圖1給出了一種基于透射深度相關(guān)的強(qiáng)波長全硅彩色傳感器結(jié)構(gòu)陽。彩色傳感器與所必需的電信號處理電路以雙極工藝集成在一起。

　　P+-N型光電二極管采用在電阻率p＝6Ω·cm的N型外延層上注入硼形成。光電二極管的P＋陽極被輕摻雜的P型擴(kuò)散保護(hù)環(huán)包圍，其作用是提高P+-N結(jié)的反向擊穿電壓。對于彩色傳感器來說，應(yīng)用時需要在兩個結(jié)構(gòu)完全相同的光電二極管上分別加上不同的反向偏壓。以使得它們的空間電荷區(qū)寬度有所差異，如圖1所示中的d1和d2。彩色傳感器的具體工作機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜。我們假設(shè)硅對藍(lán)色光的吸收深度小于d1，這樣，當(dāng)入射光功率相同時，兩個探測器產(chǎn)生的光電流也將是完全一樣的。而對于波長較長紅光來說，其吸收深度要大于藍(lán)光，我們假設(shè)其吸收深度大于dg，即有部分入射深度大于dy的光對光電流的產(chǎn)生不起作用，這樣，空間電荷區(qū)較寬的探測器產(chǎn)生的光電流也較大。通過變化探測器的反向偏壓，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)吸收波長下限的目的，這樣就可以確定吸收單色光的波長了。實(shí)際應(yīng)用中，對光電流及它們之差與探測器反向掃描電壓之間關(guān)系的分析都是通過雙極型的電子電路來實(shí)現(xiàn)的。這種OEIC提供了一個與入射光功率分布的平均值成正比的電壓值，此部分入射光是限制在光譜的電可調(diào)節(jié)部分的［42］。還需要提到的是，在這種彩色傳感器中，載流子壽命和擴(kuò)散長度不可能太大。在空間電荷區(qū)深度餳之下的N型外延層部分產(chǎn)生的光生載流子向耗盡區(qū)的擴(kuò)散將會被阻止，因?yàn)镻型襯底和N型外延層之間反偏的pn結(jié)會將這些載流子全部收集。

　　圖1 集成彩色傳感器

圖1 集成彩色傳感器