SU452285A1

SU452285A1 - Spatially distributed photodetector with direct sampling of the word

Info

Publication number: SU452285A1
Application number: SU1662686A
Authority: SU
Inventors: К.Ф. Берковская; Б.Г. Подласкин; Н.В. Кириллова; В.Л. Суханов
Original assignee: Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority date: 1971-05-31
Filing date: 1971-05-31
Publication date: 1976-11-05

Description

(54) ПРОСТРАНСТВЕНН С ПРЯМ Изобретение относитс к оптоэлектронике и может быть использовано в вычислительной технике, в устройствах опознавани образца , дл автоматического контрол за параметрами изделий, ввода информации в ЦВМ и т. д. Предлагаемый фотоприемник, например, может служить воспринимающим устройством в посто нном или оперативном оптоэлектрон- ном запоминающем устройстве, В первом слу чае на фотоприемник проецируетс изображение кодовой маски с нанесенной на ней информацией , например, в виде отверстий на перфокарте; во-втором - фотоприемник конструктивно совмещаетс , например, с матрицей инжекционных светодиодов, информаци на которой оперативно записываетс в виде излучающей конфигурации. Опрос фотоприемной матрицы, как правило, осуществл етс последовательно-параллельно: электрический импульс опроса подаетс в одну из строк матрицы, а на усилител х, подключенных к столбцам, формируетс фотоответ, характеризующий освещенность элементов опрашиваемой строки. АСПРЕДЕЛЕННЫЙ ФОТОПРИЕМНИК ВЫБОРКОЙ СЛОВА Известны фотоприемники, выполненные в виде многослойной полупроводниковой пластины , содержащие матрицу элементарных чеек , которые представл ют собой сочетание фоточувствительных элементов и нефоточув- ствительных разв зывающих элементов, включенных в перекрестие адресных и разр дных шин. Однако квантова эффективность такого фoтoпpиe fflикa мала, так как полезна поверхность , подвергаема освещению, в значительной степени используетс дл формировани на ней разв зывающих, нефоточув- ствительных элементов. Цель изобретени - повышение разрешающей способности и надежности устройства. Это достигаетс тем, что на одной из граней пластины размещены дискретные, выт нутые в одном направлении, р(п )-области с нанесенными на поверхность каждой дискретной области разр дными шинами, на другой расположена сплошна р(и )-область с нанесенными (например, при помощи фотолитографии ) на ее кра адресными шинами.(54) SPATIAL WITH RIGHT The invention relates to optoelectronics and can be used in computer technology, in sample identification devices, for automatic control of product parameters, information input into digital computers, etc. The proposed photodetector, for example, can serve as a perceiving device In the first case, an image of a code mask with information printed on it is projected onto a photodetector, for example, in the form of holes on a punched card; secondly, the photodetector is structurally combined, for example, with a matrix of injection LEDs, the information on which is promptly recorded in the form of a radiating configuration. The interrogation of the photoreceiver matrix is usually carried out in series-parallel: an electrical interrogation pulse is fed into one of the rows of the matrix, and a photo response is formed on amplifiers connected to the columns, which characterizes the illumination of the elements of the interrogated row. ASSEMBLED PHOTO-RECEIVER OF A WIDER SELECTION Photodetectors are known, made in the form of a multilayer semiconductor wafer, containing a matrix of elementary cells, which are a combination of photosensitive elements and non-photosensitive isolating elements included in the address and discharge cross lines. However, the quantum efficiency of such a photograph is small, since the useful surface exposed to illumination is largely used to form dissolving, non-photosensitive elements on it. The purpose of the invention is to increase the resolution and reliability of the device. This is achieved by the fact that on one of the faces of the plate there are discrete, elongated in one direction, p (n) -regions with discharge buses applied to the surface of each discrete area, on the other, there is a continuous p (and) area with applied , using photolithography) on its edge address tires.

аbut

а базова область заключена между двум гран ми пластины.and the base region is enclosed between two faces of the plate.

На чертеже представлена фотоприемна матрица фотоприемника.The drawing shows the photodetector photodetector array.

Многослойна структура расположена на одной грани монокристалла Ij где созданы изолированные друг от друга участки 2 И (р) типа проводимости, В каждом участке сформированы две области 3 и 4 р( И )-типа проводимости , симметрично расположенные от- }юсительно раздел ющей их базовой области 5s которой служит материал этого же изолированного участка. Области 3 электрически соединены с адресными шш1ами 6, а области 4 - с разр дными нишами 7« Шины 6 и 7 электрически изолированы одна от дру- Гой jia площадках 8, Рассто ние между р( П )-област ми 3 и 4, т, е ширина базовой области. 3, не превышает диффузионного смещени неосновных носителей тока, созданных светом в базовой области, Дллнс1 диффузионного смещени зависит от чистоты материала, составл ющего участки и может быть выбрана в случае использовани кремни от дес тых долей микрона до сотен микров:«The multilayer structure is located on the same face of a single crystal Ij where insulated 2 AND (p) conduction type sections are created. In each section there are two regions 3 and 4 p (I) of the conductivity type, symmetrically arranged from the base area 5s which serves as the material of the same isolated area. Areas 3 are electrically connected to address bars 6, and areas 4 are connected to discharge niches 7 "Tires 6 and 7 are electrically isolated one from another jia plots 8, the distance between the p (n) areas 3 and 4, t, e is the width of the base area. 3, does not exceed the diffusion bias of minority current carriers created by the light in the base region, the diffusion bias Dllns1 depends on the purity of the material constituting the areas and can be selected when using silicon from tenths of a micron to hundreds of microns: "

В исходном состо нии на матрицу спрое ци:пвана кодова пластина с записанной на ней информацией. Информативные участки оптичэск-т совмещены с р(п )-област ми 3 и т и базовой областью 5, По адресным и разр дным щинам на каходую чейку поступает напр жение питани з отличное от нул . Световой поток образует пары неосновных носителей как в р( п )област Х9 так и в П-области под р( а)-област ми и в базовой области Эти носители раздел ютс на переходах, через калшую чейку течет фототок Зф , пропорциональный числу пар носителей , разделенных тем р( п )-переходом, на котором при такой пол рности внешнего на пр мсени питани образуетс отрицательное смещение.In the initial state on the matrix of the projection: the code plate with the information recorded on it. The informative sections of the optical spectrum are combined with the p (n) -regions 3 and t and the base area 5. The power supply voltage other than zero is applied to the address and bits of the target cell. The luminous flux forms pairs of minority carriers in both the p (n) region X9 and the P-region under the p (a) regions and in the base region. These carriers are separated at transitions, a photocurrent Sf flows through the cell, proportional to the number of carrier pairs. separated by that p (p) -transition, which, with such polarity of the external power supply, produces a negative bias.

3 момент опроса определенной строки на ней скачкообразно мен етс пол рность напр жени питани . Через чейку течет фототок Зф , пропорциональный числу пар носителей , разделенных вторым р п -переходом, тем, на котором в данный момент отрицателное смещение.3 The moment of interrogation of a certain line on it changes the polarity of the supply voltage abruptly. A photocurrent Zf flows through the cell and is proportional to the number of carrier pairs separated by a second pn junction, the one on which there is a negative bias at the moment.

Таким образом в момент, предшествующий опросу, и в момент опроса фототок форимируетс последовательно сначала одним, а затем другим р- п -переходом, В это же врем другой р- ц -переход работает как разв зывающий элемент, предотвращающий протекание тока через чейку от соседних элементов.Thus, at the time preceding the survey, and at the time of the survey, the photocurrent is sequentially formed first by one and then by another pn-junction. At the same time, the other pn-junction works as a decoupling element preventing current from flowing through the cell from neighboring items.

Повышение квантовой эффективности в предлагаемом устройстве достигаетс за счет того, что площадь разв зывающего элемента служит в качестве второй фотоприемной площади, а также благодар использованию дл фотоприемника базовой области, тогда как обычно область, раздел юща развазывающий и фотоприемный элемент, нефоточувствительна .The increase in quantum efficiency in the proposed device is achieved due to the fact that the area of the separating element serves as the second photoreceiver area, as well as due to the use of a base region for the photodetector, whereas usually the area separating the extensor and photoreceiver element is non-photosensitive.

Формула ИЗобретени Formula Invention

Пространственно-распределенный фотоприемник с пр мой выборкой слова, содержащий многослойную полупроводниковую пластину с расположенными на ее противоположных гран х взаимно перпендикул рными адресными и разр дными щинами и элементарные чейки , отличающийс тем, что, с целью повыщени разрешающей способности и повыщени надежности устройства, на одной из граней пластины размещены диокретные , выт нутые в одном направлении, р( п )-области с нанесенными на поверхность каждой дискретной области разр днь ми щинами, на другой размещена сплошна р(п )-область с нанесенными (например, с помощью фотолитографии) на ее кран адресными шинами, а базова область заключена между двум гран ми пластины.A spatially distributed photodetector with a direct sample of the word, containing a multilayer semiconductor wafer with mutually perpendicular address and discharge wounds located on its opposite faces, and elementary cells, in order to increase the resolution and increase the reliability of the device, on one The plates of the plates are dioecious, elongated in one direction, p (n) -regions with the discharge on the surface of each discrete region, on the other the continuous p (n) -domain with deposited (e.g., via photolithography) at its tap address lines, and the base region is contained between the two faces of the plate.