NL8002890A

NL8002890A - Beeldopneeminrichtingen, elementen en systemen.

Info

Publication number: NL8002890A
Application number: NL8002890A
Authority: NL
Original assignee: Philips Electronic Associated
Priority date: 1979-05-25
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1988-08-01
Also published as: FR2625369A1; FR2625369B1; NO801437L; GB2201834B; AU596782B1; AU570397B1; SE8003777A; IT1209224B; NO164206B; SE464736B; DE3019481C2; CA1251548A; NO164206C; IT8022210A0; DE3019481A1; SE8903287A; SE464900B; US4801802A; NL188551B; NL188551C

Description

^,Μ * / Μ PHB 32.660 NL 1

Philips Electronic and Associated Industries Limited te Londen. Beeldopneeminrichtingen, elementen en systemen.

De uitvinding heeft betrekking op warmtestralingsbeeld-opneeminrichtingen, bevattende op een substraat een aantal half-geleiderlichamen of delen van een lichaam in de vorm van practisch evenwijdige langwerpige strippen en een ambipolaire drift van door ® straling opgewekte vrije minderheidsladingsdragers langs de strippen kan plaatsvinden. De uitvinding heeft verder betrekking op elementen voor dergelijke inrichtingen en op warmtestralingsbeeldopneemsystemen met een dergelijke inrichting of element.

,· In het Britse Octrooischrift (GB) 1.488.238 is een warmtestralingsbeeldopneeminrichting beschreven bevattende een half- geleiderlichaam in de vorm van een langwerpige strip halfgeleider- materiaal waarin vrije ladingsdragers kunnen worden gegenereerd bij absorptie van op de genoemde strip invallende warmtestraling; voor- spanningselectrodemiddelen die in een richting langs de genoemde strip op afstand van elkaar gelegen zijn, zijn voorhanden om een overwegend uit meerderheidsladingsdragers bestaande voorspanningsstroom langs genoemde strip te laten vloeien, waarbij genoemde voorspanningsstroom een ambipolaire arift van door straling opgewekte vrije minderheids- dragers in de richting tegengesteld aan die van genoemde voorspannings-9Π stroom kan onderhouden; en de op afstand van elkaar gelegen voor-spanningselectrodemiddelen.

Het halfgeleidermateriaal van de strip bestaat gewoonlijk uit cadmium-kwik-telluride. De uitleesmiddelen kunnen vlak bij elkaar bevatten eerste en tweede uitleeselectroden, die ohmse contacten vormen \ 25 met de genoemde strip; deze electroden, die uit metaal kunnen bestaan, bijv. uit aluminium, strekken zich bij voorkeur dwars over de strip uit, en één van deze twee electroden kan gemeenschappelijk zijn met een voorspanningselectrode. De bij bedrijf van de inrichting tussen de twee uitleeselectrode ontwikkelde spanning is een maat voor de dichtheid 33 van door de straling opgewekte minderheidsdragers. In een andere vorm kunnen de uitleesmiddelen echter ofwel uit metaal ofwel uit een half-geleidergebied bestaan (dat zich bij voorkeur dwars over de strip uit- . 8 0 0 2 S § 0 ΡΗΒ 32.660 NL .2.

φ strekt), dat een diode-overgang vormt met de strip, en deze overgang wordt bij bedrijf in de sperrichting voorgespannen door aanleggen van een geschikte voorspanning. De via deze diode opgewekte stroom is ook een maat voor de dichtheid van door de straling opgewekte 5 minderheidsdragers. De diode-overgangen kunnen ook in een niet-voor-gespannen toestand worden gebruikt.

In de bijzondere uitvoeringsvormen van deze inrichting die zijn beschreven en getoond in het genoemde Britse Octrooischrift No. 1.488.238, is het metaal of halfgeleidergebied van de uitlees-10 middelen gemonteerd op (en begrensd tot) de halfgeleiderstrip; de strip zelf is in een gebruikelijke omhulling ondergebracht ter koeling van de strip tot de gewenste bedrijfstemperatuur en ter verschaffing van de geschikte electrische verbindingen. Het is gebruikelijk om draadverbindxngen toe te passen voor het maken van de electrische 15 verbindingen met een warmtestralingsbeeldopneeminrichting in een dergelijke omhulling. Het rechtstreeks aanbrengen van een draadver-binding met een dergelijk uitleesmiddel op de strip van de inrichting kan echter problemen veroorzaken. Het gebied van de uitleesmiddelen is een gevoelig gebied in de ambipolaire driftweg. Het maken van een 20 draadverbinding in dit gebied kan schade toebrengen aan het halfgeleider-materiaal, waardoor aanzienlijke recomtinatie van de ladingsdragers in dit gebied wordt veroorzaakt. In uitzonderlijke gevallen kan zelfs breuk van het halfgeleidermateriaal optreden.

In proeven, die tot de onderhavige uitvinding hebben 25 geleid, heeft Aanvraagster verder een aantal van dergelijke inrichting-strips evenwijdig aangebracht op een gemeenschappelijk substraat ter vorming van een twee-dimensionaal gevoelig gebied. Teneinde het niet-gevoelige gebied tussen de evenwijdige strips te reduceren is het wenselijk, dat de strips dicht bij elkaar liggen. Teneinde de beeld-30 opneeminrichting bevattende dergelijke evenwijdige strips te vereenvoudigen, is het ook wenselijk, dat de genoemde uitleesmiddelen respectievelijk voorspanningselectrodemiddelen nagenoeg uitgericht zijn in richtingen practisch loodrecht op de strips. Deze dubbele wens van dicht bij elkaar liggen en uitgericht zijn kan worden vervuld door 35 draadverbindingen te maken rechtstreeks met de uitleesmiddelen op elke strip, doch hieraan zijn de bovenbeschreven nadelen verbonden.

Volgens één aspect van de onderhavige uitvinding bevat .8002820 PHB 32.660 NL .3.

een warmtestralingsbeeldopneeminrichting op een substraat een aantal halfgeleiderlichamen of delen van een lichaam in de vorm van practisch evenwijdige langwerpige strippen halfgeleidermateriaal, waarin vrije ladingsdragers kunnen worden opgewekt bij absorptie van op de genoemde 5 strip invallende warmtestraling, voorspanningselectrodemiddelen die in een richting langs elk der genoemde strips op afstand van elkaar gelegen zijn om een overwegend uit meerderheidsladingsdragers bestaande voorspanningsstroom langs genoemde strip te laten vloeien, waarbij de genoemde voorspanningsstroom een ambipolaire drift van door 10 straling opgewekte vrije minderheidsladingsdragers in de richting tegengesteld aan die van de genoemde voorspanningsstroom, kan onderhouden en uitleesmiddelen in de ambipolaire dirftweg tussen de op afstand gelegen voorspanningselectrodemiddelen, ter plaatse van welke uitleesmiddelen elk van de genoemde strippen zich in twee delen 15 vertakt, die van elkaar zijn gescheiden door een sleuf, die zich uitstrekt vanaf de genoemde plaats in een richting practisch evenwijdig aan de genoemde strip, waarbij één van de twee delen de voortzetting verschaft van de ambipolaire driftweg vanaf de genoemde plaats tot één van de genoemde voorspanningselectrodemiddelen, en een verbinding 20 met genoemde uitleesmiddelen, welke verbinding het andere van de genoemde plaats in een richting practisch evenwijdig aan de genoemde sleuf, en door genoemde sleuf van de genoemde ene van genoemde voorspanningselectrodemiddelen is gescheiden.

In een dergelijke inrichting bevatten de verbindingen met 25 genoemde uitleesmiddelen de genoemde andere delen van genoemde strippen en strekken de verbindingen zich uit in een richting weg van het gebied van genoemde uitleesmiddelen, zodat indien bijv. draad-verbindingen worden toegepast in een omhulling van de inrichting, deze draden kunnen worden verbonden met een deel van de verbinding af-30 gekeerd van het gevoelige gebied dat behoort bij de uitleesmiddelen. Door het parallel aanbrengen van de sleuf en het vertakte deel van de genoemde strip kan deze vorm van verbinden met de uitleesmiddelen zich uitstrekken tussen de halfgeleiderstrippen, zelfs in een dicht bijeengelegen en uitgerichte rangschikking van deze strippen. De 35 strippen kunnen dus zodanig zijn aangebracht, dat genoemde voorspanningselectrodemiddelen respectievelijk genoemde uitleesmiddelen van de strippen practisch uitgericht zijn in richtingen practisch loodrecht op genoemde strippen, en de strippen kunnen zo dicht bijeen .8002c; 0 φ ΡΗΝ 32.660 NL .4.

zijn gelegen, dat zij op het substraat van elkaar zijn gescheiden door sleuven die een breedte hebben van minder dan de breedte van één strip, bijv. minder dan de helft of zelfs een kwart van de breedte van êên strip.

5

De geometrie van de uit meerdere strippen bestaande inrichting kan bijzonder compact zijn wanneer het stripgedeelte dat genoemde voortzetting van de ambipolaire driftweg verschaft smaller is dan het deel van genoemde driftweg v66r genoemde plaats van de genoemde uitleesmiddelen. Deze versmalling van de genoemde ambipolaire 10 driftweg op genoemde plaats van de genoemde uitleesmiddelen resulteert in een insnoering van de voorspanningsstroom op deze plaats en introduceert aldus een hoger electrisch veld, dat de karakteristieken van de inrichting verbetert door vergroting van zowel de driftsnelheid als de responsiviteit van de inrichting.

15

Teneinde de halfgeleiderstrippen te isoleren van het effect van in de omhullingsinrichting aangebrachte electrische verbindingen, verdient het de voorkeur deze verbindingen liever rechtstreeks te maken met metallisatie op het substraat dan ze op een deel van het halfgeleiderlichaam te maken. In een bijzonder voordelige 20 uitvoeringsvorm heeft elk van de strippen van de inrichting een bovenrand die meer afgerond is aan tenminste éên einde van genoemde strip dan langs de zijden van genoemde strip, en strekken metaallagen, die verbindingen vormen met genoemde voorspanningselectrodemiddelen en met genoemde uitleesmiddelen zich over deze meer afgeronde rand 25 en tot op genoemd substraat uit. Door aldus een minder afgeronde rand te hebben langs de zijden van de genoemde strippen, kunnen de strippen dicht bijeenliggen in een compacte geometrie, terwijl de meer afgeronde rand aan het einde van de strip de problemen bij het neerslaan van een metaallaag over deze rand ter vorming van een 30 ononderbroken en betrouwbare verbinding met de uitleesmiddelen en voorspanningselectrodemiddelen kan verminderen.

De uitleesmiddelen kunnen van een bekend type zijn, bijv. met ohmse contacten of diode-overgangen zoals hiervoor beschreven. Teneinde de serieweerstand in de uitleesverbinding te 35 reduceren, heeft het genoemde andere van de twee delen bij voorkeur een metalen strook, die zich uitstrekt tot ten minste practisch de binnenrand van de genoëmde sleuf tussen de genoemde twee delen ter .8002020 PHB 32.660 NL .5.

verschaffing van tenminste de hoofd-geleidings\i/eg van genoemde verbinding die het genoemd deel bevat.

Volgens «een ander aspect van de uitvinding is een element voor een warmtestralingsbeeldopneeminrichting bevattende een half-5 geleiderlichaam in de vorm van tenminste één langwerpige strip half-geleidermateriaal vi/aarin vrije ladingsdragers kunnen worden opgewekt bij absorptie van op genoemde strip invallende warmtestraling, voor-spanningselectrodemiddelen die op afstand van elkaar gelegen zijn in een richting langs genoemde strip om een voorspanningsstroom van 10 overwegend meerderheidsladingsdragers langs genoemde strip te laten vloeien, waarbij genoemde voorspanningsstroom een ambipolaire drift van door straling opgewekte vrije minderheidsladingsdragers kan onderhouden in de richting tegengesteld aan die van genoemde voorspanningsstroom, en uitleesmiddelen in de ambipolaire driftweg tussen de 15 op afstand gelegen voorspanningselectrodemiddelen, daardoor gekenmerkt, dat ter plaatse van de uitleesmiddelen de genoemde strip zich vertakt in twee delen, die van elkaar zijn gescheiden door een sleuf, die zich uitstrekt vanaf genoemde plaats in een richting practisch evenwijdig aan genoemde strip, waarbij éên van de twee delen de voort-20 zetting verschaft van de ambipolaire driftweg vanaf genoemde plaats naar één van de genoemde voorspanningselectrodemiddelen, en waarbij een verbinding met genoemde uitleesmiddelen het andere van de genoemde twee delen bevat, welke verbinding zich vanaf genoemde plaats in een richting practisch evenwijdig aan genoemde sleuf uitstrekt, en door 25 genoemde sleuf van het genoemde éne van de genoemde voorspanningselectrodemiddelen is gescheiden.

Dergelijke inrichtingen en elementen volgens de uitvinding kunnen worden toegepast in een systeem met mechanische aftast-middelen zoals beschreven in genoemd Brits Octrooischrift (GB) 30 1.488.258. Volgens een verder aspect van de uitvinding bevat een warmtestralingsbeeldopneeminrichting dus een inrichting of element volgens de onderhavige uitvinding, en middelen voor het aftasten van een warmtestralingsbeeld langs genoemde strip(pen) in dezelfde richting als de ambipolaire drift en met een snelheid die practisch 35 overeenkomt met de ambipolaire driftsnelheid.

Inrichtingen en elementen volgens de uitvinding kunnen echter worden toegepast bij warmtestralingsbeeldopneeminrichtingen, die andere vormen van aftasten toepassen, bijv. een systeem be- .80028Ö0 PHB 32.660 NL »6.

vattende middelen om een aftastende spanningsgradiënt aan de strip(pen) aan te leggen via de voorspanningselectrodemiddelen teneinde de door straling opgewekte dragers naar genoemde uitleesmiddelen te sturen.

5 Uitvoeringsvormen van de verschillende aspecten van de uitvinding zullen thans bij wijze van voorbeeld worden beschreven aan de hand van de bijgaande schematische tekeningen, die tevens nog verdere voordelige kenmerken illustreren, die volgens de onderhavige uitvinding kunnen worden verkregen.

10 In de tekeningen toont

Figuur 1 een bovenaanzicht van een warmtestralingsbeeld-opneeminrichting volgens de uitvinding;

Figuur 2 een vergroot bovenaanzicht van een deel van de inrichting volgens Figuur 1, waarbij einddelen zijn weergegeven 15 van twee van zijn elementen volgens de uitvinding;

Figuur 3 een dwarsdoorsnede volgens de lijn III—III in

Figuur 2;

Figuur 4 een bovenaanzicht van een deel van een warmte-stralingsbeeldopneeminrichting volgens de uitvinding en met een 20 gewijzigd einddeel van zijn elementen;

Figuur 5 in perspectief een vereenvoudigde vorm van delen van een warmtestralingsbeeldopneeminrichting volgens de uitvinding, en

Figuur 6 een bovenaanzicht van een deel van een verdere 25 warmtestralingsbeeldopneeminrichting volgens de uitvinding.

Opgemerkt wordt, dat de figuren niet op schaal zijn getekend en dat de relatieve afmetingen en proporties van sommige delen zijn vergroot of verkleind terwille van de duidelijkheid en gemakshalve. In de verschillende figuren zijn dezelfde verwijzings-30 cijfers gebruikt niet alleen om dezelfde delen van dezelfde inrichting of hetzelfde element aan te geven, doch ook soortgelijke delen van verschillende inrichtingen en elementen.

De warmtestralingsbeeldopneeminrichting volgens de Figuren 1 tot 3 bevat een aantal fotogeleidende elementen 1 op een 35 substraat 2. De elementen 1 zijn halfgeleiderlichamen in de vorm van practisch evenwijdige langwerpige rechthoekige strippen half-geleidermateriaal van een bepaald geleidingstype waarin vrije .8002890 PHB 32.660 NL .7.

ladingsdragers kunnen worden opgewekt bij absorptie van op genoemde strip invallende warmtestraling. Het halfgeleidermateriaal kan bijv. n-type cadium-kwik-telluride Hgn 7qCdn „.Te zijn met een dragercon-centratie van minder dan 5 x 10χ ότι-·5 bij afwezigheid van invallende 5 straling. In materiaal van deze samenstelling ligt de stralings- absorptiekant bij een bedrijfstemperatuur van 77° K bij een golflengte van ongeveer 11,3 micron. In dit materiaal veroorzaakt de absorptie van infraroodstraling in het 8 tot 14 micron venster het opwekken van electron-gat-paren, waarbij de beweeglijkheid van de gaten bij de 10 gewenste bedrijfstemperatuur van 77° K 600 cm^ V-i sec~I bedraagt en de levensduur 2,5 microseconden is. De electron en beweeglijkheid is ongeveer 2.10^ cm^ sec_l.

Elke strip 1 kan een lengte hebben van bijv. 1 mm, een l breedte van 62,5 micron en een dikte van 10 micron. De strippen 1 15 kunnen door sleuven 3 met een breedte van bijv. 12,5 micron gescheiden zijn. Figuur 1 toont bij wijze van voorbeeld acht dergelijke gescheiden strippen 1. Het zal duidelijk zijn, dat verschillende systemen een verschillend aantal strippen en verschillende afmetingen voor hun lengte, breedte, dikte en onderlinge afstand kunnen vereisen.

Het substraat 2 kan uit saffier bestaan en de half-geleiderstrippen 1 kunnen aan het substraat zijn bevestigd door een laag epoxylijm, die bijv. een dikte van 0,5 micron kan hebben, zie Figuur 3, Op het bovenvlak van elke halfgeleiderstrip 1 bevindt zich een passiverende laag 5, die ongeveer 0,1 micron dik kan zijn en 25 voornamelijk bestaat uit oxides van kwik, cadmium en tellurium.

De passiverende laag 5 is verwijderd van beide tegenover elkaar gelegen einden van het bovenvlak van elke strip 1 waar voor-spanningselectroden 6 en 7 aanwezig zijn. Deze electroden kunnen bestaan uit neergeslagen lagen van goud met een dikte van ongeveer 1 micron, die elk een ohms contact vormen met het halfgeleideroppervlak. Zij kunnen zich op het halfgeleideroppervlak uitstrekken over een afstand van bijv. 100 micron vanaf de einden van de strippen 1. Zoals in Figuur 3 getekend, kunnen de electroden 6 en 7 over een korte afstand in het halfgeleideroppervlak zijn verzonken, bijv. 1 of 2 35 micron, en zij kunnen worden gevormd onder gebruikmaking van de ionen-ets- en metaal lift-off techniek zoals beschreven en geclaimed in onze gepubliceerde Britse Octrooiaanvrage (GB) 2027986 A (onze referentie PHB 32.631).

.6002890 PHB 32.660 NL .8.

De electroden 6 en 7 vormende metaallagen strekken zich ook op het substraat 2 uit waar zij dienen als verbindingen met de electroden. De electrodeaansluitingen 6 en7op het substraat verbreden zich licht en divergeren ter vorming van gebieden waar bijv. gouddraad-5 verbindingen kunnen worden gemaakt wanneer de inrichting in een omhulling wordt gemonteerd. Zoals in figuur 3 getekend, is de bovenrand van elk van de strippen 1 meer afgerond aan de tegenover elkaar gelegen einden van de strip dan langs de zijden van de strip. De metaallagen, die de electrodeaansluitingen 6 en 7 vormen, strekken zich over deze meer afgeronde rand uit tot op het substraat 2. Ionen-etsen kan worden toegepast ter vorming van de evenwijdige halfgeleiderstrippen 1 uit één enkel halfgeleiderlichaam en ter vorming van de afzonderlijke electroden en hun verbindingen voor elke strip 1 uit een metaallaag, die is neergeslagen op het halfgeleiderlichaam en op het substraat 2.

15 Hierbij kan de in onze gepubliceerde Britse Octrooiaanvrage (GB) 2027556 A (onze referenctie PHB 32.630) beschreven werkwijze worden toegepast.

Door aanleggen van een gelijkstroomvoorspanning tussen deze op afstand langs elk van de strippen aanwezige electroden 6 en 7, 20 wordt veroorzaakt, dat een voorspanningsstroom van overwegend meerder-heidsladingsdragers (in dit voorbeeld electronen) in een richting langs de strip vloeit. De voorspanningsstroom kan een ambipolaire drift van door straling opgewekte vrije minderheidsdragers (in dit voorbeeld gaten) in de tegenovergestelde richting onderhouden. De werking van 25 de inrichting za] hierna nader worden beschreven aan de hand van Figuur 5.

Uitleesmiddelen bevattende een electrode 8 bevinden zich in de ambipolaire driftweg tussen de op afstand gelegen voorspannings-electroden 6 en 7. Deze uitleesmiddelen kunnen van elk bekend type 30 zijn. Zij kunnen een aan het oppervlak grenzend gebied van het tegengestelde geleidingstype hebben (in dit voorbeeld p-type) dat een p-n overgang vormt met de bulk van de halfgeleiderstrip 1. Er dient te worden opgemerkt, dat dit gebied en de bulk van de halfgeleiderstrip 1 deze eigenschappen wat betreft het geleidingstype vertonen bij de 35 gewenste bedrijfstemperatuur van de inrichting, doch deze eigenschappen niet noodzakelijkerwijze bij kamertemperatuur vertonen. In het bijzondere geval waarin n-type cadmium-kwik-telluride voor de strippen 1 . 8 C 0 2 E i- 0 PHB 32.660 NL .9.

wordt toegepast en waar de gewenste bedrijfstemperatuur 77° K bedraagt, kan de aanwezigheid van een dergelijke p-n overgang bij kamertemperatuur niet merkbaar zijn. In plaats van een p-n overgang kunnen de uitlees-middelen een Schottky (metaal-halfgeleider) diode-overgang bevatten.

5 In het in de Figuren 1 tot 3 getekende voorbeeld be vatten de uitleesmiddelen echter geen diode-overgang, doch bevatten zij slechts op afstand gelegen electroden (8 en 6) en (8 en 7), die alle ohmse contacten vormen met de halfgeleiderstrippen 1. De inrichting volgens de Figuren 1 tot 3 bezit uitleesmiddelen aan beide 10 einden van elke strip 1. Hierdoor kan uitgelezen worden met de strippen 1 in de ene of in de andere richting voorgespannen, d.w.z. uitlezen met behulp van electroden (8 en 6) met de voorspanningsstroom van electrode 6 naar electrode 7, of uitlezen met behulp van electroden (8 en 7) met de stroom van electrode 7 naar electrode 6. Bijgevolg 15 kan, indien de karakteristieken van de inrichting, zoals deze is vervaardigd, beter zijn wanneer de inrichting in de ene richting is voorgespannen dan in de andere richting, kan deze ene richting worden gekozen voor bedrijf van de inrichting.

Het is echter niet noodzakelijk dat uitleesmiddelen 20 aan beide einden van de strippen 1 aanwezig zijn. Zo tonen bijv.

Figuren 4 en 5 inrichtingen waarin geen uitleesmiddelen zijn aangebracht aan het einde van de strip 1 nabij de electrode 7. In de inrichting zowel volgens Figuur 4 als volgens Figuur 5 strekt de metaal-laag, die de afzonderlijke electroden 7 van elke strip 1 verschaft, 25 zich over het einde van elke strip 1 en op het substraat 2 uit. Het is ook mogelijk uitleeselectroden aan te brengen op bepaalde intervallen langs de ambipolaire driftweg van elke strip 1 teneinde in elke strip 1 een aantal elementen te produceren die sequentieel worden gebruikt.

De lengte van de ambipolaire driftweg vöèr de betreffende 30 uitleesmiddelen en waarover totale integratie van de door straling opgewekte minderheidsdragers kan worden bewerkstelligd, is beperkt tot een afstand, die wordt bepaald door de levensduur van minderheidsdragers in het halfgeleidermateriaal, het electrische veld, en de ambipolaire beweeglijkheid die behoort bij het halfgeleidermateriaal 35 en die gewoonlijk de beweeglijkheid van de minderheidsdragers benadert. Met deze afstand dient daarom rekening te worden gehouden bij het positioneren van de uitleesmiddelen langs de strippen 1.

. 8 0 P 2 8 9 0 PHB 32»660 NL .10.

Volgens de onderhavige uitvinding vertakt ter plaatse van de uitleesmiddelen (8 en 6) en (8 en 7) elk van de strippen 1 zich in tv/ee delen 11 en 12 (zie Figuren 2 en 3), die van elkaar zijn gescheiden door een sleuf 13, die zich uitstrekt vanaf die plaats in 5 een richting practisch evenwijdig aan de strip 1.

Het ene deel verschaft de voortzetting van de ambipolaire driftweg vanaf die plaats tot de nabijliggende voorspanningselectrode 6 of 7.

De electrode 8 strekt zich uit vanaf de uitleesplaats 10 in een richting practisch evenwijdig aan de sleuf 13 ter vorming van een metalen strookverbinding van de uitleeselectrode 8 die door het andere deel 12 wordt ondersteund. Deze verbinding bevat het deel 12 althans als mechanische ondersteuning voor de metaalstrook. Deze elec-trodeverbinding is door de sleuf 13 van de aangrenzende voorspannings-15 electrode 6 of 7 gescheiden. Deze strookverbinding 8 is over een korte afstand in het halfgeleideroppervlak verzonken en strekt zich ook over de meer afgeronde eindranden van de strippen 1 uit en op het substraat 2 ter vorming van gebieden voor draadverbindingen. Dit metalen strook-patroon kan gelijktijdig worden gevormd uit dezelfde metaallaag als de 20 electroden 6 en 7, en de sleuven 13 kunnen gelijktijdig worden gevormd met de sleuven 3. De sleuven 13 kunnen ook elk een breedte van bijv. 12,5 micron bezitten.

Aldus wordt een compacte geometrie van de inrichting verkregen, waarbij de voorspanningselectroden 6 en 7 en uitleeselec-25 troden 8 respectievelijk zijn uitgericht in richtingen die practisch loodrecht staan op de genoemde strippen 1.

Zowel de delen 11 als 12 zijn een verlenging van hun respectieve strip 1 buiten de plaats van de uitleesmiddelen. Daarom is de voortzetting van de ambipolaire driftweg in het deel 11 smaller 30 dan het hoofddeel van genoemde driftweg vóór de plaats van de uitleesmiddelen. Di.t geeft aanleiding tot stroominsnoering in het deel 11 hetgeen, zoals hiervoor vermeld, zowel de driftsnelheid als de responsiviteit van de inrichting verhoogt. Het deel 11 dient echter niet te smal te zijn, omdat zijn zijden een hogere dragerrecombinatie-35 effect hebben dat de levensduur van de minderheidsdragers in het deel 11 zal verkorten. Daarom zal het deel 11 bij voorkeur breder zijn dan het deel 12 en zal tenminste de halve breedte bedragen van het hoofddeel van de ambipolaire driftweg vóór deze plaats. In de in- ( 8 0 0 2 i11 PHB 32.660 NL .11.

richting volgens de Figuren 1 tot 3 kunnen daarom de delen 11 en 12 bijv. 33 micron breed resp. 15 micron breed zijn.

Indien de aangrenzende voorspanningselectrode 6 of 7 zich te dicht bij de uitleeselectrode 8 bevindt, kan deze de responsiviteit 5 en het detectievermogen van het element verminderen. Daarom is de voortzetting van de driftweg in het deel 11 bij voorkeur langer dan zijn breedte. In de inrichting volgens de Figuren 1 tot 3 kan de afstand tussen de voorspanningselectrode 6 en de plaats waar de uitleeselectrode 8 contact maakt met de drift\i/eg bijv. 50 micron bedragen.

10 In de bijzondere uitvoeringsvorm volgens de Figuren 1 en 2 strekt de uitleeselectrode 8 zich niet uit buiten de binnenrand van de sleuf 13, en contacteert dus de driftweg aan één zijde; een voordeel hiervan is dat de laterale uitgestrektheid van de electrodestrook 8 nauwkeurig wordt bepaald door de evenwijdige sleuven 13 en 3. Andere vormen zijn 15 echter mogelijk, waarbij de uitleeselectrode 8 zich buiten de binnenrand van de sleuf 13 uitstrekt om een uitgebreider contactgebied te hebben met de driftweg. In de in Figuur 6 getoonde uitvoeringsvorm strekt zich de metalen strook 8 ook geheel over de strip uit teneinde de uitleeselectrode buiten de sleuf 13 te vormen.

20 Tijdens bedrijf wordt de inrichting op een cryogene temperatuur gehouden en wordt verder gemonteerd in overeenstemming met de specifieke toepassirg. Een dergelijke verdere montage is niet in de bijgaande tekeningen weergegeven, doch zal meestal bestaan uit het aanbrengen van het substraat 2 in een geëvacueerde omhulling met een 25 venster voor de transmissie van infrarode straling (bijv. in de 4 tot 8 micron-band), waarbij de omhulling voorzien is van middelen om het substraat 2 met zijn halfgeleiderstrippen 1 op de vereiste bedrijfs-temperatuur te houden (bijv. 77° K). Een voorbeeld van een dergelijke montage is de Dewar-type omhulling zoals deze algemeen wordt toegepast 30 in de techniek van infrarooddetectoren.

De werking van een dergelijke inrichting volgens de uitvinding zal thans worden beschreven aan de hand van Figuur 5. Via zijn voorspanningselectroden 6 en 7 en draadverbindingen is elke strip 1 in serie geschakeld met een d.c. voorspanningsbron 21 en een variabele 35 weerstand 22 teneinde een constante voorspanningsstroom van overwegend meerdheidsladingsdragers (in dit geval electronen) te produceren die in de strips 1 vloeien in de lengterichting van de electrode 6 naar de * 8 ö ö 2 0 i v.ï PHB 32.660 NL .12.

electrode 7. Voor de duidelijkheid van de tekening zijn in Figuur 5 niet de verbindingen van de voorspanningsbron 21 met alle electroden 6 en 7 getekend, doch slechts de verbindingen van êên van de strips 1 is getekend.

5 De voorspanningsstroom kan een ambipolaire drift van door straling opgewekte vrije minderheidsdragers (in dit geval gaten) in de tegengestelde richting onderhouden, d.w.z. in de richting van electrode 7 naar electrode 6. Een geschikt voorspanningsbereik tussen de electroden 6 en 7 is van 1 Volt tot 10 Volt. Bij een potentiaalval 10 van 15 Volt per cm in het n-type materiaal van de genoemde samenstelling is de ambipolaire beweeglijkheid ongeveer 400 cm^ V^sec"!.

Het aftasten van een stralingspatroon en het focusseren van een beeld van een elementair gebied van het patroon op de strippen 1 kan worden bewerkstelligd op een soortgelijke wijze als beschreven 15 in het genoemde Britse Octrooischrift 1.488.258. Dergelijke middelen voor het aftasten van een warmtestralingsbeeld langs de strippen 1 in dezelfde richting als de ambipolaire drift en met een snelheid die practisch overeenkomt met de ambipolaire driftsnelheid, zijn op een vereenvoudigde schematische wijze in Figuur 5 weergegeven. Zij kunnen 20 een paar draaibare spiegels 25 en 26 en een lenssysteem 27 bevatten.

Door deze middelen worden beeldgebieden van een stralingspatroon van een scene 28 met een snelheid in het traject van 5.000 cm. sec“l tot 20.000 cm. sec--*· langs het oppervlak van êên of meer van de halfge-leiderstrippen 1 bewogen.

25 Naarmate het beeld wordt afgetast over het oppervlak van de halfgeleiderstrippen 1 met een snelheid die overeenkomt met de ambipolaire driftsnelheid, treedt integratie van de door straling opgewekte minderheidsdragers op in het deel van de n-type strippen 1 waar de straling invalt voordat zij de uitleeselectroden 8 bereieken. Ten-30 gevolge van de doorgang van deze door straling opgewekte geïntegreerde minderheidsdragers door het deel 11 van de strip tussen de electroden 8 en 6, treedt geleidingsmodulatie op in dit deel 11. Het beeldsignaal wordt op bekende wijze afgeleid onder gebruikmaking van een uitgangs-kring 29 die tussen de electrode 8 en 6 is aangesloten en die de 35 spanningsverandering, die door geleidingsmodulatie optreedt tussen de electroden 8 en 6, verstrekt en verwerkt. Terwille van de duidelijkheid van de tekening is slechts de uitgangskring 29 voor êên strip 1 . 8 0 0 2 C , PHB 32.660 NL .13.

getekend, terwijl in de praktijk afzonderlijke uitgangskringen 29 zijn aangebracht voor elke strip 1 die ieder zijn aangesloten tussen de electroden 6 en 8 of hun respectieve strip.

Het zal duidelijk zijn, dat binnen het kader van de 5 uitvinding vele variaties mogelijk zijn. Zo kan bijv. de samenstelling van het n-type cadmium-ku/ik-telluride anders gekozen u/orden, bijv. om een inrichting te verschaffen voor het opnemen van straling in de 3 tot 5 micron-band. Andere halfgeleidermaterialen dan cadmium-ku/ik-telluride kunnen u/orden toegepast voor het vormen van de fotogeleidende 10 strippen 1.

In de beschreven uitvoeringsvormen strekt de metaalstrook 8 zich over het gehele bovenvlak van het deel 12 uit tot tenminste practisch het binneneinde van de sleuf 13. De metaalstrook 8 verschaft daarom de hoofdgeleidingsu/eg van de uitleesverbinding die 15 het deel 12 bevat. In een dergelijk geval is het niet noodzakelijk, dat het deel 12 een geleidend deel vormt van de electrische verbinding zodat het slechts een mechanisch steundeel van de verbinding kan zijn. Indien echter het systeem u/aarin de inrichting moet u/orden toegepast, een hogere serieu/eerstand in de uitleesverbinding kan hebben, behoeft 20 de metaalstrook 8 zich niet tot aan het binneneinde van de sleuf 13 uit te strekken; hij kan zich slechts zover op het deel 12 uitstrekken als bijv. de electrode 6 of 7 zich op het deel 11 uitstrekt, zodat het deel van de uitleesverbinding tussen deze kortere strook 8 en de ambipolaire driftu/eg slechts u/ordt verschaft door de geleidende u/eg 25 ip het halfgeleiderdeel 11.

In de beschreven uitvoeringsvormen zijn de strippen 1 gevormd als discrete halfgeleiderlichamen op een isolerend substraat van bijv. saffier. Figuur 6 toont echter een andere inrichting, eveneens volgens de uitvinding, u/aarin de strippen 1 delen zijn van een gemeen-30 schappelijk halfgeleiderlichaam 10 en integraal zijn verenigd via een gemeenschappelijk deel dat de electrode 6 ondersteunt. Geen van de electroden 6 en 8 strekt zich op het substraat 2 uit, dat uit saffier kan bestaan zoals in de vorige uitvoeringsvormen. In een variant, eveneens volgens de uitvinding, kunnen de strippen 1 van Figuur 6 35 echter zijn gevormd uit een epitaxiale laag van een materiaal van het ene geleidingstype dat is neergeslagen op bijv. een intrinsiek substraat 2 of een substraat 2 van cadmiumtelluride. In deze vorm volgens .8002830 PHB 32.660 NL .14.

volgens Figuur 6 wordt het epitaxiale materiaal uit groeven 3 en 13 verwijderd ter verschaffing van de elementstructuur, en de voor-spannings- en uitleeselectrodemetallisatie 6, 7 en 8 is beperkt tot de resterende delen van de epitaxiale laag; de groeven 3 en 13 lopen 5 in elkaar over en isoleren de nabijgelegen electroden 6 en 8, en draadverbindingen zijn gemaakt met delen van het electrodepatroon 6, 7 en 8 op de epitaxiale laag die afgekeerd zijn van de actieve stripdelen 1.

Teneinde ongewenste geïnjecteerde minderheidsdragers 10 (gaten) uit de ambipolaire driftweg nabij de hoofd-voorspannings- electrode, die de anode vormt, te verwijderen, kan een gelijkrichtende overgang worden aangebracht met een electrodeaansluiting nabij deze voorspanningselectrode, teneinde een afvoer voor dergelijke minderheidsdragers te verschaffen en daardoor effectief de eerste trap van 15 de ambipolaire driftweg te isoleren van deze voorspanningselectrode,

De electrodeaansluiting voor een dergelijke gelijkrichtende overgang kan worden aangebracht onder gebruikmaking van een sleuf op een wijze gelijk aan die voor de uitleesmiddelen.

Door de spleten 3 over het grootste deel van hun lengte 20 te verbreden, kunnen de strippen 1 tussen de uitleesmiddelen smaller gemaakt worden dan zij nabij de uitleesmiddelen zijn. Een dergelijke configuratie vergroot echter de niet-gevoelige, zogenaamde "dode" ruimte tussen de strippen 1, en is daarom over het algemeen niet zo wenselijk, 25 Het is niet noodzakelijk, dat de strippen 1 zich in practisch rechte lijnen uitstrekken. Zo kan elk van de strippen 1 kronkelen om een denkbeeldige rechte lijn, welke lijnen van de verschillende strippen practisch evenwijdig aan elkaar zijn.

30 35 . 8 C ö 2 89 f

Claims

1. Warmtestralingsbeeldopneeminrichting bevattende op een substraat een aantal halfgeleiderlichamen of delen van een lichaam in de vorm van practisch evenwijdige langwerpige strippen halfgeleidermateriaal, waarin vrije ladingsdragers kunnen worden 5 gegenereerd bij absorptie van op de genoemde strip invallende warmtestraling, voorspanningselectrodemiddelen die in een richting langs elk van genoemde strippen op afstand van elkaar gelegen zijn om een voorspanningsstroom overwegend bestaande uit meerderheidsladings-dragers langs de genoemde strip te doen vloeien, waarbij genoemde voorspanningsstroom een ambipolaire drift van door straling opgewekte vrije minderheidsladingsdragers in de richting tegengesteld aan die van genoemde voorspanningsstroom kan onderhouden, en uitleesmiddelen in de ambipolaire driftweg tussen de op afstand gelegen voorspannings-electrodemiddelen, ter plaatse van welke uitleesmiddelen elk van de 15 genoemde strippen zich in twee delen vertakt, die van elkaar zijn gescheiden door een sleuf die zich vanaf de genoemde plaats uitstrekt in een richting practisch evenwijdig aan genoemde strip, waarbij één van de twee delen de voortzetting verschaft van de ambipolaire driftweg vanaf de genoemde plaats tot één van de genoemde voorspannings-20 electrodemiddelen, en een verbinding met genoemde uitleesmiddelen, welke verbinding het andere van de genoemde twee delen bevat, zich uitstrekt vanaf de genoemde plaats in een richting practisch evenwijdig aan de genoemde sleuf, en door genoemde sleuf van de genoemde ene van genoemde voorspanningselectrodemiddelen is gescheiden.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat elk van de genoemde strippen een bovenrand bezit, die aan tenminste één einde van genoemde strip meer afgerond is dan langs de zijden van de genoemde strip, en metaallagen, die verbindingen vormen met genoemde voorspanningselectrodemiddelen en met uitleesmiddelen, zich 3° over deze meer afgeronde rand en op genoemd substraat uitstrekken.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat genoemde voorspanningselectrodemiddelen respectievelijk genoemde uitleesmiddelen van de verschillende strippen practisch zijn uitgericht in richtingen practisch loodrecht op genoemde strippen.

4. Inrichting volgens één der voorafgaande conclusies, met het kenmerkt, dat genoemde practisch evenwijdige langwerpige strippen op het substraat van elkaar zijn gescheiden door sleuven .8002090 PHB 32.660 NL .16. die een breedte hebben van minder dan de halve breedte van êên strip.

5. Element voor een vi/armtestralingsbeeldopneeminrichting, bevattende een halfgeleiderlichaam in de vorm van tenminste êên 5 langwerpige strip halfgeleidermateriaal, waarin vrije ladingsdragers kunnen worden gegenereerd bij absorptie van op genoemde strip invallende warmtestraling, voorspanningselectrodemiddelen die in een richting langs genoemde strip op afstand van elkaar gelegen zijn om een voorspanningsstroom overwegend bestaande uit meerderheidsladings-10 dragers langs genoemde strip te doen vloeien, de richting tegengesteld aan die van genoemde voorspanningsstroom kan onderhouden, en uitleesmiddelen in de ambipolaire driftweg tussen de op afstand gelegen voorspanningselectrodemiddelen, met het kenmerk, dat ter plaatse van de uitleesmiddelen de genoemde strip zich vertakt in twee 15 delen, die van elkaar zijn gescheiden door een sleuf, die zich uitstrekt vanaf genoemde plaats in een richting practisch evenwijdig aan genoemde strip, dat één van de twee delen de voortzetting verschaft van de ambipolaire driftweg vanaf genoemde plaats naar êên van de genoemde voorspanningselectrodemiddelen, en dat een verbinding met 20 genoemde uitleesmiddelen het andere van de genoemde twee delen bevat, welke verbindingsweg zich vanaf genoemde plaats in een richting practisch evenwijdig aan genoemde sleuf uitstrekt ter vorming van een verbinding met genoemde uitleesmiddelen, en door genoemde sleuf van het genoemde ene van de genoemde voorspanningselectrodemiddelen is 25 gescheiden.

6. Inrichting volgens êên der conclusies 1 tot 4 of een element volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het ene van de genoemde twee delen dat genoemde voortzetting van de ambipolaire driftweg verschaft breder is dan het andere van de genoemde twee 30 delen dat behoort bij genoemde verbinding van de uitleesmiddelen.

7. Inrichting volgens êên der conclusies 1, 2, 3, 4 of 6, of een element volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat genoemde voortzetting smaller is can het deel van genoemd ambipolair driftveld vóór genoemde plaats van genoemde uitleesmiddelen.

8. Inrichting of element volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat genoemde voortzetting van de ambipolaire driftweg na genoemde plaats tenminste de halve breedte bedraagt van genoemd ambipolair driftveld vóór genoemdeplaats. .8002890 « PHB 32.660 NL .17.

9. Inrichting volgens één der conclusies 1 tot 4 of één der conclusies 6 tot 8, of een element volgens één der conclusies 5 tot 8, met het kenmerk, dat het genoemde andere van de twee delen een metaalstrook ondersteunt, die zich uitstrekt tot tenminste prac-5 tisch het binneneinde van genoemde sleuf tussen genoemde twee delen ter verschaffing van tenminste de hoofd-geleidingsweg van genoemde verbinding van genoemde uitleesmiddelen.

10. Inrichting of element volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat genoemde metaalstrook zich uitstrekt voorbij genoemd 10 binneneinde van genoemde sleuf en dwars over de strip ter vorming van een uitleeselectrode.

11. Warmtestralingsbeeldopneemsysteem bevattende een inrichting of element volgens één der voorafgaande conclusies, en middelen voor het aftasten van een warmtestralingsbeeld langs 15 genoemde strip(pen) in dezelfde richting als de ambipolaire drift en met een snelheid die practisch overeenkomt met de ambipolaire drift-snelheid.

12. Warmtestralingsbeelopneemsysteem, inrichting of element practisch zoals beschreven aan de hand van de Figuren 1 tot 3, of 2o één der Figuren 4, 5 en 6 van de bijgaande tekeningen. 25 30 35 . 8 G 0 2 ε ë G