Фотодиодная структура для приемника инфракрасного излучения

Фотодиодная структура для приемника инфракрасного излучения предназначена для создания ИК фотоприемных устройств матричного типа. Фотодиодная структура содержит подложку GaAs с варизонной структурой Cd_xHg_1-x Te. В последней между поглощающим рабочим слоем с фиксированной запрещенной зоной и р-n переходом выполнен слой с нарастанием ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, в направлении от подложки, и выходом ширины запрещенной зоны на фиксированное значение, где расположен р-n переход. Между подложкой и рабочим слоем последовательно от подложки выполнены сильно легированный высокопроводящий слой с фиксированной запрещенной зоной и слой с запрещенной зоной в виде «горбика», с нарастанием и затем спадом до значения ширины запрещенной зоны в рабочем слое. На слое с нарастанием запрещенной зоны и изотипным варизонным переходом, с р-n переходом в области постоянного значения, выполнен слой с нарастанием ширины запрещенной зоны в направлении от подложки. Совокупность указанных слоев обеспечивает: повышение ампер-ваттной чувствительности и предельной частоты фотоприема, достижение однородности параметров по площади, снижение суммарной величины темнового тока и фонового фототока. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к полупроводниковой технике и может быть использована для создания фотоприемных устройств (ФПУ) матричного типа, предназначенных для регистрации и измерения инфракрасного (ИК) излучения.

Известна фотодиодная структура для приемника инфракрасного излучения (патент США на изобретение №4588446, МПК: 4 Н01L 21/385), содержащая полупроводниковую подложку, прозрачную в диапазоне длин волн, подлежащих регистрации, расположенную на подложке полупроводниковую варизонную структуру, причем варизонная структура выполнена в составе слоя, имеющего плавное увеличение ширины запрещенной зоны от подложки к поверхности, при этом подложка изготовлена из CdHgTe, а указанный слой получен посредством уменьшающего поверхностные токи утечки диффузионного отжига пленок Cd или Zn.

Известна фотодиодная структура для приемника инфракрасного излучения (патент США на изобретение №4549195, МПК: 4 Н01L 27/14), содержащая полупроводниковую подложку, прозрачную в диапазоне длин волн, подлежащих регистрации, расположенную на подложке полупроводниковую варизонную структуру, причем варизонная структура выполнена в составе двух слоев, образующих р-n переход, из материалов, имеющих отличные друг от друга значения ширины запрещенной зоны, первый слой расположен на подложке, на участке заданной площади, и выполнен из материала с меньшей шириной запрещенной зоны, а расположенный на нем второй слой - из материала с большей шириной запрещенной зоны, покрывая при этом всю площадь первого слоя и частично подложку, способствуя достижению уменьшения поверхностных токов утечки.

В качестве ближайшего технического решения известна фотодиодная структура для приемника инфракрасного излучения (патент США на изобретение №5880510, МПК: 6 Н01L 31/00), содержащая полупроводниковую подложку, прозрачную в диапазоне длин волн, подлежащих регистрации, расположенную на подложке полупроводниковую варизонную структуру, причем в составе варизонной структуры выполнен слой с противоположным типом проводимости относительно подложки и обеспечивающий уменьшение поверхностных токов утечки пассивирующий широкозонный варизонный

слой, при этом положка, осуществляющая функцию рабочего слоя, и слой с противоположным типом проводимости относительно подложки выполнены из CdHgTe, а пассивирующий широкозонный слой получен посредством диффузионного отжига пленок Cd или Zn.

К недостаткам вышеперечисленных известных технических решений относятся: отсутствие достижения максимальной ампер-ваттной чувствительности, низкая предельная частота фотоприема, отсутствие однородности параметров по площади, значительная суммарная величина темнового тока и фонового фототока.

Отсутствие достижения максимальной ампер-ваттной чувствительности обусловлено конструктивными особенностями известных фотодиодных структур для приемника ИК излучения. Конструктивные решения не устраняют в полной мере поверхностных токов утечки и допускают наличие поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда, что в результате приводит к недостаточно высокому квантовому выходу и, как следствие, снижению ампер-ваттной чувствительности.

Низкая предельная частота фотоприема является следствием высокого последовательного сопротивления в слое р - типа, поскольку при высокочастотном приеме предельная частота фотодиодного приемника, определяется не только временем диффузии-дрейфа носителей через базу, временем их пролета через область пространственного заряда (ОПЗ), а также величиной R_sC, где R _s - последовательное сопротивление, включающее сопротивление растекания по базовому слою и контактные сопротивления, С - емкость p-n - перехода. Следует отметить, что в случае гетеродинного приема, негативная роль R_s еще более существенна, так как наряду с частотным ограничением большая величина R _s приводит к значительному изменению рабочей точки (напряжение смещения) p-n - перехода вследствие протекания больших, порядка 1÷10 мА, токов, тогда как типичные мощности гетеродинного (опорного) пучка могут достигать единиц милливатт.

Негативное влияние большой величины R_s является существенным и для низкочастотных фотодиодных приемников матричного и линейчатого типа. При изготовлении таких приемников базовый контакт формируют в виде рамки, обрамляющей матрицу или линейку фотодиодов таким образом, что последовательное сопротивление складывается из сопротивления растекания по базовому слою, и характеризуется величиной, различающейся для центральных и периферийных элементов. Суммарный ток от отдельных p-n - переходов, текущий в базовом слое (от всех элементов или части элементов матрицы, что определяется режимом работы мультиплексора), может достигать такой величины, что падение напряжения в базовом слое, обусловленное им, сдвигает

рабочую точку фоточувствительных элементов. Последнее эквивалентно усилению фотоэлектрической связи между элементами, и приводит к дополнительному вкладу в шумы ФПУ.

Неоднородность параметров по площади, проявляющаяся при работе реализованных приемников ИК излучения в виде матрицы, обусловлена также наличием большой величины R _s. Последняя приводит к неоднородности параметров по площади матрицы, поскольку в обязательном порядке включает в себя сопротивление растекания по базовому слою, которое значительно отличается по величине для центральных и периферийных элементов.

И, наконец, относительно значительной суммарной величины темнового тока и фонового фототока. В случае матричного исполнения это приводит к необходимости обработки большого тока в ячейке считывания мультиплексора, что вносит ограничения на рабочую температуру и длинноволновую границу фотоприемной матрицы. Кроме того, большая величина тока по общим шинам мультиплексора ограничивает максимальный формат фотоприемной матрицы. Причина недостатка заключается в конструктивных особенностях фотодиодной структуры, в которой не предусмотрены меры, обеспечивающие требуемую суммарную величину темнового тока и фонового фототока.

Техническим результатом полезной модели является:

- увеличение ампер-ваттной чувствительности до максимального значения;

- повышение предельной частоты фотоприема;

- достижение однородности параметров по площади;

- снижение суммарной величины темнового тока и фонового фототока.

Технический результат достигается тем, что в фотодиодной структуре для приемника инфракрасного излучения, содержащей полупроводниковую подложку, прозрачную в диапазоне длин волн, подлежащих регистрации, расположенную на подложке полупроводниковую варизонную структуру, в составе варизонной структуры между поглощающим рабочим слоем с фиксированным значением ширины запрещенной зоны и р-n переходом выполнен слой с нарастанием ширины запрещенной зоны, формирующим изотопный варизонный переход, в направлении от подложки, и выходом ширины запрещенной зоны на фиксированное значение, в области которого и расположен р-n переход, а между подложкой и поглощающим рабочим слоем с фиксированным значением ширины запрещенной зоны последовательно в направлении от подложки выполнены полученный сильным легированием высокопроводящий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с нарастанием ее значения и затем с более плавным

спадом до значения, соответствующего ширине запрещенной зоны в рабочем слое, и на слое с нарастанием в направлении от подложки ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, со стороны р-n перехода, выполнен слой с нарастанием ширины запрещенной зоны в направлении от подложки.

В фотодиодной структуре на подложке в составе варизонной структуры выполнен дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки.

В фотодиодной структуре в составе подложки выполнен буферный слой, на котором расположена варизонная структура.

В фотодиодной структуре полупроводниковая варизонная структура выполнена из Cd_xHg_1-xTe, послойная вариация ширины запрещенной зоны задана послойной вариацией состава.

В фотодиодной структуре подложка выполнена из GaAs.

В фотодиодной структуре буферный слой выполнен прозрачным для излучения в спектральной области чувствительности фотоприемника.

В фотодиодной структуре буферный слой выполнен в составе слоев CdTe и ZnTe.

В фотодиодной структуре полученный сильным легированием высокопроводящий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны выполнен n-типа проводимости Cd _xHg_1-xTe, с х=0,3, толщиной 2,7 мкм, с концентрацией легирующей примеси 5,7×10 ¹⁷ см^-3.

В фотодиодной структуре слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с нарастанием ее значения и затем с более плавным спадом до значения, соответствующего ширине запрещенной зоны в рабочем слое, выполнен р-типа проводимости Cd_xHg _1-xTe, с нарастанием х до х=0,36, толщиной 1,0 мкм, с концентрацией легирующей примеси 4,7×10¹⁵ см ^-3.

В фотодиодной структуре поглощающий рабочий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны выполнен р-типа проводимости Cd_xHg_1-x Te, с х=0,225, толщиной 7,9 мкм, с концентрацией легирующей примеси 4,7×10¹⁵ см^-3 .

В фотодиодной структуре слой с нарастанием ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, в направлении от подложки, и выходом на фиксированное значение, в области которого и расположен р-n переход, выполнен толщиной 2,6 мкм, р-типа проводимости Cd_xHg_1-xTe, с нарастанием х в направлении от подложки от х=0,225 до х=0,250 и выходом х на постоянное значение, с концентрацией легирующей примеси 4,7×10 ¹⁵ см^-3.

В фотодиодной структуре слой с нарастанием ширины запрещенной зоны в направлении от подложки выполнен, выполнен толщиной 0,4 мкм, р-типа проводимости Cd _xHg_1-xTe, с нарастанием х в направлении от подложки от х=0,250 до х=0,490, с концентрацией легирующей примеси 4,7×10¹⁵ cм ^-3.

В фотодиодной структуре дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполнен n или р типа проводимости Cd _xHg_1-xTe, со спадом х в направлении от подложки от х=0,37 до х=0,3, толщиной 0,5÷1,5, с концентрацией легирующей примеси 3×10¹⁷ см ^-3.

В фотодиодной структуре р-n переход сформирован посредством выполнения области n типа проводимости с концентрацией свободных носителей заряда 10¹⁷÷10 ¹⁸ см^-2, толщиной 2 мкм.

Сущность полезной модели поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами. Фиг.1 - изменение ширины запрещенной зоны с расстоянием от поверхности подложки варизонной гетероэпитаксиальной структуры и схема расположения слоев, где 1 - дополнительный слой с плавным снижением ширины запрещенной зоны, 2 - высокопроводящий сильнолегированный слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, 3 - слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», 4 - рабочий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, 5 - слой с нарастанием в направлении от подложки ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, и выходом ее на постоянное значение, в области которого выполнен р-n (n-р) переход, 6 - слой с нарастанием ширины запрещенной зоны. Фиг.2 - профиль состава по толщине гетероэпитаксиальной варизонной структуры CdHgTe, выращенной молекулярно-лучевой эпитаксией на подложке GaAs.

В предлагаемой полезной модели достижение технического результата осуществляется следующим образом.

Уменьшение последовательного сопротивления Rs возможно за счет выполнения между рабочим поглощающим слоем и подложкой высокопроводящего слоя (В.С.Варавин, В.В.Васильев, Т.И.Захарьяш, С.А.Дворецкий, Н.Н.Михайлов, В.И.Овсюк, В.М.Осадчий, Ю.Г.Сидоров, А.О.Сусляков. «Фотодиоды с низким последовательным сопротивлением на основе варизонных эпитаксиальных слоев Cd _xHg_1-xТе» Оптический журнал, том 66, №12, 1999 г., стр.69-72), что обеспечивает повышение предельной частоты фотоприема и достижение однородности параметров по площади. В приведенном случае для снижения величины последовательного сопротивления R_s использовался узкозонный слой. Однако использование узкозонных слоев для устранения данных недостатков уровня техники отрицательно влияет на ампер-ваттную чувствительность

фотоприемников в связи с существующим дополнительным поглощением регистрируемого излучения в таких слоях. Альтернативный вариант снижения последовательного сопротивления R_s и, следовательно, повышения предельной частоты фотоприема и достижение однородности параметров по площади, заключается в выполнении между рабочим поглощающим слоем и подложкой в качестве высокопроводящего слоя сильнолегированного слоя (2) (см. Фиг.1), благодаря чему удается исключить влияние дополнительного поглощения в нем и обеспечить высокую ампер-ваттную чувствительность. Устранение дополнительного поглощения излучения связано с эффектом Мосса-Бурштейна и эффектом отсутствия поглощения при ширине запрещенной зоны в высокопроводящем сильнолегированном слое большей, чем в рабочем поглощающем слое.

В последнем случае дополнительным положительным эффектом является отсечка излучения в коротковолновой части спектра холодным отсекающим фильтром, функцию которого и выполняет высокопроводящий сильнолегированный слой (2) с шириной запрещенной зоны большей, чем в рабочем слое (4).

Увеличение ампер-ваттной чувствительности до максимального значения обеспечивается присутствием слоев (3) и (6) (см. Фиг.1): слой (3) с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика» «запирает» неосновные носители заряда в рабочем слое (4) со стороны подложки, слой (6) с нарастанием ширины запрещенной зоны устраняет влияние поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда и подавляет поверхностные токи утечки. В результате большая часть неосновных носителей заряда участвует в процессах формировании сигнала, чем обеспечивается более высокий квантовый выход и, как следствие, повышается ампер-ваттная чувствительность.

Требуемое снижение суммарной величины темпового и фонового тока достигается путем введения плавного изотипного р-Р перехода в состав варизонной структуры фотодиодного приемника излучения. Известно (В.В.Васильев, А.С.Дворецкий, В.С.Варавин, Н.Н.Михайлов, В.Г.Ремесник, Ю.Г.Сидоров, А.О.Сусляков, А.Л.Асеев, «Матричный фотоприемник на основе варизонного изотипного перехода в слоях Hg_1-xCd_xTe, выращенных методом МЛЭ», Автометрия, т.43, №4, с.с.17-24), что использование изотипного варизонного перехода позволяет создавать фотоприемные матрицы с параметрами, близкими к идеальному диоду, описываемому диффузионно-дрейфовым механизмом токопереноса.

Выполнение в составе варизонной полупроводниковой структуры слоя (5) (см. Фиг.1) с нарастанием ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, в направлении от подложки, и выходом ширины запрещенной зоны на

фиксированное значение, в области которого и расположен р-n переход, обеспечивает наличие потенциального барьера для движущихся к р-n переходу носителей заряда. Высота потенциального барьера задает величину потока движущихся к р-n (n-р) переходу носителей заряда, и тем самым обуславливает конкретную суммарную величину темнового тока и фонового фототока. Формирование потенциального барьера той или иной высоты в варизонном слое, то есть нарастание в направлении от подложки к р-n переходу ширины запрещенной зоны, осуществляется посредством вариации состава варизонной структуры. Потенциальный барьер выполняют между фоточувствительной областью, в которой происходит поглощение регистрируемого излучения (рабочий слой (4), см. Фиг.1), и р-n переходом, к которому осуществляют движение носители заряда для формирования сигнала.

Фотодиодная структура для приемника ИК излучения выполнена в составе: полупроводниковой подложки и расположенной на подложке полупроводниковой варизонной структуры.

Варизонная структура содержит последовательно располагаемые в отношении подложки элементы: полученный сильным легированием высокопроводящий слой (2) с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, слой (3) с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с нарастанием ее значения и затем с более плавным спадом до значения, соответствующего ширине запрещенной зоны в рабочем слое, поглощающий рабочий слой (4) с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, слой (5) с нарастанием в направлении от подложки ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход (см. Фиг.1), р-n переход (не показан) и слой (6) с нарастанием ширины запрещенной зоны в направлении от подложки (см. Фиг.1). В отношении слоев (3) и (6) следует отметить, что могут быть выполнены оба слоя или один из них.

Полупроводниковая подложка выбрана прозрачной в диапазоне длин волн, подлежащих регистрации, например, из GaAs.

Полупроводниковая варизонная структура, выполняющая активную функцию в фотоприеме, сформирована, например, на основе CdHgTe.

Материалы подложки и полупроводниковой варизонной структуры могут иметь значительную разницу постоянных кристаллической решетки (). В составе подложки при необходимости, как, например, в рассматриваемом случае выбора материала подложки из GaAs, и материала фотоприемника из CdHgTe ( до 14,6%) выполнен буферный слой. В частности, в состав буфера входят слои CdTe и ZnTe. Указанный бислойный буфер предназначен для оптимального согласования постоянных

кристаллической решетки материала подложки и материала слоев варизонной структуры с целью формирования последней, в максимальной степени удовлетворяющей условию высокого структурного совершенства. Буфер так же, как и подложка, является прозрачным в спектральной области фотоприема.

В частных случаях реализации полезной модели слои в составе полупроводниковой варизонной структуры выполняют нижеследующим образом.

Дополнительный слой (1) (см. Фиг.1) с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполняют n или р типа проводимости Cd _xHg_1-xTe с вариацией состава. Вариация состава характеризуется спадом х в направлении от подложки от х=0,37 до х=0,3. Толщина дополнительного слоя (1) составляет 0,5÷1,5, а концентрация легирующей примеси - 3×10 ¹⁷ м^-3.

Высокопроводящий слой (2) (см. Фиг.1), полученный сильным легированием, выполняют с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, например, n-типа проводимости Cd_xHg_1-x Te, с х=0,3. Толщина слоя (2) составляет, например, 2,7 мкм, а концентрация легирующей примеси - 5,7×10 ^-7 см'³.

Слой (3) (см. Фиг.1) с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с нарастанием ее значения и затем с более плавным спадом до значения, соответствующего ширине запрещенной зоны в рабочем слое, выполняют, например, р-типа проводимости Cd_xHg _1-xTe, с нарастанием х до х=0,36 и последующим спадом. Его толщина составляет, например, 1,0 мкм, а концентрация легирующей примеси - 4,7×l0¹⁵ cм ^-3.

Поглощающий рабочий слой (4) (Фиг.1) с фиксированным значением ширины запрещенной зоны выполняют, например, р-типа проводимости Cd_xHg_1-x Te, с х=0,225, толщиной 7,9 мкм, с концентрацией легирующей примеси 4,7×10¹⁵ см^-3 .

Слой (5) (см. Фиг.1) с нарастанием ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, в направлении от подложки, и выходом ширины запрещенной зоны на фиксированное значение, в области которого и расположен р-n переход, выполняют, например, толщиной 2,6 мкм, р-типа проводимости Cd _xHg_1-xTe, с нарастанием х в направлении от подложки от х=0,225 до х=0,250 и выходом х на постоянное значение, с концентрацией легирующей примеси 4,7×10 ¹⁵ см^-3.

Слой (6) (см. Фиг.1) с нарастанием ширины запрещенной зоны в направлении от подложки выполняют, например, толщиной 0,4 мкм, р-типа проводимости Cd _xHg_1-xTe, с нарастанием х в направлении от подложки от х=0,250 до х=0,490, с концентрацией легирующей примеси 4,7×l0¹⁵ cм ^-3.

Наличие тех или иных слоев в составе полупроводниковой варизонной структуры определяют конкретные требования, предъявляемые к приемнику инфракрасного

излучения. Величина и профиль ширины запрещенной зоны в слоях варизонной структуры, тип проводимости слоев определяются для каждого конкретного случая (ширина запрещенной зоны рабочего слоя, рабочая температура фотоприемника, физические параметры полупроводника) из учета требований подавления рекомбинации неосновных носителей заряда и обеспечения максимальной квантовой эффективности.

Для изготовления фотодиода выращивают методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) с контролем состава гетероэпитаксиальную структуру в составе подложки GaAs и полупроводниковой варизонной структуры CdHgTe. На Фиг.2 приведен профиль состава выращенной структуры.

Фотодиод на выращенной структуре (Фиг.2) изготавливают методом планарной технологии. Пример изготовления матричных фотоприемников с использованием изотипного варизонного перехода рассмотрен в работе (В.В.Васильев, А.С.Дворецкий, В.С.Варавин, Н.Н.Михайлов, В.Г.Ремесник, Ю.Г.Сидоров, А.О.Сусляков, А.Л.Асеев, «Матричный фотоприемник на основе варизонного изотипного перехода в слоях Hg_1-xCd_xTe, выращенных методом МЛЭ», Автометрия, т.43, №4, с.с.17-24). Области n типа проводимости с концентрацией свободных носителей заряда 10 ¹⁷÷10¹⁸ см^-2 , толщиной 2 мкм при формировании р-n перехода получены имплантацией ионов бора.

Фото диодная структура работает следующим образом.

Поток ИК излучения проходит через подложку, слои (1)-(3), не поглощаясь ими, и попадает в рабочий слой (4) (Фиг.1). В рабочем слое (4) происходит поглощение прошедшего ИК излучения и генерация неосновных носителей заряда, которые диффундируют через потенциальный барьер слоя (5), захватываются р-n (n-р) переходом, расположенным в этом слое (5), в области, характеризующейся фиксированным значением ширины запрещенной зоны и создают фототок, формирующий сигнал фотоприема. При этом, в случае противоположного типа легирования слоев (2) и (3), прямосмещенный р-n переход, образованный слоями (2) и (3), обладает низким дифференциальным сопротивлением. Слой (3) с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», являющийся также барьером для носителей заряда, препятствует рекомбинации фотогенерированных неосновных носителей заряда в высокопроводящем слое (2) и отсекает поток темновых носителей заряда из слоя (2) в рабочий слой (4). Потенциальный барьер между рабочим слоем (4) и р-n (n-р) переходом уменьшает поток как фотогенерированных, так и темновых носителей заряда из фоточувствительной области слоя (4) в слой (5), приводя к уменьшению суммарного тока через р-n (n-р) переход.

В случае отсутствия потенциального барьера, ограничивающего суммарную величину тока фотогенерированных и темновых носителей заряда, отношение сигнал-шум в матричном фотоприемнике определяется выражением:

где, S - величина фотосигнала;

N - величина шума (в тех же единицах, что и S);

Ic - ток фотосигнала на n-р переходе;

In - суммарный тока через n-р переход;

k - коэффициент заполнения емкости накопления;

Q - емкость накопления, Кл;

q - элементарный заряд, равный 1,6·10 ^-19 Кл.

В случае наличия потенциального барьера отношение сигнал-шум в матричном фотоприемнике определяется выражением:

где S - величина фотосигнала;

N - величина шума (в тех же единицах, что и S);

Ic - ток фотосигнала на n-р переходе;

In - суммарный тока через n-р переход;

k - коэффициент заполнения емкости накопления;

Q - емкость накопления, Кл;

q - элементарный заряд, равный 1,6·10 ^-19 Кл;

k1 - коэффициент характеризующий уменьшение тока фотосигнала на n-р переходе;

k2 - коэффициент характеризующий уменьшение суммарного тока через n-р переход.

Обычно In кроме диффузионной компоненты имеет составляющие, связанные с туннелированием носителей через n-р переход и генерацией носителей в области n-р перехода, которые подавляются за счет расположения n-р перехода в более широкозонном слое, поэтому k1k2. Таким образом, посредством снижения суммарной величины темнового тока и фонового фототока при увеличении времени накопления с целью достижения той же величины k, что и в первом случае, можно увеличить отношение сигнал-шум.

Кроме того, увеличение дифференциального сопротивления диода снижает компоненту шума, связанную с шумовой ЭДС входного транзистора мультиплексора,

i_n=e_n/R _d, где e_n - шумовая ЭДС напряжения смещения, R_d - дифференциальное сопротивление диода.

1. Фотодиодная структура для приемника инфракрасного излучения, содержащая полупроводниковую подложку, прозрачную в диапазоне длин волн, подлежащих регистрации, расположенную на подложке полупроводниковую варизонную структуру, отличающаяся тем, что в составе варизонной структуры между поглощающим рабочим слоем с фиксированным значением ширины запрещенной зоны и р-n переходом выполнен слой с нарастанием ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, в направлении от подложки, и выходом ширины запрещенной зоны на фиксированное значение, в области которого и расположен р-n переход, а между подложкой и поглощающим рабочим слоем с фиксированным значением ширины запрещенной зоны последовательно в направлении от подложки выполнены полученный сильным легированием высокопроводящий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны, слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с нарастанием ее значения и затем с более плавным спадом до значения, соответствующего ширине запрещенной зоны в рабочем слое, и на слое с нарастанием в направлении от подложки ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, со стороны р-n перехода, выполнен слой с нарастанием ширины запрещенной зоны в направлении от подложки.

2. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что на подложке в составе варизонной структуры выполнен дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки.

3. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что в составе подложки выполнен буферный слой, на котором расположена варизонная структура.

4. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что полупроводниковая варизонная структура выполнена из Cd_xHg_1-x Te, послойная вариация ширины запрещенной зоны задана послойной вариацией состава.

5. Фотодиодная структура по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что подложка выполнена из GaAs.

6. Фотодиодная структура по п.3, отличающаяся тем, что буферный слой выполнен прозрачным для излучения в спектральной области чувствительности фотоприемника.

7. Фотодиодная структура по п.6, отличающаяся тем, что буферный слой выполнен в составе слоев CdTe и ZnTe.

8. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что полученный сильным легированием высокопроводящий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны выполнен n-типа проводимости Cd_xHg_1-x Te, с х=0,3, толщиной 2,7 мкм, с концентрацией легирующей примеси 5,7·10¹⁷ см^-3 .

9. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что слой с изменением ширины запрещенной зоны в виде «горбика», с нарастанием ее значения и затем с более плавным спадом до значения, соответствующего ширине запрещенной зоны в рабочем слое, выполнен р-типа проводимости Cd_xHg _1-xTe, с нарастанием х до х=0,36, толщиной 1,0 мкм, с концентрацией легирующей примеси 4,7·10¹⁵ см ^-3.

10. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что поглощающий рабочий слой с фиксированным значением ширины запрещенной зоны выполнен р-типа проводимости Cd _xHg_1-xTe, с х=0,225, толщиной 7,9 мкм, с концентрацией легирующей примеси 4,7·10 ¹⁵ см^-3.

11. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что слой с нарастанием ширины запрещенной зоны, формирующим изотипный варизонный переход, в направлении от подложки, и выходом на фиксированное значение, в области которого и расположен р-n переход, выполнен толщиной 2,6 мкм, р-типа проводимости Cd_xHg_1-xTe, с нарастанием х в направлении от подложки от х=0,225 до х=0,250 и выходом х на постоянное значение, с концентрацией легирующей примеси 4,7·10 ¹⁵ м^-3.

12. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что слой с нарастанием ширины запрещенной зоны в направлении от подложки выполнен толщиной 0,4 мкм, р-типа проводимости Cd_xHg_1-x Te, с нарастанием х в направлении от подложки от х=0,250 до х=0,490, с концентрацией легирующей примеси 4,7·10 ¹⁵ см^-3.

13. Фотодиодная структура по п.2, отличающаяся тем, что дополнительный слой с плавно уменьшающейся шириной запрещенной зоны с увеличением расстояния от поверхности подложки выполнен n или р типа проводимости Cd _xHg_1-xTe, со спадом х в направлении от подложки от х=0,37 до х=0,3, толщиной 0,5÷1,5, с концентрацией легирующей примеси 3·10¹⁷ см ^-3.

14. Фотодиодная структура по п.1, отличающаяся тем, что р-n переход сформирован посредством выполнения области n типа проводимости с концентрацией свободных носителей заряда 10¹⁷÷10¹⁸ см ^-2, толщиной 2 мкм.