[其他]位置－灵敏的辐射探测器

说明书

本发明涉及一种用于测定及控制辐射束位置的半导体器件。辐射束入射于对辐射灵敏的半导体本体的主表面上，该本体至少含有两个对辐射-灵敏的二极管，它们与邻近的半导体本体形成一个整流结，并配有一些引线以引出入射辐射所产生的电流。

所谓辐射束的位置是指辐射束的平衡点（balance）的位置。通常，该平衡点可理解为这样的一个点，即在该点的一侧，在单位时间内的入射光子数等于该点另一侧的入射光子数。对于对称束，平衡点与该束的轴重合。

上述辐射-灵敏半导体器件可用于诸如图象显示中的光敏线路以及用来对光束（或其它辐射束）进行跟踪或定位的装置中。辐射探测也可用于光谱分析领域，特别是波长范围为200～1100毫微米和例如，软X-射线的光谱分析。这种装置还可用来探测粒子束（诸如电子、α粒子或高能粒子）。这种半导体器件（特别是在可见光波长范围内）也可用于测定位置的测量仪器，按照样品测量弯曲度或用于自动装配线中。

本发明还涉及一种聚焦误差探测系统，该系统配有本发明所述的半导体器件，此外，本发明还涉及一种在记录器的辐射-记录表面上写入及读出信息的装置，该装置配有这样的聚焦误差探测系统。

申请人在荷兰专利申请8003906号（于1982年2月1日公布）中已描述了在本说明书第一段中所提及的这种半导体器件。该申请描述了采用一种所谓四分二极管（Quadrant    diode）的聚焦误差探测系统，可用来探测物镜系统的第一辐射-反射表面与第二聚焦表面（例如致密磁盘或视频磁盘装置）之间的偏离。

其中所述的这种四分二极管的响应确实很快，过渡曲线极陡，然而，在装配中必需使具有正确聚焦的辐射束精确地入射于二极管四个象限之间的半导体表面上。从所允许的误差来看（各象限间的距离约为5微米），这样的装配以及有关的调整是非常困难，也是非常耗费时间的。

在含有分束元件和由窄条彼此隔开的多个探测器所组成的随后的辐射-灵敏探测系统的聚焦误差探测系统中也存在这种装配问题，在这系统中分束元件位于从辐射反射表面反射回来的反射束光路中，分束元件将反射束分成支束，入射于分立的窄条上。在这后一种情况下，可以保证子束在探测器表面上所形成的束斑中心入射在这些分立的窄条上，并且由于使分立窄条互相形成锐角而达到正确的聚焦。然后，用机械移动探测器表面的方法，如申请人在荷兰专利8202058号申请书中所详细描述的，可以达到正确的初始校正。但是，这种机械校正将随时间和/或随温度而变，因此需要经常调整探测器平面的位置。

为此，本发明提出一种如本文第一段所描述的半导体器件，这种器件特别适合于这种聚焦探测系统，在这种系统中零点校正相当简单。还可对这种半导体器件的设计进行改进，使之适用于其它应用范围。

根据本发明，在本说明书第一段中所描述的这种器件的特征在于：至少在工作条件下在二极管之间有一高欧姆电阻区作为电流通道，同时器件还配有一调整线路，用来在和二极管相关联的各整流结上施加互相不同的偏置电压，因此，与辐射束入射于二极管间的主表面上的位置无关，这两个二极管所产生的电流实际上是相等的。

本发明所根据的事实是：在这种半导体器件中可以利用通过二极管的差分电流来实现简单的机电或电子线路调零。这种调整取代了在聚焦探测系统中的机械调整（位移和锁定）。因而，不需要很精密的装配，当然，还应保持有相当好的高频性能。例如，上述调零工作可以由可变电阻或通过电位计线路来实现，在这种情况下，电子线路中应考虑到所产生的光电流的变化。

值得注意的是，调零平衡点并不一定必须在离二极管的等距离处，可以用改变一个或两个二极管的偏置电压的方法使其在二极管间的连线上移动。含有该器件的调整系统调节入射辐射的位置，以使入射辐射束的平衡点与零点调整或校准调整相一致（除极小的误差信号以外）。

该二极管可以是用调整半导体材料形成肖特基结的金属区。然而更可取的是，这些二极管是由与邻近半导体本体部分形成Pn结的半导体区构成的。

如果需要，可以把二极管测得的光电流直接记录下来，用作进一步信息处理之用。然而，更可取的是，零点调整用的调节线路产生一个与二极管电流有关的输出信号。

现以几个实施例为例来详细地阐明本发明，其中：

图1是半导体器件的部分截视图，用来说明本发明的基本思想，

图2是根据本发明制作器件的实施例内含调整线路在内的线路图，

图3是一个平面图，图4是以沿Ⅳ-Ⅳ线对图3剖切来表示的另一个半导体器件，

图5表示了图3和图4所示的器件，包括其调整线路在内，