JPH0645621A - 光検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズの少ない光検知装置を得る。 【構成】 光伝導型の受光素子の受光層に対し、電極間
を流れるキャリアのうち信号に寄与する少数キャリアが
ホール電界により上記受光層表面から遠ざかるように磁
場を印加する手段を備えた。 【効果】 キャリアの受光層表面での非発光再結合がな
くなり、信号ノイズを低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光検知装置に関し、と
くに信号ノイズを低減できる光検知装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の光伝導型の赤外線検知装置
の構造を示す斜視図である。図において、７はカドミウ
ムテルル（ＣｄＴｅ）基板である。カドミウム水銀テル
ル（ＣｄＨｇＴｅ）受光層６は基板７上に配置される。
受光層６上の素子両端部分には電極メタル５ａ，５ｂが
設けられ、各電極メタル５ａ，５ｂにはそれぞれリード
ワイヤ４ａ，４ｂが接続される。ここで、受光層の導伝
型はｐ型，ｎ型のいずれであってもよいが、ＣｄＨｇＴ
ｅでは十分なキャリア濃度のｐ型半導体層を得にくいの
で、一般にｎ型ＣｄＨｇＴｅを受光層として用いてい
る。また、図６は図５の光伝導型赤外線検知装置の赤外
線検知動作を説明するための図である。

【０００３】次に動作について説明する。図６(a) に示
すように、リードワイヤ４ａ，４ｂを介して電極メタル
５ａ，５ｂ間にバイアス電圧を印加し、この状態で赤外
線検知動作を行なう。ここで、この光伝導型赤外線検知
装置では、受光層６として、狭いバンドギャップ（0.1
〜0.2eV 程度）を有するＣｄＨｇＴｅ等の化合物半導体
が用いられているので、図６(b) に示すように、これよ
りも大きなエネルギーを持つ赤外線１０が入射すると、
受光層６中に過剰キャリア（図では正孔）が発生する。
この過剰キャリアによる素子の電気伝導度の変化を信号
として取り出すことにより、赤外線検知を行なうことが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線検知装置
は以上のように構成されているので、励起されたキャリ
アの一部が図６(b) 中の矢印１１に示すように受光層表
面に達することにより、受光層表面で非発光再結合を起
こし、信号のノイズになるという問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ノイズの少ない光検知装置を得
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光検知装
置は、受光層に対し、上記電極間を流れるキャリアのう
ち信号に寄与する少数キャリアが一定の大きさのホール
電界により上記受光層表面から遠ざかるように静磁場を
印加するようにしたものである。

【０００７】また、この発明に係る光検知装置は、上記
静磁場に代えて、少数キャリアを受光層表面から遠ざけ
るホール電界の大きさが周期的に変化するように振動磁
場を印加するようにしたものである。

【０００８】

【作用】この発明においては、静磁場を印加することに
より、受光層内部で発生したキャリアのうち信号に寄与
する少数キャリアを表面から遠ざけるようにしたので、
キャリアの受光層表面での非発光再結合を抑えることが
でき、信号ノイズを低減できる。

【０００９】また、この発明においては、少数キャリア
を受光層表面から遠ざけるホール電界の大きさが周期的
に変化するように振動磁場を印加するようにしたので、
電気信号成分のみに上記振動磁場に対応した周波数を持
たせることができ、この周波数の信号のみを選択的に検
出することにより、周波数を持たないノイズ成分が除去
された信号を得ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 （実施例１）図１は本発明の第１の実施例による光検知
装置である赤外線検知装置を示す図であり、図におい
て、図４と同一符号は同一又は相当部分である。また１
は電流を流す方向、２は図示しない磁場印加手段により
印加される磁場の方向、３は電流と磁場のホール（Ｈａ
ｌｌ）効果によって生ずる電界（ホール電界）の方向で
ある。

【００１１】図２は本実施例の動作を説明するための図
であり、図２(a) は磁場を印加しない状態での赤外線入
射時の様子、図２(b) は磁場を印加した状態での赤外線
入射時の様子をそれぞれ示す。図において、図１と同一
符号は同一又は相当部分であり、１０は赤外線入射光で
ある。

【００１２】従来例と同様、リードワイヤ４ａ，４ｂを
介して電極メタル５ａ，５ｂ間にバイアス電圧を印加
し、この状態で赤外線検知動作を行なう。受光層６を構
成する材料のバンドギャップよりも大きなエネルギーを
持つ赤外線１０が入射すると、受光層６中に過剰キャリ
ア（図では正孔）が発生する。図２(a) に示す、磁場を
印加しない状態では、発生したキャリアは、受光層６全
体に広がっている。従って、この状態では、図６(b) に
示したように、発生したキャリアの一部は受光層表面に
到達し、ここで非発光再結合を起こし、信号ノイズを発
生する。一方、本実施例では、図示しない磁場印加手段
により、矢印２に示す方向の磁場を印加しているので、
矢印３に示す方向のホール電界が発生し、受光層６中の
キャリアのうちの信号に寄与する少数キャリア（ここで
は正孔）はこのホール電界により、図２(b) に示すよう
に、受光層表面から遠ざけられる。

【００１３】これにより、本実施例では、受光層表面に
到達して非発光再結合を起こすキャリアを大幅に低減す
ることができ、信号ノイズの少ない光検知装置を実現す
ることができる。

【００１４】（実施例２）図３(a) は本発明の第２の実
施例による光検知装置である赤外線検知装置を示す図で
あり、図において、図１と同一符号は同一又は相当部分
である。また２′は図示しない磁場印加手段により印加
される振動磁場の方向である。また図３(b) は図３(a)
で印加する振動磁場の大きさの変化の一例示す波形図で
あり、図３(c) は図３(b) に示す振動磁場を印加したと
きに検出される電圧信号を示す波形図である。

【００１５】また、図４は本実施例の動作を説明するた
めの図であり、図４(a) は図３(b)，(c) に示すｔ1 の
タイミングでの状態、図４(b) は図３(b) ，(c) に示す
ｔ2のタイミングでの状態、図４(c) は図３(b) ，(c)
に示すｔ3 のタイミングでの状態をそれぞれ示す。な
お、図において、図２と同一符号は同一又は相当部分で
ある。

【００１６】本実施例は上記第１の実施例と同様の構成
において、印加する磁場を振動磁場としたものである。
磁場の大きさが負であるときは、磁場の方向は上記第１
の実施例のときとは逆向きとなるため、ｔ1 のタイミン
グでは図４(a) に示すように、ホール電界は少数キャリ
アを受光層表面に近づける向きに発生する。ｔ2 のタイ
ミングでは磁場の大きさは０であるので、図４(b) に示
すようにキャリアは受光層全体に広がった状態となる。
ｔ3 のタイミングでは第１の実施例のときと同じ向きの
ホール電界が発生し、図４(c) に示すように少数キャリ
アは受光層表面から遠ざけられる。ここで、図４(a) 及
び図４(c) の状態ではキャリアの層厚方向の広がりが小
さくなり、図４(b) の状態ではキャリアの層厚方向の広
がりが大きくなるので、検出される信号電圧は、図３
(c) に示すように図４(a) 及び図４(c) の状態（タイミ
ングｔ1 ，ｔ3 ）で高く、図４(b) の状態（タイミング
ｔ2）で低くなる。振動磁場の印加により、図４(a) 〜
図４(c) の状態を繰り返すことにより、検出される信号
電圧が、振動磁場の周波数に対応した（振動磁場の２倍
の）周波数をもつこととなる。従って、ロックインアン
プ等を用いて振動磁場の２倍の周波数の信号のみを選択
して検出することにより、周波数を持たないノイズ成分
が除去された信号を得ることができる。

【００１７】なお、上記第２の実施例では、印加する振
動磁場が、０を中心として正負の両側に変化する正弦波
形をもつものとしたが、印加する振動磁場の変化のしか
たはこれに限るものではなく、例えば、極小値が０とな
る正弦波形とした場合は、図４(b) と図４(c) の状態を
繰り返すことになるので、検出される信号電圧は振動磁
場の極大値で最も高く、極小値でもっとも低い、振動磁
場と同一の周波数の信号となる。従って、ロックインア
ンプ等を用いて振動磁場と同一の周波数の信号のみを選
択して検出することにより、上記と同様の効果を奏す
る。

【００１８】また、上記第１，第２の実施例はいずれも
受光層としてＣｄＨｇＴｅを用いた赤外線検知装置につ
いて示したが、受光層としてＣｄＨｇＴｅと異なるバン
ドギャップの材料を用いることにより、そのバンドギャ
ップに応じた光を検出できる光検出装置を作製できるこ
とは言うまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、静磁
場を印加することにより、受光層内部で発生したキャリ
アのうち信号に寄与する少数キャリアを表面から遠ざけ
るようにしたので、キャリアの受光層表面での非発光再
結合がなくなり、信号ノイズを低減できる効果がある。

【００２０】また、この発明によれば、少数キャリアを
受光層表面から遠ざけるホール電界の大きさが周期的に
変化するように振動磁場を印加するようにしたので、電
気信号成分のみに上記振動磁場と同一周波数を持たせる
ことができ、この周波数の信号のみを選択的に検出する
ことにより、周波数を持たないノイズ成分が除去された
信号を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による光検知装置を示
す斜視図である。

【図２】図１の実施例の動作を説明するための図であ
る。

【図３】この発明の第２の実施例による光検知装置を説
明するための図である。

【図４】図３の実施例の動作を説明するための図であ
る。

【図５】従来の光検知装置を示す斜視図である。

【図６】従来の光検知装置の動作を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ 電流注入方向 ２ 印加磁場方向 ３ ホール電界の方向 ４ａ，４ｂ リードワイヤ ５ａ，５ｂ 金属メタル ６ ＣｄＨｇＴｅ受光層 ７ ＣｄＴｅ基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の入射によって増大するキャリアの量
   に応じてその電気伝導度が変化する受光層と、該受光層
   に電流を注入するための一対の電極とを有し、該受光層
   の電気伝導度の変化を検知することにより光検知を行な
   う光伝導型光検知装置において、 上記受光層に対し、上記電極間を流れるキャリアのうち
   信号に寄与する少数キャリアがホール電界により上記受
   光層表面から遠ざかるように磁場を印加する手段を備え
   たことを特徴とする光検知装置。
2. 【請求項２】 上記磁場印加手段は、上記ホール電界の
   大きさが一定となる静磁場を発生するものであることを
   特徴とする請求項１記載の光検知装置。
3. 【請求項３】 上記磁場印加手段は、上記ホール電界の
   大きさが周期的に変化する振動磁場を発生するものであ
   ることを特徴とする請求項１記載の光検知装置。