RU2617881C2 - Integral scheme of a quick-working matrix receiver of optical radiation - Google Patents

Integral scheme of a quick-working matrix receiver of optical radiation Download PDF

Info

Publication number
RU2617881C2
RU2617881C2 RU2015145426A RU2015145426A RU2617881C2 RU 2617881 C2 RU2617881 C2 RU 2617881C2 RU 2015145426 A RU2015145426 A RU 2015145426A RU 2015145426 A RU2015145426 A RU 2015145426A RU 2617881 C2 RU2617881 C2 RU 2617881C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
phototransistor
base
amplifying
bus
Prior art date
Application number
RU2015145426A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015145426A (en
Inventor
Сергей Александрович Леготин
Виктор Николаевич Мурашев
Андрей Андреевич Краснов
Ксения Андреевна Кузьмина
Сергей Иванович Диденко
Юлия Константиновна Омельченко
Александр Николаевич Леготин
Валерий Петрович Яромский
Дмитрий Сергеевич Ельников
Светлана Петровна Бажуткина
Нина Геннадьевна Леготина
Ольга Андреевна Носова
Вячеслав Алексеевич Штыков
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Priority to RU2015145426A priority Critical patent/RU2617881C2/en
Publication of RU2015145426A publication Critical patent/RU2015145426A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617881C2 publication Critical patent/RU2617881C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/11Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors
    • H01L31/1105Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors the device being a bipolar phototransistor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: integrated circuit of a high-speed matrix receiver of optical radiation contains an electrical circuit consisting of a radiation receiving phototransistor and amplifying transistor, the collectors of transistors are connected to the power bus, the phototransistor base through the resistance of the phototransistor in the base circuit is connected to the common bus, the phototransistor emitter is connected to the base of the amplifying transistor, which is connected to the common bus through the resistance in the base circuit of the amplifying transistor, its emitter It is connected to the output bus which is connected to the common bus through the load resistance, the structure comprising a plurality of phototransistors forming a 2-dimensional rectangular column matrix of phototransistors and a plurality of amplifying transistors forming a 2-dimensional rectangular matrix of columns of phototransistors, and a plurality of amplifying transistors forming a row of a matrix, wherein the phototransistor emitters are connected to respective bit lines that are connected to the base regions of the row of the amplifying transistors by respective columns, the amplifiers of the amplifying transistors being connected to the output line. In this case, the design of the integrated circuit of a high-speed matrix optical radiation receiver consists of a silicon semiconductor substrate of the n(p) type of conductivity, on the reverse surface of which is n+ (p+)-layer, a dielectric, contact windows, an output line, a phototransistor and a reinforcing transistor, of the p(n)-type conductivity region are disposed on the face of the plate, and a plurality of phototransistors are formed on the front surface of the substrate, columns of a 2-dimensional matrix, and a plurality of amplifying transistors forming a row of a matrix having a common collector region in which the base regions of the p(n)-type conductivity are located, wherein their area is equal to the one of the light beam, in them, respectively, n+ (p+) regions of emitters are placed on which are connected their electrodes connected to the corresponding bit lines of the columns connected to the electrodes of the corresponding bases of the row of amplifying transistors whose emitters have emitter electrodes connected to the output bus.
EFFECT: increased speed and sensitivity of photodetectors.
2 cl, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области фотоэлектрических приемников (ФЭП) излучений оптического диапазона для применений в современных системах дальнометрии, управления неподвижными и движущимися объектами, зондирования облачности, контроля рельефа местности, оптических линий связи и т.д.The present invention relates to the field of photoelectric detectors (PEC) of optical range radiation for applications in modern systems of ranging, control of stationary and moving objects, sensing of clouds, monitoring of terrain, optical communication lines, etc.

Известны традиционные ФЭП реализованные на основе PIN-диодов, лавинопролетных диодов [1. D. Patti ot ab «Semiconductor particle detector and method for IIS Manufacture; 2. Скрылев П.С. и др., КМДП-ФОТОПРИЕМНИК. Патент РФ 2251760 от 05.08.2002], МОП-структур [3. К. Секен, М. Томпсет. Приборы с переносом заряда. М.: Мир, 1978 г., с. 12-14], биполярных фототранзисторов [4. Патент РФ №2133524 от 20.07.1999 г.].Known traditional solar cells implemented on the basis of PIN diodes, avalanche diodes [1. D. Patti ot ab "Semiconductor particle detector and method for IIS Manufacture; 2. Skrylev P.S. and others, KMDP-PHOTO RECEIVER. RF patent 2251760 from 08/05/2002], MOS structures [3. C. Sechen, M. Thompset. Charge transfer devices. M .: Mir, 1978, p. 12-14], bipolar phototransistors [4. RF patent No. 2133524 from 07.20.1999].

Такие приборы имеют недостатки: PIN-диод не усиливает мощность излучения, лавинопролетный диод не обеспечивает линейной зависимости выходного сигнала от мощности излучения, МОП-структуры приборов с зарядовой связью имеют низкое быстродействие при выборке сигнала, в биполярном фототранзисторе имеется значительная паразитная емкость эмиттерного перехода, которая значительно снижает его быстродействие, при этом прибор имеет невысокий коэффициент усиления при низкой мощности оптического излучения, приходящейся на единицу светопоглощающей поверхности.Such devices have disadvantages: the PIN diode does not enhance the radiation power, the avalanche-span diode does not provide a linear dependence of the output signal on the radiation power, the MOS structures of charge-coupled devices have low speed when sampling the signal, the bipolar phototransistor has a significant stray capacitance of the emitter junction, which significantly reduces its speed, while the device has a low gain at low optical radiation power per unit light absorbing surface.

Общим недостатком вышеприведенных известных приборов является отсутствие максимального локального усиления сигнала при засветке малой части светопоглощающей поверхности, что приводит к уменьшению коэффициента усиления ФЭП и уменьшению его быстродействия. Этот недостаток в меньшей степени проявляется в схеме и конструкции составного биполярного фотодектора [5. US Patent 2011/0079708], который и выбран за прототип.A common drawback of the above known devices is the lack of maximum local signal amplification when a small part of the light-absorbing surface is exposed, which leads to a decrease in the PEC gain and a decrease in its speed. This disadvantage is manifested to a lesser extent in the scheme and design of a composite bipolar photodetector [5. US Patent 2011/0079708], which is chosen as the prototype.

Электрическая схема (фиг. 1а) содержит принимающий излучение фотодиод, паразитный вертикальный биполярный n-p-n-транзистор, которые формируются в едином КМОП-процессе, при этом n-область фотодиода подключена к коллектору транзистора, а p-область - к области p-базы транзистора. Эмиттер фототранзистора подсоединен к общей шине.The electric circuit (Fig. 1a) contains a radiation-receiving photodiode, a parasitic vertical bipolar n-p-n-transistor, which are formed in a single CMOS process, while the n-region of the photodiode is connected to the collector of the transistor, and the p-region to the region of the p-base of the transistor. The phototransistor emitter is connected to a common bus.

Конструкция (фиг. 1б) его содержит кремниевую полупроводниковую подложку p-типа проводимости. На лицевой поверхности пластины расположены диэлектрик, p-область фотодиода, n-область фотодиода, глубокий n-карман, который является областью коллектора паразитного транзистора. В нем сформирован n-карман, являющийся базой транзистора. В p-кармане сформирована область n-эмиттера.The design (Fig. 1b) contains a silicon semiconductor substrate of p-type conductivity. On the front surface of the plate are a dielectric, the p-region of the photodiode, the n-region of the photodiode, a deep n-pocket, which is the collector region of the stray transistor. An n-pocket is formed in it, which is the base of the transistor. An n-emitter region is formed in the p-pocket.

Недостатком прототипа также является отсутствие локального усиления сигнала при попадании оптического излучения в малую часть фоточувствительной области прибора, что приводит к уменьшению коэффициента усиления фотоэлектрического приемника оптических излучений и уменьшению его быстродействия.The disadvantage of the prototype is the lack of local signal amplification when optical radiation enters a small part of the photosensitive region of the device, which leads to a decrease in the gain of the photoelectric optical radiation receiver and a decrease in its speed.

Целями изобретения является повышение быстродействия, коэффициента усиления мощности излучения и чувствительности фотоэлектрического приемника.The objectives of the invention is to increase the speed, gain, radiation power and sensitivity of the photoelectric receiver.

Цели достигаются за счет оригинальной электрической схемы и конструкции фотоприемника матричной интегральной схемы, содержащей функционально-интегрированные пиксельные биполярные структуры, имеющие общую коллекторную область.The goals are achieved due to the original circuitry and the photodetector design of the matrix integrated circuit containing functionally integrated pixel bipolar structures having a common collector region.

Электрическая схема ФЭП (фиг. 2а) содержит множество фототранзисторов, образующих двумерную прямоугольную матрицу столбцов из фототранзисторов, и множество усиливающих транзисторов, образующих строку матрицы, при этом эмиттеры фототранзисторов одного столбца подключены через разрядные шины к базе усиливающего транзистора.The FEP electric circuit (Fig. 2a) contains a lot of phototransistors forming a two-dimensional rectangular matrix of columns from phototransistors, and a lot of amplifying transistors forming a row of a matrix, while the emitters of phototransistors of one column are connected through the discharge buses to the base of the amplifying transistor.

На фиг. 2б показана конструкция интегральной схемы, в которой на лицевой поверхности подложки расположено множество фототранзисторов, образующих столбцы двумерной матрицы, и множество усиливающих транзисторов, образующих строку матрицы, и имеющих общую коллекторную область, в которой расположены базовые области, при этом их площадь равна площади падающего оптического пучка. Эмиттеры фототранзисторов соединены с базами усиливающих транзисторов, а эмиттеры усиливающих транзисторов подключены к общей шине.In FIG. 2b shows the design of an integrated circuit in which a plurality of phototransistors are arranged on the front surface of the substrate, forming columns of a two-dimensional matrix, and a plurality of amplifying transistors, forming a matrix row, and having a common collector region in which the base regions are located, while their area is equal to the area of the incident optical beam. Phototransistor emitters are connected to amplifying transistor bases, and amplifying transistor emitters are connected to a common bus.

Электрическая схема предлагаемого ФЭП показана на фиг. 2а, она содержит двумерную матрицу биполярных фототранзисторов ТФ, коллекторы которых подсоединены к шине питания VDD, базы через сопротивления базовой цепи Rбф - к общей шине, эмиттеры ТФ подсоединены к базам усилительных транзисторов ТУ. Эмиттеры транзисторов ТУ подключены к выходной шине ВЫХ и через нагрузочное сопротивление RH к общей шине.The electrical circuit of the proposed photomultiplier is shown in FIG. 2a, it contains a two-dimensional matrix of bipolar phototransistors T F , the collectors of which are connected to the power bus V DD , the base through the resistances of the base circuit R bf to the common bus, the emitters T F are connected to the bases of the amplifying transistors T U. The emitters of the transistors T U are connected to the output bus OUT and through the load resistance R H to the common bus.

Конструкция и топология (вид сверху) интегральной схемы ФЭП показаны соответственно на фиг. 2б, в и содержат полупроводниковую подложку - 1 p (n)-типа проводимости, на обратной поверхности которой расположен n+(p+) слой - 2, на поверхности которого расположен электрод шины питания - 3, на лицевой поверхности пластины расположены диэлектрик - 4, контактные окна - 5, общая шина - 6, выходная шина - 7, разрядные шины - 8, области баз p (n)-типа фототранзистора - 9 и усиливающего транзистора - 10 соответственно, области n (p)-типа проводимости их эмиттеров - 11 и 12 соответственно, базовые электроды - 13 и 14, эмиттерные электроды - 15 и 16, поликремниевые резисторы в цепи фототранзистора - 17, усиливающего транзистора - 18 и нагрузочного транзистора - 19.The design and topology (top view) of the photomultiplier integrated circuit are shown respectively in FIG. 2b, c and contain a semiconductor substrate - 1 p (n) -type of conductivity, on the back surface of which there is an n + (p + ) layer - 2, on the surface of which there is a power bus electrode - 3, on the front surface of the plate there are a dielectric - 4 , contact windows - 5, common bus - 6, output bus - 7, bit buses - 8, base regions of the p (n) -type of the phototransistor - 9 and amplifying transistor - 10, respectively, regions of the n (p) -type of conductivity of their emitters - 11 and 12, respectively, base electrodes 13 and 14, emitter electrodes 15 and 16, polysilicon resistors in the chain of the phototransistor - 17, the amplifying transistor - 18 and the load transistor - 19.

Технология изготовленияManufacturing technology

Согласно изобретению он может быть изготовлен по относительно простой технологии биполярных СБИС, показанной на фиг. 3, которая состоит в последовательности следующих операций.According to the invention, it can be manufactured using the relatively simple bipolar VLSI technology shown in FIG. 3, which consists in the sequence of the following operations.

1. На поверхности кремниевых пластин КЭФ-5000 ориентацией (100) выращивают оксид толщиной 0,6-0,8 мкм, удаляют оксид с обратной стороны и проводят диффузию фосфора при температуре Т=900°C в течение 1 часа, затем удаляют образовавшийся оксид и фосфорно-силикатное стекло и выращивают при температуре Т=900°C оксид толщиной 0,8 мкм на лицевой стороне пластины.1. On the surface of silicon wafers KEF-5000 with an orientation of (100) oxide is grown 0.6-0.8 μm thick, oxide is removed from the reverse side and phosphorus is diffused at a temperature of T = 900 ° C for 1 hour, then the oxide formed is removed and phosphorus-silicate glass and oxide is grown at a temperature of T = 900 ° C with a thickness of 0.8 μm on the front side of the plate.

2. Осаждают поликремний на лицевую поверхность пластины и легируют его бором дозой D=10 мкКл с энергией Е=30 кэВ.2. Polysilicon is deposited on the front surface of the plate and doped with boron at a dose of D = 10 μC with an energy of E = 30 keV.

3. Путем проведения первой фотолитографии и ионного легирования фосфора дозой D=500 мкКл формируют поликремниевые резисторы.3. By conducting the first photolithography and ion doping of phosphorus with a dose of D = 500 μC, polysilicon resistors are formed.

4. В оксиде вскрывают окна для p-областей баз транзисторов и проводят ионное легирование бора дозой D=3 мкКл, затем окисляют поверхность кремния до толщины 0,3 мкм;4. In the oxide, open the windows for the p-regions of the transistor bases and conduct ion doping of boron with a dose of D = 3 μC, then the silicon surface is oxidized to a thickness of 0.3 μm;

5. Вскрывают контактные окна к базам и эмиттерам транзисторов.5. Open contact windows to the bases and emitters of transistors.

6. Подлегируют контакты к резисторам и базе ионным легированием бора дозой D=300 мкКл с энергией E=30 кэВ.6. The contacts to the resistors and base are aligned with ion doping of boron with a dose of D = 300 μC with an energy of E = 30 keV.

7. Формируют эмиттер ионным легированием мышьяка дозой D=1000 мкКл с энергией E=30 кэВ.7. The emitter is formed by ion doping of arsenic with a dose of D = 1000 μC with an energy of E = 30 keV.

8. Проводят термический отжиг радиационных дефектов при температуре Т=850°C в течение 30 минут.8. Conduct thermal annealing of radiation defects at a temperature of T = 850 ° C for 30 minutes.

9. Осаждают алюминий и проводят фотолитографию разводки - соединений элементов интегральной схемы.9. Precipitate aluminum and conduct photolithography of wiring - connections of integrated circuit elements.

10. Проводят вжигание алюминия при температуре Т=475°C в течение 15 минут.10. Carry out the burning of aluminum at a temperature of T = 475 ° C for 15 minutes.

Принцип действияOperating principle

Как видно из фиг. 2б, в, при примерно равном размере транзистора в пикселе матрицы происходит локальная засветка малой площади рабочей поверхности. При этом малая часть первичного тока поступает через сопротивление в базовой цепи фототранзистора Rбф в общую шину питания, вторая, большая часть, поступает в эмиттерный p-n-переход, где усиливается примерно в 50-100 раз и поступает в разрядную шину соответствующего столбца матрицы, создавая падение напряжения Uбу на сопротивлении базовой цепи Rбу усилительного транзистора, который, работая в режиме эмиттерного повторителя, усиливает сигнал по мощности и практически повторяет по напряжению на выходную шину ВЫХ, уменьшая на величину падения напряжения на переходе база-эмиттер усиливающего транзистора. Важно отметить, что строка усилительных транзисторов матрицы работает в режиме логического "ИЛИ", при этом на выходной шине ВЫХ может быть сигнал, поступающий только с одного столбца.As can be seen from FIG. 2b, c, with approximately the same size of the transistor in the matrix pixel, local illumination of a small area of the working surface occurs. In this case, a small part of the primary current enters through the resistance in the base circuit of the phototransistor R bf to the common power bus, the second, most part, enters the emitter pn junction, where it amplifies approximately 50-100 times and enters the discharge bus of the corresponding matrix column, creating bu voltage drop U across the resistance circuit R buoy base of the amplifying transistor, which is operating in an emitter follower mode, amplifies the signal power and virtually the same as the voltage on the output line OUT, reducing the amount of incidence apryazheniya across the base-emitter voltage of the amplifying transistor. It is important to note that the row of amplifying transistors of the matrix operates in the logical "OR" mode, while on the output bus OUT there can be a signal coming from only one column.

Технические преимущества изобретенияTechnical Advantages of the Invention

Поскольку луч лазера поступает в маленький по площади транзистор матрицы, обеспечивается более высокий уровень инжекции, чем в одном большом фототранзисторе, равном по площади матричному массиву, за счет чего повышается коэффициент усиления.Since the laser beam enters a small transistor in the matrix, a higher level of injection is achieved than in one large phototransistor, which is equal in area to the matrix array, thereby increasing the gain.

Очевидно, что и темновой ток, поступающий на выход только с одного столбца (определяет порог чувствительности прибора) для матрицы будет в число столбцов N раз меньше, чем для «большого» транзистора. При этом достигается прирост быстродействия за счет уменьшения времен перезарядки суммарных емкостей база-эмиттер и база-коллектор.Obviously, the dark current supplied to the output from only one column (determines the sensitivity threshold of the device) for the matrix will be N times fewer columns than for the "large" transistor. In this case, an increase in performance is achieved by reducing the recharging times of the total base-emitter and base-collector capacities.

Следует отметить, что с целью упрощения имеется возможность исключения из конструкции матрицы общей шины (фиг. 3), в этом случае ФЭП содержит всего два вывода и является двухполюсником.It should be noted that in order to simplify, it is possible to exclude the common bus matrix from the design (Fig. 3), in this case the photomultiplier contains only two outputs and is a two-terminal device.

Claims (2)

1. Интегральная схема быстродействующего матричного приемника оптических излучений, содержащая электрическую схему, состоящую из принимающего излучение фототранзистора и усиливающего транзистора, при этом коллекторы транзисторов подключены к шине питания, база фототранзистора через сопротивление фототранзистора в базовой цепи подключена к общей шине, эмиттер фототранзистора подсоединен к базе усиливающего транзистора, которая через сопротивление в базовой цепи усиливающего транзистора подсоединена к общей шине, его эмиттер подключен к выходной шине, которая через сопротивление нагрузки соединена с общей шиной, отличающаяся тем, что она содержит множество фототранзисторов, образующих 2-мерную прямоугольную матрицу столбцов из фототранзисторов, и множество усиливающих транзисторов, образующих строку матрицы, при этом эмиттеры фототранзисторов подключены к соответствующим разрядным шинам, которые соединены с базовыми областями строки усиливающих транзисторов соответствующими данными столбцами, при этом эмиттеры усиливающих транзисторов подсоединены к выходной шине.1. An integrated circuit for a high-speed matrix optical radiation detector, comprising an electrical circuit consisting of a radiation receiving phototransistor and an amplifying transistor, while the collectors of the transistors are connected to the power bus, the base of the phototransistor is connected to a common bus through the resistance of the phototransistor in the base circuit, and the emitter of the phototransistor is connected to the base the amplifying transistor, which is connected through a resistance in the base circuit of the amplifying transistor to a common bus, its emitter is connected to the output bus, which is connected via a load resistance to a common bus, characterized in that it contains many phototransistors forming a 2-dimensional rectangular matrix of columns from phototransistors, and many amplifying transistors forming a matrix row, while the emitters of the phototransistors are connected to the corresponding discharge buses that are connected to the base areas of the line of amplifying transistors with the corresponding data columns, while the emitters of the amplifying transistors are connected to the output oh bus. 2. Интегральная схема быстродействующего матричного приемника оптических излучений, содержащая конструкцию, состоящую из кремниевой полупроводниковой подложки n(p)-типа проводимости, на обратной поверхности которой расположен n+ (p+)-слой, на поверхности которого расположен электрод шины питания, на лицевой поверхности пластины расположены диэлектрик, контактные окна, выходная шина, фототранзистор и усиливающий транзистор, области p(n)-типа проводимости сопротивлений, отличающаяся тем, что на лицевой поверхности подложки расположено множество фототранзисторов, образующих столбцы 2-мерной матрицы, и множество усиливающих транзисторов, образующих строку матрицы, имеющих общую коллекторную область, в которой расположены базовые области p(n)-типа проводимости, при этом их площадь равна площади светового луча, в них соответственно расположены n+ (p+)-области эмиттеров, на которых размещены их электроды, подсоединенные к соответствующим разрядным шинам столбцов, соединенных с электродами соответствующих баз строки усиливающих транзисторов, на эмиттерах которых расположены эмиттерные электроды, подсоединенные к выходной шине.2. An integrated circuit for a high-speed matrix optical radiation detector containing a structure consisting of a silicon semiconductor substrate of an n (p) -type of conductivity, on the back surface of which there is an n + (p + ) -layer, on the surface of which there is a power bus electrode, on the front the dielectric surface, the contact windows, the output bus, the phototransistor and the amplifying transistor, the regions of the p (n) -type of conductivity of resistors, characterized in that there are many on the front surface of the substrate, are located the set of phototransistors forming columns of a 2-dimensional matrix, and the set of amplifying transistors forming a row of a matrix having a common collector region in which the base regions of the p (n) -type conductivity are located, while their area is equal to the area of the light beam, they are respectively located n + (p + ) -regions of emitters, on which their electrodes are placed, connected to the corresponding discharge buses of columns connected to the electrodes of the corresponding bases of the line of amplifying transistors, on the emitters of which are located mitter electrodes connected to the output bus.
RU2015145426A 2015-10-22 2015-10-22 Integral scheme of a quick-working matrix receiver of optical radiation RU2617881C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145426A RU2617881C2 (en) 2015-10-22 2015-10-22 Integral scheme of a quick-working matrix receiver of optical radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015145426A RU2617881C2 (en) 2015-10-22 2015-10-22 Integral scheme of a quick-working matrix receiver of optical radiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015145426A RU2015145426A (en) 2017-04-26
RU2617881C2 true RU2617881C2 (en) 2017-04-28

Family

ID=58642217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015145426A RU2617881C2 (en) 2015-10-22 2015-10-22 Integral scheme of a quick-working matrix receiver of optical radiation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617881C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2045110C1 (en) * 1992-03-27 1995-09-27 Валерий Александрович Болдырев Photodetector with cellular structure
JPH08116491A (en) * 1994-10-19 1996-05-07 Canon Inc Photoelectric conversion device
RU2133524C1 (en) * 1998-07-29 1999-07-20 Мелешко Евгений Алексеевич Coordinate-sensitive detector ( versions )
JP3019632B2 (en) * 1992-10-16 2000-03-13 カシオ計算機株式会社 Photo sensor system and driving method thereof
US20070222867A1 (en) * 2004-05-31 2007-09-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-State Imaging Device
US20110079708A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-07 Yue-Ming Hsin Silicon photodetection module

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2045110C1 (en) * 1992-03-27 1995-09-27 Валерий Александрович Болдырев Photodetector with cellular structure
JP3019632B2 (en) * 1992-10-16 2000-03-13 カシオ計算機株式会社 Photo sensor system and driving method thereof
JPH08116491A (en) * 1994-10-19 1996-05-07 Canon Inc Photoelectric conversion device
RU2133524C1 (en) * 1998-07-29 1999-07-20 Мелешко Евгений Алексеевич Coordinate-sensitive detector ( versions )
US20070222867A1 (en) * 2004-05-31 2007-09-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-State Imaging Device
US20110079708A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-07 Yue-Ming Hsin Silicon photodetection module

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015145426A (en) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10872995B2 (en) Avalanche diode along with vertical PN junction and method for manufacturing the same field
US11888003B2 (en) Photodetector
US20140252524A1 (en) Array of mutually isolated, geiger-mode, avalanche photodiodes and manufacturing method thereof
CN102844890B (en) Semiconductor light detecting element
CN113270507B (en) Avalanche photodiode and photomultiplier detector
CN104810377A (en) High-integration single-photon avalanche diode detector array unit
US10411150B2 (en) Optical isolation systems and circuits and photon detectors with extended lateral P-N junctions
CN107895743B (en) Apparatus and method for single photon avalanche photodiode detector
CN113270508B (en) Avalanche photodiode and photomultiplier detector
US5187380A (en) Low capacitance X-ray radiation detector
CN115084295A (en) Silicon photomultiplier structure applied to radiation and weak light detection and preparation method thereof
CN108538865B (en) Silicon-based three-photoelectric detector
US20140159180A1 (en) Semiconductor resistor structure and semiconductor photomultiplier device
US10418402B2 (en) Near ultraviolet photocell
CN106960852B (en) Ultraviolet avalanche photodiode detector with drift channel and detection method thereof
US8766339B2 (en) Highly efficient CMOS technology compatible silicon photoelectric multiplier
CN211061698U (en) Device for detecting light
RU2617881C2 (en) Integral scheme of a quick-working matrix receiver of optical radiation
US3452206A (en) Photo-diode and transistor semiconductor radiation detector with the photodiode biased slightly below its breakdown voltage
US20040036146A1 (en) Phototransistor device with fully depleted base region
CN109904271B (en) Light sensing semiconductor unit and light sensing semiconductor array
CN109904260B (en) Light sensing semiconductor unit, light sensing semiconductor array and light sensing system
RU2583857C1 (en) Bipolar cell coordinate sensor - radiation detector
RU2650417C1 (en) Semiconductor avalanche photodetector
RU2528107C1 (en) Semiconductor avalanche detector