[其他]半导体光控变容器

说明书

本发明所属技术领域为半导体光电子器件，是一种由光源控制的对光辐射敏感的半导体器件，光源能控制该器件的电容值。

半导体分立器件大致有两类：MOS型和结型，而且都作成了非线性电容器，但把这两种电容器结合在一起，也即把MOS型和结型结合起来构成MINP（金属-绝缘体-N型半导体-P型半导体）四层结构的非线性电容器未见有报道。在这种MINP四层结构的器件中具有这样的光致变容效应：器件的电容值随光强的变化而变化，并且这方面的变化情况随所加偏置电压的极性和大小而不同，所以有非常广阔的应用场合。

本发明的目的在于提供一种利用MINP四层结构中的光致变容效应的光控变容器，能应用于以下许多方面：（1）作为光敏可变电容二极管;（2）变容式光控开关;（3）光电耦合器;（4）光控有源滤波器;（5）光强-频率变换器等等。

图1为本发明的半导体光控变容器的结构示意图。

图2为本发明的半导体光控变容器在不同的光强下，其电容值C随偏压Vec变化的特性曲线。

图3为本发明的半导体光控变容器分别在He-Ne激光和相距20cm的200W钨丝灯照射下的电容值C随偏压Vec变化的特性曲线。

图4为本发明的半导体光控变容器在钨丝灯照射下的电容值与不受光照时的电容值的差ΔC随偏压Vec变化的曲线。

图5为本发明的半导体光控变容器的顶视图和剖面图。

本发明的半导体光控变容器具有附图1所示的四层结构，由抗光反射的增透膜〔1〕、集电极C〔2〕、绝缘层〔3〕、N型外延层〔4〕、P型衬底〔5〕和发射极E〔6〕组成。该器件的电容值C随所照的光强不同而不同，附图2示出了该器件在不同的光强下，其电容值C随偏压Vec变化的特性。当器件的偏置电压Vec极性和大小不同时，器件的电容值C随光强I的变化也不同。一般情况，电容C随光强I增加而增加，当光强达到大注入效应时，在负偏压的某个值附近，出现容谷效应，即开始电容C随光强I的增加而增加，当光强I大到一定程度，电容C反随光强I增加而减小，使得电容C随偏置电压Vec变化的曲线出现一个低谷。

附图3是半导体光控变容器分别在He-Ne激光和相距20cm的200W钨丝灯照射下的电容值C随偏压Vec变化的特性。图3下部也示出了不受光照时电容值C随偏压Vec变化的特性。

附图4是半导体光控变容器在钨丝灯照射下的电容值与不受光照时的电容值的差ΔC随偏压Vec变化的特性。从图4可看出当偏压Vec＝+0.7V时，ΔC有最大值;图中也看出零偏压时ΔC也处于较高值，这给器件的使用带来了方便。

本发明的半导体光控变容器与现有的类似的器件相比较，具有如下的优点：

（1）由于光强I能直接控制该器件的电容值，因此开拓了与频率有关的光控电路，例如：光强-频率变换器;光控调谐器;光控滤波器等，这是其它光敏器件难以办到的。

（2）本器件是一个二元函数的器件，其电容值随光强I和偏置电压Vec两个变量而变化，而且还可以是非线性函数关系，因此用途广泛。

（3）固定偏压时，光强I与其电容值C在一定的范围内线性很好，可直接作光敏变容式二极管。

（4）本器件工艺简单，易于实现，因此成品率高。

（5）本器件的工艺与集成电路工艺相容，适于作成具复杂功能的集成块。

本发明的最佳实施例可用附图5进一步说明。图5上部为半导体光控变容器的顶视图;下部为其剖面图。图中增透膜〔1〕的厚度为700左右，栅状的集电极〔2〕的厚度为3000，绝缘层〔3〕的厚度为100，N型外延层〔4〕的厚度为8μm，P型衬底〔5〕厚度为0.38mm，背电极即发射极E〔6〕的厚度为3000，图中〔7〕为引线孔。

本发明的具体制作工艺是：（1）P型衬底〔5〕选电阻率为0.08Ωcm以下的重掺杂的P型单晶硅，〈100〉晶向，经切、磨、抛后厚度为0.38±0.02mm，无位错。