JPS61220482A - 無指向性フオトダイオ−ド - Google Patents
無指向性フオトダイオ−ドInfo
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- JPS61220482A JPS61220482A JP60062597A JP6259785A JPS61220482A JP S61220482 A JPS61220482 A JP S61220482A JP 60062597 A JP60062597 A JP 60062597A JP 6259785 A JP6259785 A JP 6259785A JP S61220482 A JPS61220482 A JP S61220482A
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- JP
- Japan
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- light
- photodiode
- electrode
- external lead
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-
- 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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/10—Semiconductor bodies
- H10F77/14—Shape of semiconductor bodies; Shapes, relative sizes or dispositions of semiconductor regions within semiconductor bodies
- H10F77/147—Shapes of bodies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はＳｉ（シリコン）などの半導体でなる九ＩＩ電
層を有したフォトダイオードにおいて、無指向性化を図
ったものである。
層を有したフォトダイオードにおいて、無指向性化を図
ったものである。
（従来技術）
光信号を電気信号に変換する光電変換素子としてのフォ
トダイオードは、周知のごとく、半導体ＰＮ接合の光導
電効果と光起電力効果を利用したものであるが、一般に
、通常の構成でなる平面型のフォトダイオードにおいて
は、一定の入射方向からの光しか観測できず、また、入
射角度に依存して光強度検出値が変化する。したがって
、用途によって、例えば、分散光の強度測定などにおい
ては、かかる入射角依存性を有する光電変換素子は全て
の光を等しく検出できず、そのままでは実用に供し得な
い。
トダイオードは、周知のごとく、半導体ＰＮ接合の光導
電効果と光起電力効果を利用したものであるが、一般に
、通常の構成でなる平面型のフォトダイオードにおいて
は、一定の入射方向からの光しか観測できず、また、入
射角度に依存して光強度検出値が変化する。したがって
、用途によって、例えば、分散光の強度測定などにおい
ては、かかる入射角依存性を有する光電変換素子は全て
の光を等しく検出できず、そのままでは実用に供し得な
い。
そこで、そのような入射角依存性をなくすために、例え
ば素子の前方にレンズ状の部材を装着したものがあるが
、このような構成では成る程度の無指向化は図られるも
のの十分なものとは言えなかった。
ば素子の前方にレンズ状の部材を装着したものがあるが
、このような構成では成る程度の無指向化は図られるも
のの十分なものとは言えなかった。
また、分散光の検出などにおいては、光の方向を検出し
て、演算により補正すればよいが、構成が複雑で高価ど
なり、さらに、光の方向を検出困難な場合には、そのよ
うな補正も不可能である。
て、演算により補正すればよいが、構成が複雑で高価ど
なり、さらに、光の方向を検出困難な場合には、そのよ
うな補正も不可能である。
また、用途として、例えば、気体と液体、固体と液体な
どの分散系内での光化学反応を解析するため、光強度分
布を測定するような場合に、二酸化チタン粉末をコーテ
ィングした拡散法を用いて光を受け、この拡散法に接続
された光学繊維でなる光プローブを経て、光電子増信管
すなわち光電変換素子へ導くものが知られている（化学
工学論文集第１０巻第５号（１９８４年）、ｐ、５５１
〜ｐ、５５６ｒ拡散球光プローブによる気−液。
どの分散系内での光化学反応を解析するため、光強度分
布を測定するような場合に、二酸化チタン粉末をコーテ
ィングした拡散法を用いて光を受け、この拡散法に接続
された光学繊維でなる光プローブを経て、光電子増信管
すなわち光電変換素子へ導くものが知られている（化学
工学論文集第１０巻第５号（１９８４年）、ｐ、５５１
〜ｐ、５５６ｒ拡散球光プローブによる気−液。
固−液分散系内の光強度分布の測定」参照）。ところが
、この構成では、素子以外に拡散法や光プローブが別個
に必要であり、構成は簡単でなく、また、上記のごとき
二酸化チタンなどをバインダー中に分散させてなる拡散
法ではバインダーの樹脂が有機溶剤に弱いため、そのよ
うな剤中では使用できないなどの制約条件があった。
、この構成では、素子以外に拡散法や光プローブが別個
に必要であり、構成は簡単でなく、また、上記のごとき
二酸化チタンなどをバインダー中に分散させてなる拡散
法ではバインダーの樹脂が有機溶剤に弱いため、そのよ
うな剤中では使用できないなどの制約条件があった。
（発明の目的）
本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、構
成簡単にして、かつ特別な部材を別設する必要のない、
光電変換特性の入射角依存性をなくした無指向性フォト
ダイオードを提供することを目的とする。
成簡単にして、かつ特別な部材を別設する必要のない、
光電変換特性の入射角依存性をなくした無指向性フォト
ダイオードを提供することを目的とする。
（発明の構成）
本発明は、一方の電極を球面状とするとともに、この球
面状電極の外表面に接して、外部リード延出部を除いて
球面状の光り電層を形成し、かつ、この光１層電層の外
表面に接して上記外部リード延出部近傍に、この外部リ
ードおよび上記電極とは絶縁された他方の電極を設けた
フォトダイオードである。
面状電極の外表面に接して、外部リード延出部を除いて
球面状の光り電層を形成し、かつ、この光１層電層の外
表面に接して上記外部リード延出部近傍に、この外部リ
ードおよび上記電極とは絶縁された他方の電極を設けた
フォトダイオードである。
この構成により、先導ＩＸ！は、外部リードの延出部と
その近傍を除いて、どの方向に対しても同じ面積となり
、はぼ指向性を有さなくなる。
その近傍を除いて、どの方向に対しても同じ面積となり
、はぼ指向性を有さなくなる。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例による無指向性フォトダイオ
ードの断面を示し、一方の電極１が球体に形成され、そ
の外表面にＳｉなどの半導体でなる光導ｆｆ１Ｊｉ１２
が球面状に形成されたものを示す。
ードの断面を示し、一方の電極１が球体に形成され、そ
の外表面にＳｉなどの半導体でなる光導ｆｆ１Ｊｉ１２
が球面状に形成されたものを示す。
この光導電層２は、上記球体状の電極１から一体的に延
出させた外部リード３該当部を除いて球体の全表面に一
様に形成されている。また、光導電′１２の外表面で上
記外部リード３延出部近傍に、他方の電極４が絶縁層５
を介して外部リード３および電極１と電気的に絶縁され
た状態に設けられている。そして、本実施例では、図面
からも判るように外部リード３と絶縁ＷＪ５と電極４が
同軸状に設けられている。また、球体の電極１としては
、ステンレス、鉄、アルミニウムなどの導電性の金属あ
るいは樹脂を用いればよい。光１Ｂ’１ＷＩ２としては
、内外周方向に２層のＮＰ接合の接触電位差をもち、光
照射により光電変換機能を奏するダイオード、あるいは
ｉｍもしくはそれ以上の多層のＳｅ（セレン）などのコ
ロナ放電により帯電させた状態で露光させることにより
電荷が消滅し、静電潜像が形成される感光体材料を用い
ればよい。
出させた外部リード３該当部を除いて球体の全表面に一
様に形成されている。また、光導電′１２の外表面で上
記外部リード３延出部近傍に、他方の電極４が絶縁層５
を介して外部リード３および電極１と電気的に絶縁され
た状態に設けられている。そして、本実施例では、図面
からも判るように外部リード３と絶縁ＷＪ５と電極４が
同軸状に設けられている。また、球体の電極１としては
、ステンレス、鉄、アルミニウムなどの導電性の金属あ
るいは樹脂を用いればよい。光１Ｂ’１ＷＩ２としては
、内外周方向に２層のＮＰ接合の接触電位差をもち、光
照射により光電変換機能を奏するダイオード、あるいは
ｉｍもしくはそれ以上の多層のＳｅ（セレン）などのコ
ロナ放電により帯電させた状態で露光させることにより
電荷が消滅し、静電潜像が形成される感光体材料を用い
ればよい。
第２図は本発明の他の実施例を示す。同図において、前
述と同番号は同部材を示し、ガラス、プラスチックなど
の絶縁材でなる支持体１ａ（中空であってもよい）の外
表面に、前述の球体の電極１に該当する導＊＊ｉｂが蒸
着、コーティングなどにより形成されている。また、支
持体１ａから突出さぜた棒状体３ａの表面に、上記導’
Ｉｌｌ！！ｉｌｂと一体的に導電部３ｂが形成されるこ
とにより、前述の外部リード３該当部が構成されている
。
述と同番号は同部材を示し、ガラス、プラスチックなど
の絶縁材でなる支持体１ａ（中空であってもよい）の外
表面に、前述の球体の電極１に該当する導＊＊ｉｂが蒸
着、コーティングなどにより形成されている。また、支
持体１ａから突出さぜた棒状体３ａの表面に、上記導’
Ｉｌｌ！！ｉｌｂと一体的に導電部３ｂが形成されるこ
とにより、前述の外部リード３該当部が構成されている
。
これらの実施例のごとく構成された光導電層２に光が照
射されることにより、半導体ＰＮ接合の光電変換すなわ
ち光導電効果および光起電力効果が得られる。すなわち
、外部リード３と電極４０問、もしくは′４＃電部３ｂ
と電極４の間が開放されている状態では、ＰＮ接合の場
合、フェルミ単位変化による変化分電圧が検出でき、ま
た、外部回 、路を短絡すると、短絡電流が流れる。
射されることにより、半導体ＰＮ接合の光電変換すなわ
ち光導電効果および光起電力効果が得られる。すなわち
、外部リード３と電極４０問、もしくは′４＃電部３ｂ
と電極４の間が開放されている状態では、ＰＮ接合の場
合、フェルミ単位変化による変化分電圧が検出でき、ま
た、外部回 、路を短絡すると、短絡電流が流れる。
第３図は本発明の無指向性フォトダイオードによる光電
変換特性を測定するために、光源６からコリメータ７を
経て無指向性フォトダイオード１０に光を照射させてい
る状態を示す。同図において、直交座標軸（ｘ、ｙ、ｚ
）に対する光軸のなす角度θ（２軸平面において）を０
からπまたは一πまで変化させて無指向性フォトダイオ
ード１０による光電変換により検出される光の相対強度
を測定した結果を第４図に示す。第４図において、曲線
へが本発明の場合で、広い角度０の領域（はぼ２π近（
）に亘って相対強度が低下せず、無指向性を呈している
。同図において、曲線Ｂは従来の平面状のフォトダイオ
ードの場合の特性、曲線Ｃは本発明とは逆に指向性をも
たせた場合の特性を示す。
変換特性を測定するために、光源６からコリメータ７を
経て無指向性フォトダイオード１０に光を照射させてい
る状態を示す。同図において、直交座標軸（ｘ、ｙ、ｚ
）に対する光軸のなす角度θ（２軸平面において）を０
からπまたは一πまで変化させて無指向性フォトダイオ
ード１０による光電変換により検出される光の相対強度
を測定した結果を第４図に示す。第４図において、曲線
へが本発明の場合で、広い角度０の領域（はぼ２π近（
）に亘って相対強度が低下せず、無指向性を呈している
。同図において、曲線Ｂは従来の平面状のフォトダイオ
ードの場合の特性、曲線Ｃは本発明とは逆に指向性をも
たせた場合の特性を示す。
第５図（ａ） （ｂ）はそれぞれ本発明の無指向性フォ
トダイオードと従来のフォトダイオードにおいて、平行
光線の照射方向が変わった場合の作用の違いを説明する
もので、（ａ）は本発明の場合、（ｂ）は従来の平面型
のフォトダイオードの場合で、これらの図から本発明の
場合は、光の照射方向が変わっても無指向性フォトダイ
オード１０の受光面の投影面積Ｓには変わりがないが、
従来の場合はフォトダイオード１０′の受光面の投影面
積はＳからＳ′に変化することがわかる。このように作
用するため、平行光線の場合の光強度測定は、従来では
検出値を演算により補正するか、正確に光束に対して直
角にフォトダイオード１０′が設置されるよう操作する
必要があり、測定が煩雑であるのに対し、本発明では、
そのような手間が不要となる。
トダイオードと従来のフォトダイオードにおいて、平行
光線の照射方向が変わった場合の作用の違いを説明する
もので、（ａ）は本発明の場合、（ｂ）は従来の平面型
のフォトダイオードの場合で、これらの図から本発明の
場合は、光の照射方向が変わっても無指向性フォトダイ
オード１０の受光面の投影面積Ｓには変わりがないが、
従来の場合はフォトダイオード１０′の受光面の投影面
積はＳからＳ′に変化することがわかる。このように作
用するため、平行光線の場合の光強度測定は、従来では
検出値を演算により補正するか、正確に光束に対して直
角にフォトダイオード１０′が設置されるよう操作する
必要があり、測定が煩雑であるのに対し、本発明では、
そのような手間が不要となる。
また、多数の光源から同時に光が照射される場合の光強
度測定は、従来では、それぞれの光源に検出素子（フォ
トダイオード）を向けて測光し、その値を加算しなけれ
ばならなかったのに対し、本発明によれば同時に測定で
きる。また、光源の位置が未知の場合の光強度測定は、
従来では検出素子をいろいろな方向に向けて多数設置す
るとともに、光の来る方向を検出して換算し直さな【プ
ればならないのに対して、本発明では測定したいところ
に検出素子を設置するのみでよい。また、光路が反射板
などにより分割されている場合の光強度測定は、従来で
は光路長などを考慮して補正しなければならないのに対
して、本発明ではそのような必要がない。また、光源が
時間的に移動する場合は、従来では光源の移動に合わせ
て検出素子の角度を追従させる必要があったが、本発明
ではそのような必要がない。また、物体の移動などを検
知する手段として通常の７オトセンサとして使用する場
合にも、従来のフォトセンサでは光軸を正確に一致させ
る必要があったのに対し、本発明では、光軸合わせに自
由度がある。
度測定は、従来では、それぞれの光源に検出素子（フォ
トダイオード）を向けて測光し、その値を加算しなけれ
ばならなかったのに対し、本発明によれば同時に測定で
きる。また、光源の位置が未知の場合の光強度測定は、
従来では検出素子をいろいろな方向に向けて多数設置す
るとともに、光の来る方向を検出して換算し直さな【プ
ればならないのに対して、本発明では測定したいところ
に検出素子を設置するのみでよい。また、光路が反射板
などにより分割されている場合の光強度測定は、従来で
は光路長などを考慮して補正しなければならないのに対
して、本発明ではそのような必要がない。また、光源が
時間的に移動する場合は、従来では光源の移動に合わせ
て検出素子の角度を追従させる必要があったが、本発明
ではそのような必要がない。また、物体の移動などを検
知する手段として通常の７オトセンサとして使用する場
合にも、従来のフォトセンサでは光軸を正確に一致させ
る必要があったのに対し、本発明では、光軸合わせに自
由度がある。
さらには、不均一系における散乱光の測定においては、
従来では計算によって光強度を求めることは無理であり
、また特別に拡散法と光プローブを準備する必要があっ
たのに対し、本発明ではそのような問題はなく、構成簡
単にして、かつ容易に測定することができる。
従来では計算によって光強度を求めることは無理であり
、また特別に拡散法と光プローブを準備する必要があっ
たのに対し、本発明ではそのような問題はなく、構成簡
単にして、かつ容易に測定することができる。
なお、本発明による無指向性については、上述いずれの
実施例においても、光導Ｎ層２を形成していない外部リ
ードの延出部に当る部分（外部リード３．ｌＷ部３ｂ、
電極４）を除いた球面状の光導ｆｆ１ｆｆ２のほぼ全面
が寄与しているものである。
実施例においても、光導Ｎ層２を形成していない外部リ
ードの延出部に当る部分（外部リード３．ｌＷ部３ｂ、
電極４）を除いた球面状の光導ｆｆ１ｆｆ２のほぼ全面
が寄与しているものである。
また、光導電層２部分が有機溶剤に対して耐蝕性のある
３ｉなどの材質であれば、使用上の制約条件が緩和され
る。
３ｉなどの材質であれば、使用上の制約条件が緩和され
る。
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、球面状とした一方の電極
の外表面に接して球面状の光導電層を形成し、かつ、こ
の光Ｓ電層の外表面に接して、上記一方の電極の外部リ
ード延出部近傍に他方の電極を設けたことにより、外部
リード延出部近傍の外周側の電極部分以外はどの方向に
対しても同じ面積の感光体となり、どの方向に対しても
指向性を有しないフォトダイオードとなる。したがって
、光電変換素子として使うときであって、光強度測定に
際してフォトダイオードの設置に自由度が太き（、しか
も散乱光、収束および発散性の光、あるいは複数個の光
源によって照射されるような場合の真の光強度測定を、
極めて簡便にかつ、正確に行なうことができるなど、優
れた効果を奏する。
の外表面に接して球面状の光導電層を形成し、かつ、こ
の光Ｓ電層の外表面に接して、上記一方の電極の外部リ
ード延出部近傍に他方の電極を設けたことにより、外部
リード延出部近傍の外周側の電極部分以外はどの方向に
対しても同じ面積の感光体となり、どの方向に対しても
指向性を有しないフォトダイオードとなる。したがって
、光電変換素子として使うときであって、光強度測定に
際してフォトダイオードの設置に自由度が太き（、しか
も散乱光、収束および発散性の光、あるいは複数個の光
源によって照射されるような場合の真の光強度測定を、
極めて簡便にかつ、正確に行なうことができるなど、優
れた効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例による無指向性フォトダイオ
ードの断面図、第２図は本発明の他の実施例による断面
図、第３図は本発明の無指向性フォトダイオードの光電
変換特性を測定する状態を示す斜視図、第４図は本発明
と従来の）Ａトダイオードにおける光の照射角度に対す
る光の相対強度特性図、第５図（ａ） （ｂ）は本発明
と従来のフォトダイオードにおける平行光線が照射され
た時の作用説明図である。 １・・・電極、１ｂ・・・導電層、２・・・光導電層、
３・・・外部リード、３ｂ・・・導電部、４・・・電極
、５・・・絶縁層。 特許出願人 三田工業株式会社 代 理 人 弁理士 小谷悦司 同 弁理士 長１）正 同 弁理士 板谷康夫 第 １ 図 第２図 第３図 第 ４ 図 一θ呻 第 ５ 図
ードの断面図、第２図は本発明の他の実施例による断面
図、第３図は本発明の無指向性フォトダイオードの光電
変換特性を測定する状態を示す斜視図、第４図は本発明
と従来の）Ａトダイオードにおける光の照射角度に対す
る光の相対強度特性図、第５図（ａ） （ｂ）は本発明
と従来のフォトダイオードにおける平行光線が照射され
た時の作用説明図である。 １・・・電極、１ｂ・・・導電層、２・・・光導電層、
３・・・外部リード、３ｂ・・・導電部、４・・・電極
、５・・・絶縁層。 特許出願人 三田工業株式会社 代 理 人 弁理士 小谷悦司 同 弁理士 長１）正 同 弁理士 板谷康夫 第 １ 図 第２図 第３図 第 ４ 図 一θ呻 第 ５ 図
Claims (1)
- １、一方の電極を球面状とするとともに、この球面状電
極の外表面に接して、外部リード延出部を除いて球面状
の光導電層を形成し、かつ、この光導電層の外表面に接
して上記外部リード延出部近傍に、この外部リードおよ
び上記電極とは絶縁された他方の電極を設けたことを特
徴とする無指向性フォトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60062597A JPS61220482A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 無指向性フオトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60062597A JPS61220482A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 無指向性フオトダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220482A true JPS61220482A (ja) | 1986-09-30 |
Family
ID=13204891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60062597A Pending JPS61220482A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 無指向性フオトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61220482A (ja) |
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-
1985
- 1985-03-27 JP JP60062597A patent/JPS61220482A/ja active Pending
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