SE464736B - Bildalstrande anordning foer termisk straalning och dess anvaendning i en apparat foer att avsoeka en termisk straalningsbild - Google Patents
Bildalstrande anordning foer termisk straalning och dess anvaendning i en apparat foer att avsoeka en termisk straalningsbildInfo
- Publication number
- SE464736B SE464736B SE8903287A SE8903287A SE464736B SE 464736 B SE464736 B SE 464736B SE 8903287 A SE8903287 A SE 8903287A SE 8903287 A SE8903287 A SE 8903287A SE 464736 B SE464736 B SE 464736B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- strip
- ambipolar
- reading means
- strips
- operating path
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims description 12
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 4
- MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N cadmium;mercury;tellurium Chemical compound [Cd]=[Te]=[Hg] MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/0248—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor 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 characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/035281—Shape of the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
- H01L27/14669—Infrared imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/08—Semiconductor 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
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
Description
-u-w- 464 736 2. alstras genom denna diod är också ett mått på tätheten av minoritets- laddningsbärare som är alstrade av strålningen. Diodövergángarna kan ock- så användas i ett ej förspänt tillstånd. g I anordningen, som är beskriven och visad i den nämnda brittiska patentskriften 1 488 258, har remsan likformig bredd över hela sin längd och den ambipolara driftsbanans fortsättning vid stället för avläsnings- organen är av samma bredd som den ambipolara driftsbanan framför nämnda ställe.
Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning är en bildalstrande an- ordning för termisk strålning enligt beskrivningens första stycke känne- tecknad av att på ett gemensamt substrat föreligger ett flertal av nämnda element innefattande ett flertal halvledarkroppar eller kroppsdelar i form av väsentligen parallella remsor av nämnda halvledarmaterial, att varje element innefattar nämnda förspänningselektrodorgan och nämnda av- läsningsorgan, och att vid stället för nämnda avläsningsorgan var och en av nämnda remsor är utformad med en avsmalnad del som är smalare än den föregående bredden av remsan och som vid nämnda ställe utgör en fortsätt- ning av den ambipolara driftsbanan som har reducerad bredd och ökat elek- triskt fält i jämförelse med den ambipolara driftsbanan för nämnda ställe.
En sådan anordningsstruktur i enlighet med uppfinningen kan ha en särskilt kompakt geometri och förbättrade anordningsegenskaper. Avsmal- ningen av den ambipolara banan vid stället för nämnda avläsningsorgan re- sulterar i en förträngning av förspänningsströmmen i detta område och in- för på detta sätt ett starkare elektriskt fält som förbättrar anordnings- egenskaperna genom att öka både driftshastigheten och anordningens käns- lighet.
Sådana anordningar i enlighet med uppfinningen kan användas i en apparat med mekanisk avsökning, såsom är beskrivet i brittiska patent- skriften GB 1 488 258. Enligt ytterligare en aspekt av uppfinningen avses användning av en anordning i enlighet med uppfinningen i en bildalstrande apparat för termisk strålning innefattande medel för att avsöka en ter- misk strålningsbild längs nämnda remsor i samma riktning som den ambipo- lara driften och med en hastighet, som i huvudsak svarar mot den ambipo- lara driftshastigheten.
Anordningar i enlighet med uppfinningen kan emellertid också använ- das i anläggningar för termisk bildalstring vilka utnyttjar andra typer 464 736 ' 3. av avsökning, t ex en apparat som har medel för att mata en avsöknings- spänningsgradient till remsorna via förspänningselektrodorganen så att strålningsalstrade laddningsbärare drivs mot nämnda avläsningsorgan.
I anordningar och system enligt uppfinningen är anordningens remsor företrädesvis anordnade på avstånd så nära varandra att de är åtskilda från varandra på substratet genom spår med en bredd mindre än halva bred- den för en remsa, och exempelvis även mindre än en fjärdedel av bredden av en remsa. Det är således allmänt önskvärt att minska det okänsliga om- rådet (eller det så kallade "döda" utrymmet) mellan remsorna. Detta un- derlättas enligt uppfinningen genom att huvuddelen av driftsbanan framför stället för utläsningsorganen är bredare än (den smalare) delen vid stället för avläsningsorganen.
Utföringsformer av uppfinningen i dess olika aspekter kommer nu att beskrivas såsom exempel med hänvisning till bifogade schematiska ritning- ar, vilka också åskådliggör ytterligare fördelaktiga kännetecken, som kan uppnås i enlighet med uppfinningen, varvid fig 1 visar en planvy av en bildalstrande anordning för termisk strålning i enlighet med uppfinning- en, fig 2 visar en förstorad planvy av en del av anordningen enligt fig 1 utvisande änddelarna av två av dess element i enlighet med uppfinningen, fig 3 visar ett tvärsnitt taget längs linjen III-III i fig 2, fig 4 visar en planvy av den del av en bildalstrande anordning för termisk strålning i enlighet med uppfinningen med en modifierad änddel av elementen, fig 5 visar en förenklad perspektivvy av delar av en avbildningsapparat för termisk strålning i enlighet med uppfinningen och figur 6 visar en planvy av en del av en annan bildalstrande anordning för termisk strålning i enlighet med uppfinningen.
Det observeras att figurerna ej är ritade i skala och att de rela- tiva dimensionerna och proportionerna av vissa delar har överdrivits eller reducerats för att åstadkomma tydlighet. Samma hänvisningsbeteck- ningar har använts i de olika figurerna inte bara för att beteckna samma delar i samma anordning eller element utan också liknande delar i olika anordningar och element.
Det bör påpekas att anordningarna enligt figurerna 1-6 är visade, beskrivna och patentsökta i patentansökan 8003777-3 ur vilken föreliggan- de ansökan är avdelad.
Den bildalstrande anordningen för termisk strålning enligt figurer- na 1 till 3 innefattar ett flertal fotoledande element 1 på ett substrat 464 756 4. 2. Elementen 1 är halvledarkroppar i form av väsentligen parallella lång- sträckta rektangulära remsor av halvledarmaterial av en given lednings- förmågetyp, i vilka fria laddningsbärare kan alstras vid absorption av Å termisk strålning som faller in mot remsan. Halvledarmaterialet kan exem- pelvis vara kadmium-kvicksilver-tellurid av n-typ Hg0|79 Cd0'21Te med en bärarkoncentration av mindre än 5 x 1014 cm'3i frånvaro av infall- ande strålning. I material av denna sammansättning ligger strålningsab- sorbtionskanten vid en driftstemperatur av 77' K vid en våglängd av unge- fär 11,5 mikron. I detta material åstadkommer absorbtion av infraröd strålning i fönstret 8-14 mikron alstring av elektron-hålpar, varvid hål- ens rörlighet vid den avsedda driftstemperaturen av 77' K är 600 cmz V"1 sek'1 medan livslängden är 2,5 mikrosekunder. Elektronrörligheten är ungefär 2.105 cm? V'1 sek'1.
Varje remsa 1 kan exempelvis ha en längd av 1 mm, en bredd av 62,5 mikron och en tjocklek av 10 mikron. Remsorna 1 kan vara åtskilda genom spår 3 som exempelvis har en bredd av 12,5 mikron. Figur 1 visar såsom exempel åtta sådana åtskilda remsor 1. Det är uppenbart att andra appara- ter kan kräva ett annat antal remsor och andra dimensioner på längd, bredd och tjocklek samt avstånd.
Substratet 2 kan vara av safir och halvledarremsorna 1 kan vara fästa vid substratet genom ett skikt av epoxilim som exempelvis kan vara 0,5 mikron tjockt, se figur 3. På överytan av varje halvledarremsa 1 finns ett passiverande skikt 5 som kan vara ungefär 0,1 mikron tjockt och huvudsakligen bestå av oxider av kvicksilver, kadmium och tellurium.
Passiveringsskiktet 5 har avlägsnats från de båda motsatta ändarna av överytan av varje remsa 1, där förspänningselektroder 6 och 7 är an- ordnade. Dessa elektroder kan bestå av genom avsättning anbringade skikt av guld med en tjocklek av ungefär 1 mikron, vilka vart och ett bildar ohmsk kontakt med halvledarytan. De kan exempelvis sträcka sig utefter halvledarytan en sträcka av 100 mikron från remsornas 1 ändar. Såsom är visat i figur 3 kan elektroderna 6 och 7 vara nedsänkta en kort sträcka i halvledarytan, t ex 1 eller 2 mikron, och de kan vara framställda med an- vändning av den jonetsnings- och metall-"lift-off”-teknik som är beskriv- en i britiska patentansökningen 20 27 986 A.
De metallskikt som bildar elektroderna 6 och 7 sträcker sig också utefter substratet 2, där de tjänar såsom förbindningar till elektroder- na. Elektrodförbindníngarna 6 och 7 på substratet expanderar och diverge- 464 756 ' 5. rar något för att bilda ytor, där t ex guldtrådanslutningar kan göras då anordningen monteras i ett hölje. Såsom framgår av figur 3 är den övre kanten av var och en av remsorna 1 mera rundad vid de motsatta ändarna av remsan än längs remsans sidor. De metallskikt som bildar elektrodförbind- ningarna 6 och 7 sträcker sig till substratet 2 över denna mera rundade kant. Jonetsning kan användas för att bilda de parallella halvledarrem- sorna 1 av en enda halvledarkropp och för att bilda de separata elektro- derna samt deras förbindningar för varje remsa av ett metallskikt, som är avsatt på halvledarkroppen och på substratet 2. Den metod som är beskriv- en i brittiska patentansökningen 20 27 556 A kan därvid användas.
Genom att anbringa en likströmsförspänning mellan dessa elektroder 6 och 7, som är fördelade längs var och en av remsorna 1, bringas en för- spänningsström som till övervägande delen består av majoritetsladdnings- bärare (i detta exempel elektroner) att flyta i en riktning längs rem- san. Denna förspänningsström kan upprätthålla en ambipolar drift av strålningsgenererade fria minoritetsladdningsbärare (i detta exempel hål) i den motsatta riktningen. Anordningens funktion kommer att beskrivas me- ra detaljerat senare med hänvisning till figur 5.
Avläsningsorgan innefattande en elektrod 8 finns i den ambipolara driftbanan mellan de åtskilda förstnämnda elektroderna 6 och 7. D= a av- läsningsorgan kan vara av vilken som helst känd typ. De kan exempeivis utgöras av en ytanslutande zon av motsatt ledningsförmågetyp (i detta exempel p-tYP) som bildar en pn-diodövergång med halvledarremsans 1 kropp. Det observeras att denna zon och halvledarremsans 1 kropp har dess ledningsförmågeegenskaper vid anordningens avsedda driftstemperatur men de behöver inte nödvändigtvis uppvisa dessa egenskaper vid rumstempera- tur. I synnerhet om kadmium-kvicksilver-tellurid av n-typ användes i rem- sorna 1 och om den avsedda driftstemperaturen är 77' K kan en sådan pn- övergång inte förefinnas vid rumstemperatur. I stället för en pn-övergång kan de nämnda avläsningsorganen innefatta en Schottky-(metallhalvleda- re-)diodövergång.
I det i figurerna 1-3 visade exemplet innefattar avläsningsorganen dock inte någon diodövergång utan består bara av åtskilda elektroder (8 och 6) och (8 och 7), vilka alla bildar ohmska kontakter med halvledar- remsorna 1. Anordningen enligt figurerna 1-3 har avläsningsorgan vid båda ändarna av varje remsa 1. Detta möjliggör avläsning med remsorna 1 för- spända i endera riktningen, d v s antingen avläsning med användning av 464 756 6. elektroderna 8 och 6 med förspänningsström från elektroden 6 mot elektro- den 7 eller avläsning med användning av elektroderna 8 och 7 med ström från elektroden 7 mot elektroden 6. Om de karaktäristiska egenskaperna för den framställda anordningen är bättre, då den är förspänd i en rikt- ning än i den andra riktningen, kan denna riktning väljas vid drift.
Det är emellertid inte nödvändigt att ha avläsningsorgan vid båda ändar av remsorna 1. Både figur 4 och 5 illustrerar således exempelvis anordningar, i vilka inga avläsningsorgan finns nära den ände av remsorna 1 där elektroden 7 är belägen. I anordningarna enligt båda figurerna 4 och 5 sträcker sig det metallskikt, som bildar de separata elektroderna 7 för varje remsa 1, över änden av varje remsa 1 och till substratet 2.
Det är också möjligt att ha avläsningselektroder fördelade med lämpliga intervall längs den ambipolara driftbanan för varje remsa 1 för att i varje remsa 1 alstra ett flertal element, som användes sekventiellt.
Längden av den ambipolara driftbanan framför det aktuella avläs- ningsorganet, och över vilken total integration av de strälningsgenerera- de minoritetsladdningsbärarna kan ske, är begränsad till en sträcka som är bestämd av livslängden för minoritetsladdningsbärarna i halvledarmate- rialet, det elektriska fältet samt den ambipolara rörligheten som gäller för halvledarmaterialet och som vanligen är ungefär lika med minoritets- laddningsbärarrörligheten. Denna sträcka måste därför tas i beaktande vid placeringen av avläsningsorganen utefter remsorna 1.
I enlighet med förliggande uppfinning grenar sig varje remsa 1 vid stället för avläsningsorganen 8 och 6 samt 8 och 7 i två delar 11 och 12 (se figurerna 2 och 3), vilka är skilda från varandra av ett spår 13 som sträcker sig från detta ställe i en riktning som är huvudsakligen pa- rallell med remsan 1.
En del 11 bildar fortsättningen av den ambipolara driftbanan från nämnda ställe till den närliggande förspänningselektroden 6 eller 7.
Elektroden 8 går frán avläsningsstället i en riktning som är huvud- sakligen parallell med spåret 13 för att bilda en metallförbindning till avläsningselektroden 8, vilken är uppburen av den andra delen 12. Denna förbindning omfattar delen 12 åtminstone såsom en mekanisk bärare för me- tallremsan. Denna elektrodförbindning är skild genom spåret 13 från den angränsande förspänningselektroden 6 eller 7. Denna remsförbindning 8 är nedsänkt ett litet stycke i halvledarytan och sträcker sig också över de mera rundade ändkanterna av remsorna 1 och in pä substratet 2 för att fx '-7 464 7361 7. bilda ytor för trådanslutningar. Detta metallremsmönster kan bildas sam- tidigt och av samma metallskikt som elektroderna 6 och 7, medan spåren 13 kan bildas samtidigt med spåren 3. Spåren 13 kan också vart och ett ha en bredd av t ex 12,5 mikron.
En kompakt geometri erhålles således hos anordningen, där förspän- ningselektroderna 6 och 7 samt avläsningselektroderna 8 ligger i huvudsak i linje vinkelrätt mot nämnda remsor 1.
Båda delarna 11 och 12 utgör en förlängning av den respektive rem- san 1 bortanför avläsningsorganen. Förlängningen av den ambipolara drift- banan i delen 11 är därför smalare än huvuddelen av nämnda bana för av- läsningsorganen. Detta ger upphov till strömkoncentration i delen 11, vilket som tidigare nämnts ökar både anordningens drifthastighet och känslighet. Delen 11 skall emellertid inte göras alltför smal, emedan dess sidor har en högre laddningsbärarrekombinationseffekt, vilket kan reducera minoritetsbärarnas livslängd i delen 11. Därför bör delen 11 företrädesvis vara bredare än delen 12 och t ex uppgå till minst halva bredden av huvuddelen av den ambipolara driftbanan före detta ställe. I anordningen enligt figurerna 1 till 3 har således delarna 11 och 12 exempelvis en bredd av 35 mikron respektive 15 mikron.
Om den närliggande förspänningselektroden 6 eller 7 ligger alltför nära avläsningselektroden 8 kan den reducera elementets känslighet och detekteringsförmåga. Därför är fortsättningen av driftbanan i delen 11 företrädesvis längre än bredden. I anordningen som är visad i figurerna 1 till 3 är exempelvis avståndet mellan förspänningselektroden 6 och det ställe, där avläsningselektroden 8 gör kontakt med driftbanan, t ex 50 mikron. I den speciella utföringsform som är visad i figurerna 1 och 2 sträcker sig avläsningselektroden 8 inte bortanför den inre änden av spå- ret 13 och gör kontakt med driftbanan vid en sida. En fördel med detta är att elektrodremsans 8 sidoutsträckning blir exakt bestämd av de paral- lella spåren 13 och 3. Andra former är emellertid möjliga, vid vilka av- läsningselektroden 8 sträcker sig bortanför inre änden av spåret 13 för att få en mera utvidgad kontaktyta med driftbanan. I den i figur 6 visade formen sträcker sig således metallremsan 8 över remsan 1 för att bilda avläsningselektrod utanför spåret 13.
Vid drift erhålles anordningen vid en kryogenisk temperatur och är vidare monterad i enlighet med den speciella avsedda användningen. Denna montering är ej visad på ritningarna men kommer normalt att bestå däri 464 756 8. att substratet 2 monteras i ett evakuerat hölje med ett fönster på trans- mission av infraröd strålning (t ex inom bandet 8-14 mikron). vilket höl- je är försett med organ för att hålla substratet 2 med dess halvledarrem- sor 1 vid den erforderliga driftstempraturen (t ex 77'K). En sådan form av montering består i den s k inkapslingen av Dewar-typ, som vanligen an- vändes inom infraröddetektortekniken.
Funktionen hos en sådan anordning enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till figur 5. Genom sina förspänningselektroder 6 och 7 samt trådförbindningar kopplas varje remsa 1 i serie med en lik- strömsförspänningskälla 21 och ett variabelt motstånd 22 för att alstra en konstant förspänningsström till övervägande delen av majoritetsladd- ningsbärare (i detta fall elektroner), vilka flyter i längdriktningen i remsorna 1 från elektroden 6 till elektroden 7. För tydlighets skull är alla förbindningarna mellan förspänningskällan 21 och alla elektroderna 6 och 7 ej visade i figur 5, som bara illustrerar anslutningarna till en av remsorna 1.
Förspänningsströmmen är kapabel att underhålla en ambipolar drift av strålningsgenererade fria minoritetsbärare (i detta fall hål) i den motsatta riktningen, d v s i riktningen från elektroden 7 till elektroden 6. Ett lämpligt område av förspänning mellan elektroderna 6 och 7 är från 1 V till 10 V. Vid ett spänningsfall av 15 V per cm i materialet av n- typ av den nämnda sammansättningen blir den ambipolara rörligheten unge- fär 400 cm2 V'1 sek'1.
Avsökningen av ett strålningsmönster och fokuseringen av en bild av en elementaryta av mönstret på remsorna 1 kan ske på samma sätt som det som beskrivits i den nämnda brittiska patentskriften 1 488 258. Sådana medel för avsökning av en termisk strålningsbild längs remsorna 1 i samma riktning som den ambipolara driften och med en hastighet, som i huvudsak svarar mot den ambipolara driftshastigheten är visade på ett förenklat schematiskt sätt i figur 5. Dessa medel kan innefatta ett par roterbara speglar 25 och 26 samt ett linssystem 27. Medelst dessa anordningar för- flyttas bildytor av ett strålningsmönster från ett sceneri 28 med en has- tighet i området mellan 5000 cm.sek'1 till 20 000 cm.sek'1 längs ytan av en eller flera av halvledarremsorna 1.
Då bilden avsökes över ytan av halvledarremsorna 1 med en hastig- het, som svarar mot den ambipolara driftshastigheten, sker således inte- grering av de strålningsgenererade minoritetsbärarna i den del av remsor- 464 736' 9. na 2 av n-typ, där strålningen faller in, innan de når avläsningselektro- derna 8. Till följd av passagen av dessa integrerade strálningsalstrade minoritetsbärare genom remsdelen 11 mellan elektroderna 8 och 6 uppträder ledningsfårmågemodulation i denna del 11. Bildsignalen härledes på känt sätt med anvädning av en utgångskrets 29 som är ansluten mellan elektro- derna 8 och 6 och vilken förstärker och behandlar den spänningsvariation, som uppträder mellan elektroderna 8 och 6 till följd av ledningsförmåge- modulationen. För tydlighets skull är endast utgångskretsen 29 för en remsa 1 visad på ritningen, medan i verkligheten separata utgångskretsar 29 är anordnade för varje remsa 1 och anslutna mellan elektroderna 6 och 8 på sin respektive remsa.
Det är uppenbart att många modifikationer är tänkbara inom uppfin- ningens ram. Således kan t ex sammansättningen av kadmium-kvicksilver- tellurid-materialet av n-typ väljas på annat sätt, t ex för att åstadkom- ma en anordning för avbildning av strålning i bandet 3-5 mikron. Andra halvledarmaterial än kadmium-kvicksilver-tellurid kan också användas för att bilda de fotoledande remsorna 1.
I de beskrivna utföringsformerna sträcker sig metallremsan 8 över hela överytan av delen 12 och åtminstone i huvudsak ända fram till inre änden av spåret 13. Metallremsan 8 bildar därför huvudledningsbanan för avläsningsförbindningen som innefattar delen 12. I detta fall är det ej nödvändigt att delen 12 bildar en ledande del av den elektriska förbind- ningen utan den kan bara vara en mekaniskt bärande del av förbindningen.
Om den apparat, i vilken den visade anordningen skall användas, kan ha ett högre seriemotstånd i avläsningsförbindningen behöver metallremsan 8 inte sträcka sig ända fram till inre änden av spåret 13 utan den behöver bara sträcka sig så långt på delen 12 som exempelvis elektroderna 6 och 7 sträcker sig på delen 11, så att delen av avläsningsförbindningen mellan denna kortare remsa 8 och den ambipolara driftsbanan endast utgöres av den ledande banan i halvledardelen 11.
I de beskrivna utföringsformerna är remsorna 1 utbildade såsom dis- kreta halvledarkroppar på ett isolerande substrat, t ex av safir. Figur 6 v:sar emellertid ett annat arrangemang som också är utfört i enlighet med uppfinningen i vilket remsorna 1 är delar av en halvledarkropp 10 och in- tegrerat förenade genom en gemensam del som uppbär elektroden 6. Ingende- ra av elektroderna 6 och 8 sträcker sig in på substratet 2, som kan vara av safir, såsom i de föregående utföringsformerna. I en modifierad ut- 464 756 10. föringsform som också är gjord i enlighet med uppfinningen kan emellertid remsorna 1 enligt figur 6 vara bildade av ett epitaxialt skikt av ett ma- terial med en given ledningsförmågetyp, som t ex är avsatt på ett "in- trinsic' substrat 2 eller ett substrat 2 av kadmium-tellurid. I denna ut- föringsform enligt figur 6 är det epitaxiella materialet avlägsnat vid spåren 3 och 13 för att åstadkomma elementstrukturen, medan förspännings- och avläsningselektrodmetalliseringen 6, 7 och 8 är begränsad till de återstående epitaxiella skiktdelarna; spåren 3 och 13 går ihop för att isolera de närliggande elektroderna 6 och 8 och trådanslutningar är fästa vid delar av elektrodmönstret 6, 7 och 8 på det epitaxiella skiktet, som är vända bort från de aktiva remsdelarna 1.
För att avlägsna ej önskade injicerade minoritetsbärare (hål) från den ambipolara driftsbanan nära huvudförspänningselektroden, som bildar anoden, kan det finnas en likriktande övergång med en elektrodanslutning nära denna förspänningselektrod för att åstadkomma en kollektor för såda- na minoritetsbärare och därigenom effektivt isolera det första steget av den ambipolara driftsbanan från denna förspänningselektrod. Denna elek- trodanslutning för en sådan likriktande övergång kan anbringas med hjälp av ett spår på samma sätt som det som används för avläsningsorganen.
Genom att bredda gapen 3 utefter största delen av deras längd kan remsorna 1 göras smalare mellan avläsningsorganen än vad de är i närheten av avläsningsorganen. En sådan konfiguration ökar emellertid det okänsli- ga, s k ”döda” utrymmet mellan remsorna 1 och därför är det vanligen inte så önskvärt.
Det är ej nödvändigt att alla remsorna 1 sträcker sig längs i hu- vudsak raka linjer. Var och en av remsorna 1 kan således gå i en meander- bana omkring en imaginär rak linje, vilka linjer för olika remsor är hu- vudsakligen parallella med varandra. fl
Claims (10)
1. Bildalstrande anordning för termisk strålning med ett element (1) innefattande en långsträckt remsa av halvledarmaterial, i vilken fria laddningsbärare kan alstras vid absorbtion av termisk strålning som faller in mot nämnda remsa, förspänningselektrodorgan (6 och 7) som är åtskilda från varandra i en riktning längs remsan för att bringa en för- spänningsström, till övervägande delen av majoritetsbärare, att flyta längs remsan, vilken förspänningsström kan underhålla en ambipolar drift av strålningsgenererade fria minoritetsladdningsbärare i den motsatta riktningen mot nämnda flöde av majoritetsbärare, och avläsningsorgan (8) i den ambipolara driftbanan mellan de åtskilda förspänningselektrodorgan- en (6, 7), k ä n n e t e c k n a d av att på ett gemensamt substrat (2) föreligger ett flertal av nämnda element (1) innefattande ett flertal halvledarkroppar eller kroppsdelar i form av väsentligen parallella rem- sor av nämnda halvledarmaterial, att varje element (1) innefattar nämnda förspänningselektrodorgan (6 och 7) och nämnda avläsningsorgan (8), och att vid stället för nämnda avläsningsorgan (8) var och en av nämnda rem- sor är utformad med en avsmalnad del (11) som är smalare än den föregåen- de bredden av remsan och som vid nämnda ställe utgör en fortsättning av den ambipolara driftsbanan som har reducerad bredd och ökat elektriskt fält i jämförelse med den ambipolara driftsbanan för nämnda ställe.
2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den avsmalnade delen (11) av varje remsa vid stället för ett avläsnings- organ (8) har åtminstone halva bredden av den ambipolara driftsbanan före stället för nämnda avläsningsorgan (8).
3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att varje remsa innefattar åtminstone ett par elektroder (8 och 6) som är åtskilda på den ambipolara driftsbanan och som utgör avläsningsorgan- en, och nämnda avsmalnande del (11) som utgör fortsättningen av den ambi- polara driftsbanan vid stället för nämnda avläsningsorgan sträcker sig mellan elektroderna (8 och 6) hos nämnda par.
4. Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att frontelektroden (8) av varje par kontaktar driftsbanan på ena sidan. 464 756 12.
5. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k- n a d av att varje remsa innefattar avläsningsorgan (8) anordnade i när- heten av åtminstone ett var förspänningselektrodorganen (6 eller 7) och nämnda avsmalnande del (11) av remsan vid stället för nämnda avläsnings- organ (8) sträcker sig till nämnda förspänningselektrodorgan (6 eller 7).
6. Anordning enligt patentkravet 5 i beroende av antingen patentkravet 3 eller patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att den bakre elek- troden av nämnda par (8 och 6) i närheten av nämnda förspänningselektrod~ organ (6) utgörs av förspänningselektrodorganen (6).
7. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k- n a d av att varje remsa har avläsningsorgan (8) placerade med mellanrum utmed den ambipolara driftsbanan hos remsan.
8. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda förspänníngselektrodorgan (6 och 7) och nämnda av- läsningsorgan (8) för de olika elementen (1) respektive ligger i huvudsak i linje i riktningar som är huvudsakligen vinkelräta mot remsorna.
9. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda huvudsakligen parallella långsträckta remsor är åt- skilda från varandra på substratet genom spår (3) som har en bredd mindre än en fjärdedel av bredden av en remsa.
10. Användning av en anordning enligt något av föregående patentkrav i en bildalstrande apparat för termisk strålning innefattande medel (25, 26) för att avsöka en termisk strålningsbild längs nämnda remsor i samma riktning som den ambipolara driften och med en hastighet som i huvudsak svarar mot den ambipolara driftshastigheten. fr!
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB07918368A GB2201834B (en) | 1979-05-25 | 1979-05-25 | Imaging devices, elements and systems |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8903287A SE8903287A (sv) | 1989-10-06 |
SE464736B true SE464736B (sv) | 1991-06-03 |
Family
ID=10505464
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8003777A SE464900B (sv) | 1979-05-25 | 1980-05-21 | Bildalstrande anordning foer termisk straalning och dess anvaendning i en apparat foer att avsoeka en termisk straalningsbild |
SE8903287A SE464736B (sv) | 1979-05-25 | 1989-10-06 | Bildalstrande anordning foer termisk straalning och dess anvaendning i en apparat foer att avsoeka en termisk straalningsbild |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8003777A SE464900B (sv) | 1979-05-25 | 1980-05-21 | Bildalstrande anordning foer termisk straalning och dess anvaendning i en apparat foer att avsoeka en termisk straalningsbild |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4801802A (sv) |
AU (2) | AU570397B1 (sv) |
CA (1) | CA1251548A (sv) |
DE (1) | DE3019481A1 (sv) |
FR (1) | FR2625369B1 (sv) |
GB (1) | GB2201834B (sv) |
IT (1) | IT1209224B (sv) |
NL (1) | NL188551C (sv) |
NO (1) | NO164206C (sv) |
SE (2) | SE464900B (sv) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2207802B (en) * | 1982-08-27 | 1989-06-01 | Philips Electronic Associated | Thermal-radiation imaging devices and systems,and the manufacture of such imaging devices |
DE3586279D1 (de) * | 1984-04-25 | 1992-08-06 | Josef Dr Kemmer | Verarmtes halbleiterelement mit einem potential-minimum fuer majoritaetstraeger. |
US5479018A (en) * | 1989-05-08 | 1995-12-26 | Westinghouse Electric Corp. | Back surface illuminated infrared detector |
GB9204078D0 (en) * | 1992-02-26 | 1992-04-08 | Philips Electronics Uk Ltd | Infrared detector manufacture |
US6025595A (en) * | 1997-02-07 | 2000-02-15 | He Holdings, Inc. | Sprite thermal imaging system with electronic zoom |
FR2765730B1 (fr) * | 1997-07-04 | 2001-11-30 | Thomson Csf | Composant hybride semiconducteur |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1488258A (en) * | 1974-11-27 | 1977-10-12 | Secr Defence | Thermal radiation imaging devices and systems |
US4062107A (en) * | 1976-07-14 | 1977-12-13 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing infra-red detector |
GB2007909B (en) * | 1977-11-04 | 1982-02-10 | Secr Defence | Method and apparatus for parallel-in to serial-out conversion |
US4531059A (en) * | 1984-01-09 | 1985-07-23 | Honeywell Inc. | Non-delineated semiconductor detector array for infra-red |
-
1979
- 1979-05-25 GB GB07918368A patent/GB2201834B/en not_active Expired
-
1980
- 1980-04-30 US US06/153,923 patent/US4801802A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-05-13 CA CA000351793A patent/CA1251548A/en not_active Expired
- 1980-05-14 NO NO801437A patent/NO164206C/no unknown
- 1980-05-20 NL NLAANVRAGE8002890,A patent/NL188551C/xx not_active IP Right Cessation
- 1980-05-21 FR FR8011363A patent/FR2625369B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1980-05-21 IT IT8022210A patent/IT1209224B/it active
- 1980-05-21 SE SE8003777A patent/SE464900B/sv not_active IP Right Cessation
- 1980-05-22 DE DE19803019481 patent/DE3019481A1/de active Granted
- 1980-05-23 AU AU58706/80A patent/AU570397B1/en not_active Ceased
-
1985
- 1985-05-06 AU AU42068/85A patent/AU596782B1/en not_active Ceased
-
1989
- 1989-10-06 SE SE8903287A patent/SE464736B/sv not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2625369A1 (fr) | 1989-06-30 |
FR2625369B1 (fr) | 1992-12-31 |
NO801437L (no) | 1988-07-05 |
GB2201834B (en) | 1989-01-05 |
AU596782B1 (en) | 1990-05-17 |
NL8002890A (nl) | 1988-08-01 |
AU570397B1 (en) | 1988-06-02 |
SE8003777A (sv) | 1988-08-06 |
IT1209224B (it) | 1989-07-16 |
NO164206B (no) | 1990-05-28 |
DE3019481C2 (sv) | 1993-02-18 |
CA1251548A (en) | 1989-03-21 |
NO164206C (no) | 1990-09-19 |
IT8022210A0 (it) | 1980-05-21 |
DE3019481A1 (de) | 1989-01-12 |
SE8903287A (sv) | 1989-10-06 |
SE464900B (sv) | 1991-06-24 |
US4801802A (en) | 1989-01-31 |
NL188551B (nl) | 1992-02-17 |
NL188551C (nl) | 1992-07-16 |
GB2201834A (en) | 1988-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5321290A (en) | Thermal imaging devices | |
US4971632A (en) | Miniature thermoelectric converters | |
US5627377A (en) | Single carrier-type solid-state radiation detector device | |
US3593067A (en) | Semiconductor radiation sensor | |
US4062698A (en) | Photoelectrical converter | |
EP0358322B1 (en) | Magnetic field sensors | |
US4561005A (en) | Solid-state infrared radiation imaging devices having a radiation-sensitive portion with a superlattice structure | |
EP0061802A2 (en) | Imaging devices and systems | |
GB2144908A (en) | Bolometer | |
KR880013261A (ko) | 광반응성 배열 | |
EP0061801B1 (en) | Imaging devices and systems | |
SE464736B (sv) | Bildalstrande anordning foer termisk straalning och dess anvaendning i en apparat foer att avsoeka en termisk straalningsbild | |
US3495141A (en) | Controllable schottky diode | |
EP0002694B1 (en) | Radiation detector | |
US11217719B2 (en) | Conductive isolation between phototransistors | |
US4859851A (en) | Thermal-radiation imaging devices and systems, and the manufacture of such imaging devices | |
US4258254A (en) | Imaging devices and systems | |
US4931648A (en) | Thermal radiation imaging devices and systems | |
US4494132A (en) | Semiconductor opto-electronic switch | |
GB1596706A (en) | Liquid crystal light valve | |
US4131793A (en) | Lateral photodetectors | |
US4910562A (en) | Field induced base transistor | |
US3423527A (en) | Solid state scanning device | |
US4717946A (en) | Thin line junction photodiode | |
GB2199986A (en) | Thermal-radiation imaging devices and systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8903287-4 Effective date: 19931210 Format of ref document f/p: F |