受光装置
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60059867A JPH061219B2 (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 受光装置 |
| US06/794,794 US4677289A (en) | 1984-11-12 | 1985-11-04 | Color sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60059867A JPH061219B2 (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 受光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61217727A true JPS61217727A (ja) | 1986-09-27 |
| JPH061219B2 JPH061219B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=13125546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60059867A Expired - Lifetime JPH061219B2 (ja) | 1984-11-12 | 1985-03-25 | 受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061219B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006108675A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | ビーム検出器 |
| JP2008511968A (ja) * | 2003-10-13 | 2008-04-17 | ノーブル ピーク ヴィジョン コーポレーション | シリコン基板およびシリコン回路と一体化された分離されたゲルマニウム光検出器を備えるイメージ・センサ |
| US8664739B2 (en) | 2002-12-18 | 2014-03-04 | Infrared Newco, Inc. | Image sensor comprising isolated germanium photodetectors integrated with a silicon substrate and silicon circuitry |
| JP2015142110A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 富士通株式会社 | イメージセンサ及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60059867A patent/JPH061219B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8664739B2 (en) | 2002-12-18 | 2014-03-04 | Infrared Newco, Inc. | Image sensor comprising isolated germanium photodetectors integrated with a silicon substrate and silicon circuitry |
| US9142585B2 (en) | 2002-12-18 | 2015-09-22 | Infrared Newco, Inc. | Image sensor comprising isolated germanium photodetectors integrated with a silicon substrate and silicon circuitry |
| JP2008511968A (ja) * | 2003-10-13 | 2008-04-17 | ノーブル ピーク ヴィジョン コーポレーション | シリコン基板およびシリコン回路と一体化された分離されたゲルマニウム光検出器を備えるイメージ・センサ |
| JP2006108675A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | ビーム検出器 |
| JP2015142110A (ja) * | 2014-01-30 | 2015-08-03 | 富士通株式会社 | イメージセンサ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH061219B2 (ja) | 1994-01-05 |
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