JPS626170B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS626170B2
JPS626170B2 JP53090665A JP9066578A JPS626170B2 JP S626170 B2 JPS626170 B2 JP S626170B2 JP 53090665 A JP53090665 A JP 53090665A JP 9066578 A JP9066578 A JP 9066578A JP S626170 B2 JPS626170 B2 JP S626170B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
junction
semiconductor device
optical
circuit
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
Application number
JP53090665A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5517461A (en
Inventor
Toshibumi Yoshikawa
Yoshihei Tani
Akira Aso
Hitoshi Kawanabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP9066578A priority Critical patent/JPS5517461A/ja
Priority to US06/060,189 priority patent/US4309604A/en
Publication of JPS5517461A publication Critical patent/JPS5517461A/ja
Publication of JPS626170B2 publication Critical patent/JPS626170B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/42Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
    • G01J3/427Dual wavelengths spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44Electric circuits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J2003/466Coded colour; Recognition of predetermined colour; Determining proximity to predetermined colour
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光半導体装置を用いた波長検知装置に
関するもので、特に半導体基板内に深さの異なる
PN接合が小さく共2個形成され、各PN接合の光
電流が出力される構造をもつ新規な光半導体装置
を用いた波長検知装置に関する。
PN接合を持つた半導体基板に光を照射する
と、光エネルギーhνによつて過剰のキヤリアが
発生し、発生した電子・正孔対は夫々N型領域及
びP型領域にドリフトし、PN接合が開放されて
いる状態ではフエルミ準位変化による変化分電圧
が検出され、また短絡されている状態ではP型→
N型方向に短絡電流が流れる。このように光電変
換機構を利用した半導体装置がホトトランジス
タ、ホトダイオード或いは太陽電池等として広く
利用されている。上記従来の光半導体装置は、い
ずれも光電変換に寄与するPN接合が半導体基板
内にただ1個設けられるのみであつた。
半導体基板に光を照射した場合、Si、Ge等の
基板材料にもよるが光の吸収係数は波長に大きく
依存し、短波長光は光エネルギーが大きいために
半導体基板の表面近傍で吸収されて浅い部分で電
子・正孔対を発生し、長波長光は比較的深くまで
達して吸収され、深い部分で電子・正孔対を発生
する。従つて従来の光半導体装置においては所望
の分光感度特性に応じてPN接合の深さや各不純
物濃度等が配慮されて半導体装置が構成され、長
波長光等の用途に対応させて夫々光半導体装置が
作製されていた。
本発明は、半導体基板の厚さ方向における光吸
収が波長に依存する性質を利用するもので、半導
体基板に深さを相違させて少なく共2個のPN接
合を形成した光半導体装置を用いて照射光の波長
を検知するものである。以下に実施例を挙げて本
発明を詳細に説明する。
第1図は本発明に用いられる光半導体装置1の
断面図で、例えばP型シリコン基板2にN型導電
性を示すエピタキシヤル層3が設けられ、更に該
N型エピタキシヤル層3中に比較的浅くP+拡散
が施こされてP型領域4が設けられ、P型基板2
とN型エピタキシヤル層3との間で深く位置する
第1のPN接合5が形成され、N型エピタキシヤ
ル層3とP+領域4との間で浅く位置する第2の
PN接合が形成されている。従来のホトトランジ
スタにおいては、上記第2PN接合に相当するベー
ス・エミツタ間のPN接合は直ちに光電変換に寄
与する処がないため半導体領域の極めて限られた
領域に設けられていたが、本発明に用いる上記光
半導体装置1においては第2PN接合6からも光電
流が取り出されるため、N型エピタキシヤル領域
3内の比較的広い範囲に接合が生じるように拡散
領域のパターンが設計されている。
7はN型エピタキシヤル層3を貫通して設けら
れたP+アイソレーシヨン領域である。上記P型
基板2、N型エピタキシヤル領域3及びP+領域
4には夫々オーミツクコンタクトがとられた電極
8,9,10が設けられ、少なく共P+領域4を
被う半導体層上は反射防止膜等の透光性絶縁膜1
1が被着されている。上記第1のPN接合5が半
導体層の表面に達する絶縁膜11上には、照射さ
れた光エネルギーの内短波長成分が表面近傍の第
1PN接合5に吸収されることを防止するために、
Al膜等からなる非透光性薄膜12が設けられて
いる。該非透光性薄膜12は、波長検知時におけ
る波長と電極間出力との対応関係における短波長
側の直線性を改善するもので、第2のPN接合6
が半導体表面に達している近傍まで被うことが望
ましい。
第2図は上記半導体装置1の等価回路図で、P
型基板2とN型エピタキシヤル領域3で第1のホ
トダイオードPD1が形成され、N型エピタキシヤ
ル領域3とP+領域4とで第2のホトダイオード
PD2が形成される。
第3図は上記構造の光半導体装置1における分
光感度特性を示す図で、曲線Aは深いPN接合を
もつ第1のホトダイオードPD1から、曲線Bは浅
いPN接合をもつ第2のホトダイオードPD2から
得られた照射光の波長(λmμ)と感度との関係
を夫々示し、第1のホトダイオードPD1では長波
長成分が吸収され、第2のホトダイオードPD2
は短波長成分が吸収されている。
ここで、半導体表面から任意のPN接合までの
距離を大とすれば、半導体基板の厚さ方向におけ
る光吸収の波長依存性から、第3図に示された感
度のピークを長波長側にずらせることができ、逆
に小とすれば、そのピークを短波長側にずらせる
ことができる。すなわち、第1、第2のPN接合
5,6の各深さ設定により、いずれの方向にもず
らせることができ、種々な分光感度特性の組合せ
が可能である。
第4図は上記光半導体装置1を用いた波長検知
回路で、第1ホトダイオードPD1及び第2ホトダ
イオードPD2の光出力電流IPD1,IPD2が夫々導
出されて入力インピーダンスの高い演算増巾回路
21及び22に入力される。該演算増幅回路21
及び22にはいずれもオペアンプAmP1,AmP2
のフイードバツク路に対数圧縮特性を備えたLog
ダイオードD1,D2等のVF−IF特性がすぐれた
(IF∝exPeV/KTの関係が広い範囲で成立する)
ダ イオードが接続され、入力されたホトダイオード
PD1,PD2の光出力電流が対数圧縮されて出力さ
れる。両演算増幅回路21,22から導出された
出力信号VL1,VL2は続いて夫々抵抗R7或いは抵
抗R9を介してオペアンプAmP3の端子或いは
端子に入力される。ここでオペアンプAmP3に接
続された抵抗R7,R8,R9,R10を各抵抗値が予め
R7=R9,R8=R10の関係になるように設計するこ
とにより、オペアンプ出力として上記VL1とVL2
とを減算した値に比例するVoutが得られる。即
ち出力Voutは両ホトダイオードPD1,PD2の光出
力電流IPD1,IPD2の比を対数圧縮した値
logIPD2/IPD1に比例した値として得られる。
第5図は上記波長検知回路出力Voutと波長
(λmμ)との関係を示す図で、照射光の波長に
応じて出力信号を得ることができ、従つて光半導
体装置の分光感度特性が予め決定されれば、光出
力と波長の関係は一義的に決定され、波長が不明
な光が光半導体装置に照射された状態で、波長検
知回路の出力によつて波長を測定することができ
る。尚波長検知回路の出力は光出力電流の比とし
て導出しているため、照射光の強度には影強され
る惧れはない。上記波長検知回路出力は、波長の
測定値として直ちに表示装置に数値表示される
か、或いは出力信号が次段に接続された各種の機
器に接続されて制御信号等に利用される。
上記波長検知回路に、予め基準信号が入力され
た比較回路を接続し、該比較回路に上記波長検知
回路の出力を入力して両信号間を比較させること
により、照射光と上記基準信号に対応する光波長
との関係を知ることができる。
上記実施例は光半導体装置1から直ちに光出力
電流を取り出して対数圧縮回路に入力している
が、光出力電流は光半導体装置1の電極間にバイ
アス電圧を印加した状態で導出して対数圧縮回路
に入力することもできる。
光半導体装置の分光感度特性は、各PN接合の
深さ及び不純物濃度等によつて変更することがで
き、波長域に適した構造の光半導体装置を接続す
ることにより任意の波長を検出し得る測定装置を
得ることができる。
例えば、特に低波長域の波長検出を精度よく行
いたい場合、2つの光出力電流の比(IPD2/IP
D1)をとることから、低波長域で双方の光出力電
流が共に所定以上の感度で出力されていることが
望ましく、第3図に言えば、曲線Aとしてもつと
短波長側にピークをもつ、すなわち、第1PN接合
5によるホトダイオードPD1が、400〜600mμで
も所定の感度をもつべく浅い目の位置に形成し
て、第2PN接合6と組合せればよい。なお、不
純物は半導体基板内における少数キヤリアのライ
フタイムを変えるので、同じ深さでも不純物の種
類又はその不純物濃度が異なれば分光感度特性は
異なつたものとなる。
以上本発明によれば、単一の半導体基板に深さ
の異なる複数のPN接合が形成された光半導体装
置を設け、該光半導体装置の各PN接合に基づく
光出力電流を信号処理回路に入力して比をとるこ
とにより、照射光の波長と出力信号との間に好ま
しい対応関係が得られ、光の波長測定等に利用で
きる新規な波長検知装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いられる光半導体装置の断
面図、第2図は同装置の等価回路図、第3図は同
装置の分光感度特性図、第4図は本発明による波
長検知装置の回路図、第5図は同波長検知装置に
よる波長と出力の関係を示す図である。 1:光半導体装置、21,22:演算増幅回
路、D1,D2:対数圧縮ダイオード、AmP3:オペ
アンプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板に受光面からの深さを相違させて
    少なく共2層の第1及び第2接合を形成し、上記
    第1PN接合及び第2PN接合の各P及びN領域にそ
    れぞれ光出力電流導出用の電極端子を設けた光半
    導体装置と、上記電源端子から導出される上記第
    1PN接合及び第2PN接合の各光出力電流を同時に
    入力して上記各光出力電流をそれぞれ対数圧縮す
    る回路と、該対数圧縮回路の対数圧縮された両出
    力を入力し減算処理する回路とを備え、上記減算
    処理回路から上記半導体装置に照射された光の波
    長出力信号を導出してなることを特徴とする光半
    導体装置を用いた波長検知装置。
JP9066578A 1978-07-24 1978-07-24 Wavelength detector using photo semiconductor device Granted JPS5517461A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9066578A JPS5517461A (en) 1978-07-24 1978-07-24 Wavelength detector using photo semiconductor device
US06/060,189 US4309604A (en) 1978-07-24 1979-07-24 Apparatus for sensing the wavelength and intensity of light

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9066578A JPS5517461A (en) 1978-07-24 1978-07-24 Wavelength detector using photo semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5517461A JPS5517461A (en) 1980-02-06
JPS626170B2 true JPS626170B2 (ja) 1987-02-09

Family

ID=14004823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9066578A Granted JPS5517461A (en) 1978-07-24 1978-07-24 Wavelength detector using photo semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5517461A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02232531A (ja) * 1989-03-07 1990-09-14 Hamamatsu Photonics Kk 光検出装置
JP2005135993A (ja) * 2003-10-28 2005-05-26 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光センサ
KR100651498B1 (ko) * 2004-10-28 2006-11-29 삼성전기주식회사 다파장 수광소자 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5517461A (en) 1980-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4318115A (en) Dual junction photoelectric semiconductor device
US4309604A (en) Apparatus for sensing the wavelength and intensity of light
US5101253A (en) Photo sensor with monolithic differential amplifier
US3593067A (en) Semiconductor radiation sensor
JPS6010568B2 (ja) 電磁ふく射線強度比較器
US4146904A (en) Radiation detector
JPH0738136A (ja) 受光素子
US3452206A (en) Photo-diode and transistor semiconductor radiation detector with the photodiode biased slightly below its breakdown voltage
JPS626170B2 (ja)
US4140909A (en) Radiation detector
Zimmermann et al. Large-area lateral pin photodiode on SOI
JPS5952973B2 (ja) 半導体による光検知回路の温度補償回路
US3838439A (en) Phototransistor having a buried base
JPS60241277A (ja) 半導体装置
Schmidt et al. Position-sensitive photodetectors made with standard silicon-planar technology
US20030087466A1 (en) Phototransistor device
JP2933870B2 (ja) 光検出装置及びその製造方法
US4101924A (en) Semiconductor radiation detector
JP2998646B2 (ja) 受光演算素子
KR101942094B1 (ko) 산소 리치 바나듐산화물 전자파 센서 및 그 시스템
JP2661629B2 (ja) 集積化受光素子
JPS6222273B2 (ja)
JP2019102748A (ja) 半導体光検出装置
JPS5587007A (en) Semiconductor photo position detector
JPH0329193B2 (ja)