[其他]半導體光控變容器

在審

• 申請號: 101987000003187
• 申請日: 1987-04-29
• 公開（公告）號: CN87103187B
• 公開（公告）日: 1988-09-21
• 發明（設計）人: 朱長純;劉君華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 代理公司: 西安交通大學專利事務所
• 代理人: 徐文權

本發明公開一種半導體光控變容器，屬半導體光電子器件，是一種由光源控制的對光輻射敏感的半導體器件，具ＭＩＮＰ四層結構，是以其兩端電壓為參變量的其兩端電容值隨光強變化的器件。具有如下各方面用途：作為光敏可變電容二極管、變容式光控開關、光電耦合器、光控有源濾波器和光強一頻率變換器等。本器件工藝一般，且與集成電路工藝相容，易于制得復合功能的集成塊。

本發明所屬技術領域為半導體光電子器件，是一種由光源控制的對光輻射敏感的半導體器件，光源能控制該器件的電容值。

半導體分立器件大致有兩類：MOS型和結型，而且都作成了非線性電容器，但把這兩種電容器結合在一起，也即把MOS型和結型結合起來構成MINP（金屬-絕緣體-N型半導體-P型半導體）四層結構的非線性電容器未見有報道。在這種MINP四層結構的器件中具有這樣的光致變容效應：器件的電容值隨光強的變化而變化，并且這方面的變化情況隨所加偏置電壓的極性和大小而不同，所以有非常廣闊的應用場合。

本發明的目的在于提供一種利用MINP四層結構中的光致變容效應的光控變容器，能應用于以下許多方面：（1）作為光敏可變電容二極管;（2）變容式光控開關;（3）光電耦合器;（4）光控有源濾波器;（5）光強-頻率變換器等等。

圖1為本發明的半導體光控變容器的結構示意圖。

圖2為本發明的半導體光控變容器在不同的光強下，其電容值C隨偏壓Vec變化的特性曲線。

圖3為本發明的半導體光控變容器分別在He-Ne激光和相距20cm的200W鎢絲燈照射下的電容值C隨偏壓Vec變化的特性曲線。

圖4為本發明的半導體光控變容器在鎢絲燈照射下的電容值與不受光照時的電容值的差ΔC隨偏壓Vec變化的曲線。

圖5為本發明的半導體光控變容器的頂視圖和剖面圖。

本發明的半導體光控變容器具有附圖1所示的四層結構，由抗光反射的增透膜〔1〕、集電極C〔2〕、絕緣層〔3〕、N型外延層〔4〕、P型襯底〔5〕和發射極E〔6〕組成。該器件的電容值C隨所照的光強不同而不同，附圖2示出了該器件在不同的光強下，其電容值C隨偏壓Vec變化的特性。當器件的偏置電壓Vec極性和大小不同時，器件的電容值C隨光強I的變化也不同。一般情況，電容C隨光強I增加而增加，當光強達到大注入效應時，在負偏壓的某個值附近，出現容谷效應，即開始電容C隨光強I的增加而增加，當光強I大到一定程度，電容C反隨光強I增加而減小，使得電容C隨偏置電壓Vec變化的曲線出現一個低谷。

附圖3是半導體光控變容器分別在He-Ne激光和相距20cm的200W鎢絲燈照射下的電容值C隨偏壓Vec變化的特性。圖3下部也示出了不受光照時電容值C隨偏壓Vec變化的特性。

附圖4是半導體光控變容器在鎢絲燈照射下的電容值與不受光照時的電容值的差ΔC隨偏壓Vec變化的特性。從圖4可看出當偏壓Vec＝+0.7V時，ΔC有最大值;圖中也看出零偏壓時ΔC也處于較高值，這給器件的使用帶來了方便。

本發明的半導體光控變容器與現有的類似的器件相比較，具有如下的優點：

（1）由于光強I能直接控制該器件的電容值，因此開拓了與頻率有關的光控電路，例如：光強-頻率變換器;光控調諧器;光控濾波器等，這是其它光敏器件難以辦到的。

（2）本器件是一個二元函數的器件，其電容值隨光強I和偏置電壓Vec兩個變量而變化，而且還可以是非線性函數關系，因此用途廣泛。

（3）固定偏壓時，光強I與其電容值C在一定的范圍內線性很好，可直接作光敏變容式二極管。

（4）本器件工藝簡單，易于實現，因此成品率高。

（5）本器件的工藝與集成電路工藝相容，適于作成具復雜功能的集成塊。