[发明专利]光学隔离系统和电路以及具有延伸横向P-N结的光子检测器

权利要求书

1.一种隔离电路，其包括：

光源，其经配置以沿光学路径产生给定波长的光信号；以及

光传感器，其与所述光源间隔开光学通道距离，所述光传感器包括：

半导体结构，其包含：

顶部，

底部，

前侧，其至少部分面向所述光学路径，

后侧，其与所述前侧间隔开，以及

多个横向侧，其在所述顶部与所述底部之间垂直地延伸，所述横向侧在所述前侧与所述后侧之间水平地延伸；以及

p-n结，其形成于所述半导体结构中，所述p-n结以大于常数K乘以对应于所述给定波长的所述半导体结构的吸收深度的有效结距离在所述前侧与所述后侧之间延伸，K大于或等于5。

2.根据权利要求1所述的隔离电路，其中K大于或等于10。

3.根据权利要求1所述的隔离电路，其中K大于或等于20。

4.根据权利要求1所述的隔离电路，其中所述半导体结构包含硅。

5.根据权利要求1所述的隔离电路，其中所述光传感器包括多个半导体结构，每个半导体结构包含：

顶部；

底部；

前侧，其至少部分面向所述光学路径以提供传感器表面以接收所述光信号；

后侧，其与所述前侧间隔开；

多个横向侧，其在所述顶部与所述底部之间垂直地延伸，所述横向侧在所述前侧与所述后侧之间水平地延伸；

p掺杂部分，其包含p型掺杂剂，所述p掺杂部分沿所述底部的至少一部分延伸；以及

n掺杂部分，其包含至少部分邻近于所述p掺杂部分的n型掺杂剂以形成以有效结距离在所述前侧与所述后侧之间延伸的至少一个p-n结，所述n掺杂部分沿所述顶部的至少一部分延伸，所述有效结距离大于常数K乘以对应于所述给定波长的所述半导体结构的吸收深度，K大于或等于5。

6.根据权利要求1或权利要求5所述的隔离电路，其中每个半导体结构包含多个n掺杂部分，所述多个n掺杂部分包含n型掺杂剂以形成基本上贯穿所述前侧与所述后侧之间的所述整个有效结距离的多个p-n结。

7.根据权利要求1或权利要求5所述的隔离电路，其中每个半导体结构进一步包含在所述顶部、所述底部、所述后侧和所述横向侧中的至少一个上的反射材料。

8.根据权利要求5所述的隔离电路，其进一步包括开关电路以电互连所述多个半导体结构的所述p-n结。

9.根据权利要求1所述的隔离电路，其包括调节器电路以基于来自所述光传感器的电信号提供电力供应信号。

10.根据权利要求1所述的隔离电路，其进一步包括：

引线框结构，其包含多个电导体，所述光源与所述引线框结构的所述第一对电导体电耦合，并且所述光传感器与所述引线框结构的所述第二对电导体电耦合；以及

模制封装结构，其包围所述光源、所述光传感器和所述引线框结构的部分，所述模制封装结构暴露所述第一对和第二对电导体的部分以允许到所述光源和所述光传感器的外部连接。

11.根据权利要求10所述的隔离电路，其进一步包括沿所述光学路径安置在所述光源与所述光传感器之间的光传输介质。

12.根据权利要求1所述的隔离电路，其中所述光传感器进一步包含：

电容器，其耦合在所述p掺杂部分与所述n掺杂部分之间；以及

电阻器，其耦合在偏压电压与所述n掺杂部分之间以将所述电容器充电到一定电压以向所述p-n结施加偏压到接近雪崩电压以允许通过所述p-n结俘获光子以使得所述p-n结传导雪崩电流以使所述电容器放电以产生表示所述光子的俘获的信号。