Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
2
6 5
Рис. 7.1.1. Поперечное сечение интегрального a-Si Н-цветодатчика полного диапазона:
1 - покрытие из смолы; 2 - выводной разъем; 3 - тыльный контакт; 4 - прозрачный контакт; 5 - светофильтр; б -стеклянная подложка
ми контактами и осаждаются на стеклянную подложку. В каждой системе фотодиодов с обратной стороны подложки крепятся красный, зеленый и голубой цветофильтры, так что каждый фотодиод может выделить различные цветовые сигналы. Поскольку пленка a-Si обладает высоким латеральным импедансом, нет необходимости в обособлении
Таблица 7.1.1. Характеристики a-Si : Н-фотодатчиков
Параметр Датчик видимого Моноцветовой Интегральный
света датчик цветодатчик
Размер, мм 3,5 X 6 X 1,5
Эффективная пло- 4-6,8 щадь, мм2
Чувствительность 0,6-1,0 мкА, (100 пк)
Темновой ток (3-20) • 10'"
(Ук = 1 В), А
Емкость между вы- 800-1200 водами (V = 0, / = 10 кГц), пФ
3,5 X 6 X 2 6,6 X 5,1 X 2
4-6,8 4X3
R = 1,56, G = 1,22 R : G : В = 5 : 3 : 2
В = 0,56 мкА/0,1 мВт
(3-20) • 10-" (3-20) ¦ 10-"
800-1200 800-1200
320
пленки внутри каждого диода во избежание латерального смешивания сигнальных токов. Тыльные контакты сенсорных диодов соединяются непосредственно с выводным разъемом без соединительных проводов. Таким образом три фотодиода интегрируются на одном кристалле со смоляным покрытием.
Изготовленные на a-Si : Н фотодатчики обладают почти такой же спектральной фотохарактеристикой, что и глаз человека, поэтому отпадает необходимость в коррекции чувствительности, как в случае фотодатчиков на монокристаллическом кремнии. Типичные размеры и характеристики такого интегрального фотодатчика приведены в табл. 7.1.1. Ожидается, что такой тип цветодатчика будет применяться в устройствах автоматического опознания или различения цветов.
7.1.3. Линейные фотодатчики для фототелеграфной аппаратуры
Халькогенидные фотодатчики
В настоящее время разрабатываются матрицы фотодатчиков контактного типа больших размеров с целью уменьшения размеров фототелеграфных передатчиков. Обычные фотодатчики, используемые сейчас в фототелеграфных передатчиках, представляют собой матрицы сенсоров, изготовленных по принципу зарядовой связи, которые интегрируются на кристаллах монокристаллического кремния. Поскольку промышленный выпуск кремниевых интегральных схем по мере роста размера кристалла снижается, необходимо стремиться к интеграции возможно большего числа фотодиодов на кристалле небольшого размера. Это приводит к уменьшению эффективной сенсорной площади каждого фотодиода, что уменьшает фоточувствительность. Более того, требования оптической системы уменьшить размер документов до размера фотодатчиков становятся все более жесткими по мере развития миниатюрных устройств. Возможно ухудшение периферийного разрешения из-за астигматизма линз и нельзя будет отказаться от длинного оптического пути в передатчике.
Указанные проблемы могут быть разрешены, если использовать линейную матрицу фотодатчиков контактного типа под размер документов. О создании такого устройства впервые сообщила фирма LEP во Франции [2], которая использовала фотопроводник из халькогенид-ного стекла на основе Те.
Более реалистично подошли к решению этого вопроса специалисты фирмы "Hitachi" [3, 4], электротехнической лаборатории Японской телефоно-телеграфной корпорации в Йокосуке и фирмы "Matsushita" [5]. Ямамото и др. из фирмы "Hitachi" показали, что фотодиод на основе Se-As-Te — халькогенидного стекла, используемый в передающей трубке модели "Сатикон" [6], имеет вполне пригодные для этой цели характеристики. При умеренном освещении (~ 10 лк) времена нарастания и спада у этого диода не превышают 5 мс. Этот тип фотодиода использовался в режиме памяти, например в передающих труб-
21 - 537 321
ках типа видикона, что приводило к высокой фогочувсгвигельносги. Кроме того, громоздкая фосфоресцирующая лампа для освещения документов в фототелеграфных передатчиках была заменена компактной и надежной матрицей свегодиодов. В этом еще одно преимущество фогодагчиков контактного типа, изготовленных из фотодиодов с большой апертурой. Оптическим волноводом к сенсорной матрице служила пластина из призменного волокна, на которой создавалась сенсорная матрица. Эта пластина контактирует с документом и проводит световой сигнал с достаточно высоким разрешением.
Комия и др. [5] из фирмы "Matsushita" и гелефоно-гелеграфной корпорации сообщили о создании линейного фогодагчика контактного типа с 2048 элементами для использования в фототелеграфной аппаратуре. Вначале в качестве чувствительной пленки использовался слой CdS. На этом полупроводнике, однако, время срабатывания достигало 100 мс при освещенности ~ 100 лк. Позднее эта величина была доведена до 10-20 мс за счет замены CdS фогопроводником CdS-CdSe. Использовалась матрица из градиентного волокна, которая могла проектировать изображение документа на сенсорную матрицу без уменьшения изображения. Конструкция напоминала оптическую систему, разработанную группой LEP, после того, как основой материала фогопро-водника вместо халькогенида на основе Те стал халькогенид на основе CdS [7].
