Быстродействующий фотодетектор

Быстродействующий фотодетектор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к оптоэлектроникё и может найти применение в волоконно-оптических линиях связи, оптических системах обработки информации. Сущность изобретения: в быстродействующем фотодетекторе на основе встречно-штыревой структуры контактов металл-полупроводник зазор во встречно-штыревой структуре выполнен в виде двухзаходной спирали, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s Н 01 L 31/07

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4942723/25 ,(22) 29.04,91 (46) 07,03,93. Бюл. № 9 (71) Саратовский филиал Института радиотехники и электроники Ан СССР (72) Н.М,Ушаков и В.И.Петросян (56) Downey P.Ì„Ìaãtin R.Y., Nahory R.Е., Zarimor 0,6. High Speed von bombarded in

Ga As photolonductors. Appl, Phys. Zett, 1985, v. 46, № 4, р. 396-399.

Wang S.G. Ultra-high-Speed photodiode

Zaser Focus / Electro-optics, 1983, ¹ 73, р, 90-106, Roth W., Schumacher Н., Ktage Y., Geeler

H.Z., Beneking H. The DSl-diode — a fast

targe area optoelectronic detector IEEE

Transaction on Electron Devices, 1983, v. ED32, № 6, р, 1034-1036.

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в волоконно-оптических линиях связи, оптических системах. обработки информации и лазер ной локации, Цель изобретения — повышение быстродействия при сохранении высокой чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что металлическая структура электродов выполнена в виде плоской, двухвходной спирали, состоящей из двух частей с однонаправленным ходом витков, причем концы частей спирали в центре ее электрически разомкнуты.

На фиг. 1 изображена многослойная структура фотодетектора: на фиг, 2 изображен быстродействующий фотодетектор с планарной встречно-штыревой структурой металлических электродов спирального ти„„5U 1800506 Al (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ФОТОДЕТЕКТОР (57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может найти применение в волоконно-оптических линиях связи, оптических системах обработки информации. Сущность изобретения: в быстродействующем фотодетекторе на основе встречно-штыревой структуры контактов металл-полупроводник зазор во встречно-штыревой структуре выполнен в виде двухзаходной спирали, 3 ил. па; на фиг. 3 изображена эквивалентная схема фотодетектора.

На полупроводниковую подложку l нанесен слаболегированный эпитаксиальный слой 2, на поверхности которого сформирована металлическая встречно-штыревая структура (фиг. 1). Она состоит из двух частей: 4-5 и 7-9. Каждая из частей спирали электрически соединяется с соответствующим электродом стандартной передающей линии (фиг. 2).

Структура эквивалентной схемы предлагаемого устройства, представленная на фиг. 3, аналогична прототипу. Отличие от прототипа только в величинах эквивалентных параметров 10 (Ls) и 11(C>), представляющих собой индуктивность и межвитковую емкость спирали. Параметр Ь значительно меньше аналогичного параметра прототипа из-за бифилярности спирали. Встречное на1800506 правление токов, протекающих по виткам спирали, создает магнитные поля противоположных знаков значительно снижающие суммарное поле спирали. Малая величина

Ls по сравнению с прототипом значительно снижает ограничения сверху по частоте изза отсутствия условий до возникновения резонанса последовательного контура С!. что расширяет полосу рабочих частот устройства, а следовательно, увеличивает его быстродействие.

Важным параметром схемы устройства является.межвитковая .емкость С!, Именно этот параметр в основном определяет быстродействие устройства, Постоянная времени фотодетектора тй=2, 2R»Ci, где

R» — сопротивление нагрузки (500 Ом для быстродействующих фотодетекторов).

На фиг. 2 плоская спираль делится диагоналями 407 и 508 на четыре равные части, причем части 405 и 705, а также 708 и 809 представляют собой некоторые эквивалентные емкости, включенные параллельно между собой, Частоты 457 и 789 включены последовательно. Предполагая, что межвитковый зазор постоянен и значительно меньше длины прямого отрезка витка, можно для сравнения расчета величины емкости воспользоваться формулой для плоского конденсатора. При этом емкость С! участка спирали, образованного двумя прямыми отрезками ее витков I! и I2 (I! > I2), будет пропорциональна длине меньшего проводника, т.е. С! - I2. Тогда емкость каждой из четырех частей при квадратной апертуре спирали Сч будет пропорциональ(! / 2 — ) на (N/2 — 1)А — 4d ", и. где А — апертура п =1 спирали, d — межвитковый зазор, N — число витков, Общая емкость спирали:

Ci = — Ср (N/2-1)А2С 2

2Сч +2Ся (!А/2 — !) — 40 g r!. п =!

Общая емкость прототипа: C»! (N-1) (A-2d).

Отношение емкостей С!/С! зависит от числа витков N и от выбранной величины

А/d, Существует некоторое число витков

N< для которого при N йя следует, что

CU!/CI 4, при этом N<= — . Подбирая

6А

2d соотношение размеров, можно в десятки раз уменьшить эквивалентную межвитковую емкость спирали и тем самым повысить быстродействие фотодетектора.

Пример конкретного выполнения.

Для отношения апертуры А к ширине межвиткового зазора d А/d=20, при А=

=40 мкм, d=2 мкм в числе витков N=Np=10 отношение величины емкости встречноштыревой и спиральной структур С!о/Ci=4.

При числе витков N=15 эта величина отноСш шения — =7,87.

С;

25 Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является использование широких апертур, при которых выигрыш в быстродействии становится значительным. По своим конструктивным

30 признакам предлагаемое устройство хорошо сопрягается с волоконно-оптическими линиями связи.

35 Формула изобретения

Быстродействующий фотодетектор на основе встречно-штыревой структуры контактов металл-полупроводник, разделенных зазором, выполненный HB полупроводнико40 вой подложке,отл ича ю щийс я тем,что с целью повышения быстродействия при сохранении высокой чувствительности, зазор во встречно-штыревой структуре выполнен в виде двухзаходной спирали.

1800506

Фиг. 2

Фиг. 3

Составитель № Толмачева

Техред M. Мор гентал Корректор M. Керецман

Редактор.Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 1168 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5