Многоэлементный кремниевый фотодиод

Предлагаемый многоэлементный кремниевый фотодиод (ФД) относится к области полупроводниковых приборов, чувствительных к излучению с длиной волны от 0,4 мкм до 1,1 мкм, и предназначен для применения в качестве приемников и датчиков инфракрасного излучения в составе оптических датчиков в системах фотоэлектрической автоматики, в устройствах бесконтактного измерения температуры, вычислительной и измерительной техники, программно управляемом оборудовании.
Существуют одноэлементные и многоэлементные кремниевые фотодиоды, чувствительные к излучению с длиной волны от 0,4 мкм до 1,1 мкм, предназначенные для применения в качестве приемников инфракрасного излучения. Не зависимо от количества в них фоточувствительных элементов все фоточувствительные элементы располагаются в одной плоскости, что затрудняет получение информации одновременно со всех направлений и определить степень освещенности в любой точке с конкретного направления.
Известен кремниевый фотодиод ФД-439, разработанный нашим предприятием, содержащий два фоточувствительных элемента, область спектральной чувствительности которого составляет диапазон от 0,4 мкм до 1,1 мкм, а также 96-площадочный кольцевой кремниевый pin-фотодиод.
Также известен 16-элементный кремниевый фотодиод ФД-321М, выпускаемый ОАО «ЦКБ «РИТМ» (г. Черновцы, Украина).
Недостатком приведенных аналогов является то, что у всех устройств фоточувствительные элементы расположены в одной плоскости и считывание поверхности излучения происходит в одном направлении, для получения информации со сферической поверхности излучения необходимо перемещение ФД для сканирования по сферической поверхности.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели и принятым за прототип является кремниевый фотодиод, описанный в заявке JP 2016009699 (МПК Н01L 31/12, опубл. 18.01.2016 г.), в котором считывание информации проходит равномерно в любом направлении просмотра. Такой результат достигается за счет применения светочувствительного датчика содержащего фильтр в форме полусферической оболочки, собранного в держатель. Недостатком заявленного технического решения является то, что по-прежнему невозможно определить положение источника и величину освещенности в любом направлении.
Задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, являются измерение освещенности в заданной точке.
Техническим результатом является создание фотодиода принимающего инфракрасное излучение одновременно со всех направлений, что позволяет определить суммарную степень освещенности в любой точке с конкретного направления.
Указанный технический результат достигается за счет того, что многоэлементный кремниевый фотодиод, содержащий держатель с фоточувствительными элементами, которые являются светочувствительными датчиками, от каждого фоточувствительного элемента идут проводники, соединенные в жгут и распаянные на разъем, отличающийся тем, что держатель имеет форму сферы с множеством граней, на которых размещены кристаллы с фоточувствительными элементами, залитые прозрачной, в заданном спектральном диапазоне, сферической оболочкой, что позволяет принимать инфракрасное излучение одновременно со всех направлений и сторон без перемещения самой конструкции.
Новым в предлагаемой полезной модели является конструкция держателя сферической формы с множеством граней, на которых размещены фоточувствительные элементы, залитые прозрачной, в заданном спектральном диапазоне, сферической оболочкой.
За счет применения держателя сферической формы фоточувствительные элементы размещаются по всей поверхности сферы, и инфракрасное излучение принимается одновременно со всех направлений, при этом не требуется перемещение и сканирование конструкции.
Сущность полезной модели поясняется чертежом фиг. 1, на котором изображен сферический держатель, на гранях которого расположены фоточувствительные элементы.
Согласно фиг. 1 и формуле полезной модели, многоэлементный кремниевый фотодиод содержит «сферический» держатель 1, например, диаметром 5 мм, на гранях которого размещены 20 фоточувствительных элементов 2, от каждого фоточувствительного элемента 2 идут проводники 3, соединенные в жгут 4 и распаянные на разъем 5, все фоточувствительные элементы 2 залиты прозрачной в заданном спектральном диапазоне сферической оболочкой 6.
В условиях эксплуатации многоэлементный кремниевый фотодиод фиксирует величину излучения в заданном спектральном диапазоне в угле 4π сферорадиан в конкретной точке пространства, где установлен многоэлементный фотодиод.
Предложенная конструкция была разработана для обеспечения оптимальной освещенности в заданной точке помещения (например, для помещений, изготовленных по технологии «сэндвич», для выращивания сельскохозяйственных культур или хранения сельскохозяйственной продукции).
Таким образом, предлагаемый многоэлементный кремниевый фотодиод, позволяет измерять освещенность в заданной точке и принимать инфракрасное излучение одновременно со всех направлений в угле 4π сферорадиан без перемещения самой конструкции фотодиода, что достигается за счет применения держателя «сферической» формы, на гранях которого расположены фоточувствительные элементы, залитые прозрачной, в заданном спектральном диапазоне, сферической оболочкой.