NO164206B - Innretning for billeddannelse, samt anvendelse av innretningen som straalingsdetektor i et billeddannende system. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår billedinnretninger basert på varmestråling og omfattende et substrat med et flertall halvlederlegemer eller -deler i form av i det vesentlige parallelle, langstrakte strimler hvor det kan skje en ambipolar drift av strålingsgenererte frie minoritets-ladningsbærere langs strimlene. Oppfinnelsen angår videre en anvendelse av en slik innretning i et system for billeddannelse basert på varmestråling

Britisk patent 1.488.258 beskriver en billedinnretning basert på varmestråling og omfattende et halvlederlegeme i form av en langstrakt strimmel av halvledermateriale hvor frie ladningsbærere kan genereres ved absorpsjon av varmestråling som faller inn på strimmelen. Forspennings-elektrodeanordninger er fordelt i en retning langs strimmelen for å bevirke at en forspennings-strøm overveiende bestående av rnajoritets-ladningsbærere, flyter langs strimmelen, hvilken forspenningsstrøm er i stand til å un-derstøtte en ambipolar drift av strålingsgenererte,frie' minoritets-ladningsbærere i motsatt retning av forspenningsstrømmen. Utlesningsanordninger er plassert i den ambipolare driftbane mellom de fordelte forspennings-elektrodeanordninger.

Halvledermaterialet i strimmelen er vanligvis kadmium-kvikksølvtellurid. Utlesningsanordningen kan omfatte nærliggende første og andre utlesningselektroder som danner ohmsk kontakt med strimmelen. Disse elektroder kan være av metall, så som alu-minium, og strekker seg fortrinnsvis tvers over strimmelen, idet en av disse to elektroder kan være felles med en forspenningselektrode. Den spenning som fremkommer mellom de to utlesningselektroder som er i bruk på innretningen, er et mål på tettheten av minoritets-bærere generert ved strålingen. I en annen utfø-relse kan imidlertid utlesningsanordningen enten være et metall-eller et halvlederområde (som fortrinnsvis strekker seg tvers over strimmelen) som danner et diode-overgangsskikt med strimmelen, og denne overgang er forspent bakover under bruk ved påtrykning av en passende forspenning. Den strøm som frembringes gjennom denne diode er også et mål på tettheten av minoritetsbærere generert ved strålingen. Diode-overgangene kan også brukes i ikke-forspent tilstand.

Ved de spesielle former for denne innretning som beskrevet

og vist i britisk patent 1.488.258, er det metall- eller halvleder-

område som utgjør utlesningsanordningen, montert på ( og begrenset til) halvlederstrimmelen. Denne strimmel selv er montert på en konvensjonell kapselanordning for avkjøling av strimmelen til den ønskede arbeidstemperatur og for å tilveiebringe de nødven-dige elektriske forbindelser. Det cr vanlig praksis å anvende lednings-bonding for å danne de elektriske forbindelser med en billedinnretning basert på varmestråling, i en slik kapsling. Imidlertid kan bondingen av en ledningsforbindelse direkte med

en slik utlesningsanordning på strimmelen, forårsake problemer. Utlesningsanordningens område er et følsomt område i den ambipolare driftbane. Lednings-bonding i dette område kan medføre ødeleggelse i det anvendte halvledermateriale, med påfølgende betydelig rekombinasjon av ladningsbærere i dette område. I ekstreme tilfeller kan det også forekomme brudd i halvledermaterialet.

Ved eksperimenter som førte til foreliggende oppfinnelse,

ble det sammenstilt et flertall slike strimmelinnretninger i parallell på et felles substrat for å danne et to-dimensjonalt avfølingsområde. For å redusere det ikke-følsomme område mellom de parallelle strimler er det ønskelig at strimlene blir anbragt tett sammen. For å forenkle billedsystemet basert på slike parallelle strimler er det også vanligvis ønskelig at utlesningsanordningen og forspennings-elektrodeanordningene begge er i det vesentlige innrettet i retninger i det vesentlige vinkelrett på strimlene. Dette dobbelte ønske om tett sammenstilling og arrangement på linje kan oppfylles ved lednings-bonding direkte med utlesningsanordningen på hver strimmel, men dette lider av de ulem-per som er beskrevet ovenfor.

I henhold til ett aspekt ved foreliggende oppfinnelse er

det tilveiebragt en billedinnretning basert på varmestråling og omfattende et halvlederlegeme i form av minst en langstrakt strimmel av halvledermateriale i hvilket frie ladningsbærere kan genereres ved absorpsjon av termisk stråling som faller inn på strimmelen, forspennings-elektroder anordnet nær endene av strimmelen for å.bevirke at en forspenningsstrøm overveiende bestående av majoritets-ladningsbærere flyter langs strimmelsen, hvilken forspenningsstrøm er i stand til å understøtte en

ambipolar drift av strålingsgenererte, frie minoritets-ladningsbærere i motsatt retning av strømmen av majoritets-ladningsbærerne, og utlesningsanordninger anordnet i den ambipolare driftbane mellom forspennings-elektrodene, og billedinnretningen kjennetegnes ved at nær minst en av endene forgrenes strimmelen til to deler adskilt fra hverandre med en sliss, ved at en av de to delene utgjør fortsettelsen av den ambipolare driftbane til én av forspennings-elektrodene, og ved at den andre av de to delene utgjør i det minste en part av en forbindelse med utlesningsanordningene og er adskilt fra den nevnte ene del ved hjelp av slissen.

I en slik innretning omfatter forbindelsene med den nevnte utlesningsanordning de nevnte andre deler av strimlene og strekker seg bort fra området for utlesningsanordningen, slik at hvis det f.eks. brukes lednings-bonding i en kapsel for innretningen, kan disse ledninger bondes til en del av forbindelsen i avstand fra det følsomme område som er tilknyttet utlesningsanordningen. Det parallelle arrangement av slissen og grendelen av den nevnte strimmel kan tillate at denne form for forbindelse med utlesningsanordningen strekker seg mellom halvlederstrimlene selv i et tettliggende og innrettet arrangement av disse strimler. Følge-lig kan arrangementet av strimler være slik at forspennings-elektrodeanordningene og utlesningsanordningen for strimlene er i det vesentlige innrettet i retninger tilnærmet vinkelrett på strimlene, og strimlene kan være så tett sammenstilt at de er adskilt fra hverandre på substratet med slisser hvis bredde er mindre enn bredden av en strimmel, f.eks. mindre enn halvparten eller endog mindre enn en fjerdedel av bredden av en strimmel.

Geometrien av en slik fler-strimmelinnretning kan være spesielt kompakt når den strimmeldel som utgjør den nevnte fort-settelse av den ambipolare driftbane, er smalere enn den del av driftbanen som ligger foran det nevnte område ved utlesningsanordningen. Denne avsmalning av den ambipolare driftbane i det nevnte område ved utlesningsanordningen resulterer i en forsnevring av forspenningsstrømmen i dette område og innebærer således et sterkere elektrisk felt som forbedrer innretningens karakteri-stikker ved å øke både drifthastigheten og følsomheten (responsivity) av innretningen.

For å isolere halvlederstrimlene fra virkningen av elektriske forbindelser anordnet i kapsel-arrangementet, foretrekkes det å utføre disse forbindelser direkte med metallisering på substratet istedenfor å tildannc dem på en del av halvlederlegemet. I en spesielt fordelektig utførelsesform har hver av innretningens strimler en øvre kant som er mer avrundet i det minste ved en . ende av den nevnte strimmel, enn den er langs sidene av strimmelen, og metall-lag som danner forbindelser med forspennings-elektrodeanordningen og med utlesningsanordningen, strekker seg over denne mer avrundede kant og inn på substratet. Ved således å ha en mindre avrundet kant langs sidene av strimlene kan strimlene anbringes med liten avstand inntil hverandre i et kompakt geometrisk arrangement, mens den mer avrundede kant ved enden av strimlene kan redusere problemene ved påføring av et metall-lag over denne kant for å danne en ubrudt og pålitelig forbindelse med utlesningsanordningen og forspennings-elektrodeanordningene.

Utlesningsanordningen kan være av kjent type, f.eks. omfattende ohmske kontakter eller diode-overgangsskikt som nevnt ovenfor. For å redusere seriemotstanden i utlesningsforbindelsen er det foretrukket at den nevnte annen av de to deler understøtter en metallstrimmel som strekker seg i det minste i hovedsaken frem til den indre kant av den nevnte sliss mellom de to deler for å danne i det minste hovedledningsbanen i den nevnte forbindelse omfattende den nevnte del.

Et element for en billedinnretning basert på varmestråling omfatter et halvleder-legeme i form av i det minste en langstrakt strimmel av halvledermateriale i hvilket frie ladningsbærere kan genereres ved absorpsjon av varmestråling som faller inn på strimmelen, forspennings-elektrodeanordninger fordelt i en retning langs strimmelen for å bevirke at en forspenningsstrøm overveiende av majoritets-ladningsbærere, flyter langs strimmelen, hvilken forspenningsstrøm er i stand til å understøtte en ambipolar drift av strålingsgenererte, frie minoritets-ladningsbærere i motsatt retning av forspenningsstrømmen, og en utlesningsanordning i den ambipolare driftbane mellom de fordelte forspennings-elektrode-

anordninger . i området ved utlesningsanord-

ningen avgrenes strimmelen til to deler adskilt fra hverandre med en sliss som strekker seg fra det nevnte område i retning stort sett parallelt med strimmelen, hvor den ene av de to deler utgjør fortsettelsen av den ambipolare driftbane fra det nevnte område til en av forspennings-elektrodcanordningene, og hvor en forbindelse med utlesningsanordningen omfatter den annen av de nevnte to deler, strekker seg fra det nevnte område i retning hovedsakelig parallelt med slissen, og er med slissen adskilt fra den nevnte ene av forspennings-elektrodeanordningene.

Slike innretninger i henhold til denne oppfinnelse kan anvendes i et system som omfatter en mekanisk avsøknings-anordning som beskrevet i britisk patent 1.488.258. Anvendelsen av den varmestrålings-baserte innretningen er ifølge oppfinnelsen slik som nøyaktig spesifisert i det siste av de vedføyde patent-kravene.

Imidlertid kan innretninger i henhold til denne oppfinnelse også anvendes i varmestrålings-billedsystemer som benytter andre former for avsøkning eller avtastning, f.eks. et system omfattende midler til å påtrykke en avsøknings-spenningsgradient på strimmelen eller strimlene gjennom forspennings-elektrodeanordningene for å drive de strålingsgenererte bærere mot utlesningsanordningen .

Utførelser i henhold til de forskjellige aspekter av denne oppfinnelse skal nå beskrives under henvisning til eksempler vist på dd skjematiske tegninger, som også illustrerer ytterligere fordelaktige trekk som kan fremkomme i henhold til denne oppfinnelse.

Av tegningene viser:

Figur 1 et grunnriss av en varmestrålings-billedinnretning ifølge oppfinnelsen, Figur 2 et forstørret planriss av en del av innretningen på Figur 1, for spesielt å vise endepartier av to elementer som inngår i oppfinnelsen Figur 3 et tverrsnitt efter linjen III-III på Figur 2, Figur 4 ct grunnriss av cn del av en billedinnretning ifølge oppfinnelsen med et modifisert endeparti på sine elementer,

Figur 5 et perspektivriss i forenklet form av deler i

et varmestrålings-billedsystem ifølge oppfinnelsen, og

Figur 6 et grunnriss av en del av en ytterligere billed-innretning ifølge oppfinnelsen.

Det skal bemerkes at tegningsfigurene ikke er laget i måle-stokk og at de relative dimensjoner og proporsjoner av enkelte deler er blitt forstørret eller redusert for å oppnå en klar og bekvem illustrasjon. Tilsvarende henvisningstall er brukt på forskjellige figurer for å angi ikke bare de samme partier og deler av samme innretning eller element, men også lignende partier og deler på ulike innretninger og elementer.

Den billedinnretning basert på varmestråling som er vist på

Figurene 1 til 3, omfatter et flertall fotoledende elementer 1

på et substrat 2. Elementene .1 er halvlederlegemer i form av i det vesentlige parallelle, langstrakte, rektangulære strimler av halvledermateriale av en gitt ledningsevne-type, i hvilket frie ladningsbærere kan genereres ved absorpsjon av termisk stråling som faller inn på strimmelen. Halvledermaterialet kan f. eks. være kadmium-kvikksølv-tellurid av n-typen: Hgn 1nCdn 01Te '14 -3

med en ladningsbærerkonsentrasjon pa mindre enn 5 x 10 cm

ved fravær av innfallende stråling. I materiale av denne sam-mensetning ligger strålingsabsorpsjonskanten eller -diskontinui-teten ved en arbeidstemperatur på 77°K på en bølgelengde av omkring 11,5 mikron. I dette materiale vil absorpsjon av infrarød stråling i vinduet 8 til 10 mikron effektivt tjene til generering av elektron/hull-par, hvor mobiliteten av hullene ved den beregnede arbeidstemperatur på 77 K er 600 cm V sek og levetiden

5 2

2,5 mikrosekunder. Elektronmobiliteten er omkring 2,10 cm V<_1>sek <_1.>

Hver strimmel 1 kan ha en lengde på f.eks. 1 mm, en bredde på 62,5 mikron og en tykkelse på 10 mikron. Strimlene 1 kan være adskilt ved hjelp av slisser 3 med en bredde på f.eks. 12,5 mikron. Figur 1 viser eksempelvis åtte slike adskilte strimler 1. Det er klart at ulike systemer kan kreve et annet antall strimler og forskjellige dimensjoner med hensyn til lengde, bredde, tykkelse og mellomrom eller innbyrdes avstand.

Substratet 2 kan være safir og halvlederstrimlene 1 kan være festet til substratet ved hjelp av et lag av epoksy-klebcmiddel som f.eks. kan være 0,5 mikron tykt (se Figur 3). På den øvre flate av hver halvlederstrimmel 1 er det anordnet et passiverings-lag 5 som kan ha en tykkelse på omkring 0,1 mikron og kan hovedsakelig bestå av oksyder av kvikksølv, kadmium og tellur.

Passiveringslaget 5 er fjernet fra begge motstående ender

av den øvre flate av hver strimmel 1 hvor det forefinnes forspenningselektroder 6 og 7. Disse elektroder kan bestå av av-satte lag av gull med tykkelse omkring 1 mikron og hver danner ohmsk kontakt med halvlederoverflaten. De kan forløpe over halvlederoverflaten i en avstand på f.eks. 100 mikron fra endene av strimmelen 1. Som vist på Figur 3 kan elektrodene 6 og 7

være nedsenket over en kort avstand på halvlederoverflaten, f.

eks. 1 eller 2 mikron, og de kan så formes ved anvendelse av den ioneetsnings- og metallavløftningsteknikk som er beskrevet og beskyttet i henhold til publisert britisk patentsøknad 2.027.986 A.

De metall-lag som danner elektrodene 6 og 7, forløper også

på substratet 2 hvor de tjener som forbindelser med elektrodene. Elektrodeforbindelsene 6 og 7 er på substratet arrangert slik at de ekspanderer og divergerer noe slik at det dannes områder hvor det f.eks. kan foretas gulltråd-tilkoblinger når innretningen mon-teres i et hus. Som vist på Figur 3 er den øvre kant av hver av strimlene 1 mer avrundet ved de motsatte ender av strimmelen enn den er langs sidene av strimmelen. De metall-lag som danner elektrodeforbindelsene 6 og 7, forløper inn på substratet 2 over denne mer avrundede kant. Det kan brukes ione-etsing for å til-danne de parallelle halvlederstrimler 1 fra ett enkelt halvleder-legeme og til å danne se separate elektroder og deres forbindelser for hver strimmel 1, ut fra et metall-lag påført på halvlederlegemet og på substratet 2. Den metode som er beskrevet i publisert britisk patentsøknad 2.027.556 A, kan anvendes.

Ved å påtrykke en likespenning som forspenning mellom dis-

se elektroder 6 og 7 som er fordelt langs hver av strimlene 1, blir det frembragt en forspenningsstrøm hovedsakelig av majoritets-ladningsbærere (i dette eksempel elektroner) som flyter i en retning langs strimmelen. Denne forspenningsstrøm er i stand til å understøtte en ambipolar drift av strålingsgenererte, frie minoritets-bærere (i dette eksempel hull) i den motsatte retning. Virkemåten av innretningen skal beskrives mer inngående senere

under henvisning til Figur 5.

Utlesningsanordningen omfatter en elektrode 8 plassert i den ambipolare driftbane mellom de adskilte forspenningselektroder 6 og 7. Disse forspenningsanordninger kan være av hvilken som helst kjent type. De kan bestå av et overflate-tilstøtende område av motsatt ledningsevne-type (i dette eksempel p_-typen) som danner en p_-n-diodeovergang med hoveddelen av halvlederstrimmelen 1. Det skal bemerkes at dette område og hoveddelen av halvlederstrimmelen 1 oppviser disse ledningsevne-typeegenskaper ved den påtenkte arbeidstemperatur for innretningen, men vil ikke nød-vendigvis ha disse egenskaper ved romtemperatur. I det spesielle tilfelle hvor det brukes kadmiumkvikksølvtellurid av n-typen i strimlene 1, og hvor den beregnede arbeidstemperatur er 77°K, vil tilstedeværelsen av en slik p_-n-diodeovergang ikke nødven-digvis være åpenbar ved romtemperatur. Istedenfor en p_-n-overgang kan utlesningsanordningen omfatte en Schottky-diodeovergang (metall/halvleder-overgang).

I det eksempel som er vist på Figurene 1 til 3, innbefatter imidlertid ikke utlesningsanordningen en diodeovergang, men omfatter bare adskilte elektroder (8 og 6) og (8 og 7) som alle danner ohmske kontakter med halvlederstrimlene 1. Innretningen på Figurene 1 til 3 har utlesningsanordninger ved begge ender av hver strimmel 1. Dette muliggjør utlesning med strimlene 1 forspent i den ene eller den annen retning, dvs. enten utlesning ved bruk av elektrodene 8 og 6 med forspenningsstrøm fra elektroden 6 til elektroden 7, eller utlesning ved bruk av elektrodene 8 og 7 idet strømmen går fra elektrode 7 til elektrode 6. Hvis derfor karakteristikkene for den aktuelle innretning slik som frem-stilt, er bedre ved forspenning i den ene retning enn i den annen, kan denne.ene retning velges for innretningens operasjon.

Det er imidlertid ikke_. nødvendig å ha utlesningsanordninger ved begge ender av strimlene 1. Således illustrerer begge Figurene 4 og 5 eksempelvis arrangementer hvor det ikke er anordnet noen utlesningsanordning ved den ende av strimlene 1 hvor elektroden 7 er. I begge de på Figurene 4 og 5 viste arrangementer for-løper det metall-lag som danner de separate elektroder 7 på hver strimmel 1, over enden av hver strimmel 1 og over på substratet 2. Det er også mulig å anordne utlesningselektroder med innbyrdes mellomrom langs den ambipolare driftbane på hver strimmel 1 slik at det i hver strimmel 1 fremkommer et flertall elementer som anvendes i sekvens.

Lengden av den ambipolare driftbane foran vedkommende utlesningsanordning og over hvilken det kan foretas total integrering av de strålingsgenererte minoritets-bærere, er begrenset til en avstand bestemt av levetiden av minoritets-bærere i halvledermaterialet, det elektriske felt, og den ambipolare mobilitet som gjelder i halvledermaterialet, og som vanligvis er tilnærmet lik minoritets-bærermobiliteten. Denne avstand må derfor tas i betrakt-ning ved plasseringen av utlesningsanordningene langs strimlene 1.

I henhold til denne oppfinnelse er området av utlesningsanordningene (8 og 6) og (8 og 7) for hver av strimlene 1 avgre-net til to deler 11 og 12 (se Figurene 2 og 3) adskilt fra hverandre ved hjelp av en sliss 13 som strekker seg fra dette område i retning hovedsakelig parallelt med strimmelen 1.

Den ene del 11 utgjør fortsettelsen av den ambipolare driftbane fra dette område til den nærliggende forspenningselektrode 6 eller 7.

Elektroden 8 strekker seg fra utlesningsområdet i retning hovedsakelig parallelt med slissen 13 for å danne en metall-stripeforbindelse med utlesningselektroden 8 som understøttes av den annen del 12. Denne forbindelse omfatter delen 12 i det minste som en mekanisk understøttelse for metallstripen. Denne elektrodeforbindelse er adskilt ved hjelp av slissen 13 fra den nærliggende forspenningselektrode 6 eller 7. Denne stripe-forbindelse 8 er over en kort avstand nedsenket i halvlederoverflaten og strekker seg også 'over de mer avrundede endekanter av strimmelen 1 over på substratet 2 for å danne områder for ledningstilkoblinger. Dette metallstripemønster kan tildannes samtidig fra det samme metall-lag som elektrodene 6 og 7, og slissene 13

kan formes samtidig med slissene 3. Slissene 13 kan også hver ha en bredde på f.eks. 12,5 mikron.

Således blir det oppnådd en kompakt geometrisk form av innretningen, hvor forspenningselektrodene 6 og 7 og utlesningselektrodene 8 er i det vesentlige innrettet efter retninger stort sett vinkelrett på strimlene 1.

Begge delene 11 og 12 er en forlengelse av deres respektive strimmel 1 ut over området for utlesningsanordningene. Derfor er fortsettelsen av den ambipolare driftbane i delen 11 smalere enn hoveddelen av denne driftbane foran området ved utlesningsanordningen. Dette medfører en strøminnsnevring i delen 11 hvilket - som nevnt foran- øker både drifthastigheten og følsom-heten av innretningen. Imidlertid bør delen 11 ikke være for smal fordi dens sider har en høyere bærcr-rekombinasjonseffekt, hvilket vil redusere minoritets-bærerlevetiden i delen 11. Fortrinnsvis er derfor delen 11 bredere enn delen 12 og har i det minste halvparten av bredden av hoveddelen av den ambipolare driftbane foran dette område. Således kan delene 11 og 12 i innretningen på Figurene 1 til 3 f.eks. ha en bredde på 35 mikron henholdsvis 15 mikron.

Uvis den tilstøtende forspenningselektrode 6 eller 7 er

for nær inntil utlesningselektroden 8, kan den redusere følsom-heten og detekterbarheten i elementet. Følgelig er fortsettelsen av driftbanen i delen 11 fortrinnsvis lengre enn dens bredde.

I arrangementet på Figurene 1 og 3 kan avstanden mellom forspen-ningselektroden 6 og det område hvor utlesningselektroden 8 berører driftbanen, f.eks. være 50 mikron. I den spesielle ut-førelse som er vist på Figurene 1 og 2, er utlesningselektroden 8 ikke ført utenfor den indre ende av slissen 13, og er således i kontakt med driftbanen på den ene side. En fordel med dette er at den sideveis utstrekning av elektrodestripen 8 er nøyaktig bestemt av de parallelle slisser 13 og 3.. Imidlertid er det mulig å bruke andre former hvor utlesningselektroden 8 strekker seg utenfor den indre ende av slissen 13 for å få et mer utstrakt kontaktområde med driftbanen. I den utførelse som er vist på Figur 6, er således metallstripen 8 også ført tvers over hele strimmelen 1 for å danne utlesningselektroden utenfor slissen 13 .

Under arbeide blir innretningen holdt på kryogen tempera-tur og er derfor ytterligere montert i overensstemmelse med den spesielle påtenkte anvendelse. Slik ytterligere montering er ikke illustrert på tegningene, men vil normalt bestå av anbrin-gelse av substratet 2 i en evakuert kapsling med et vindu for transmisjon av infrarød stråling (f.eks. i båndet 8 til 14 mikron), hvilken kapsling er forsynt med midler til å holde substratet 2 med halvlederstrimlene 1 på den nødvendige arbeidstemperatur (f.eks. 77°K). En slik form for montering består i en kapsling av Dewar-typen (termosflaske) slik den vanligvis anvendes innen

infrarød-deteksjonsteknikken.

Virkemåten av en slik innretning i henhold til oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til Figur 5. Gjennom forspenningselektrodene 6 og 7 og ledningsforbindelser er hver strimmel 1 koblet i serie med en likespennings-forspenningskilde 21 og en variabel motstand 22 for å frembringe en konstant for-spenningsstrøm overveiende av rnajoritets-ladningsbærere (i dette tilfelle elektroner) som flyter i strimlene 1 i lengderetningen fra elektroden 6 til elektroden 7. For tydelighets skyld er på tegningen forbindelsene med forspenningskilden 21 fra alle elektrodene 6 og 7 ikke vist på Figur 5, som bare viser forbindelsene for én av strimlene 1.

Forspenningsstrømmen er i stand til å understøtte en ambipolar drift av strålingsgenererte, frie minoritets-bærere (i dette tilfelle hull) i motsatt retning, dvs. i retning fra elektroden 7 til elektroden 6. Et passende område av forspenning mellom elektrodene 6 og 7 er fra 1 volt til 10 volt. Et potensialtall på 15 volt pr. cm i materialet av n-typen i den nevnte material-sammensetning gir en ambipolar mobilitet på omkring 400 cm 2V-1 sek .

Avsøkningen av et strålingsmønster og fokuseringen av et bilde på et elementområde i mønsteret på strimmelen 1 kan ut-føres på lignende måte som beskrevet i britisk patent 1.488.258. En slik metode til avsøkning av et varmestrålingsbilde langs strimmelen 1 i samme retning som den ambipolare drift og med en hastighet svarende i det vesentlige til den ambipolare drifthastighet, er illustrert på forenklet og skjematisk måte på Figur 5. Det er der vist anordnet to roterbare speil 25 og 26 samt et linsesystem 27. Ved hjelp av disse blir billedområder på et strålingsmønster fra en scene 28 beveget med en hastighet i området fra 5 000 cm.sek * til 20 000 cm.sek 1 langs overflaten av en eller flere av halvlederstrimlene 1.

Da bildet således blir avsøkt over overflaten av halvlederstrimlene 1 med en hastighet svarende til den ambipolare drifthastighet, skjer det integrering av de strålingsgenererte minoritets-bærere i den del av strimlene 1 av n-typen hvor strålingen faller inn før de når utlesningselektrodene 8. Som følge av passasjen av disse integrerte strålingsgenererte minoritets-bærere gjennom strimmeldelen 11 mellom elektrodene 8 og 6, foregår dot en ledningsevne'modulas jon i denne del 11. Billedsig-nalet blir avledet på kjent måte ved bruk av en utgangskrets 29

som er koblet mellom elektrodene 8 og 6 og som forsterker og behandler spenningsendringen som foregår mellom elektrodene 8

og 6 som følge av ledningsevnemodulasjonen. For å gi en klar illustrasjon på tegningen er det bare vist en utgangskrets 29

for én strimmel 1, mens det i praksis er anordnet separate utgangs-kretser 29 for hver strimmel 1, og disse er koblet mellom elektrodene 6 og 8 på vedkommende strimmel.

Det er klart at det kan gjøres mange modifikasjoner innen-

for rammen av denne oppfinnelse. Således kan f.eks. sammensetningen av det omtalte kadmiumkvikksølvtellurid av n-typen velges anner-ledes, eksempelvis for å avstedkomme en innretning for billed-stråling i båndet fra 3 til 5 mikron. Det kan også brukes andre halvledermaterialer enn kadmiumkvikksølvtellurid for å danne de fotoledende strimler 1.

I de beskrevne utførelser forløper metallstripen 8 over

hele den øvre flate av delen 12 hovedsakelig i det minste til den indre ende av slissen 13. Metallstripen 8 utgjør derfor hovedledningsbanen for utlesningsforbindelsen omfattende delen 12. I dette tilfelle er det ikke nødvendig at delen 12 utgjør en ledende del av den elektriske forbindelse slik at den kan være bare en mekanisk understøttende del i forbindelsen. Hvis imidlertid systemet hvor innretningen skal brukes kan ha en høyere seriemotstand i utlesningsforbindelsen, trenger metallstripen 8 ikke å strekke seg så langt som til den indre ende av slissen 13. Den kan da bare strekke seg over delen 12 så langt som f.eks. elckroden 6 eller 7 strekker seg på delen 11, slik at den del av utlesningsforbindelsen som ligger mellom denne kortere stripe 8

og den ambipolare driftbane, utelukkende dannes av den ledende bane i halvlederdelen 11.

I de beskrevne utførelser er strimlene 1 utført som diskrete eller særskilte halvlederlegemer på et isolerende substrat, f.

eks. safir. Figur 6 viser imidlertid et annet arrangement som også er i overensstemmelse med oppfinnelsen, hvor strimlene 1 er deler eller partier av et felles halvlederlegeme 10 og er på inte-grerende måte forenet gjennom et felles parti som understøtter elektroden 6. Ingen av elektrodene 6 og 8 strekker seg over på substratet 2 som kan være av safir som i de tidligere utførelser.

I en modifisert utførelse som likeledes er mulig innenfor rammen av oppfinnelsen, kan imidlertid strimlene 1 på Figur 6 være formet ut fra et epitaksiallag av ét materiale av én ledningsevne-type, som er avsatt f.eks. på et indre substrat 2 eller et substrat 2 av kadmiumtellurid. I denne form av Figur 6 er epitak-sialmaterialet fjernet ved spor eller slisser 3 og 13 for å danne elementstrukturen, og forspenningen og utlesnings-elektrode-metalliseringen 6, 7 og 8 er begrenset til de gjenværende epi-taksiallagpartier. Sporene 3 og 13 går over i hverandre for å isolere de tilstøtende elektroder 6 og 8, og ledningstilkoblinger skjer ved bonding til deler av elektrodemønsteret 6, 7 og 8

på epitaksiallaget i avstand fra de aktive strimmelpartier 1.

For å fjerne mulige uønskede injiserte minoritets-bærere (hull) fra den ambipolare driftbane nær hoved-forspenningselek-troden som utgjør anoden, kan det være anordnet en likeretningsovergang med en elektrodetilkobling nær denne forspenningselektrode, for å danne et draln for slike minoritets-bærere og derved effektivt isolere det første trinn av den ambipolare driftbane fra denne forspenningselektrode. Denne elektrodeforbindelse for en slik likeretningsovergang kan tilveiebringes ved å bruke en sliss på lignende måte som for utlesningsanordningene .

Ved å utvide sporene eller gapene 3 over mesteparten av sin lengde kan strimlene 1 gjøres smalere mellom utlesningsanordningene enn de er i nærheten av utlesningsanordningene. Imidlertid vil en slik konfigurasjon øke det ikke-følsomme, såkalte "døde" mellomrom mellom strimlene 1 og derfor er dette generelt ikke så ønskelig.

Det er ikke nødvendig at strimmelen 1 forløper langs i det vesentlige rette linjer. Således kan hver av strimlene 1 forløpe i meander-form om en tenkt rett linje, hvilke linjer for de forskjellige strimler er i det vesentlige parallelle med hverandre.

Claims (9)

1. Billedinnretning basert på varmestråling, omfattende et halvlederlegeme i form av minst én langstrakt strimmel (1) av halvledermateriale i hvilket frie ladningsbærere kan genereres ved absorpsjon av termisk stråling som faller inn på strimmelen (I) , forspennings-elektroder (6, 7) anordnet nær endene av strimmelen (1) for å bevirke at en forspenningsstrøm overveiende av majoritets-ladningsbærere flyter langs strimmelen (1), hvilken forspenningsstrøm er i stand til å understøtte en ambipolar drift av strålingsgenererte, frie minoritets-ladningsbærere i motsatt retning av strømmen av majoritets-ladnings-bærerne, og utlesningsanordninger (8) anordnet i den ambipolare driftbane mellom forspennings-elektrodene (6, 7) , karakterisert ved at nær minst én av endene forgrenes strimmelen (1) til to deler (11, 12) adskilt fra hverandre med en sliss (13), ved at én (11) av de to delene utgjør fortsettelsen av den ambipolare driftbane til én av forspennings-elektrodene (6), og ved at den andre (12) av de to delene utgjør i det minste en part av en forbindelse med utlesningsanordningene (8) og er adskilt fra den nevnte ene del (II) ved hjelp av slissen (13).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at den ene (11) av de to delene som utgjør fortsettelsen av den ambipolare driftbane, er bredere enn den andre (12) av de to delene.

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nærværet av slissen (13) gjør fortsettelsen av driftbanen som utgjøres av nevnte ene del (11), smalere enn den ambipolare driftbane-delen som ligger foran området med utlesningsanordningene (8).

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at fortsettelsen av den ambipolare driftbane som utgjøres av den nevnte ene del (11), har en bredde som er minst lik halvparten av bredden av den ambipolare driftbane foran nevnte område.

5. Innretning ifølge et av kravene 1 til 4. karakterisert ved at den andre (12) av de to delene understøtter en metallstripe (8) som strekker seg i det minste hovedsakelig til den indre ende av slissen (13) mellom de nevnte to delene (11, 12) for å utgjøre i det minste hovedledningsbanen av den nevnte forbindelse for utlesningsanordningene (8) .

6. Innretning ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at utlesningsanordningene (8) befinner seg med romlige intervaller langs strimmelens (1) ambipolare driftbane for å tilveiebringe flere innretnings-elementer i rekkefølge i strimmelen (1).

7. Innretning ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at flere av de nevnte strimler (1) befinner seg i et hovedsakelig parallelt arrangement på et substrat (2), ved at hver av strimlene har en øvre kant som er mer avrundet ved minst én ende av strimmelen enn den er langs sidene av denne, og ved at metall-lag som danner forbindelser med forspennings-elektrodene (6, 7) og med utlesningsanordningene (8), strekker seg over denne mer avrundede kant og inn på substratet (2).

8. Innretning ifølge et av kravene 1 til 7, karakterisert ved at flere av strimlene (1) befinner seg i et hovedsakelig parallelt arrangement, og ved at forspennings-elektrodene (6, 7) og utlesningsanordningene (8) for de parallelle strimlene (1) henholdsvis er hovedsakelig innrettet langs retninger som står i det vesentlige vinkelrett på strimlene (1).

9. Anvendelse av en varmestrålings-basert innretning av den type som er angitt i et av de foregående krav, som strålings-detektor i et billeddannende system basert på varmestråling, hvilket system også omfatter en anordning (25, 25, 27) for avsøkning av et bilde fremkommet ved termisk stråling, langs strimmelen eller strimlene (1) i samme retning som den ambipolare drift og med en hastighet som hovedsakelig tilsvarer den ambipolare drifthastighet.