JPH0614559B2 - 集積型光電変換素子 - Google Patents
集積型光電変換素子Info
- Publication number
- JPH0614559B2 JPH0614559B2 JP60027237A JP2723785A JPH0614559B2 JP H0614559 B2 JPH0614559 B2 JP H0614559B2 JP 60027237 A JP60027237 A JP 60027237A JP 2723785 A JP2723785 A JP 2723785A JP H0614559 B2 JPH0614559 B2 JP H0614559B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- type
- semiconductor substrate
- regions
- conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、光電変換素子、殊に高電圧の発生が可能な
集積型変換素子に関する。
集積型変換素子に関する。
フオトダイオードを第１図のように半導体基板中に集積
する場合、たとえば、第２図のような複数個のＰＮダイ
オードを、半導体基板４表面の絶縁膜上の導電膜８で、
第２図および第３図のように接続する方法が考えられる
が、この場合にはバイポーラトランジスタのダーリント
ン接続となり、出力電圧・電流がわずかしか得られなか
つた。
する場合、たとえば、第２図のような複数個のＰＮダイ
オードを、半導体基板４表面の絶縁膜上の導電膜８で、
第２図および第３図のように接続する方法が考えられる
が、この場合にはバイポーラトランジスタのダーリント
ン接続となり、出力電圧・電流がわずかしか得られなか
つた。
そこで、この発明は、寄生バイポーラトランジスタによ
るもれ電流を少くし、効率良く高電圧を発生させること
を目的とするものである。
るもれ電流を少くし、効率良く高電圧を発生させること
を目的とするものである。
上記目的を達成するため、この発明は、第一導電型半導
体基板と、この基板表面部分に離間して形成された複数
個の逆導電型の第一領域と、これら逆導電型の第一領域
表面に形成された第一導電型の第二領域と、前記半導体
基板表面に形成された絶縁膜上に設けられた前記第一領
域のひとつを、これらから離間した他の第一領域中に形
成された第二領域に電気接続する導電膜とをそれぞれ備
え、前記第一導電型半導体基板と逆導電型の第一領域お
よび第一導電型の第二領域からなる寄生バイポーラトラ
ンジスタの電流増幅率βがβ＜＜１なる関係を満足する
とともに、前記第一領域の前記半導体基板との接合深さ
をｘｊ、互いに接続される第一領域の数をｎ、入射光の
吸収係数をαとするとき、これらが、 なる関係式を満足するよう前記接合深さｘｊが定められ
ていることを特徴とする集積型光電変換素子を要旨とす
る。
体基板と、この基板表面部分に離間して形成された複数
個の逆導電型の第一領域と、これら逆導電型の第一領域
表面に形成された第一導電型の第二領域と、前記半導体
基板表面に形成された絶縁膜上に設けられた前記第一領
域のひとつを、これらから離間した他の第一領域中に形
成された第二領域に電気接続する導電膜とをそれぞれ備
え、前記第一導電型半導体基板と逆導電型の第一領域お
よび第一導電型の第二領域からなる寄生バイポーラトラ
ンジスタの電流増幅率βがβ＜＜１なる関係を満足する
とともに、前記第一領域の前記半導体基板との接合深さ
をｘｊ、互いに接続される第一領域の数をｎ、入射光の
吸収係数をαとするとき、これらが、 なる関係式を満足するよう前記接合深さｘｊが定められ
ていることを特徴とする集積型光電変換素子を要旨とす
る。
以下に、この発明を、その実施例をあらわす図面に基い
て、詳しく説明する。第４図はこの発明の実施例の断面
を示し、１，１ａはＰ型の第一領域であつて、Ｎ型の基
板４の表面部分においてＮ+の分離拡散領域５，５ａを
介して互いに離間するよう形成されている。２，２ａは
第一領域１，１ａ表面に形成されたＮ型領域である。
３，３ａはＰ型の高濃度領域であり、それぞれ、第一領
域１，１ａの基板との接合面近傍に設けられている。
６，６ａはチヤネルストツパーとしての効果およびオー
ミツク接触のためのＰ拡散領域、７は基板４の表面に形
成された絶縁膜である。８はこの絶縁膜７上に設けられ
た導電薄膜であり、第一領域１ａと、これらから離間し
て形成された第一領域１内の第二領域２とを電気的に接
続している。
て、詳しく説明する。第４図はこの発明の実施例の断面
を示し、１，１ａはＰ型の第一領域であつて、Ｎ型の基
板４の表面部分においてＮ+の分離拡散領域５，５ａを
介して互いに離間するよう形成されている。２，２ａは
第一領域１，１ａ表面に形成されたＮ型領域である。
３，３ａはＰ型の高濃度領域であり、それぞれ、第一領
域１，１ａの基板との接合面近傍に設けられている。
６，６ａはチヤネルストツパーとしての効果およびオー
ミツク接触のためのＰ拡散領域、７は基板４の表面に形
成された絶縁膜である。８はこの絶縁膜７上に設けられ
た導電薄膜であり、第一領域１ａと、これらから離間し
て形成された第一領域１内の第二領域２とを電気的に接
続している。
第５図は、第４図の実施例に示したフオトダイオードを
ｎ個直列接続した場合の等価回路を示す。ｉP1はエミツ
タ・ベース接合による光電流、ｉP2はベース・コレクタ
接合による光電流であり、ｉB1はベースからの出力電
流、ｉＥは寄生フオトトランジスタのエミツタ電流であ
る。電流増幅率をβとすると、最終段（ｎ番目のトラン
ジスタＴrn）のエミツタ電流は、 で表わされる。ここに、 ｉＥ＝β（ｉp1＋ｉp2−ｉB1） である、Ａ，Ｋ両端子間から光電流ｉB1を発生させるた
めには、 ｉEn＜ｉB1 であることが必要である。
ｎ個直列接続した場合の等価回路を示す。ｉP1はエミツ
タ・ベース接合による光電流、ｉP2はベース・コレクタ
接合による光電流であり、ｉB1はベースからの出力電
流、ｉＥは寄生フオトトランジスタのエミツタ電流であ
る。電流増幅率をβとすると、最終段（ｎ番目のトラン
ジスタＴrn）のエミツタ電流は、 で表わされる。ここに、 ｉＥ＝β（ｉp1＋ｉp2−ｉB1） である、Ａ，Ｋ両端子間から光電流ｉB1を発生させるた
めには、 ｉEn＜ｉB1 であることが必要である。
光電流ｉB1を大きくするためには、寄生フオトトランジ
スタを介して増幅されるもれ電流を小さくしなければな
らない。このことは、βは小さくしなければならないこ
とを意味する。βを小さくすることは、様々な方法で実
現できるが、たとえば、第４図に示すように、基板４と
第一領域１，１ａの接合領域に、第一領域と同じ導電型
で第一領域よりも不純物濃度の高い領域３，３ａを設け
ることによつて、より簡単に実現される。
スタを介して増幅されるもれ電流を小さくしなければな
らない。このことは、βは小さくしなければならないこ
とを意味する。βを小さくすることは、様々な方法で実
現できるが、たとえば、第４図に示すように、基板４と
第一領域１，１ａの接合領域に、第一領域と同じ導電型
で第一領域よりも不純物濃度の高い領域３，３ａを設け
ることによつて、より簡単に実現される。
たとえば、この実施例のごとくすることによつて、β＜
＜１とすれば、 ｎｉＥ−ｉP2＜ｉB1 なる関係が得られる。ｉB1＜ｉp1であるから、結局、ｉ
p1とｉp2の関係は、 （ｎ−１）ｉP2＜ｉp1 ・・・(1) となる、ｉp1，ｉp2は、入射光の密度をΦ０、第一領域
１，１ａの基板４との接合深さをｘｊ、入射光の吸光係
数をαとすると、 ｉp2＝Φ0 exp(−αｘj） ｉp1＝Φ0 ｛１−exp（−αｘj）｝ と表されるから、上記の関係式(1)は、 （ｎ−１）exp（−αｘj）＜１−exp（−αｘj） と表されることになる。したがつて、β＜＜１のとき、 となるのである。つまり、Ａ，Ｋ両端子間から電流が発
生するためには、この関係式(2)の満たされることが必
要なのである。
＜１とすれば、 ｎｉＥ−ｉP2＜ｉB1 なる関係が得られる。ｉB1＜ｉp1であるから、結局、ｉ
p1とｉp2の関係は、 （ｎ−１）ｉP2＜ｉp1 ・・・(1) となる、ｉp1，ｉp2は、入射光の密度をΦ０、第一領域
１，１ａの基板４との接合深さをｘｊ、入射光の吸光係
数をαとすると、 ｉp2＝Φ0 exp(−αｘj） ｉp1＝Φ0 ｛１−exp（−αｘj）｝ と表されるから、上記の関係式(1)は、 （ｎ−１）exp（−αｘj）＜１−exp（−αｘj） と表されることになる。したがつて、β＜＜１のとき、 となるのである。つまり、Ａ，Ｋ両端子間から電流が発
生するためには、この関係式(2)の満たされることが必
要なのである。
たとえば、ｘｊ＝１５μｍとして、フオトダイ000ドを
１０個直列接続した場合（ｎ＝１０）、赤色の入射光λ
＝７００ｎｍに対してα＝２×１０３cm-1であるから、
これを上記関係式(2)の右辺に代入して計算すると約１
２μｍとなり、関係式(2)を満足することになる。すな
わち、所望の光電流を得ることができる。
１０個直列接続した場合（ｎ＝１０）、赤色の入射光λ
＝７００ｎｍに対してα＝２×１０３cm-1であるから、
これを上記関係式(2)の右辺に代入して計算すると約１
２μｍとなり、関係式(2)を満足することになる。すな
わち、所望の光電流を得ることができる。
実施例の導電型Ｐ，Ｎが逆転したものも、この発明に含
まれる。
まれる。
この発明にかかる集積型光電変換素子は、以上のごとく
構成されているから、これによれば、モノリシツク基板
上で直列接続配置されたダイオードから、接続個数分昇
圧された高い開放電圧を有する光起電力が得られる。
構成されているから、これによれば、モノリシツク基板
上で直列接続配置されたダイオードから、接続個数分昇
圧された高い開放電圧を有する光起電力が得られる。
第１図は直列接続されたダイオードを示す説明図、第２
図は第１図のダイオード直列回路を実現した集積型光電
変換素子をあらわす断面図、第３図は第２図の素子の等
価回路をあらわす説明図、第４図はこの発明の実施例を
あらわす部分的断面図、第５図は第４図の実施例の等価
回路をあらわす説明図である。 １，１ａ……Ｐ型の第一領域、２，２ａ……Ｎ型の第二
領域、３，３ａ……Ｐ型の高濃度領域、７……絶縁膜、
８……導電膜
図は第１図のダイオード直列回路を実現した集積型光電
変換素子をあらわす断面図、第３図は第２図の素子の等
価回路をあらわす説明図、第４図はこの発明の実施例を
あらわす部分的断面図、第５図は第４図の実施例の等価
回路をあらわす説明図である。 １，１ａ……Ｐ型の第一領域、２，２ａ……Ｎ型の第二
領域、３，３ａ……Ｐ型の高濃度領域、７……絶縁膜、
８……導電膜
Claims (2)
- 【請求項１】第一導電型半導体基板と、この基板表面部
分に離間して形成された複数個の逆導電型の第一領域
と、これら逆導電型の第一領域表面に形成された第一導
電型の第二領域と、前記半導体基板表面に形成された絶
縁膜上に設けられた前記第一領域のひとつを、これらか
ら離間した他の第一領域中に形成された第二領域に電気
接続する導電膜とをそれぞれ備え、前記第一導電型半導
体基板と逆導電型の第一領域および第一導電型の第二領
域からなる寄生バイポーラトランジスタの電流増幅率β
がβ＜＜１なる関係を満足するとともに、前記第一領域
の前記半導体基板との接合深さをｘｊ、互いに接続され
る第一領域の数をｎ、入射光の吸収係数をαとすると
き、これらが、 なる関係式を満足するよう前記接合深さｘｊが定められ
ていることを特徴とする集積型光電変換素子。 - 【請求項２】第一領域における半導体基板との接合面近
傍には、前記第一領域よりも不純物濃度の高い逆導電型
の高濃度領域が設けられている特許請求の範囲第１項記
載の集積型光電変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60027237A JPH0614559B2 (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60027237A JPH0614559B2 (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185978A JPS61185978A (ja) | 1986-08-19 |
| JPH0614559B2 true JPH0614559B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=12215460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60027237A Expired - Lifetime JPH0614559B2 (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 集積型光電変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0614559B2 (ja) |
-
1985
- 1985-02-13 JP JP60027237A patent/JPH0614559B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61185978A (ja) | 1986-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |