Диференціальна оптопара та спосіб її виготовлення бобонича

1. Диференціальна оптопара, що складається з р-n-р-n структури і випромінювача, яка відрізняється тим, що випромінювач містить два світлодіоди, один із яких розташований на першому р-шарі р-n-р-n структури, а другий - на другому n-шарі р-n-р-n структури. 2. Спосіб виготовлення диференціальної оптопари, що включає формування p-n-p-n структури на підкладці, який відрізняє ться тим, що на p-n-p-n структурі розташовують два світлодіоди, причому один світлодіод - на першому р-шарі p-n-p-n структури, а другий - на другому n-шарі p-n-p-n структури. UA (21) 20031211063 (22) 05.12.2003 (24) 26.08.2008 (46) 26.08.2008, Бюл.№ 16, 2008 р. (72) БОБОНИЧ ПЕТРО ПЕТРОВИЧ, U A, БОБОНИЧ ЕРІК ПЕТРОВИЧ, U A (73) БОБОНИЧ ПЕТРО ПЕТРОВИЧ, U A, БОБОНИЧ ЕРІК ПЕТРОВИЧ, U A (56) SU 793421, 30.01.1980 SU 443434, 15.09.1974 SU 286773, 16.11.1977 RU 2185690, 20.07.2002 US 4790620, 13.12.1988 US 4712017, 08.12.1987 US 4546369, 08.10.1985 GB 1254634, 24.11.1971 JP 61241986, 28.10.1986 Шарупич Л.С., Тугов Н.М. Оптоэлектроника. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - C. 238. Уоллмарк Дж. Новый полупроводниковый фотоэлемент с продольным фотоэффектом // Полуп C2 2 (19) 1 3 73704 розташовують на першому р-шарі р-n-р-nструктури, а другий світлодіод - на другому n-шарі цієї ж структури. Керування такою оптопарою проводять шляхом дії на перший р- шар (анод) або другий n-шар (катод) р-n-р-n-структури монохроматичним світлом, причому при дії на перший р-шар (анод) р-n-р-n-структури світлом від одного із випромінювачів відбувається наведення фотоерс із знаком "+", а при дії світлом від другого випромінювача на другий n-шар (катод) цієї ж структури відбувається наведення фотоерс із знаком "-". Заявлена оптопара та спосіб її виготовлення відрізняється від прототипу тим, що оптопара має три стабільні стани. Один є станом (логічний "0"), при якому оптопара (наприклад, у схемі) знаходиться у звичайному стані, на виході якого відсутній сигнал, другий стан (логічний "+1") - на виході її є сигнал із додатною фотоерс, що зумовлена дірками, які виникають в структурі, а третій стан (логічний "-1") - на виході її є сигнал із від'ємною фотоерс, що обумовлена електронами в структурі. Таким чином, заявлена оптопара та спосіб її виготовлення відповідає критерію "новизна". Порівняння заявленого технічного рішення з відомим рішенням [2] дозволило виявити технічне рішення, який містить ознаку, яка відрізняє заявлене технічне рішення від відомого тим, що при дії на перший р-шар (анод) або другий n-шар (катод) р-n-р-n-структури монохроматичним світлом від випромінювачів відбувається зміна знаку (інверсія) фотоерс. Ця властивість забезпечує заявленому технічному рішенню відповідності критерію "істотні відмінності". Суть винаходу основана на тому, при збуджені монохроматичним світлом від одного із випромінювачів із сторони n-шару (катоду) р-n-р-nструктури між катодом та анодом виникає фотострум із знаком "-", що обумовлений електронами, а при опроміненні цієї ж структури із сторони ршару (аноду) між анодом та катодом виникає струм із знаком "+", що з умовлений дірками, які виникають в структурі. У технічному рішенні [2] при опроміненні світлом p-n-p-n-структури не відбувається зміна знаку фотоерс, а тільки керування оптопарою від стану, при якому через структуру не проходить електричний струм (логічний "0"), до стану, в якому значення фотоструму досягає тільки додатного знаку (логічний "1"). При проведені літературних досліджень по науково-технічним джерелам інформації ми не виявили ці нові властивості оптопари, яка складається із трьох p-n-переходів та двох випромінювачів. Суть виявленого нового ефекту полягає в наступному. При опромінені світлом від світлодіоду із сторони n-шару р-n-р-n-структури, виникає фотострум між катодом та анодом із знаком "-", що обумовлений електронами, а при опроміненні цієї структури із сторони першого р-шару між анодом та катодом виникає струм із знаком "+", що зумовлений дірками, які виникають в р-n-р-n-структурі. 4 На рис. схематично приведена диференціальна оптопара. Оптопара виготовлена із p-n-p-n-структури, де електрод 1 приєднаний до першого р-шару (аноду), електрод 2 приєднаний до другого n-шару (катоду), керуючий електрод 3 приєднаний до другого р-шару стр уктури. До р-шару (аноду) та nшару (катоду) розміщені два світлодіоди 4 та 5 відповідно. Оптопара працює таким чином. Електрод 1 оптопари приєднувався до клеми "+" вимірювального вольтметра, а електрод 2 - до клеми "- ". Керуючий електрод 3 "висів" в повітрі. При опроміненні світлодіодом 4, який розміщений на першому р-шарі (аноді) структури, виникала фотоерс з додатним знаком, а при опроміненні світлодіодом 5, який розміщений на другому nшарі (катоді) р-n-р-n-структури фотоелемента, значення фотоерс було від'ємним. Вимірювання фотоерс проводилось в фотогальванічному режимі. Керуючий електрод 3 до вимірювальної системи не був приєднаним. Спосіб виготовлення диференціальної оптопари характеризується прикладами. Приклад 1 Диференціальна оптопара виготовлена із p-np-n-структури на кремнію по відомій технології. Площа оптопари складала 2,4мм 2. До першого ршару (аноду) p-n-p-n-структури розміщувався один випромінювач, світло від якого направлялося на перший р-шар р-n-р-n-структури. Аналогічно до другого n-шар у (катоду) p-n-p-n-структури розміщувався такий же випромінювач, світло від якого направлялося до другого n-шару цієї ж структури. При опромінені світлом із випромінювача із сторони другого n-шару p-n-p-nструктури значення фотоерс було рівним - 75мВ, а при опроміненні світлом другого випромінювача із сторони першого р-шару цієї ж структури значення фотоерс було рівним + 325мВ. Приклад 2 Диференціальна оптопара виготовлена із p-np-n-структури на кремнію по відомій технології. Площа оптопари складала 3,2мм 2. На першому ршарі (аноді) структури розміщувався випромінювач із світлодіоду типу АЛ 102А, сві тло від якого направлялося на перший р-шар p-n-p-nструктури. Аналогічно на другий n-шар (катод) структури розміщувався такий же випромінювач, світло від якого направлялося на другий n-шар цієї ж структури. При опромінені світлом із випромінювача із сторони другого n-шару p-n-p-nструктури значення фотоерс було рівним - 82мВ, а при опроміненні світлом другого випромінювача із сторони першого р-шару структури значення фотоерс було рівним + 380мВ. Приклад 3 Диференціальна оптопара виготовлена із p-np-n-структури на кремнію по відомій технології. Площа оптопари складала 3,2мм 2. До першого ршару (аноду) p-n-p-n-структури розміщувався випромінювач із світлодіоду типу АЛ 107Б, світло від якого направлялося на перший р-шар p-n-p-nструктури. Аналогічно до другого n-шару (катоду) р-n-р-n-структури розміщува вся такий же випромінювач, світло від якого направлялося на 5 73704 другий n-шар цієї ж структури. При опромінені світлом із випромінювача із сторони другого nшару p-n-p-n-структури значення фотоерс було рівним -95мВ, а при опроміненні світлом другого випромінювача із сторони першого р-шару структури значення фотоерс було рівним +395мВ. Нами виготовлені диференціальні оптопари із структурою р-n-р-n-типу на кремнію. На першому р-шарі та другому n-шарі р-n-р-n- структури оптопари розміщувалися світлодіоди за допомогою епоксидного компаунду. Таким чином, така конструкція приладу забезпечувала можливість проводити як оптичне керування (за допомогою монохроматичного світла), так і за допомогою звичайного способу - електричним сигналом. Аналогічно була виготовлена диференціальна оптопара із р-n-р-n-структурою на GaAs. На пер Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 6 шому р-шару та другому n-шару структури по відомій технології розміщувалися два світлодіоди. Технічна ефективність запропонованого способу в тому, що керування диференціальною оптопарою відбувається шляхом збудження монохроматичним світлом першого р-шару або другого n-шару р-n-р-n-структури. Крім того, керування оптопарою можна проводити за допомогою електричних сигналів. Літературні джерела: 1. Шарупич Л.С., Тугов Н.М. Оптоэлектроника. -Москва: Энергоатомиздат, 1984. - С.238, рис.5.40. 2. Гуревич Б.М., Иваненко Н.С. Справочник по электронике для молодого рабочего. -Москва: Высшая школа, 1987. – С.117-118, рис.72. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601