JPS6154682A - 光感応発振素子 - Google Patents
光感応発振素子Info
- Publication number
- JPS6154682A JPS6154682A JP59177094A JP17709484A JPS6154682A JP S6154682 A JPS6154682 A JP S6154682A JP 59177094 A JP59177094 A JP 59177094A JP 17709484 A JP17709484 A JP 17709484A JP S6154682 A JPS6154682 A JP S6154682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor layer
- conductivity type
- photosensitive
- light
- 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.)
- Pending
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
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/103—Integrated devices the at least one element covered by H10F30/00 having potential barriers, e.g. integrated devices comprising photodiodes or phototransistors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- 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】
０）産業上の利用分野
この発明は光に感応してパルス出力を発振する光感応発
振素子に関する。
振素子に関する。
（ロ）従来技術
従来の光感応発振素子は、特許公報昭６８−４０４２６
に開示されているが、これには次のような問題点が見ら
れた。
に開示されているが、これには次のような問題点が見ら
れた。
（１） 光電流の蓄積部が光の入射面の裏面にあるた
め、光感度とくに短波長域の光感度が十分に得られない
。また構成上の制限からこの蓄積部を自由に設計できな
い。
め、光感度とくに短波長域の光感度が十分に得られない
。また構成上の制限からこの蓄積部を自由に設計できな
い。
（２）発振機構が、光電流のもたらす電位降下を利用し
ているので、光量が少ない場合には発振が行われない。
ているので、光量が少ない場合には発振が行われない。
ｅ→ 発明の目的
この発明は、このような問題点に鑑み、てなされたもの
で、その主目的の一つは、広い波長域にわたる光に対し
て感度が良好で、従来よりも弱い光に群しても発振可能
な光感応発振素子を提供することにある。
で、その主目的の一つは、広い波長域にわたる光に対し
て感度が良好で、従来よりも弱い光に群しても発振可能
な光感応発振素子を提供することにある。
に）発明の構成
この発明によれば、この問題点の解決手段として、
（ａ）第１の導電型を有する半導体基板、（ｂ）前記半
導体基板の片面の一方に形成されＰＮ接合する、第１の
導電型とは逆の導電型を有する第１半導体層、 （０）前記第１半導体層上面にそれぞれ区画形成された
第１の導電型を有する第２半導体層と第２の導電型を有
する電極用第８半導体層、 を備えたフォトダイオード部と、 （２）前記半導体基板の片面の他方に形成され第２の導
電型を有する第４半導体層、 （ｅ）前記第４半導体層の上面にそれぞれ区画形成され
、第１の導電型を有する第６半導体層及び第６半導体層
と第２の導電型を有する電極用第７半導体層、 （イ）前記第６半導体層上面の一部に形成され第２の導
電型を有する第８半導体層、 を備えたトランジスター部とからなる乙とを特徴とする
光感応発振素子が提供される。
導体基板の片面の一方に形成されＰＮ接合する、第１の
導電型とは逆の導電型を有する第１半導体層、 （０）前記第１半導体層上面にそれぞれ区画形成された
第１の導電型を有する第２半導体層と第２の導電型を有
する電極用第８半導体層、 を備えたフォトダイオード部と、 （２）前記半導体基板の片面の他方に形成され第２の導
電型を有する第４半導体層、 （ｅ）前記第４半導体層の上面にそれぞれ区画形成され
、第１の導電型を有する第６半導体層及び第６半導体層
と第２の導電型を有する電極用第７半導体層、 （イ）前記第６半導体層上面の一部に形成され第２の導
電型を有する第８半導体層、 を備えたトランジスター部とからなる乙とを特徴とする
光感応発振素子が提供される。
前記フォトダイオード部と前記トランジスター部とが各
々機能的に分離して構成されること、およびその各々に
異なるバイアス電圧が印加されて駆動することが、この
光感応発振素子の特徴である。
々機能的に分離して構成されること、およびその各々に
異なるバイアス電圧が印加されて駆動することが、この
光感応発振素子の特徴である。
（ホ）実施例
以下図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。
なおこれによってこの発明が限定されるものではない。
光感応発振素子０ηの構成を示す第１ＷＪにおいて、α
ＱはＰ型のシリコン基板、（１）はシリコン基板ａ時の
片面の一方に形成されＰＮ結合するようｎ型不純物を部
分的に拡散したｎ一層、（２）はｎ一層（１）の上にＰ
型不純物を部分的に拡散したＰ層、（３）はｎ一層（１
）の上にｎ型不純物を高濃度に拡散した電極用ｎ＋層で
あり、これらはフォトダイオードα→を構成する。また
（４）はシリコン基板αＱの片面の他方にｎ型不純物を
拡散したれ一層、（５）、 （６）、 （７）はｎ一層
（４）の上面にそれぞれ区画形成された２らのＰ層とｎ
＋層、（８）はさらにＰ層（６）の上面の一部にｎ型不
純物を高濃度Ｃど拡散して形成されたｎ＋層であり、こ
れらはＰ層（５）とｎ子局（８）を′それぞれエミッタ
ーとコレクターとする複合トランジスター（ト）を構成
′する。
ＱはＰ型のシリコン基板、（１）はシリコン基板ａ時の
片面の一方に形成されＰＮ結合するようｎ型不純物を部
分的に拡散したｎ一層、（２）はｎ一層（１）の上にＰ
型不純物を部分的に拡散したＰ層、（３）はｎ一層（１
）の上にｎ型不純物を高濃度に拡散した電極用ｎ＋層で
あり、これらはフォトダイオードα→を構成する。また
（４）はシリコン基板αＱの片面の他方にｎ型不純物を
拡散したれ一層、（５）、 （６）、 （７）はｎ一層
（４）の上面にそれぞれ区画形成された２らのＰ層とｎ
＋層、（８）はさらにＰ層（６）の上面の一部にｎ型不
純物を高濃度Ｃど拡散して形成されたｎ＋層であり、こ
れらはＰ層（５）とｎ子局（８）を′それぞれエミッタ
ーとコレクターとする複合トランジスター（ト）を構成
′する。
このように構成された光感応発振素子０９において、外
部からＰ層（２）とＰ層（５）とを短絡する。同一素子
上で低抵抗部を設は短絡させてもよい。ｎ＋ｙｔａ （
７）には電源（至）によってバイアス電圧（ｖム）を、
ｎ＋層（３）には電源（６）により（７人）より高い電
圧のバイアス電圧（ＶＢ）を第１図のように抵抗（９）
を介して印加する。光■がフォトダイオード（ロ）の受
光部であるＰ層（２）に入射すると、光電流によって電
荷がＰ層（２）に蓄積される。第２図（ａ）はこのＰ層
（２）の電位（ｖ２）の時間的変化を示し、同図軸）は
それに対応して流れるパルス電流（Ｉ）の時間的変化を
示す。Ｐ層（２）に電荷が蓄積されると、それにともな
ってＰ層（２）の電位（ｖ２）が第２図（ａ）のように
上昇する。もしＰ層（２）とＰ層（５）とが短絡されて
いない場合には、（ｖ２）は第２図（ａ）の破線のよう
にバイアス電圧ｆｆｍ）まで上昇する。しかし、Ｐ層（
２）とＰ層（５）とは短絡されているので、（ｖ２）が
スレッショルド電圧ｆｆｔｈ）を越えると直ちに、トラ
ンジスター部に）のエミッターすなわちＰ層（５）から
コレクターすなわちｎ＋層（８）へ、第２図ら）に示す
パルス電流（Ｉ）が流れ、Ｐ層（２）の電荷が無くなる
と（ｖ２）は零となり電流α）は停止する。ここでスレ
ッショルド電圧（Ｖｔｈ）は、ｖｔｈ＝ｖＡ十ΔＶ で
表わされる。（ΔＶはバイアス電圧Ｖムに依存し、Ｖｔ
ｈ＜Ｖｎの関係にある。）そして再び光■によって生成
される電荷がＰ層（２）に蓄積されはじめる。これをく
り返えして光感応発振素子α◇はパルス間隔（ｔｌ）の
パルスを発振する。
部からＰ層（２）とＰ層（５）とを短絡する。同一素子
上で低抵抗部を設は短絡させてもよい。ｎ＋ｙｔａ （
７）には電源（至）によってバイアス電圧（ｖム）を、
ｎ＋層（３）には電源（６）により（７人）より高い電
圧のバイアス電圧（ＶＢ）を第１図のように抵抗（９）
を介して印加する。光■がフォトダイオード（ロ）の受
光部であるＰ層（２）に入射すると、光電流によって電
荷がＰ層（２）に蓄積される。第２図（ａ）はこのＰ層
（２）の電位（ｖ２）の時間的変化を示し、同図軸）は
それに対応して流れるパルス電流（Ｉ）の時間的変化を
示す。Ｐ層（２）に電荷が蓄積されると、それにともな
ってＰ層（２）の電位（ｖ２）が第２図（ａ）のように
上昇する。もしＰ層（２）とＰ層（５）とが短絡されて
いない場合には、（ｖ２）は第２図（ａ）の破線のよう
にバイアス電圧ｆｆｍ）まで上昇する。しかし、Ｐ層（
２）とＰ層（５）とは短絡されているので、（ｖ２）が
スレッショルド電圧ｆｆｔｈ）を越えると直ちに、トラ
ンジスター部に）のエミッターすなわちＰ層（５）から
コレクターすなわちｎ＋層（８）へ、第２図ら）に示す
パルス電流（Ｉ）が流れ、Ｐ層（２）の電荷が無くなる
と（ｖ２）は零となり電流α）は停止する。ここでスレ
ッショルド電圧（Ｖｔｈ）は、ｖｔｈ＝ｖＡ十ΔＶ で
表わされる。（ΔＶはバイアス電圧Ｖムに依存し、Ｖｔ
ｈ＜Ｖｎの関係にある。）そして再び光■によって生成
される電荷がＰ層（２）に蓄積されはじめる。これをく
り返えして光感応発振素子α◇はパルス間隔（ｔｌ）の
パルスを発振する。
とζろで、パルス間隔（ｔｌ）は、受光部のＰ層（２）
の電位（ｖ２）がバイアス電圧（Ｖｔｈ ）に達する時
間であるので、この（Ｖｔｈ ）を一定とすれば、（ｔ
ｘ）は受光量によって変化する。従って発振周波数は受
光量によって変化することになる。
の電位（ｖ２）がバイアス電圧（Ｖｔｈ ）に達する時
間であるので、この（Ｖｔｈ ）を一定とすれば、（ｔ
ｘ）は受光量によって変化する。従って発振周波数は受
光量によって変化することになる。
このようにして受光用のフォトダイオード部と発振用の
トランジスター部とを分離して光感応発振素子を構成し
たので、とくにフォトダイオード部の構造の設計の自由
度が従来よりも大きくなる。
トランジスター部とを分離して光感応発振素子を構成し
たので、とくにフォトダイオード部の構造の設計の自由
度が従来よりも大きくなる。
それによって素子が感応する光の波長域を広くすること
ができると共に、光に対する感度を向上させることもで
き、従来よりも弱い光に対して発振を行うことが可能と
なる。
ができると共に、光に対する感度を向上させることもで
き、従来よりも弱い光に対して発振を行うことが可能と
なる。
従来の素子においては、その最高感度波長は８０００λ
程度であり、その波長域も狭いものであるが、この実施
例の素子においては、最高感度波長は７０００λ〜１μ
ｍにわたって広くとることができた。
程度であり、その波長域も狭いものであるが、この実施
例の素子においては、最高感度波長は７０００λ〜１μ
ｍにわたって広くとることができた。
なお第１図α◆および０時に示すフォトダイオード部と
トランジスター部とは同一基板上に設けず、構造上全く
分離して構成してもよい。
トランジスター部とは同一基板上に設けず、構造上全く
分離して構成してもよい。
（へ）発明の効果
この発明によれば、受光部と発振部とを独立して構成し
設計上の自由度を大きくしたので、光電流による損失が
少なく、受光する光の広い波長域にわたって高感度の光
感応発振素子を提供することができる。
設計上の自由度を大きくしたので、光電流による損失が
少なく、受光する光の広い波長域にわたって高感度の光
感応発振素子を提供することができる。
第１図はこの発明に係る一実施例を示す構成図、第２図
は第１図の各部の波形を示すグラフである。 （１）Ｉ （４）・・・ｎ−型半導体層、（２”）１
（５）、 （６）・・・Ｐ型半導体層、（ａＬ （７）
、 （ａ）・・・ｎ生型半導体層、（９）・・・抵抗器
、 αＱ・・・Ｐ型シリコン基板、Ｑｌ）・・
・光感応発振素子、 （６）、Ｏ−１・・・電源。
は第１図の各部の波形を示すグラフである。 （１）Ｉ （４）・・・ｎ−型半導体層、（２”）１
（５）、 （６）・・・Ｐ型半導体層、（ａＬ （７）
、 （ａ）・・・ｎ生型半導体層、（９）・・・抵抗器
、 αＱ・・・Ｐ型シリコン基板、Ｑｌ）・・
・光感応発振素子、 （６）、Ｏ−１・・・電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、（ａ）第１の導電型を有する半導体基板、（ｂ）前
記半導体基板の片面の一方に形成されＰＮ接合する、第
１の導電型とは逆の導電型を有する第１半導体層、 （ｃ）前記第１半導体層上面にそれぞれ区画形成された
第１の導電型を有する第２半導体層と第２の導電型を有
する電極用第３半導体層、 を備えたフォトダイオード部と、 （ｄ）前記半導体基板の片面の他方に形成され第２の導
電型を有する第４半導体層、 （ｅ）前記第４半導体層の上面にそれぞれ区画形成され
、第１の導電型を有する第５半導体層及び第６半導体層
と第２の導電型を有する電極用第７半導体層、 （ｆ）前記第６半導体層上面の一部に形成され第２の導
電型を有する第８半導体層、 を備えたトランジスター部とからなることを特徴とする
光感応発振素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59177094A JPS6154682A (ja) | 1984-08-25 | 1984-08-25 | 光感応発振素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59177094A JPS6154682A (ja) | 1984-08-25 | 1984-08-25 | 光感応発振素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6154682A true JPS6154682A (ja) | 1986-03-18 |
Family
ID=16025025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59177094A Pending JPS6154682A (ja) | 1984-08-25 | 1984-08-25 | 光感応発振素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6154682A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5162887A (en) * | 1988-10-31 | 1992-11-10 | Texas Instruments Incorporated | Buried junction photodiode |
| JPH0624533A (ja) * | 1991-02-22 | 1994-02-01 | Ashworth Bros Inc | コンベア装置用のオーバレイ及びコンベア装置 |
| JPH07172533A (ja) * | 1993-09-03 | 1995-07-11 | Ashworth Bros Inc | コンベヤベルト用渦巻線オーバーレイ及び渦巻線オーバーレイを備えたコンベヤベルト |
-
1984
- 1984-08-25 JP JP59177094A patent/JPS6154682A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5162887A (en) * | 1988-10-31 | 1992-11-10 | Texas Instruments Incorporated | Buried junction photodiode |
| JPH0624533A (ja) * | 1991-02-22 | 1994-02-01 | Ashworth Bros Inc | コンベア装置用のオーバレイ及びコンベア装置 |
| JPH07172533A (ja) * | 1993-09-03 | 1995-07-11 | Ashworth Bros Inc | コンベヤベルト用渦巻線オーバーレイ及び渦巻線オーバーレイを備えたコンベヤベルト |
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