Фотоприймальний пристрій

Реферат: UA 99523 U UA 99523 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до напівпровідникової електроніки, а саме до конструкції фотоприймальних пристроїв (ФПП), і може бути використана в пристроях вимірювальних приладів, автоматики та оптичного зв'язку. Відомі конструкції ФПП на базі одно перехідного фототранзистора (ОФТ), який увімкнено в схему генератора релаксаційних коливань, вихідним параметром якого є частота коливань. Вона збільшується із зростанням світлового потоку Ф через зменшення напруги включення UB ОФТ при освітленні [1]. Найближчим аналогом корисної моделі є ФПП на базі ОФТ, який ввімкнено в схему генератора релаксаційних коливань з струмозадаючим елементом в ланцюжку бази і конденсатором С в ланцюжку емітер-база, який заряджується через біполярний фототранзистор (БФТ) (фіг. 1) [2]. Із зростанням світлового потоку Ф зменшується напруга включення UВ ОФТ і збільшується фотострум ІФ крізь БФТ. Це призводить до збільшення частоти ƒ(Ф) відповідно до формули I (1) ƒ Ф . CU B Недоліком цього фотоприймача є слабка фоточутливість в області малих світлових потоків. В основу корисної моделі поставлено задачу збільшення фоточутливості ФПП. Поставлена задача вирішується тим, що в схемі фотоприймача як струмозадаючий елемент бази ОФТ використаний МДН-фототранзистор (метал-діелектрик-напівпровідник) (фіг. 2), в якому між металевим шаром затвору 3 і діелектриком Д розташовано шар напівпровідника nтипу. Контакт метал-напівпровідник являє собою фоточутливий діод Шотки (ДШ). При освітленні цієї структури з боку напівпрозорого метала в ДШ виникає фото-е.р.с. - "плюс" - на металі, "мінус" - на напівпровіднику. Ця фото-е.р.с. відіграє роль вхідного сигналу для МДН-транзистора і зменшує концентрацію ербіїв заряду в каналі. Внаслідок цього струм через МДН-транзистор, який включено як двополюсник (ланцюжок витік-В і стік-С), із зростанням потоку світла зменшується. Робота фотоприймача ілюструється схемою генератора релаксаційних коливань на базі ОФТ (фіг. 3). При включенні генератора конденсатор С заряджується крізь БФТ до напруги включення UВ емітера ОФТ, після чого ОФТ включається і конденсатор розряджається крізь ОФТ. Далі процес зарядження-розрядження повторюється. В даному випадку все світло поглинається в n-шарі затвору і до каналу не досягає. Напруга включення ОФТ (2) UB  rбJб , де rб - опір частини бази ОФТ, яка модулюється світлом, Jб - струм бази, який дорівнює струму через МДН-транзистор. Таким чином, як і в найближчому аналогу, rб і UВ при освітленні зменшуються, що призводить до збільшення частоти генератора (1). В ФПП, який пропонується, зменшення струму крізь МДН-транзистор, який задає струм бази ОФТ Jб, призводить до додаткового зменшення напруги UВ (2) і збільшенню залежності частоти генератора ƒ від інтенсивності світла, тобто збільшує чутливість ФПП. Дослідні зразки ФПП виготовлялись з використанням кремнієвого ОФТ, який входить до складу оптопари типу АОТ102 (випромінювач - арсенід-галієвий діод, ) та кремнієвого БФТ, який входить до складу оптопари типу АОТ123 (випромінювач - діод на базі твердого розчину галійалюміній-арсен). В якості МДН-фототранзистора використано Al-SiQ2-Si структуру, що була виготовлена промисловим способом на пластині кремнію КЕФ-4.5 з орієнтацією поверхні (111). Спочатку пластина оброблялась кип'ятінням в толуолі (10 хв.). Для видалення природного оксиду проводилося травлення в слабкому водному розчині плавикової кислоти. Під затворний діелектрик (SiO2) товщиною 30…100 нм отримували термічним окисленням при 1000 °C. 2 Металевий польовий електрод (Аl) площиною ~0,4 мм наносили на діелектрик резистивним напиленням в вакуумі. Після формування МДН-структури провадили відпал її в середовищі азоту при 475 °C. Омічні контакти (витік-стік) формувалися вплавленням сурми (Sb). Експериментальна перевірка роботи ФПП в схемі, яку приведено на фіг. 3, показала, що його фоточутливість на порядок вища, ніж чутливість відомого аналога. Технологія одержання елементів фотоприймача не відрізняється від технології звичайних мікроелектронних пристроїв на базі МДН-структур і він може бути виготовлений на будь-якому підприємстві електронної промисловості. Джерела інформації: 1. Викулин И.М., Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Радио и связь, 1990. - С. 180-185. 1 UA 99523 U 2. Патент України № 58429 "Фотоприймач". MПК H01L 31/10, 11.04.2011. Бюл. № 7, 2011 p. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Фотоприймальний пристрій на базі одноперехідного фототранзистора, який ввімкнено в схему генератора релаксаційних коливань з струмозадаючим елементом в ланцюжку бази і конденсатором С в ланцюжку емітер-база, який заряджений через біполярний фототранзистор, який відрізняється тим, що як струмозадаючий елемент бази одноперехідного фототранзистора використовується МДН-фототранзистор, в якому між металевим шаром затвору і діелектриком розташовано шар напівпровідника n-типу. 2 UA 99523 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3