Фототранзистор

СООЭ СОВЕТСНИХСООИАЛИСТИЧЕСНРЕСГ 1 УБЛйн 1191 11 51)5 Н 01 1 31 103 ГОСУДАРСПО ДЕЛА Я.Мармуонтас ЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к областифотоэлектроники, в частности регистрации излучения. Цель изобретениярасширение диапазона спектральнойчувствительности в инфракрасную область. Фототранзистор включен по схеме с общей базой. Эмиттер выполнен изполупроводникового материапа с концентрацией основных носителей, прикоторой коэффициент поглощения реги"стрируемого излучения на них удовлетворяет условию Й= К1, , где д -толщина эмиттера, К, " коэффициентпоглощения регистрируемого излученияна свободных основных носителях вэмиттере, 1 - длина остывания фотовозбужденных основных носителей.Напряжение смещения эмнттера по постоянному току 1С - Ьс/9,ц, гдеконтактная разно ть потеяпиала эмит"терного перехода; Ь - постояннаяПланка; С - скорость света; Ч - зарядэлектрона; 9 - длина волны, Сопротивление регистрируемого излучения эмиттер и база эакорочены на частоте модуляции регистрируемого излученияРегистрируемое излучение поглощаетсяв змиттере свободными носителямизаряда, сообщая им энергию, достаточную для преодоления эмиттерногоперехода. Пришедшие в базу носителипопадают в коллекторный переход смещенный в обратном направлении. Приэтом обеспечивается усиление сигнала,Фототранзистор позволяет регистриро"вать излучение средней и дальнейИК"области. 1 ил., полупроводниковой фатоэлектраники, вчастности к фототраиэисторам,Целью изобретения является расширение диапазона спектральной чувствительности в ИИФрякрасцую областьспектра. )На чертеже показан фататрацзистари сх,мя сгО вклю ения с общей бязойо1 иФототрацзистор и-р-п-типа г.астаитиэ эмиттера 1, бяМ 2 и коллектора 3(и-типа) . Фототранзистор включец пасхеме с общей базой. Лля зтага источники 4 и 5 напряжения включены в эмит- :терцую и коллекторную цепи соответственно, а с сопротивления 6, являющегося нагрузкой коллектора, снимаетсяпале эцый си 1 нал НЯ э митте р 1 Падаетизлучение 1, модулированное с частотой цСопротивление внешней цепи междуэмиттером 1 и базой 2 на чяг.тате модуляции регистрируемого излучения lмного меньше сопротивления эмцттербаза фатотранзистора, чта достигается,например, шунтираваием эмиттерцогаперехода конденсатором Я большойемкости С такой, чта (ыС/т, гдег - сопротивление эмиттер-база Фототраизистара ца ЧЯстоте Я , Такимобразом, эмиттерный переход укороченца частоте модуляции сигнала,РеГистрируемое излучение, проходячерез эмиттер, поглощается свободныминосителями, сообщал им энергию, рав"ную энергии Фотона. "Разогретые"светом носители движутся к эмцттерному переходу и те из цих, энергиякоторых достаточна для преодоленияпотенциального барьера, переходят вбазу. Таким образом, в рассматриваемом случае внутренней фатаэмиссиивысота потенциального барьера эмиттерного перехода, задаваемая прямьжсмещением, определяет диапазон длинволи регистрируемого излучения.Для расширения диапяэаця спек гральной чувствительности в ИК-абластьспектра неабхадимо сделать барьерперехода эмиттер"база равным энергиикванта регистрируемого излучениячто достигается,приложением настоян"наго напряжения и смещения эмиттеря,удовлетворяющего условию где Ц " контактная разность патеццц- ЯЛОВ эмиттерцого перехода; 1постоянная Планка,Сскорость светязаряд злРктроцяЪ - длина волны регистрируемогоизлучения,Перешедшие в базу носителя попадают в коллекторный р-и"переход,смещенный в обратном направлении.Как ц ц Ооычцом биполярном трЯцзистаре ицжекция цеосновцьх па Отцашецию к базе) носителей обегпечиваетусиление мощности электрических сигналов.Толщина эмиттеря 1 це превышаетдлины Остывация Фотоцосителей " рас.стояния, ця котором фотоносители тряют приобретенную от света энергию,т, ей " 1 ., где д - толщиназьцг:тара 1;- длина остыванияносителей, Б сильцалегироваццых по"ППЦООВ ОП ЦП 1 )У ПК ) г 1 ЯЦП ПД 11 ПД СОСТЯВ 444пает от цескольцо сот ангстрем дамикрона.Поскольку эмиттер 1 легираван ос"цовцой примесью по отношению к базе 2и коллектору 3 значительно сильнее,то излучение может подаваться черезколлектор 3 и базу 2 так как поглощецие свободными носителями в нихбудет меньше, чем в эмиттереОсновная приесь введена в количестве, отвечающем максимальному пог"лощецию излучения ца свободных основ"цых носителях. т.е, глубина поглощения при выбираемом уровне легированияс 1равна толщине эмиттера, т,е. К ф- д,где К - коэФФициецт поглощения ре"гистрируемого излучения на свободныхосновных носителях в эмиттере,Й р и м е р. Фатотрацзисторр-и-р-типР освещался со стороныэмиттера.Измерения проводились, ,как при300 и 7 К. В качестве источника из".пучеция использован СО -лазер с длиной волны 10,6 мкм, Модуляция излучения осуществлялась электрооптичесгким модулятором. Фотоответ резко воз.растал, когда высота потенциальногобарьера эмиттериаго р-п-перехода,регулируемая прямым смещением стано.вилась соизмеримой с энергией квантарегистрируемрго излучения. Условиеэакорачцвания внешней цепи эмиттербаэа ьа частоте модуляции сигналадостигалось включением большой емкости шялтиравявшей ньяодцое сапроТИВЛЕЦИЕ ИСТОЧЦИКЯ ЦЯПРЯКЕЦЦЯ ВОЛЬ1407353 товая чувствительность достигала 0,4 В/Вт. Концентрация основной примеси в эмиттере 10 см ф,1 25 Составитель И. БурлаковТехред И.Дидык Корректо А. Редактор Т. Ры Заказ 2828 Тираз ВНИИЛИ Государственного комит по делам изобретений и откр 113035, Москва, Ж, Раушская нПодпиа СССРий 5у роизводствевно-полиграфическое предприятие, г. Уагород, ул. Проектная, 4 5Данный способ регистрации излучения фототранэистором позволяет детектировать излучение с энергией кванта значительно меньше ширины запрещенной эоны полупроводника; соответству ющее средней и дальней ИК-области, пользуясь транзисторами нэ германия, кремния и других широкозонных полупроводников, Включение мелку эмитте" ром и базой источника напрязения, сопротивление которого на частоте модуляции сигнала много меньше входного сопротивления транзистора,исключает отрицательную обратную связь в транзисторе, что позволяет увеличить прямое смещение эмиттерного перехода и тем самым расширить диапазон длин волн регистрируемого излучения а Формула изобретенияфототранэистор, содераащий эмиттар, базу и коллектор, соединенныа по схеме с общей базой, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона спектральной чувствительности в инфракрасную область, эмиттер выполнен иэ полупроводникового материала с концентрацией основных носителей, при которой коэффициент поглоще-. ния регистрируемого излучения на ннх удовлетворяет условиюф КВ ф 1 угде 4, - толщина эмиттера;К, - коэффициент поглощения регистрируемого излучения на свободных основных носителях в эмиттере;1 - длина остывания фотовозбуюденных основных носителей переход эмиттер-база эакорочен по переменному току на частоте модуляции егистрируемого излучения.