PHOTODIODEN von PREMA Der Aufbau bestimmt die spektrale Empfindlichkeit

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1 PHOTODIODEN von PREMA Der Aufbau bestimmt Empfdlichkeit Beispiel: Dual-Photodiode PR5001 Inhalt Automatisierung im Alltag steigert den Bedarf an 2 Absorptionsmaterial Die Edrgtiefe Photonen beeflusst Empfdlichkeit 2 Struktur Spektrale Empfdlichkeit. Der Efluss von Isolations- und Antireflexschicht Verbessertes Verhalten durch transparente Verpackung Beispielanwendungen für Die Kapazität eer Photodiode bestimmt en Reaktionszeit IR-Empfänger für Fernbenungen Erhöhte Empfdlichkeit durch PREMA Phototransistoren Die Anwendung von optischen Encon Zusammenfassung Page 1/17

2 Automatisierung im Alltag steigert den Bedarf an Neben bekannten Anwendungen wie: Bewegungssensoren (optische Inkrementalgeber), Helligkeitssensoren (Barcodescanner) o Aufnahme von Röntgenbiln, ( Krankenhäusern o an Flughäfen) meist Anwendung Industrie fden, steigt Bedarf an für den verbesserten Komfort im alltäglichen Leben. Zu sem Zweck sammeln Sensoren Informationen wie beispielsweise Helligkeit unmittelbaren Umgebung. E Smartphone kann Helligkeit des Bildschirms nur dann automatisch nachregeln, wenn es Lichtestrahlung erkennt. Dieses Beispiel beschreibt den Trend recht gut, wonach Nachfrage an leistungsstarken, effizienten und kleen weiter steigen wird. Ähnliche Esatzgebiete ergeben sich für TV-Geräte o Rückspiegel mit automatischer Abblendfunktion, Fahrzeugen Anwendung fden. Um Sicherheit weiter zu erhöhen, entsteht ee Vielzahl novativer Erfdungen im Bereich Automobildustrie. Unter anem können folgende Instrumente mit Hilfe von gesteuert werden: Frontschewerfer Rücklicht Armaturenbeleuchtung Rückspiegel mit Abblendfunktion Scheibenwischer Diese Funktionen werden zeit überwiegen Zahl mit automatischer Steuerung verbaut. Innovative Produkte haben Ihren Ursprung selbstverständlich nicht ausschließlich Automobildustrie. Es gibt ee Vielzahl weiterer Produkte mit Hilfe von funktionieren: optische Datenübertragung Analyse von Luftverschmutzung Messung des Blutdrucks wassersparende Handwaschbecken automatische Toilettenspülung Verbdung mit so genannten 'Wearables' könnten dabei ee besons wichtige Rolle für künftige Anwendungen spielen. Hierbei sd kompakte Bauform und niedriger Stromverbrauch Schlüssel für ee mögliche Integration. Absorptionsmaterial Die Edrgtiefe Photonen beeflusst Empfdlichkeit Bei den von PREMA fdet Lichtabsorption hauptsächlich schwach dotiertem Silizium statt. Durch direkte Bandlücke von Silizium ist Licht mit Wellenlängen kürzer als ~1135 nm Lage Elektronen-Loch-Paare zu erzeugen. Auf Grund ihrer hohen Mobilität können Page 2/17

3 Elektronen anschließend een n-dotierten Bereich driften und/o diffunren. Das terne Feld am pn-übergang macht sen Vorgang unumkehrbar und erzeugten Elektronen tragen zu eem Photostrom bei. Auf Grund Zustandsdichten im Valenz- und im Leitungsband, hängt Wahrschelichkeit Absorption ees Photons unter Erzeugung ees Elektron-Loch-Paares von dessen Energie bzw. seer Wellenlänge ab. Genauer gesagt, haben Elektronen mit höheren Frequenzen (Energien) ee höhere Wahrschelichkeit absorbiert zu werden. Photonen mit längeren Wellenlängen können Folge dessen tiefer Silizium edrgen. Berechnete Empfdlichkeiten von Siliziumschichten mit Dicken von 100 nm bis 100 µm sd Abb. 1 dargestellt. Neben eer Quanteneffizienz von 100 % (jedes Photon erzeugt e Elektron-Loch-Paar) sd Materialeigenschaften von Silizium maßgebend Berechnung egeflossen, im vorliegenden Spektrum den Bereich vom ultravioletten (< 400 nm) bis zum fraroten (> 700 nm) abdecken. Die Abhängigkeit n Empfdlichkeit von Dicke des Siliziums lässt sich leicht erkennen. Während ultraviolette Anteil des Lichtes bereits den ersten Mikrometern vollständig absorbiert wird, gibt es een ausgedehnten Bereich (5-100 µm), dem signifikante Unterschiede Absorption des fraroten Lichtes darzustellen sd. Basierend auf sem Effekt können bereits mit variierten n Empfdlichkeiten hergestellt werden. Auf zuständliche Filter kann somit verzichtet werden. PREMA Semiconductor GmbH stellt mit unterschiedlichen pn-übergängen her, um angepasste Empfdlichkeiten zu ermöglichen. Abbildung 1: Die Empfdlichkeit für verschiedene Sliziumdicken ist berechnet als Funktion Lichtwellenlänge. Struktur Mit Hilfe ezigartigen Herstellungsmethode, HochVoltImplatation, ist PREMA Semiconductor Lage verschiedene zu produzieren, den oben beschriebenen Effekt ausnutzen. Die verschiedenen Ausführungen mit ihren jeweiligen Querschnitten sd Abb. 2 Page 3/17

4 dargestellt. In Aufbau und Legende enthalten sd mehrere Silizium Dotierungskonzentration, e transparenter Isolator und metallische Kontakte. In Typ I, dem efachsten Fall, befdet sich ee dünne Schicht von stark dotiertem Silizium (dunkel-blau) an Oberfläche des schwach p-dotierten Substrates (hell grau). Damit befdet sich pn-übergang direkt unterhalb Oberfläche wodurch meisten Photonen detektiert werden können. Um een verbesserten elektrischen Kontakt zum Substrat zu erhalten wird e zusätzlicher Kontakt (Psub) mit erhöhter Löcherkonzentrationen implantiert (grau und schwarz). Mit angelegter Spannung Vcc werden generierten Elektronen, Kathode (NN) erreichen, gemessen. Obwohl Struktur Typ II und Typ III identisch ist, unterscheiden sie sich ihrer Funktion. Abweichende Empfdlichkeiten werden dabei durch Variation Außenbeschaltungen ermöglicht. Wie es Abb. 2 gezeigt ist, werden durch Implantation eer n-dotierten Wanne (orange) zwei getrennte pn-übergänge erzeugt. In dem das Substrat geerdet wird und Elektronen auf dem Weg zu Pbas gemessen werden, werden mit den Typ II ausschließlich Elektronen detektiert, nerhalb Wanne generiert worden sd. Für ee verbesserte Performance ist ee zusätzliche p-dotierung an Substrat-Isolator Grenzfläche implantiert. Im Gegensatz zum Typ II wird bei Photodiode Typ III pn-übergang unterhalb Wanne (orange) verwendet. Hierfür wird ausschließlich das Substrat (Psub) geerdet. Wanne (NN) und nerer p-dotierter Bereich (Pbas) sd kurz geschlossen, wobei Gesamtstrom mit leicht positivem Potential gemessen wird. Abbildung 2: Der schematische Aufbau Typ I-III Page 4/17

5 Spektrale Empfdlichkeit Verschiedene Ausführungen PREMA weisen unterschiedliche Empfdlichkeiten auf. Neben anen Eflussfaktoren spielt dabei räumliche Anordnung des pn-übergangs ee Rolle. Wie es Abb. 2 dargestellt ist, besitzt PREMA Photodiode Typ I senkrecht zur Oberfläche ee zu vernachlässigende räumliche Begrenzung. Damit können fast alle efallenden Photonen mit ausreichend Energie zum Photonenstrom beitragen. Dementsprechend ist Abb. 3 zu erkennen, dass sich Empfdlichkeit Typ I Photodiode (orange) vom sichtbaren (~400 nm) bis zum fraroten (IR) (~1100 nm) Licht erstreckt. Zum Vergleich ist Abb. 3 zusätzlich maximal erreichbare Empfdlichkeit (grau) dargestellt. Identisch zu Abb. 1 sd Quanteneffizienz von 100 % und Dicke Silizium Absorberschicht von 100 µm Berechnung egeflossen. Die Empfdlichkeit von Typ I ähnelt damit dem theoretischem Maximum. Auf stärker abweichende Mima wird im Folgenden egegangen. Neben dem Verhalten Typ I Photodiode können abweichende Empfdlichkeiten mit den Typ II und Typ III realisiert werden. Um bevorzugte Empfdlichkeiten im sichtbaren o IR Bereich zu erhalten, werden pn-übergänge jeweils nerhalb und unterhalb n-dotierten Wanne verwendet (vgl. Abb. 2). Daher ist Abb. 3 zu entnehmen, dass Photostrom von Typ II aus den oberflächennahen Siliziumschichten stammt. Die Empfdlichkeit für IR-Licht ist entsprechend reduziert. Abbildung 3: Spektrale Empfdlichkeiten Typ I - III. (vgl. Abb. 2). Während Typ I (orange) vergleichbar mit dem theoretischen Maximum ist, sd Typ II (blau) und Typ III (schwarz) speziell designet für ausgewählte Empfdlichkeit im sichtbaren o IR Spektrum. Im Gegensatz zu Typ II, detektiert PREMA Photodiode Type III een Photostrom, oberflächenfernen Schichten generiert wird. In sen Schichten ist sichtbare Anteil größtenteils absorbiert und übrig bleibt IR-Licht, dass als Photostrom detektiert werden kann (Abb. 3; schwarz). Page 5/17

6 Zudem ist darauf hzuweisen, dass Summe n Empfdlichkeiten Typ II und Typ III etwa von Typ I entspricht. Entsprechende externe Beschaltung ermöglicht Kombation von Typ II und Typ III und damit Bestimmung des sichtbaren o IR Anteils an Gesamtestrahlung. Zusätzlich können wertvolle Information erhalten werden, wenn man Veränung n Anteile mit Zeit detektiert. Im Gegensatz zur Simulation weisen gemessenen Spektren ee zusätzliche Peak-Struktur auf. Diese periodisch angeordneten Maxima werden durch Interferenzeffekte Isolationsschicht, während Herstellung auf das Silizium gebracht wird, erzeugt. Licht tritt Isolationsschicht (lektrische Schicht) e und wird anschließend an Isolation/Silizium Grenzfläche und an Oberfläche reflektiert. Durch Superposition reflektierten Strahlen treten Maxima und Mimal jeweils für destruktive und konstruktive Interferenz auf (Abb. 3). Da Interferenz vom Verhältnis von optischer Weglänge und Wellenlänge abhängt, veränt sich Position Peaks mit Dicke Isolationsschicht. Page 6/17

7 Der Efluss von Isolations- und Antireflexschicht PREMA PHOTODIODE TYP I Im Folgenden werden zwei Möglichkeiten präsentiert um den beschriebenen Interferenz Effekt zum unterdrücken. Die n Empfdlichkeiten PREMA Photodiode Typ I mit lektrischer Schicht (blau), ohne lektrische Schicht (black) und mit Antireflexschicht (orange) werden Abb. 4 gezeigt. Durch das Abtragen lektrischen Schicht entsteht ee größere Unstetigkeit Brechungsdizes von Luft zu Silizium. Die Anzahl das Silizium etretenden Photonen skt aus sem Grund. Zudem verschwden jedoch Interferenzeffekte, wie oben beschrieben lektrischen Schicht verursacht werden. Erhöhte Empfdlichkeit wird mit eer Antireflexschicht ARC (orange) erreicht. Auf das blanke Silizium wird dabei ee Schicht mit angepasstem Brechungsdex und entsprechen Dicke aufgebracht. Die Antireflexschicht ermöglicht damit ee Empfdlichkeit nahe dem theoretischem Maximum (vgl. Abb. 3). Mit PREMA Photodiode Typ I können damit Photonen mit Wellenlängen von 400 bis 1100 nm detektiert werden. Weiterführend zu bereits gezeigten Berechnungen für Empfdlichkeiten (Abb. 1) ist zudem ee detaillierte Simulation (grau) durchgeführt worden. Zuzüglich eer Quanteneffizienz von 100 %, sd dabei genaue Information über pn-übergang, Elektronendiffusion und den Effekt Antireflexschicht egeflossen. Abbildung 4: Spektrale Empfdlichkeiten von PREMA Photodiode Typ I mit lektrischer Schicht (blau), unbeschichtet (schwarz) und mit eer Antireflexionsschicht (orange). Für letztes ist zusätzlich ee detaillierte Simulation gezeigt (grau). Page 7/17

8 PREMA PHOTODIODEN TYP II UND TYP III Mit den Typ II (Abb. 5) und Typ III (Abb. 6) wurden ähnliche Messungen durchgeführt. Durch das Entfernen Isolationsschicht (lektrische Schicht) verschwden Interferenzeffekte (schwarz). Zugleich wird Empfdlichkeit bei beiden Typen reduziert. Die detaillierte Simulation zeigt jedoch das hervorragende Verhalten. Für ausgewählte Bereiche Wellenlänge ermöglichen zusätzlich aufgebrachte Antireflexschichten Empfdlichkeiten nahe dem theoretischen Maximum. Für PREMA Fotodioden Typ II und Typ III liegen Maxima Empfdlichkeit bei Wellenlängen von jeweils 530 nm und 880 nm. Abbildung 5: Spektrale Empfdlichkeit Typ II mit lektrischer Schicht (blau), unbeschichtet (schwarz) und mit Antireflexionsschicht simuliert (orange). Im Fall gemessene Typ II und Typ III wurde Wanne am weitesten das Siliziumsubstrat implantiert. In dem n-dotierte Bereich weniger tief implantiert wird, können veränte Empfdlichkeiten erhalten werden. Entsprechend dem Nachtsehen des menschlichem Auges kann damit Empfdlichkeit angepasst werden. Hier reicht Empfdlichkeit von 400 bis 600 nm. Abblidung 6: Spektrale Empfdlichkeit Typ III mit lektrischer Schicht (blau), unbeschichtet (schwarz) und mit Antireflexionsschicht simuliert (orange). Page 8/17

9 Verbessertes Verhalten durch transparente Verpackung Abbildung 7: Spektraler Photostrom von 10 verkapselten Typ I wurden gemessen. Neben dem Durchschnitt (blau) ist Sandartabweichung angegeben. Das Ätzen lektrischen Schicht und Abscheidung eer Antireflexschicht bedeuten weitere Prozessschritte, zusätzliche Kosten mit sich brgen. Wie es Abb. 7 dargestellt ist, werden Interferenzeffekte bereits durch das Verkapseln eem durchsichtigen Gehäuse reduziert. Bei eer Vielzahl von Anwendungen werden benutzt um een n Bereich zu messen. In sem Fall sd ohne zusätzliche Prozessschritte oft ausreichend. Um den Effekt transparenten Verpackung abschätzen zu können, ist Abb. 7 Durchschnitt des n Photostroms von 10 verschiedenen unter identischen Messbedgungen gezeigt (blau). Zudem ist für jede Wellenlänge entsprechende Standardabweichung angegeben (grau). Beispielanwendungen für Abbildung 8: Die Auslastung ees Fließbandes wird mit eer Lichtschranke gemessen. werden verwendet um elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Im efachsten Fall können wertvolle Informationen bereits gewonnen werden, dem e An/Aus Zustand registriert wird. Dabei steigt/fällt gemessene Intensität oberhalb/unterhalb ees gesetzten Schwellwertes. E Beispiel ist exemplarisch Abb. 8 dargestellt. Ee Lichtschranke aus LED und Photodiode kann verwendet werden um Postion von Flaschen auf eem Fließband zu Page 9/17

10 messen. Entsprechend Bewegungsrichtung wird hier Lichtstrahl senkrecht angeordnet. Damit detektiert Photodiode ee niedrigere Intensität wenn e Flasche den Lichtstrahl unterbricht. In hellen Räumen kann Htergrundtensität mit geeigneter Abschirmung gesenkt werden. Sollte s nicht ausreichen, kann IR Strahlung verwendet werden. Hierfür eignet sich PREMA Photodiode Typ III. Durch Anordnung eer Vielzahl von LEDs und kann Komplexität Überwachung erhöht werden. Wie verefacht Abb. 9 dargestellt ist, kann Form von Gegenständen durch Lichttensitäten festgestellt werden. Im vorliegenden Fall wird lediglich bei den 1 und 2 kee Veränung Intensität festgestellt, wenn Flasche sich senkrecht zur Bildebene bewegt. Wie zudem Abb. 9 dargestellt ist, können Intensitätsprofile verglichen werden um Herstellungsprozesse zu überwachen. An ser Stelle kommt ee weitere Stärke PREMA Semiconductor GmbH zu tragen. Mit Hilfe eer anwenspezifischen tegrierten Schaltung (ASIC) können Signale mehrerer kombiert werden, so dass beispielsweise ee Spannung ausgegeben wird. Je nach Anwendung kann Spannungsbereich angepasst werden. Des weiteren können ASICs Überwachung o Steuerung von Herstellungsprozessen tegriert werden. Ähnliche Systeme werden Fahrstühlen verbaut um beim Schießen Türen nötige Sicherheit zu gewährleisten. Zur Verefachung befden sich hier LED und Photodiode auf eer Seite. Dies wird realisiert, dem e Reflektor an anen Seite angebracht wird, Damit passiert Lichtstrahl Tür doppelt. Abbildung 9: Mit sogenannten Lichtvorhängen lässt sich Form von Gegenständen bestimmen. Page 10/17

11 Höhendifferenzen lassen sich mit Hilfe Triangulationsmethode optisch bestimmen. Bei ser Methode wird Streulicht fokussiert, welches an eer Oberfläche reflektiert wurde. Wie es schematisch Abb. 10 dargestellt ist, verursacht ee waagerechte Verschiebung Probe (schwarzer Pfeil), een veränten Fokuspunkt (roter Pfeil). Mit Hilfe eer räumlich auflösenden Photodiode kann Bewegung des Fokuspunktes detektiert werden. Entsprechend Dual-Photodiode PR5001 (siehe Deckblatt), könnten im vorliegenden Beispiel zwei unterschiedliche Höhen durch zwei getrennte aufgelöst werden. Auf Nachfrage können beliebig viele nebenean angeordnet werden um somit gewünschte Auflösung zu erhalten. Auch sem Fall kann Signalauswertung mit eem ASIC kundenspezifisch realisiert werden. Abbildung 10: Die Triangulationsmethode zum Messen von Höhenunterschieden Die Kapazität eer Photodiode bestimmt en Reaktionszeit Für ee Vielzahl an Anwendungen wie dem Messen Helligkeit Umgebung ees Bildschirms spielt Reaktionszeit von ee untergeordnete Rolle. Denkt man jedoch an optische Inkrementalgeber, Lichtpulse detektieren, stellt man schnell fest, dass en Auflösung/Geschwdigkeit auch durch Reaktionszeit des Photostroms limitiert ist. Ee Encoscheibe, mit eer Frequenz von 125 Hz rotiert und 4000 Segmente/Umfang unterteilt ist, erzeugt Lichtpulse von etwa 2 µs. Nimmt man zudem een Radius Encoscheibe von 2 cm an, ergibt sich ee Periodizität ees ezelnen Segmentes von 16 µm. Obwohl damit we Rotationsgeschwdigkeit noch Auflösung Encoscheibe extrem hoch sd, wird Reaktionszeit Photodiode relevant. Die Bedeutung Problematik steigt weiter da nerhalb ees Lichtpulses meist kurze Anstiegsbzw. Abfallzeiten gewünscht sd. Da es beim Anlegen eer Spannung Sperrrichtung zur Vergrößerung Verarmungszone kommt, stellt s ee Möglichkeit dar Kapazität eer Photodiode zu verrgern. Die Abhängigkeit Kapazität von eer Page 11/17

12 angelegten Sperrspannung ist für PREMA Typ I - III quantitativ dargestellt Abb. 11. Demnach kann ee signifikante Reduzierung erreicht werden, wenn ee Sperrspannung > 4 V angelegt ist. Durch das Anlegen noch höherer Spannungen reduziert sich Kapazität nur gergfügig. Auf Grund limitierten Größe Verarmungszone Fotodiode (vgl. Abb. 2), ist Anstieg Photodiode Typ II (blau) merklich kleer. den Faktor 10 reduziert. Gleichzeitig nimmt Empfdlichkeit jedoch nur um 20 % ab. Je nach Anforung kann reduzierte Empfdlichkeit ee untergeordnete Rolle spielen, wobei Gewn Reaktionszeit gleichzeitig unentbehrlich se kann. Wie egangs erwähnt, kann Kapazität eer Photodiode mit Hilfe eer Sperrspannung reduziert werden. Weiterführend ist Abb. 12 gezeigt, dass angelegte Sperrspannungen bis 10 V keen merklichen Efluss auf Empfdlichkeit Photodiode Typ I hat. Mit Sperrspannung > 4 V kann Kapazität von Typ I - III drastisch reduziert werden, wobei en Empfdlichkeit nicht variiert. Für Anwendungen mit besons hohen Reaktionszeiten ist ee 'spezielle' PREMA Photodiode Betracht zu ziehen. Abbildung 11: Für Typ I-III und für ee optimierte Photodiode ist Kapazität pro Fläche Abhängigkeit Sperrspannung dargestellt Zudem lässt sich Kapazität eer Photodiode durch e optimiertes laterales Layout des pn-übergangs reduzieren. Wie bereits Abb. 11 gezeigt ist, hat PREMA Semiconductor GmbH ee 'spezielle' Photodiode (gestrichelt) entwickelt, ee gergere Kapazität aufweist. Auch ohne angelegter Sperrspannung wird Kapazität um Abbildung 12: Auswirkungen von Sperrschichtspannungen auf Empfdlichkeit von PREMA Photodiode Typ I Page 12/17

13 IR Empfänger für Fernbenungen Abbildung 13: Blockschaltbild ees IR Empfängers für Fernbenungen Anwendung fdet 'spezielle' PREMA Photodiode mit reduzierter Kapazität beispielsweise als IR Empfänger für Fernbenungen von TV Geräten. E exemplarisches Blockschaltbild ist Abb. 13 dargestellt. Fernbenungen senden meist modulierte Signale mit Wellenlängen von 900 nm und Trägerfrequenzen von 36 o 38 khz. Damit ist Reaktionszeit 'speziellen' PREMA Photodiode mehr als ausreichend für den Betrieb. Nachdem des IR-Licht durch Photodiode absorbiert ist, erzeugt e Transimpedanzwandler (TIA) aus dem Photostrom e entsprechendes Spannungssignal, welches anschließend verstärkt (variable ga amplifier; VGA) wird. Störendes Rauschen wird anschließend durch e Bandpassfilter unterdrückt. Um das Signal letztendlich zu demodulierten und zu digitalisieren werden dahter jeweils e Integrator und e Hysterese-Komparator schaltet. Auf Grund ihrer Fähigkeiten ist PREMA Semiconductor GmbH Lage und komplexe Schaltkreise eem Chip anwendungsspezifisch zu kombieren. Weitere Sensorfunktionen können zusätzlich tegriert werden um ane Geräte zu steuern. Page 13/17

14 Die Anwendung von optischen Encon Abbildung 14: Schematische Darstellung ees von PREMA angebotenen optischen Encos Für een reibungslosen Ablauf spielt Messung von Bewegungen besons Automatisierungstechnologie ee wichtige Rolle. Neben anen Methoden können Rotationen und geradlige Bewegungen optisch detektiert werden. Der Messprzip ist schematisch Abb. 14 dargestellt. In sem Fall werden LED, Encoscheibe, Retikel und Photodiode (Chip) verwendet um e Signal entsprechend Bewegung zu generieren. Durch rotierende Encoscheibe Verbdung mit dem als Maske nendem Retikels wird das Licht abwechselnd transmittiert und geblockt. Um Auflösung zu verbessern wird das Retikel entwe nahe LED o nahe Photodiode justiert. Sorgfältig gewählte Raster erlauben höchste Auflösungen und Bestimmung Drehrichtung. Die große Erfahrung von PREMA Semiconductor GmbH im Bereich anwendungsspezifischen tegrierten Schaltungen (ASICs) ermöglicht Herstellung von tegrierten Schaltungen für weitere Signalverarbeitung. Kundenspezifisch kann neben trivialer Signalverstärkung Steuerung von externen Elementen wie LEDs o Motoren implementiert werden. Neben Schaltungen mit tegrierten befden sich, komplette Platen (PCB), Retikel, Encoscheiben und LEDs im Portfolio PREMA Semiconductor GmbH. Page 14/17

15 Erhöhte Empfdlichkeit durch PREMA Phototransistoren Abblildung 15: Schematischer Aufbau ees PREMA Phototransistors Ultrahohe Empfdlichkeit wird mit eem PREMA Phototransistor erreicht. Durch een zusätzlichen pn-übergang (Abb. 15) zwischen dem Emitter und dem n-dotiertem Kollektor wird e npn-transistor erzeugt. Anstelle ees Basis-Emitter-Stromes fdet Regelung des Kollektor-Emitter-Stroms jedoch durch efallende Lichtstrahlung statt. Mit Hilfe ses npn-transistors kann somit ee Stromverstärkung von ca. 100 erreicht werden (vgl. Abb 16 mit Abb. 5). Auf Grund enormen Stromverstärkung kann PREMA Phototransistor Anwendungen mit reduzierter Lichtestrahlung egesetzt werden (z.b Dämmerungsschalter). Basierend auf Ihrer Empfdlichkeit und Fähigkeit Schaltkreise elektrisch zu isolieren, kommen Optokoppler zum Esatz. Ihr Aufbau ist schematisch Abb. 17 dargestellt. Dabei werden LED und Phototransistor eem Gehäuse verkapselt. Reaktionszeiten von wenigen µm haben niedrige Grenzfrequenzen zur Folge. Somit betragen typische Grenzfrequenzen eige khz. Abbildung 16: Spektrale Empfdlichkeit des PREMA Phototransistors Abblildung 17: Schematischer Aufbau ees Optokopplers Page 15/17

16 Zusammenfassung und Transistoren von PREMA Semiconductor GmbH sd durch ihre variable Esetzbarkeit gekennzeichnet. Neben veränbaren n Empfdlichkeit spielen dabei auch niedrige Reaktionszeiten (Kapazitäten) und hohe Wirkungsgrade ee entscheidende Rolle. mit transparenter lektrischer Schutzschicht, können mit überzeugenden Preisen angeboten werden. Trotz auftretenden Interferenzen ist ser Typ für ee Vielzahl von Anwendungen, bei denen e tegrales Spektrum gemessen wird, geeignet. Gilt es Helligkeit zu detektieren um Helligkeit ees Bildschirms nachzuregeln spielen leicht veränliche Interferenzmaxima nur ee untergeordnete Rolle. Dieser Effekt kann ebenso vernachlässigt werden wenn es sich um Messung von an/aus Zuständen wie Lichtschranken handelt. Hier können variierende Photoströme ausgeglichen werden. Für den Esatz von PREMA mit monochromatischem Licht und dem Bedarf an quantitativen Messungen können PREMA mit eer Antireflexschicht egesetzt werden. Auf Grund angepassten Lichtekopplung können sie zuverlässige Absolutwerte liefern. Für Anwendungen bei denen schnelle Reaktionszeiten benötigt werden kommen mit reduzierter Kapazität zu Esatz. Somit lassen sich optische Enco mit klesten Auflösungen realisieren. Ultra-hohe Empfdlichkeiten können hgegen mit Phototransistoren erreicht werden. E npn-transistor erreicht hierbei ee 100 fache Stromverstärkung. Offene Fragen können jezeit an unser Team gerichtet werden. Dadurch können wir Ihnen bestmöglich helfen, für Sie geeignetste Lösung zu fden. Im Designen von ASIC Produkten ist PREMA Semiconductor GmbH seit mehr als 20 Jahren erfolgreich am Markt aktiv. Dementsprechend können wir Ihnen Verbdung mit anwendungsspezifischen ICs anbieten. Dies führt zu novativen Produkten Ihnen Vorteile gegenüber Ihren Mitbewerbern verschaffen. Die Hochvolt-Implantation als exklusiver Herstellungsprozess PREMA Semiconductor GmbH erschwert zugleich 'Reverse Engeerg'. E Kopierschutz ist damit jedem von PREMA gefertigten ASIC tegriert und schützt damit Ihr Produkt vor Piraterie. Page 16/17

17 Disclaimer Information provided by PREMA is believed to be accurate and correct. However, no responsibility is assumed by PREMA for its use, nor for any frgements of patents or other rights of third parties which may result from its use. PREMA reserves the right at any time without notice to change circuitry and specifications. Life Support Policy PREMA Semiconductors products are not authorized for use as critical components life support devices or systems without the express written approval of PREMA Semiconductor. As used here: 1. Life support devices or systems are devices or systems which, (a) are tended for surgical implant to the body, or (b) support or susta life, and whose failure to perform when properly used accordance with structions for use provided the labelg, can be reasonably expected to result a significant jury to the user. 2. A critical component is any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness. PREMA Semiconductor GmbH Robert-Bosch-Str Maz Germany Phone: Fax: prema@prema.com Web site: Page 17/17