RU1800506C - Быстродействующий фотодетектор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптоэлектро- никё и может найти применение в волоконно-оптических лини х св зи, оптических системах обработки информации. Сущность изобретени : в быстродействующем фотодетекторе на основе встречно-штыревой структуры контактов металл-полупроводник зазор во встречно-штыревой структуре выполнен в виде двухзаходной спирали, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к оптоэлектро- нике и может быть использовано в волоконно-оптических лини х св зи, оптических системах обработки информации и лазерной локации.,

Цель изобретени  - повышение быстродействи  при сохранении высокой чувствительности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что металлическа  структура электродов выполнена в виде плоской, двухвходной спирали, состо щей из двух частей с однонаправленным ходом витков, причем концы частей спирали в центре ее электрически разомкнуты ..

На фиг. 1 изображена многослойна  структура фотодетектора: на фиг. 2 изображен быстродействующий фотодетектор с пленарной встречно-штыревой структурой металлических электродов спирального типа; на фиг. 3 изображена эквивалентна  схема фото детектора.

На полупроводниковую подложку i нанесен слаболегированный эпитаксиальный слой 2, на поверхности которого сформирована металлическа  встречно-штырева  структура (фиг. 1). Она состоит из двух частей: 4-5 и 7-9. Кажда  из частей спирали электрически соедин етс  с соответствующим электродом стандартной передающей линии (фиг. 2).

Структура эквивалентной схемы предлагаемого устройства, представленна  на фиг. 3, аналогична прототипу. Отличие от прототипа только в величинах эквивалентных параметров 10 (Ls) и 11(Cj), представл ющих собой индуктивность и межвитковую емкость спирали. Параметр Ц значительно меньше аналогичного параметра прототипа из-за бифил рности спирали. Встречное на00

о о ел о

правление токов, протекающих по виткам спирали, создает магнитные пол  противоположных знаков значительно снижающие суммарное поле спирали. Мала  величина Ls по сравнению с прототипом значительно снижает ограничени  сверху по частоте из- за отсутстви  условий до возникновени  резонанса последовательного контура UCj, что расшир ет полосу рабочих частот устройства , а следовательно, увеличивает его быстродействие.

Важным параметром схемы устройства  вл етс .межвиткова  .емкость Cj. Именно этот параметр в основном определ ет быстродействие устройства. Посто нна  времени фотодетектора , 2RMCj, где RH - сопротивление нагрузки (500 Ом дл  быстродействующих фотодетекторов).

На фиг. 2 плоска  спираль делитс  диагонал ми 407 и 508 на четыре равные части, причем части 405 и 705, а также 708 и 809 представл ют собой некоторые эквивалентные емкости, включенные параллельно между собой, Частоты-457 и 789 включены последовательно. Предполага , что межвит- ковый зазор посто нен и значительно меньше длины пр мого отрезка витка, можно дл  сравнени  расчета величины емкости воспользоватьс  формулой дл  плоского конденсатора . При этом емкость Cj участка спирали, образованного двум  пр мыми отрезками ее витков h и h (И la), будет про- порциональна длине меньшего проводника, т.е. Cj 2. Тогда емкость каждой из четырех частей при квадратной апертуре спирали Счбудетпропорциональ (N/2-1)

на (N/2-1)A-4d п. где А - апертура п 1

спирали, d - межвитковый зазор, N - число витков. Обща  емкость спирали:

2Cq-2Cq

2Cq+2Cq

(N/2-1)A0

5

0 5

0

(N/2-1) -4d 2 n.

п 1

Обща  емкость прототипа: Сш (N-1) (A-2d).

Отношение емкостей Сш/Cj зависит от числа витков N и от выбранной величины A/d. Существует некоторое число витков No, дл  которого при N No следует, что

6 А Сш/Cj s. 4, при этом N0 7г-г . Подбира 

соотношение размеров, можно в дес тки раз уменьшить эквивалентную межвитко- вую емкость спирали и тем самым повысить быстродействие фотодетектора.

Пример конкретного выполнени .

Дл  отношени  апертуры А к ширине межвиткового зазора d , при А 40 мкм, MKM в числе витков отношение величины емкости встречно- штыревой и спиральной структур . При числе витков эта величина отноС шени  - 7,87..

Ч

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом  вл етс  использование широких апертур, при которых выигрыш в быстродействии становитс  значительным. По своим конструктивным признакам предлагаемое устройство хорошо сопр гаетс  с волоконно-оптическими лини ми св зи.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Быстродействующий фотодетектор на основе встречно-штыревой структуры контактов металл-полупроводник, разделенных зазором,%ыполненный на полупроводниковой подложке, отличающийс  тем, что с целью повышени  быстродействи  при сохранении высокой чувствительности, зазор во встречно-штыревой структуре выполнен в виде двухзаходной спирали.

   Ф ,Г, I

   10

   --------/VWV

   Фиг . 2

   13

   12

   1

   II