JPH0774379A - ｐーｎ接合フォトセル - Google Patents
ｐーｎ接合フォトセルInfo
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- JPH0774379A JPH0774379A JP5220814A JP22081493A JPH0774379A JP H0774379 A JPH0774379 A JP H0774379A JP 5220814 A JP5220814 A JP 5220814A JP 22081493 A JP22081493 A JP 22081493A JP H0774379 A JPH0774379 A JP H0774379A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバにも有効に結合し、ｐーｎ接合の
空乏層内で入射光がほとんど吸収されるような超小型の
受光部を持つｐーｎ接合フォトセルを提供する。 【構成】 ｎ形の半導体基板表面に微小面積で深さが入
射光の実効吸収長程度となるような凹凸を基板表面にほ
ぼ垂直に形成し、そこにｐーｎ接合を形成して、入射光
のほとんどがｐーｎ接合面に沿って進入するようにし、
その空乏層内でほとんど吸収されるようにする。
空乏層内で入射光がほとんど吸収されるような超小型の
受光部を持つｐーｎ接合フォトセルを提供する。 【構成】 ｎ形の半導体基板表面に微小面積で深さが入
射光の実効吸収長程度となるような凹凸を基板表面にほ
ぼ垂直に形成し、そこにｐーｎ接合を形成して、入射光
のほとんどがｐーｎ接合面に沿って進入するようにし、
その空乏層内でほとんど吸収されるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバなど狭い光
源からの入射光を小さな受光面積の太陽電池のようなｐ
ーｎ接合フォトセルに入射させたとき、効率よく電気変
換させるためのｐーｎ接合フォトセルに関する。
源からの入射光を小さな受光面積の太陽電池のようなｐ
ーｎ接合フォトセルに入射させたとき、効率よく電気変
換させるためのｐーｎ接合フォトセルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｓｉ太陽電池として、電気変換効
率を高めるため（１００）面を持つＳｉ基板の表面を異
方性エッチングして、沢山の４角錐の（１１１）結晶面
を露出形成し、ここにｐーｎ接合を形成して受光部とし
た例がある。この場合、基板に対して垂直に入射した光
は、受光部の（１１１）面に対しては斜め入射すること
になるが、一般に電気変換に有効なｐーｎ接合の空乏層
厚みは高々数μｍであり、例えば、波長０．８３μｍの
近赤外線の吸収実効長は大体１５μｍであるので、入射
光が斜め入射しても大部分の入射光は、受光部のｐーｎ
接合の空乏層を通り越してしまうため、ｐーｎ接合の空
乏層で有効に吸収されないという問題があった。このよ
うな４角錐の（１１１）結晶面を露出させた受光部を持
つ太陽電池では、吸収効率を高めるため、一つの受光
（１１１）面に斜め入射した光が反射し、向かい合う他
の受光（１１１）面にやはり斜め入射する性質を利用す
る、いわゆる多重反射を用いていた。しかし、このよう
な形状の受光部では、受光部面積を大きくしなければな
らないため、光ファイバに結合する超小型の受光部を持
つｐーｎ接合フォトセルには、不向きであった。
率を高めるため（１００）面を持つＳｉ基板の表面を異
方性エッチングして、沢山の４角錐の（１１１）結晶面
を露出形成し、ここにｐーｎ接合を形成して受光部とし
た例がある。この場合、基板に対して垂直に入射した光
は、受光部の（１１１）面に対しては斜め入射すること
になるが、一般に電気変換に有効なｐーｎ接合の空乏層
厚みは高々数μｍであり、例えば、波長０．８３μｍの
近赤外線の吸収実効長は大体１５μｍであるので、入射
光が斜め入射しても大部分の入射光は、受光部のｐーｎ
接合の空乏層を通り越してしまうため、ｐーｎ接合の空
乏層で有効に吸収されないという問題があった。このよ
うな４角錐の（１１１）結晶面を露出させた受光部を持
つ太陽電池では、吸収効率を高めるため、一つの受光
（１１１）面に斜め入射した光が反射し、向かい合う他
の受光（１１１）面にやはり斜め入射する性質を利用す
る、いわゆる多重反射を用いていた。しかし、このよう
な形状の受光部では、受光部面積を大きくしなければな
らないため、光ファイバに結合する超小型の受光部を持
つｐーｎ接合フォトセルには、不向きであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、光ファイ
バにも非常に有効に結合し、しかも電気変換に最も重要
なｐーｎ接合の空乏層内で入射光がほとんど吸収される
ような超小型の受光部を持つｐーｎ接合フォトセルを提
供することが目的である。
バにも非常に有効に結合し、しかも電気変換に最も重要
なｐーｎ接合の空乏層内で入射光がほとんど吸収される
ような超小型の受光部を持つｐーｎ接合フォトセルを提
供することが目的である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、光ファイバ
に結合してその入射光を有効にｐーｎ接合の空乏層内で
吸収されるような超小型の受光部を形成するために、例
えば、ｎ形の半導体基板表面で、かつ、この面にほぼ垂
直に微小上部面積で深さが入射光の実効吸収長程度とな
るような凹凸を形成し、その後、凹部、凸部または凹凸
部の全表面にｐ形半導体層（ｐ形層）を不純物の拡散な
ど形成し、凹部、凸部または凹凸部の内部に取り残され
たｎ形半導体領域のｐ形層に近い領域の大部分が空乏層
になるようにしており、凹凸部の上部から入射した光は
ｐーｎ接合面に沿って進入するので、結局、ｐーｎ接合
の空乏層に沿って進入することになり、入射光が空乏層
内でほとんど吸収されることになる。
に結合してその入射光を有効にｐーｎ接合の空乏層内で
吸収されるような超小型の受光部を形成するために、例
えば、ｎ形の半導体基板表面で、かつ、この面にほぼ垂
直に微小上部面積で深さが入射光の実効吸収長程度とな
るような凹凸を形成し、その後、凹部、凸部または凹凸
部の全表面にｐ形半導体層（ｐ形層）を不純物の拡散な
ど形成し、凹部、凸部または凹凸部の内部に取り残され
たｎ形半導体領域のｐ形層に近い領域の大部分が空乏層
になるようにしており、凹凸部の上部から入射した光は
ｐーｎ接合面に沿って進入するので、結局、ｐーｎ接合
の空乏層に沿って進入することになり、入射光が空乏層
内でほとんど吸収されることになる。
【０００５】また、ｐーｎ接合は、凹部、凸部または凹
凸部の表面近くに形成されるため、機械的強度や光ファ
イバとの接続、さらには、凹凸部内に取り残されたｎ形
領域の電気抵抗の問題などのために凹凸部を太くせざる
を得ない場合がある。このような場合には、凹凸部の上
部から一様に入射光を照射したのでは、入射光の大部分
が凹凸部内に取り残されたｎ形領域内で吸収されるの
で、このｎ形領域で生成した電子と正孔対のうち、正孔
が空乏層に達して、遂にはｐ形領域に到達して欲しい
が、そうはならずにｎ形領域内で電子と再結合してしま
い電力に変換されないこととなる。このためｐーｎ接合
を形成する凹凸部のうち凸部上面の光の入射端に光学レ
ンズを形成して光ファイバなどからの入射光が有効にｐ
ーｎ接合の空乏層に集光するようにするとよい。
凸部の表面近くに形成されるため、機械的強度や光ファ
イバとの接続、さらには、凹凸部内に取り残されたｎ形
領域の電気抵抗の問題などのために凹凸部を太くせざる
を得ない場合がある。このような場合には、凹凸部の上
部から一様に入射光を照射したのでは、入射光の大部分
が凹凸部内に取り残されたｎ形領域内で吸収されるの
で、このｎ形領域で生成した電子と正孔対のうち、正孔
が空乏層に達して、遂にはｐ形領域に到達して欲しい
が、そうはならずにｎ形領域内で電子と再結合してしま
い電力に変換されないこととなる。このためｐーｎ接合
を形成する凹凸部のうち凸部上面の光の入射端に光学レ
ンズを形成して光ファイバなどからの入射光が有効にｐ
ーｎ接合の空乏層に集光するようにするとよい。
【０００６】
【作用】上記のように構成されたｐーｎ接合フォトセル
では、微小受光部となり、光ファイバとの結合も容易
で、入射光も基板表面にほぼ垂直な凹凸部に形成された
ｐーｎ接合面に沿って進入するので、そこに形成される
空乏層で有効に吸収されることになる。したがって、光
電変換効率も非常に大きくできる。また、凹凸部先端部
に光学レンズを形成することにより、凹凸部の入射光が
進入する領域の径が大きいため形成されたｐーｎ接合領
域の間隔が広い場合でも、入射光を有効にｐーｎ接合面
に沿って進入させることができる。したがって、光電変
換効率も非常に大きくできる。
では、微小受光部となり、光ファイバとの結合も容易
で、入射光も基板表面にほぼ垂直な凹凸部に形成された
ｐーｎ接合面に沿って進入するので、そこに形成される
空乏層で有効に吸収されることになる。したがって、光
電変換効率も非常に大きくできる。また、凹凸部先端部
に光学レンズを形成することにより、凹凸部の入射光が
進入する領域の径が大きいため形成されたｐーｎ接合領
域の間隔が広い場合でも、入射光を有効にｐーｎ接合面
に沿って進入させることができる。したがって、光電変
換効率も非常に大きくできる。
【０００７】
【実施例１】図１は、本発明のｐーｎ接合フォトセルの
一実施例の断面図で示したもので、例えば、Ｓｉのｎ形
基板を用いて形成したときのものである。作成方法の概
要およびそれぞれの作用・効果を述べると次のようであ
る。先ず、Ｓｉのｎ形基板（１）で０．０１Ω・ｃｍ程
度の低抵抗基板（１ａ）上に１０Ω・ｃｍ程度で２０μ
ｍ厚程度の中抵抗のｎ形エピ層（１ｂ）を成長させた基
板を用い、ｎ形エピ層（１ｂ）表面にフォトリソグラフ
ィにより、直径３０μｍの円柱状の凸部（２）を残し、
外形９０μｍのドーナツ状の凹部（３）を基板表面にほ
ぼ垂直に深さ１５μｍ程度に形成する。これは、化学的
エッチングや反応性イオンエッチングで形成することが
できる。その後、ホウ素Ｂを凹凸部の表面から不純物熱
拡散して２μｍ程度の深さまでｐ形層（４）を形成す
る。このとき、ｎ形エピ層（１ｂ）とｐ形層（４）との
間にｐーｎ接合（６）が形成され、空乏層（７）がｎ形
エピ層（１ｂ）側とｐ形層（４）側の両側に広がる。実
際には、ｐ形層（４）が拡散層なので、不純物濃度勾配
がが大きく、空乏層（７）は、ｎ形エピ層（１ｂ）側に
大きく広がる。しかし、ｎ形エピ層（１ｂ）側に広がっ
た空乏層（７）もせいぜい５μｍ厚程度であり、受光部
となる直径３０μｍの円柱状の凸部（２）の内部には、
この工程後では空乏層（７）になっていない直径約１６
μｍ程度のｎ形領域（５）が取り残された状態となる。
取り残されたｎ形領域（５）に進入してきた入射光は、
この領域で吸収され電子・正孔対を生成するが、この領
域で生成された正孔の一部は拡散により空乏層（７）に
入り、ｐ形層（４）に流れ、ｐ形層（４）に形成したオ
ーム性の電極（１１）を正の電位にさせる。ｎ形領域
（５）で生成した電子は、この領域に接触している低抵
抗基板（１ａ）を経由して、結局、ｎ形エピ層（１ｂ）
に形成したオーム性の電極（１０）を負の電位にさせ
る。しかし、取り残されたｎ形領域（５）の直径が大き
過ぎると生成した電子・正孔対がこの領域で再結合して
しまい、フォトセルとしての機能（電圧の発生）を低下
させるので光電変換効率が悪くなる。叉、ｎ形領域
（５）の直径が小さ過ぎると、ｎ形領域（５）の抵抗が
大きくなり、電極（１０、１１）から電力を取り出すと
きに、この領域での損失が大きくなるという問題があ
る。したがって、取り残されたｎ形領域（５）の直径
は、この領域での少数キャリアの拡散長のほぼ２倍以内
にすることが望ましい。次に、熱酸化したＳｉＯ２膜
（８）を０．１５μｍ厚程度に形成する。この熱酸化Ｓ
ｉＯ２膜の厚みは、光ファイバ（３０）から入射する領
域となる凸部（２）の頂上の領域では、入射光の波長に
対して無反射膜となるように選択するとよい。
一実施例の断面図で示したもので、例えば、Ｓｉのｎ形
基板を用いて形成したときのものである。作成方法の概
要およびそれぞれの作用・効果を述べると次のようであ
る。先ず、Ｓｉのｎ形基板（１）で０．０１Ω・ｃｍ程
度の低抵抗基板（１ａ）上に１０Ω・ｃｍ程度で２０μ
ｍ厚程度の中抵抗のｎ形エピ層（１ｂ）を成長させた基
板を用い、ｎ形エピ層（１ｂ）表面にフォトリソグラフ
ィにより、直径３０μｍの円柱状の凸部（２）を残し、
外形９０μｍのドーナツ状の凹部（３）を基板表面にほ
ぼ垂直に深さ１５μｍ程度に形成する。これは、化学的
エッチングや反応性イオンエッチングで形成することが
できる。その後、ホウ素Ｂを凹凸部の表面から不純物熱
拡散して２μｍ程度の深さまでｐ形層（４）を形成す
る。このとき、ｎ形エピ層（１ｂ）とｐ形層（４）との
間にｐーｎ接合（６）が形成され、空乏層（７）がｎ形
エピ層（１ｂ）側とｐ形層（４）側の両側に広がる。実
際には、ｐ形層（４）が拡散層なので、不純物濃度勾配
がが大きく、空乏層（７）は、ｎ形エピ層（１ｂ）側に
大きく広がる。しかし、ｎ形エピ層（１ｂ）側に広がっ
た空乏層（７）もせいぜい５μｍ厚程度であり、受光部
となる直径３０μｍの円柱状の凸部（２）の内部には、
この工程後では空乏層（７）になっていない直径約１６
μｍ程度のｎ形領域（５）が取り残された状態となる。
取り残されたｎ形領域（５）に進入してきた入射光は、
この領域で吸収され電子・正孔対を生成するが、この領
域で生成された正孔の一部は拡散により空乏層（７）に
入り、ｐ形層（４）に流れ、ｐ形層（４）に形成したオ
ーム性の電極（１１）を正の電位にさせる。ｎ形領域
（５）で生成した電子は、この領域に接触している低抵
抗基板（１ａ）を経由して、結局、ｎ形エピ層（１ｂ）
に形成したオーム性の電極（１０）を負の電位にさせ
る。しかし、取り残されたｎ形領域（５）の直径が大き
過ぎると生成した電子・正孔対がこの領域で再結合して
しまい、フォトセルとしての機能（電圧の発生）を低下
させるので光電変換効率が悪くなる。叉、ｎ形領域
（５）の直径が小さ過ぎると、ｎ形領域（５）の抵抗が
大きくなり、電極（１０、１１）から電力を取り出すと
きに、この領域での損失が大きくなるという問題があ
る。したがって、取り残されたｎ形領域（５）の直径
は、この領域での少数キャリアの拡散長のほぼ２倍以内
にすることが望ましい。次に、熱酸化したＳｉＯ２膜
（８）を０．１５μｍ厚程度に形成する。この熱酸化Ｓ
ｉＯ２膜の厚みは、光ファイバ（３０）から入射する領
域となる凸部（２）の頂上の領域では、入射光の波長に
対して無反射膜となるように選択するとよい。
【０００８】このようにして形成したｐーｎ接合フォト
セルにｐーｎ接合フォトセルの入射する領域となる凸部
（２）の直径とほぼ同一寸法のコア径をもつ近接または
接触配置した光ファイバ（３０）から光、例えば、８３
０ｎｍ波長光を入射させた場合、入射光の大部分は、円
柱形の凸部（２）の側面に形成されたｐーｎ接合部
（６）に沿って進入し、この領域に形成される空乏層
（７）と取り残されたｎ形領域（５）で吸収され、電子
・正孔対を生成して、電子は電極（１０）を負に、正孔
は電極（１１）を正に帯電させ、フォトセルとして機能
する。
セルにｐーｎ接合フォトセルの入射する領域となる凸部
（２）の直径とほぼ同一寸法のコア径をもつ近接または
接触配置した光ファイバ（３０）から光、例えば、８３
０ｎｍ波長光を入射させた場合、入射光の大部分は、円
柱形の凸部（２）の側面に形成されたｐーｎ接合部
（６）に沿って進入し、この領域に形成される空乏層
（７）と取り残されたｎ形領域（５）で吸収され、電子
・正孔対を生成して、電子は電極（１０）を負に、正孔
は電極（１１）を正に帯電させ、フォトセルとして機能
する。
【０００９】上述では、ｎ形基板（１）を用いた例であ
ったが、光ファイバ（３０）のコアの直径が５０μｍ以
上のように大きい場合は、少数キャリアの拡散長が正孔
よりも電子の方が大きいので、取り残されたｎ形領域
（５）の代わりに、取り残されたｐ形領域が形成される
ように、ｐ形基板を用い、ｐ形層（４）の代わりにｎ形
拡散層を形成した方がよい。
ったが、光ファイバ（３０）のコアの直径が５０μｍ以
上のように大きい場合は、少数キャリアの拡散長が正孔
よりも電子の方が大きいので、取り残されたｎ形領域
（５）の代わりに、取り残されたｐ形領域が形成される
ように、ｐ形基板を用い、ｐ形層（４）の代わりにｎ形
拡散層を形成した方がよい。
【００１０】上述では、円柱形の凸部（２）を受光部と
しているが、必ずしも円柱形である必要はなく、四角柱
でもよく、また、円柱形や四角柱の側面を波形に入り組
ませ、ｐーｎ接合部（６）の面積を大きくさせることも
よいことである。
しているが、必ずしも円柱形である必要はなく、四角柱
でもよく、また、円柱形や四角柱の側面を波形に入り組
ませ、ｐーｎ接合部（６）の面積を大きくさせることも
よいことである。
【００１１】
【実施例２】図２には、図１の実施例と同様にして形成
されるｐーｎ接合フォトセルの断面図を示してある。図
１の実施例の場合との相違点は、図１の実施例の場合に
於ける円柱形の凸部（２）をもつ受光部であったのに対
して、図２の実施例では、円柱形の凸部（２）の中に、
更に微小直径の凹部（３ａ）を形成して、この微小直径
の凹部（３ａ）からｐ形の不純物、例えば、ホウ素Ｂを
拡散してｐーｎ接合部（６）を形成した例であり、さら
に、図２の実施例では、同心円状の凹部（３ａ、３ｂ）
を入射光に対して透明でＳｉよりも屈折率が小さい材
質、例えば、リンシリカガラス（ＰＳＧ）（９）などで
充填した場合の実施例である。図２の実施例のような構
造にすることにより、円柱形で凸部（２）の外側ばかり
ではなく内側にもｐーｎ接合部（６）が形成されるの
で、入射光を吸収するｐーｎ接合部（６）の面積を増や
すことができ、光ファイバのコア径が大きい場合でも、
内部に凹部（３ａ）をもつため、円柱形の凸部（２）を
大きくさせてもよく、効率よく光電変換できる。また、
凹部（３ａ、３ｂ）がリンシリカガラス（ＰＳＧ）
（９）などで充填されているので、凸部（２）が機械的
に破壊され難く、かつ、光ファイバとの接続が容易であ
る。
されるｐーｎ接合フォトセルの断面図を示してある。図
１の実施例の場合との相違点は、図１の実施例の場合に
於ける円柱形の凸部（２）をもつ受光部であったのに対
して、図２の実施例では、円柱形の凸部（２）の中に、
更に微小直径の凹部（３ａ）を形成して、この微小直径
の凹部（３ａ）からｐ形の不純物、例えば、ホウ素Ｂを
拡散してｐーｎ接合部（６）を形成した例であり、さら
に、図２の実施例では、同心円状の凹部（３ａ、３ｂ）
を入射光に対して透明でＳｉよりも屈折率が小さい材
質、例えば、リンシリカガラス（ＰＳＧ）（９）などで
充填した場合の実施例である。図２の実施例のような構
造にすることにより、円柱形で凸部（２）の外側ばかり
ではなく内側にもｐーｎ接合部（６）が形成されるの
で、入射光を吸収するｐーｎ接合部（６）の面積を増や
すことができ、光ファイバのコア径が大きい場合でも、
内部に凹部（３ａ）をもつため、円柱形の凸部（２）を
大きくさせてもよく、効率よく光電変換できる。また、
凹部（３ａ、３ｂ）がリンシリカガラス（ＰＳＧ）
（９）などで充填されているので、凸部（２）が機械的
に破壊され難く、かつ、光ファイバとの接続が容易であ
る。
【００１２】このような内部に凹部（３ａ）をもつ凸部
（２）の受光部の構造は、必ずしも、円柱形や円筒形で
ある必要はなく、たとえば、二枚以上の板状の構造で、
その側面にｐーｎ接合部（６）を形成してもよい。
（２）の受光部の構造は、必ずしも、円柱形や円筒形で
ある必要はなく、たとえば、二枚以上の板状の構造で、
その側面にｐーｎ接合部（６）を形成してもよい。
【００１３】
【実施例３】図３には、実施例１の図１に示した構造の
ｐーｎ接合フォトセルで、凸部（２）の受光部に光ファ
イバからの入射光をｐーｎ接合部（６）、特に空乏層
（７）に集光するように光学レンズとしてドーナツ状の
凸レンズを設けた場合の一実施例の断面図で、凸部
（２）の受光部付近のみ拡大したものである。この実施
例では、凸部（２）の受光部表面に形成してある熱酸化
したＳｉＯ２膜（８）を２μｍ程度と厚く形成してお
き、この中央部をなだらかに化学的エッチングして、凹
部を形成しドーナツ状の凸レンズを形成したものであ
る。
ｐーｎ接合フォトセルで、凸部（２）の受光部に光ファ
イバからの入射光をｐーｎ接合部（６）、特に空乏層
（７）に集光するように光学レンズとしてドーナツ状の
凸レンズを設けた場合の一実施例の断面図で、凸部
（２）の受光部付近のみ拡大したものである。この実施
例では、凸部（２）の受光部表面に形成してある熱酸化
したＳｉＯ２膜（８）を２μｍ程度と厚く形成してお
き、この中央部をなだらかに化学的エッチングして、凹
部を形成しドーナツ状の凸レンズを形成したものであ
る。
【００１４】ドーナツ状の凸レンズを形成するには、例
えば、薄い熱酸化したＳｉＯ２膜の上にリンシリカガラ
ス（ＰＳＧ）を形成し、このような複合ＳｉＯ２膜
（８）をエッチング形成してもよく、また、ここには、
図示しないがｐ形層（４）を形成する前のＳｉだけの凸
部（２）の中央付近に凹部を化学的エッチングして形成
し、その周囲になだらかなリング状の凸部が残るように
しておき、その上に一様な厚みのＳｉＯ２膜を形成し
て、Ｓｉとその上のＳｉＯ２膜からなるリング状の凸レ
ンズを形成してもよい。この場合、ＳｉＯ２膜を無反射
膜となるようにしてもよい。
えば、薄い熱酸化したＳｉＯ２膜の上にリンシリカガラ
ス（ＰＳＧ）を形成し、このような複合ＳｉＯ２膜
（８）をエッチング形成してもよく、また、ここには、
図示しないがｐ形層（４）を形成する前のＳｉだけの凸
部（２）の中央付近に凹部を化学的エッチングして形成
し、その周囲になだらかなリング状の凸部が残るように
しておき、その上に一様な厚みのＳｉＯ２膜を形成し
て、Ｓｉとその上のＳｉＯ２膜からなるリング状の凸レ
ンズを形成してもよい。この場合、ＳｉＯ２膜を無反射
膜となるようにしてもよい。
【００１５】ここでは図示しないが、図２の実施例のよ
うな構造にも、それぞれのｐーｎ接合部（６）付近に集
光するように、実施例３に記述しているようなやり方
で、凸レンズを形成することができる。本発明のｐーｎ
接合フォトセルは、ｐ形とｎ形とを交換したり、ｐーｎ
接合フォトセルと表現はしているが、ｐ形の代わりにネ
サ膜などの透明電極を使用したショットキ障壁形接合に
しても同様な効果があり、本実施例に限定されることは
なく、本発明の主旨および作用・効果が合うならば如何
様にも変形してもよい事は、もちろんのことである。
うな構造にも、それぞれのｐーｎ接合部（６）付近に集
光するように、実施例３に記述しているようなやり方
で、凸レンズを形成することができる。本発明のｐーｎ
接合フォトセルは、ｐ形とｎ形とを交換したり、ｐーｎ
接合フォトセルと表現はしているが、ｐ形の代わりにネ
サ膜などの透明電極を使用したショットキ障壁形接合に
しても同様な効果があり、本実施例に限定されることは
なく、本発明の主旨および作用・効果が合うならば如何
様にも変形してもよい事は、もちろんのことである。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、光ファ
イバ等からの入射光が、主にｐーｎ接合の空乏層内で吸
収されるように、ｐーｎ接合面に沿って進入させるよう
にした超小型の受光部をもつｐーｎ接合フォトセルに関
するもので、入射光が有効に、電子・正孔対を生成し、
空乏層で分離するので、光電変換効率が非常に大きくな
ると共に光ファイバとの有効な結合ができ、超小型のフ
ォトセルができるので、ファイバセンサの電源、ファイ
バと組み合わせたアクチュエータやＩＣの電源、信号受
信や処理等に応用できる。
イバ等からの入射光が、主にｐーｎ接合の空乏層内で吸
収されるように、ｐーｎ接合面に沿って進入させるよう
にした超小型の受光部をもつｐーｎ接合フォトセルに関
するもので、入射光が有効に、電子・正孔対を生成し、
空乏層で分離するので、光電変換効率が非常に大きくな
ると共に光ファイバとの有効な結合ができ、超小型のフ
ォトセルができるので、ファイバセンサの電源、ファイ
バと組み合わせたアクチュエータやＩＣの電源、信号受
信や処理等に応用できる。
【図１】本発明のｐーｎ接合フォトセルの一実施例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明のｐーｎ接合フォトセルの第２の実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】本発明のｐーｎ接合フォトセルのうち、光学レ
ンズとしての凸レンズ（２０）を備えた一実施例を示す
断面図で、受光部付近の拡大図ある。
ンズとしての凸レンズ（２０）を備えた一実施例を示す
断面図で、受光部付近の拡大図ある。
１ 基板 １ａ 低抵抗基板 １ｂ ｎ形エピ層 ２ 凸部 ３、３ａ、３ｂ 凹部 ４ ｐ形層 ５ ｎ形領域 ６ ｐーｎ接合部 ７ 空乏層 ８ ＳｉＯ２膜 ９ リンシリカガラス（ＰＳＧ） １０、１１ 電極 ２０ 凸レンズ ３０ 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板に凹凸を有し、この凹凸にｐー
ｎ接合が形成されているｐーｎ接合フォトセルにおい
て、前記ｐーｎ接合のｐーｎ接合部の大部分が、入射光
に対して、ほぼ平行になるように形成され、前記入射光
が前記ｐーｎ接合部に沿って進入すると共に、その大部
分が前記ｐーｎ接合部付近で吸収されるようにしたこと
を特徴とするｐーｎ接合フォトセル。 - 【請求項２】ｐーｎ接合フォトセルに光学レンズを形成
して、入射光の大部分がｐーｎ接合部付近に入射するよ
うにした請求項１記載のｐーｎ接合フォトセル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220814A JPH0774379A (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | ｐーｎ接合フォトセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220814A JPH0774379A (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | ｐーｎ接合フォトセル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774379A true JPH0774379A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=16756982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5220814A Pending JPH0774379A (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | ｐーｎ接合フォトセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774379A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000150926A (ja) * | 1998-11-03 | 2000-05-30 | Lockheed Martin Corp | 光学空洞改善赤外光検出器 |
| JP2008135564A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオード |
| JPWO2022138050A1 (ja) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 |
-
1993
- 1993-09-06 JP JP5220814A patent/JPH0774379A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000150926A (ja) * | 1998-11-03 | 2000-05-30 | Lockheed Martin Corp | 光学空洞改善赤外光検出器 |
| JP2008135564A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオード |
| JPWO2022138050A1 (ja) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 |
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