技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種受光器件。更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種具備多個(gè)受光部的受光器件。

背景技術(shù)

人體的體溫為36度左右，人體放出紅外線，該紅外線是從皮膚放射的輻射為2μm～30μm這種頻譜范圍大的紅外線。通過(guò)檢測(cè)該光，能夠檢測(cè)人體的位置或者動(dòng)作。

作為以上述的2μm～30μm的波段進(jìn)行動(dòng)作的傳感器，可舉出熱電傳感器、熱電堆。為了實(shí)現(xiàn)這些傳感器的高靈敏度化，需要在受光部與光的入射窗部之間設(shè)置中空區(qū)域，因此，傳感器的小型化受到限制。

為了解決由熱電堆、熱電傳感器的中空結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的限制，期待量子型(光電動(dòng)勢(shì)型)紅外線傳感器。量子型紅外線傳感器具有PN結(jié)或者PIN結(jié)的光電二極管結(jié)構(gòu)，該P(yáng)N結(jié)是多個(gè)載流子為電子的n型半導(dǎo)體與多個(gè)載流子為空穴的p型半導(dǎo)體相接合而構(gòu)成的，該P(yáng)IN結(jié)是在p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體之間具有本征半導(dǎo)體。在量子型紅外線傳感器中，由于紅外線光子而在存在于PN結(jié)或者PIN結(jié)的耗盡層內(nèi)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)隨著價(jià)帶和導(dǎo)帶的傾斜在空間上分離累積，結(jié)果是p型半導(dǎo)體在正側(cè)帶電、n型半導(dǎo)體在負(fù)側(cè)帶電而在其間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。該電動(dòng)勢(shì)被稱為開(kāi)路電壓，通過(guò)使用比PN結(jié)或者PIN結(jié)部的電阻大的外部電阻(也可以是高輸入阻抗的電路、放大器)能夠以電壓讀出，并且通過(guò)在量子型紅外線傳感器外部短路，能夠以電流讀出。

如果在室溫的條件下使用這種量子型紅外線傳感器作為人感傳感器會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：由于人所活動(dòng)的環(huán)境溫度與人的體溫之差小，因此輸出信號(hào)小并且從環(huán)境輻射的不穩(wěn)定的紅外線被傳感器檢測(cè)到而成為噪聲，因此難以確保充分的S/N比。因此，在通常的量子型紅外線傳感器的情況下，相對(duì)于外界溫度對(duì)受光部進(jìn)行冷卻，由此輸出信號(hào)變大，S/N比變大。作為這種量子型紅外線傳感器代表，可舉出將InSb用作半導(dǎo)體層疊部的傳感器、MCT(Mercury?Cadmium?Teluride：碲化汞-碲化鎘復(fù)合半導(dǎo)體)等。

在使用上述化合物半導(dǎo)體的量子型紅外線傳感器中，如專利文獻(xiàn)1所示，提出了以下方式：一邊以非冷卻的方式進(jìn)行小型化，一邊為了提高作為人感傳感器的S/N比，平面狀地配置半導(dǎo)體傳感器，將各傳感器的輸出電壓進(jìn)行多級(jí)串聯(lián)連接而取出。

作為上述光傳感器的應(yīng)用例，期望一種對(duì)從被檢測(cè)體輻射出的光的受光強(qiáng)度進(jìn)行運(yùn)算、對(duì)被檢測(cè)體的動(dòng)作、到傳感器的距離進(jìn)行運(yùn)算的受光器件。為了實(shí)現(xiàn)這種受光器件，考慮使用來(lái)自多個(gè)光傳感器的輸出的差值、加法值的方法。

如果使用來(lái)自多個(gè)輸出的輸出的差值，則能夠?qū)谋粰z測(cè)體輻射出的光的受光強(qiáng)度、被檢測(cè)體的動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)，如果使用加法值，則還能夠檢測(cè)人體的接近。另外，通過(guò)將光傳感器配置成陣列狀，使用后級(jí)的運(yùn)算電路對(duì)基于入射到各傳感器的光的受光強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，能夠得到各傳感器的輸出信號(hào)的和、差(參照專利文獻(xiàn)2)。

圖13示出根據(jù)來(lái)自光傳感器的輸出對(duì)輸出的差值、和進(jìn)行運(yùn)算的以往的受光器件的結(jié)構(gòu)。在圖13中示出以往的受光器件1300，該以往的受光器件1300具備：包含受光部dA～dD的光傳感器部1310；電流-電壓變換單元1320，其與光傳感器1310相連接，包含電流/電壓(電流-電壓)變換放大器4a～4d；差運(yùn)算單元1330，其與電流-電壓變換單元1320相連接，包含第一減法電路5和第二減法電路6；以及加法運(yùn)算單元1340，其與電流-電壓變換單元1320相連接，包含對(duì)來(lái)自電流-電壓變換放大器4a～4d的輸出信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算的加法電路9。

在光傳感器部1310中，受光部dA～dD的一端經(jīng)由各輸出端子3a1～3d1與各電流-電壓變換放大器4a～4d的一個(gè)輸入端子相連接，受光部dA～dD的另一端經(jīng)由各輸出端子3a2～3d2而接地。在電流-電壓變換單元1320中，電流-電壓變換放大器4a～4d的另一個(gè)輸入端子接地，電流-電壓變換放大器4a的輸出端子與第一減法單元5和加法運(yùn)算單元1340相連接，電流-電壓變換放大器4b的輸出端子與第二減法單元6和加法運(yùn)算單元1340相連接，電流-電壓變換放大器4c的輸出端子與第一減法單元5和加法運(yùn)算單元1340相連接，電流-電壓變換放大器4d的輸出端子與第二減法單元6和加法運(yùn)算單元1340相連接。加法運(yùn)算單元1340通過(guò)加法電路9對(duì)四個(gè)信號(hào)(電流-電壓變換放大器4a～4d的各輸出)進(jìn)行加法運(yùn)算。