1 Überblick über die Sensorik

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334 6.5 Photoleiter 6.5 Photoleiter 335
Bild 6.5-3 Aufbau und Kennlinie eines Kadmiumsulfid-Photowiderstands (nach [3.39])
Photoleitende Sensoren werden häufig eingesetzt, wenn aus übergeordneten Gesichtspunkten
Werkstoffe (z.B. einem kleinen Bandabstand bei Infrarotsensoren) verwendet
werden müssen, die technologisch noch zu wenig beherrscht werden, um die wirtschaftliche
Fertigung höherentwickelte Bauelemente (z.B. mit pn-Übergängen) zu ermöglichen.
Einige Beispiele für solche Werkstoffe sind in Tab. 6.5-1 zu finden.
Eine überragende Bedeutung haben Mischkristalle der Legierungen Quecksilber-Tellurid
(HgTe) und Kadmiumtellurid (CdTe), bei denen sich über die Zusammensetzung die
Breite der Bandlücke kontinuierlich – bis zur Bandlücke Null – einstellen läßt (Bild 6.5-
4).
Bild 6.5-4
Größe der Bandlücke von Mischkristallen der Legierungen HgTe und CdTe in
Abhängigkeit von der Zusammensetzung (nach [6.1])
Mit solchen Legierungen lassen sich Infrarotsensoren herstellen, deren maximale
Empfindlichkeit im Bereich sehr langer Wellenlängen – also im tiefen Infraroten – liegen
kann. Die Herstellung vieler Sensoren in eindimensionalen oder zweidimensionalen
Anordnungen (Arrays) erlaubt die Aufnahme von Infrarotbildern. Bild 6.5-5/I.
zeigt einen Ausschnitt aus einer Zeile von Photoleitern, Bild 6.5-5/II. die entsprechende
Fertigungstechnologie.
Bild 6.5-5 Photoleitende Infrarotsensoren aus Hg 1-x Cd x Te (nach [6.1]):
I.) Ausschnitt aus einer Sensorzeile
II.)Fertigung von Sensorzeilen mit dem Aufbau wie in I.):
a) Ausgegangen wird von einem Hg 1-x Cd x Te-Kristall, der auf ein Saphirsubstrat
aufgeklebt wird (b). Anschließend wird der Hg 1-x Cd x Te-Kristall durch
Ätzen in die Form (c) strukturiert. Die Metallisierung erfolgt auf den schraffierten
Gebieten in (d). Die Sensorflächen zwischen den Metallkontakten werden
schließlich mit einer durchsichtigen Passivierung geschützt.
Um mit einer Sensorzeile wie in Bild 6.5-5 ein zweidimensionales Bild aufnehmen zu
können, muß die optische Abbildung des Aufnahmeobjektes über der Zeile hin- und hergeführt
(gescannt) werden (Bild 6.5-6). Ein Verfahren zur seriellen Auslesung der
Zeileninformation mit Integration der optisch generierten Ladungsträger bei einer
Scan-Richtung entlang der Zeile (Sprite-Detektor) wird in Bild 6.5-7 beschrieben.
Beim heutigen Stand der Technik können mit großem Aufwand und relativ geringer Fer-