具有补偿光谱响应的光电二极管的制作方法
【专利摘要】具有补偿光谱响应的光电二极管。光学检测器包括：配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流的第一组一个或多个光电二极管、配置成根据入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流的第二组一个或多个光电二极管以及配置成根据入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流的第三组一个或多个光电二极管。光学检测器还包括配置成基于第一光电流、第二光电流和第三光电流中的每一个光电流根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指示的模块。
【专利说明】具有补偿光谱响应的光电二极管
【技术领域】
[0001 ] 本公开一般涉及光电二极管。
【背景技术】
[0002]光电二极管可提供用于光子到电流转换的光谱响应，其不匹配用于光电二极管的应用的期望的响应。例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)光电二极管产生不匹配人眼的响应(被称为适应光的响应)的光谱响应。在该示例中，CMOS光电二极管的光谱响应和适应光的响应的最大失配出现在近红外(NIR)光谱处，其中，与人眼比较，CMOS光电二极管具有相对高的敏感度。
[0003]不同的技术已经用于调谐光电二极管以产生期望的光谱响应。作为一个示例，经调谐的光学滤波器可被设置于光源和光电二极管之间。作为另一示例，法布里-珀罗(Fabry - P6rot)干涉仪或标准器可用于调谐光电二极管以产生期望的光谱响应。作为进一步的示例，传感器可包括在堆叠配置中的多个光电二极管，在堆叠中的每一个光电二极管提供不同的光谱响应。来自堆叠中的每一个光电二极管的电流可被比较以确定在整个光谱上的光源的强度，以便促进堆叠光电二极管的电响应的补偿，从而产生期望的光谱响应。
【发明内容】
[0004]一般，本公开涉及光学检测技术，且更具体地但没有限制地涉及促进期望的光谱响应的光学检测技术。
[0005]在一个示例中，光学检测器包括配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流的第一组一个或多个光电二极管、配置成根据入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流的第二组一个或多个光电二极管以及配置成根据入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流的第三组一个或多个光电二极管。光学检测器还包括配置成基于第一光电流、第二光电流和第三光电流中的每一个光电流根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指示的模块。第四光谱响应函数不同于第一光谱响应函数、第二光谱响应函数和第三光谱响应函数。
[0006]在另一示例中，方法包括从配置成根据第一光谱响应函数响应于入射光而生成第一光电流的一个或多个光电二极管接收第一光电流的指示，从配置成根据第二光谱响应函数响应于入射光而生成第二光电流的一个或多个光电二极管接收第二光电流的指示，以及从配置成根据第三光谱响应函数响应于入射光而生成第三光电流的一个或多个光电二极管接收第三光电流的指示。该方法还包括根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指不。入射光的强度的指不基于第一光电流、第二光电流和第三光电流中的每一个。第四光谱响应函数不同于第一光谱响应函数、第二光谱响应函数和第三光谱响应函数。
[0007]在另一示例中，系统包括配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流的第一组一个或多个光电二极管、配置成根据入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流的第二组一个或多个光电二极管以及配置成根据入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流的第三组一个或多个光电二极管。系统还包括用于基于第一光电流、第二光电流和第三光电流中的每一个根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指示的装置。第四光谱响应函数不同于第一光谱响应函数、第二光谱响应函数和第三光谱响应函数。
[0008]在附图和下面的描述中阐述了本公开的一个或多个示例和技术的细节。本公开的其它特征、目的和优点根据描述和附图中以及根据权利要求可以是显著的。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是包括屏蔽和无屏蔽光电二极管的光电检测器的示意图。
[0010]图2是图示屏蔽和无屏蔽光电二极管的示例光谱响应对适应光的响应的曲线图。
[0011]图3A-3D图示在不同的电配置中的光电二极管。
[0012]图4是图示在图3A-3D中所示的光电二极管配置的示例光谱响应的曲线图。
[0013]图5A-5B图不在齒素和LED入射光下的两个光电二极管配置的相对光电流。
[0014]图6-7图示两个光电二极管配置的示例性阵列，在每一个配置中包括屏蔽和无屏蔽光电二极管。
[0015]图8是配置成输出补偿光谱响应的光学检测系统的示意方框图。
【具体实施方式】
[0016]本公开包括促进提供期望光谱响应(诸如适应光的响应)的光学检测器的光电二极管配置的各种不例。在一些不例中，光学检测器可包括多个光电二极管配置，每一个光电二极管配置具有其自己的光谱响应函数。如在本文中进一步公开的，光电二极管配置的不同光谱响应函数促进光学检测器的期望光谱响应的计算，该期望光谱响应不同于光学检测器的光电二极管配置中的任何一个光电二极管配置的光谱响应。
[0017]在一些示例中，一个或多个光电二极管配置可包括屏蔽直接入射光。在其它示例中，所有光电二极管配置都可以是无屏蔽的，但在其它方面配置成产生对入射光的不同光谱响应。
[0018]在一些示例中，在光学检测器中的光电二极管均可维持其配置，使得在光学检测器内的每一个光电二极管只与单光电二极管配置相关联。在其它不例中，在光学检测器中的光电二极管可例如通过使在光电二极管的任何部件之间的短路变化或使用于从光电二极管收集电流的正端子和负端子的位置变化而具有可选择的配置。在这样的配置中，光学检测器可包括可以个别地被配置成产生对入射光的不同光谱响应的一个或多个光电二极管。
[0019]这样的光学检测器可包括两个部分，其中一个部分是标准光电二极管元件，具有在P型衬底中的η型阱，而其它具有相同的配置但也用可见光屏蔽层(诸如金属)屏蔽一些波长的光。如果敏感区域被建立成使得两个光电二极管以足够小的节距交错，则NIR内容可扩展到两个二极管结构，而可见光内容可以只到达无屏蔽光电二极管。两个光谱响应的差异可于是以可见光区为中心。在图1中示出一个这样的光学检测器的示例。
[0020]图1是光学检测器2的示意图。光学检测器2包括与屏蔽光电二极管留空隙的无屏蔽光电二极管4。无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5位于公共衬底6中。无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5被共同配置，除了屏蔽光电二极管5通过屏蔽元件8来屏蔽入射光10以外。在一些示例中，衬底6可以是P型衬底，而无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5均可包括具有浮动P型扩散层的η型阱。
[0021]与屏蔽光电二极管5比较，无屏蔽光电二极管4提供不同的光谱响应函数，因为入射光10通过屏蔽元件8从屏蔽光电二极管5被阻挡。屏蔽元件8的尺寸可被选择成对应于在公共衬底6内的无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5的间隔。感光点结构无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5的间隔可被选择得足够小，诸如5Mm到lOMffl，以允许由屏蔽光电二极管5进行扩散的电荷16、18的收集并提供在无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5之间相当不同的光谱响应。
[0022]在光学检测器2内，入射光10的蓝色波长12在无屏蔽光电二极管4的表面附近生成电子/空穴对，使得来自入射光10的蓝色波长12的所有生成的电荷基本上在无屏蔽光电二极管4内被收集。相反，红色波长16和NIR波长18在光子被收集之前在衬底6内到达得较深。这意味着来自红色波长16和NIR波长18的所生成的电子/空穴对具有用于扩散的空间(在η型阱P型衬底结的耗尽区外部中可能没有漂移)。因此，来自红色波长16和NIR波长18的所生成的电荷将以大约相同的概率到达无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5，使得来自红色波长16和NIR波长18的光电流大约相等地分布在无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5之间。
[0023]以这种方式，在光学检测器2的示例中，无屏蔽光电二极管4从入射光10的包括蓝色波长12、绿色波长14、红色波长16和近红外(NIR)波长18的整个光谱接收电荷。相反，屏蔽光电二极管5从入射光10的光谱的仅仅一部分接收电荷，该部分包括NIR波长18、红色波长16的部分、少许绿色波长14和没有一个蓝色波长12。
[0024]在光学检测器2的无屏蔽光电二极管4和屏蔽光电二极管5之间的对比光谱响应函数促进通过估计入射光的NIR光谱内容来移除入射光的NIR光谱分量。对于不同类型的光源，NIR光的量非常不同，例如用来更好地逼近适应光的响应的光谱响应的进一步控制可通过估计与可见内容比较的NIR内容并将校正因子应用于依赖于这个参数的所计算的差异来得到。这可减小在环境光的估计中的误差并提供更准确的结果。在一些示例中，光学检测器可包括第三光电二极管配置以促进更准确的校正因子。
[0025]图2是图示屏蔽和无屏蔽光电二极管的示例光谱响应对适应光的响应的曲线图20。在一个示例中，无屏蔽光电二极管响应可被考虑为无屏蔽光电二极管4的响应，而屏蔽光电二极管响应可被考虑为屏蔽光电二极管5的响应。
[0026]如在曲线图20中示出的，最宽的光谱响应属于无屏蔽光电二极管4，其在NIR中达到峰值。与无屏蔽光电二极管4的光谱响应函数比较，屏蔽光电二极管5提供在NIR光谱中成比例地更敏感的光谱响应函数，因为屏蔽光电二极管5对较短的波长(诸如蓝色波长12)不敏感(图1)。还示出从无屏蔽光电二极管响应减去的屏蔽光电二极管响应，这两个响应的差异。这产生与适应光的响应的峰值大致重合的、在550和600 nm之间的峰值。
[0027]此外，系数可应用于该差异以改进在组合响应中的NIR抑制，即，从无屏蔽光电二极管响应减去的屏蔽光电二极管响应。在一个示例中，第三光电二极管配置也可在光学检测系统中用于提供指示在入射光内的小于600 nm的波长的部分的附加的光谱响应函数。例如，如在图4中指示的，光电二极管配置30D可提供这样的光谱响应函数。
[0028]图3A-3D图示光电二极管30A-30D (共同地，“光电二极管30”)。此外，图4是图示在图3A-3D中所示的光电二极管配置的示例光谱响应的曲线图40。如图4所示，光电二极管30中的每一个光电二极管提供对入射光的不同光谱响应。
[0029]光电二极管30中的每一个光电二极管具有相同的构造，因为它们包括具有η型阱32和P型扩散层36的P型衬底34。可使用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺来制造光电二极管30中的每一个光电二极管。在一些示例中，公共衬底可在一个或多个配置中与大量光电二极管30 —起使用。
[0030]在光电二极管30A中，P型扩散层36A在η型阱32中是浮动的。光电二极管30Α产生在η型阱32和P型衬底34之间的电流。光电二极管30Α提供相对宽的光谱响应函数，因为它捕获所有光电二极管30的入射光的最大比例，如图4中的曲线44所指示的。对不包括P型扩散层的替换光电二极管配置也将预期与曲线44所指示的类似的光谱响应函数。然而，在光电二极管30Α和没有P型扩散层的类似光电二极管30Α的光谱响应函数之间的差异可以是，光电二极管30Α的光谱响应函数将提供用于给定入射光的增加的电流幅度，但提供比没有P型扩散层的类似光电二极管30Α更低的暗电流。
[0031]在光电二极管30Β中，P型扩散层36Β被短路到η型阱32。光电二极管30Β产生在η型阱32和P型衬底34之间的电流。光电二极管30Β与光电二极管30Α比较对蓝光更不敏感，因而表示光电二极管30Β的光谱响应函数的曲线43与在NIR区中的光电二极管30Α的曲线44Α相同或类似，但曲线43在蓝色区中转变到零。
[0032]在光电二极管30C中，P型扩散层36C被短路到η型阱32。光电二极管30C产生在η型阱32和P型衬底34之间的电流。在该示例中，P型扩散层36C比扩散层36Β薄。如曲线42所表示的，与扩散层36Β比较的P型扩散层36C的更薄尺寸使光电二极管30C比光电二极管30Β对蓝光更敏感。然而，光电二极管30C仍比光电二极管30Α对蓝光更不敏感。
[0033]在光电二极管30D中，η型阱被短路到P型衬底34中。光电二极管30D产生在η型阱32和P型扩散层36之间的电流。这个响应对光谱的蓝光和UV部分相对更敏感得多，在500nm下达到峰值，如曲线41所表示的。注意，在一些示例中，在光电二极管30A的曲线44和光电二极管30B的曲线43之间的差异可类似于光电二极管30D的曲线41。因此，根据光电二极管30A、30B和30D的特定配置，在已经包括光电二极管30A和光电二极管30B的光学检测器内包括光电二极管30D可提供在确定入射光的光谱响应函数时有用的有限的附加信息。
[0034]光电二极管30均基于其不同的配置提供相对于彼此的不同光谱响应。如在本文中所公开的，使用光电二极管中的一个或多个光电二极管的光学检测器可基于来自其光电二极管的光电流根据期望光谱响应输出入射光的强度的指示。光学检测器的光谱响应可不同于在光学检测器内的光电二极管中的任何一个光电二极管的光谱响应。
[0035]可通过估计入射光的NIR光谱内容来调谐光学检测器以逼近适应光的响应。然后宽光谱光电二极管(诸如光电二极管30A (类似于光电二极管4))的光谱响应可通过减去入射光的较强NIR部分而在较大程度上被补偿。
[0036]在一个示例中，光电二极管30B的光谱响应可用于确定光谱响应光电二极管30A的补偿因子。特别是，光电二极管30B提供在光谱的蓝色区中的不同光谱响应。因此，当都接收相同的入射光时，来自光电二极管30A的光电流与来自光电二极管30B的光电流之比可用于估计入射光的光谱内容。入射光的所估计的光谱内容可用于选择光电二极管30A的光电流的补偿因子，以便逼近适应光的响应。
[0037]图5A-5B图示来自示例实验的在卤素和LED入射光下的两个光电二极管配置的光电流的相对差异。特别是，图5A图示用于卤素入射光源的光电二极管30A和光电二极管30B的百分比光电流差异，而图5B图示用于白色发光二极管(LED)入射光源的光电二极管30A和光电二极管30B的相对百分比光电流差异。在光电二极管30A和光电二极管30B之间的百分比光电流差异可在数学上被表示为((I3cia -1.)/ I3oa)*100 =百分比差异，其中I3cia是来自光电二极管30A的光电流，且I3cib是来自光电二极管30B的光电流。
[0038]如图5A所示，在光电二极管30A和光电二极管30B之间的百分比光电流差异对卤素灯是相当小的，其中NIR电流占优势。然而，NIR内容的比例随着卤素灯的安培数而变化。在不同的卤素灯安培数处在光电二极管30A和光电二极管30B之间的百分比光电流差异中的改变说明在光电二极管30A和光电二极管30B之间的百分比光电流差异对入射光的颜色温度的依赖性。
[0039]相反，如图5B所示，在光电二极管30A和光电二极管30B之间的百分比光电流差异比对白色LED大得多，且被检测为在实验期间多达大约百分之三十。白色LED是冷光源，使得光电二极管30A对光电二极管30B的不同频谱响应导致由于白色LED光源中的蓝光的大比例而引起的在来自光电二极管30A与光电二极管30B的光电流之间的显著差异。
[0040]作为光电二极管30说明的示例，标准CMOS技术可用于提供多个光电二极管配置以促进提供按期望调谐的光谱响应函数的光学检测器。光电二极管30的示例中的每一个也可在屏蔽和无屏蔽配置中用于提供附加的光谱响应，其可提供对调谐光学检测器的光谱响应函数的有用。通常，使用三个或更多的光电二极管配置作为光学检测器的输入端可允许光学检测器的更精确的光谱响应。
[0041 ] 在一些示例中，光学检测器系统可使用模拟电路来组合光电二极管输出光电流，以产生不同于光学检测器的光电二极管配置中的任何一个光电二极管配置的光谱响应的经调谐的光谱响应。在其它示例中，光学检测器可数字地处理从光电二极管配置检测的不同光电流，以提供光学检测器的光谱响应函数。这样的数字分析可包括公式和/或查找表或其它过程，以根据系统的期望光谱响应函数生成入射光的强度的指示。从三个不同的光电二极管配置接收光电流的指示的光学检测器的输出由下面的方程式I表示。
[0042]检测器光谱响应=f (PI, P2, P3)(方程式I)
在方程式I中，f表示函数，而P1、P2、P3表示在光学检测器系统中使用的光电二极管配置的光电流的幅度的指示。因此，入射光的强度的指示的输出基于来自三个不同的光电二极管配置的光电流中的每一个光电流的组合。
[0043]方程式I的函数f可根据所包括的光电二极管配置的光谱响应函数和光学检测器的期望光谱响应函数而显著变化。在一些示例中，光学检测器系统可使用查找表来根据期望光谱响应函数限制产生入射光的强度的指示所要求的数学计算。在任何情况下，光学检测器系统可使用不同光电流的相对值和至少一个光电流的绝对值两者来根据期望光谱响应函数产生入射光的强度的指示。此外，不是简单地提供单个光强度值，光学检测器系统也可提供光源的光谱内容的指示。
[0044]在一些示例中，光学检测器系统可使用多于三个不同的光电二极管配置来产生入射光的强度的指示。在其它示例中，如上所讨论的，光学检测器系统可以只使用两个不同的光电二极管配置来产生入射光的强度的指示。
[0045]在一个示例性光学检测器中，三个光电二极管配置可以是光电二极管30A、30B和30C (图3A-3C)。在另一不例中，三个光电二极管配置可以是第一光电二极管30A (类似于图1的光电二极管4)、第二屏蔽的光电二极管30A (类似于图1)和第三光电二极管30B。在屏蔽和无屏蔽配置中的光电二极管30A、30B、30C和30D的任何数量的其它组合以及任何其它光电二极管配置可用于在光学检测器或光学检测器系统中提供不同的光谱响应函数。
[0046]图6-7图示两个光电二极管配置的示例阵列，其在每一个配置中包括屏蔽和无屏蔽光电二极管。如在图6和图7中所表不的,LI表不第一无屏蔽光电二极管配置,而Dl表示在其它方面与光电二极管配置LI相同或类似的屏蔽光电二极管配置。类似地，L2表示第二无屏蔽光电二极管配置，而D2表示在其它方面与光电二极管配置L2相同或类似的屏蔽光电二极管配置。
[0047]如在阵列60中所示的，屏蔽元件散布在棋盘格图案中。相反，在阵列70中，屏蔽元件布置在光电二极管的交替行之上的条中。一般地，在阵列内的光电二极管中的每一个光电二极管共享公共衬底。光电二极管阵列单位单元的布置的很多附加的变形例如最小化泄漏电流或增加阵列的填充因子。
[0048]阵列60和阵列70都将产生四个不同的光电流输出——L1、D1、L2和D2中的每一个之一。在示例中，光电二极管配置LI可与光电二极管30A (图3A)相同或类似，而光电二极管配置L2可与光电二极管30B (图3B)相同或类似。在这样的示例中，Dl和D2的响应函数将是类似的，因为两者都将只由扩散层接收光谱的NIR部分。
[0049]在这样的示例中，如果适应光的响应是期望的，则可如下计算补偿因子。首先，考虑差异Rl=Ll-Dl是暗电流和IR补偿输出以及B=L1-L2提供蓝色型光谱响应(类似于图4的曲线41)。因此，包含关于进来的光的光谱内容的相同类型的信息的因子C1=B/L1或C2=B/L2可用来补偿用于NIR内容的光谱响应，当它占优势时。补偿公式可以是方程式2的形式，其中K被确定以便最小化Cl或C2的不同值的误差。
[0050]检测器光谱响应=K*R1(方程式2)
作为一个示例，对于适应光的响应，当光借助于Cl或C2被识别为卤素或自然太阳光时因子K=l/8可能是适当的，而当光是冷的(LED光源)时K=I的因子可能是适当的。如上面提到的，不同的公式可用于实现这个补偿；所描述的原理独立于选定的公式。
[0051]在其它示例中，Dl和D2电流输出的可用性可以在具有可见光区中减小的响应的情况下促进IR敏感检测器，。这个电流可用于基于反射的IR接近度测量，而没有对光电二极管结构的添加。
[0052]三种不同类型的光电二极管的独立响应在公式中组合以提取进来的光的光谱内容或进一步增加如光学检测器的输出所指示的入射光幅度测量的精确度。作为实现示例，入射光幅度测量的估计根据方程式3由光学检测器的输出指示，因而使用L2所提供的附加数据来改进将从只有LI和Dl的检测器得到的精确度。
[0053]检测器光谱响应=L1- kl * B - k2 * Dl (方程式3)
图8是配置成输出补偿光谱响应的光学检测系统80的示意方框图。光学检测系统80包括三组一个或多个光电二极管:光电二极管82A、光电二极管82B和光电二极管82C (共同地，“光电二极管82”)。由光电二极管82产生的光电流的指不指向光学检测模块84。光学检测模块84将入射光的强度的指示输出到外部装置86，其可以用任何数量的方式利用光学检测模块84的输出，例如以设置自动可调整光源(诸如屏幕或其它显示器或室内或室外环境光源)的亮度水平。
[0054]第一组一个或多个光电二极管82A被配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流。第二组一个或多个光电二极管82B被配置成根据入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流。第三组一个或多个光电二极管82C被配置成根据入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流。第一、第二和第三光谱响应函数彼此不同，使得每一个光谱响应函数向光学检测模块84提供唯一的数据以促进根据期望光谱响应函数来确定入射光的强度。
[0055]光学检测模块84从光电二极管82接收光电流的指示并基于光电流中的每一个光电流根据第四光谱响应函数输出入射光的强度的指示。第四光谱响应函数不同于第一、第二和第三光谱响应函数。在一个特别的示例中，第四光谱响应函数可逼近适应光的响应。
[0056]在一个示例中，光电二极管82A可与光电二极管82B和光电二极管82C是相互排他的，且光电二极管82B可与光电二极管82C是相互排他的。在其它不例中，光学检测系统80可提供在系统中的光电二极管的可选择的配置。例如，单光电二极管元件可连接到改变在两个或更多的光电二极管30 (图3A-3D)之间的光电二极管配置的控制模块。例如，为了在光电二极管配置30A和光电二极管配置30B之间转变，控制器可闭合使η型阱短路到ρ型扩散层36的电气开关。然而，由于ρ扩散层36Α和ρ扩散层36C的不同厚度，将不可能改变在光电二极管配置30Α和光电二极管配置30C之间的光电二极管配置。此外，为了在光电二极管配置30Α和光电二极管配置30D之间转变，控制器可测量在η型阱32和ρ型扩散层36之间而不是在η型阱32和ρ型衬底34之间的电流。
[0057]如本文中公开的各种设计因素可影响光电二极管配置的光谱响应函数。为本文中提供的示例选择的设计因素不应被考虑为限制本公开的范围，因为在本公开的精神内可对本文中描述的特定示例进行任何数量的变化。如前面提到的，具有在P型衬底中的η型阱的光电二极管可包括或不包括P型扩散层。此外，η型阱、ρ型衬底和/或P型扩散层的尺寸可在光学检测器系统内的光电二极管当中变化以产生不同的光谱响应函数。作为另一示例，光学检测器系统可包括在阵列中的屏蔽和无屏蔽光电二极管。作为另一示例，可测量在η型阱和ρ型衬底之间或在η型阱和ρ型扩散层之间的光电流。作为另一示例，扩散层(如果有的话)和/或阱可以是浮动的或短路的。作为另一示例，光电二极管可包括具有P型阱、有或没有η型扩散层的η型衬底。本文中描述的设计因素以及未提到的附加的设计因素可用于提供根据本公开的精神的多个光电二极管配置。
[0058]在本公开中描述的技术可至少部分地在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。例如，所述技术(包括所公开的补偿光谱响应模块)的各种方面可在一个或多个处理器(包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其它等效集成或分立逻辑电路以及这样的部件的任何组合)内实现。术语“控制系统”、“控制器”或“控制模块”可一般指代单独的或与其它逻辑电路组合的前述逻辑电路中的任何一个逻辑电路，或任何其它等效电路。包括硬件的控制单元也可执行本公开的技术中的一种或多种技术。
[0059]这样的硬件、软件和固件可在相同的装置内或在分开的装置内实现以支持在本公开中描述的各种技术。此外，所描述的单元、模块或部件中的任何一个可一起或单独地实现为分立的但能共同操作的逻辑装置。作为模块或单元的不同的特征的描绘意在突出不同的功能方面，且不一定暗示这样的模块或单元必须由分开的硬件、固件或软件部件实现。更确切地，与一个或多个模块或单元相关联的功能可由分开的硬件、固件或软件部件执行或集成在公共或分开的硬件、固件或软件部件内。
[0060]在本公开中描述的技术也可在包含指令的计算机可读媒介(诸如瞬态或非瞬态计算机可读存储媒介)中被体现或编码。在计算机可读媒介(包括计算机可读存储媒介)中嵌入或编码的指令可使一个或多个可编程处理器或其它处理器(诸如包括在控制系统内的一个或多个处理器)诸如当在计算机可读媒介中包括或编码的指令由一个或多个处理器执行时实现本文中描述的技术中的一种或多种技术。非瞬态计算机可读存储媒介可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PR0M)、可擦除可编程只读存储器(EPR0M)、电可擦除可编程只读存储器(EEPR0M)、闪存存储器、硬盘、光盘ROM (CD-ROM)、软盘、磁带、磁性介质、光学介质或其它计算机可读介质。在一些示例中，制品可包括一个或多个计算机可读存储器介质。
[0061]已经描述了各种示例和技术。本文中描述的示例的方面或特征可与在另一示例中描述的任何其它方面或特征组合。这些所描述的示例和其它示例在下面的权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 从配置成根据第一光谱响应函数响应于入射光而生成第一光电流的一个或多个光电二极管接收第一光电流的指示； 从配置成根据第二光谱响应函数响应于所述入射光而生成第二光电流的一个或多个光电二极管接收所述第二光电流的指示，其中所述第二光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数； 从配置成根据第三光谱响应函数响应于所述入射光而生成第三光电流的一个或多个光电二极管接收所述第三光电流的指示，其中所述第三光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数和所述第二光谱响应函数；以及 根据第四光谱响应函数输出所述入射光的所述强度的所述指示，其中所述入射光的所述强度的所述指示基于所述第一光电流、所述第二光电流和所述第三光电流中的每一个光电流，其中所述第四光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数、所述第二光谱响应函数和所述第三光谱响应函数。
2.权利要求1所述的方法，其中所述第四光谱响应函数逼近适应光的响应。
3.权利要求1所述的方法， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底和在所述P型衬底内的η型阱，配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括不屏蔽所述入射光， 其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱以及在所述η型阱内并短路到所述η型阱的ρ型扩散层，配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括不屏蔽所述入射光， 其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底和在所述P型衬底内的η型阱，配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括不屏蔽所述入射光。
4.权利要求3所述的方法,其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管还包括在所述η型阱内的浮动ρ型扩散层。
5.权利要求3所述的方法， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的，以及 其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的。
6.权利要求3所述的方法，还包括使在η型阱内的ρ型扩散层短路到配置成生成所述第一光电流的一个或多个光电二极管的所述η型阱以将配置成根据所述第一频谱响应函数生成所述第一光电流的一个或多个光电二极管重新配置为配置成根据所述第二频谱响应函数生成所述第二光电流的一个或多个光电二极管。
7.权利要求1所述的方法，还包括从配置成根据第五光谱响应函数响应于所述入射光生成第四光电流的一个或多个光电二极管接收所述第四电流的指示，其中所述入射光的所述强度的所述指示还基于所述第四光电流。
8.权利要求7所述的方法， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱和在所述η型阱内的浮动ρ型扩散层， 其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱以及在所述η型阱内并短路到所述η型阱的ρ型扩散层， 其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱以及在所述η型阱内并短路到所述η型阱的ρ型扩散层，在配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的所述η型阱内的所述ρ型扩散层比在配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管的所述η型阱薄，以及 其中配置成生成所述第四光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱和在所述η型阱内的浮动ρ型扩散层，配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括屏蔽所述入射光。
9.权利要求1所述的方法， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱和在所述η型阱内的浮动P型扩散层， 其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱和以及所述η型阱内并短路到所述η型阱的ρ型扩散层， 其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱以及在所述η型阱内的浮动ρ型扩散层，其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的所述P型扩散层比配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管的所述P型扩散层薄。
10.权利要求1所述的方法，其中从所述第一光谱响应函数减去所述第二光谱响应函数提供具有在500 nm和600 nm之间的峰值响应的第五光谱响应函数。
11.权利要求10所述的方法，其中与所述第一光谱响应函数比较，所述第二光谱响应函数在近红外(NIR)光谱中成比例地更敏感。
12.权利要求11所述的方法，其中所述第三光谱响应函数比所述第一光谱响应函数对小于600 nm的波长成比例地更不敏感，使得从第一光谱响应函数减去第三光谱响应函数提供第六光谱响应函数，所述第六光谱响应函数提供在所述入射光内的小于600 nm的波长的比例的指示。
13.权利要求1所述的方法，还包括基于所述第一光电流、所述第二光电流和所述第三光电流中的两个或更多的光电流输出所述入射光的光谱内容的指示。
14.一种光学检测器，包括: 第一组一个或多个光电二极管，其被配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流； 第二组一个或多个光电二极管，其被配置成根据所述入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流，其中所述第二光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数； 第三组一个或多个光电二极管，其被配置成根据所述入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流，其中所述第三光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数和所述第二光谱响应函数；以及 模块，其被配置成基于所述第一光电流、所述第二光电流和所述第三光电流中的每一个光电流根据第四光谱响应函数输出所述入射光的所述强度的所述指示，其中所述第四光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数、所述第二光谱响应函数和所述第三光谱响应函数。
15.权利要求14所述的光学检测器，其中所述第四光谱响应函数逼近适应光的响应。
16.权利要求14所述的光学检测器， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底和在所述P型衬底内的η型阱，配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括不屏蔽所述入射光， 其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱以及在所述η型阱内并短路到所述η型阱的ρ型扩散层，配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括不屏蔽所述入射光， 其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底和在所述P型衬底内的η型阱，配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括不屏蔽所述入射光。
17.权利要求16所述的光学检测器， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的，以及 其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管与配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管是相互排他的。
18.权利要求14所述的光学检测器， 还包括配置成根据第五光谱响应函数生成第四光电流的第四组一个或多个光电二极管， 其中所述入射光的所述强度的所述指示还基于所述第四光电流。
19.权利要求18所述的光学检测器， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱和在所述η型阱内的浮动P型扩散层， 其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱以及在所述η型阱内并短路到所述η型阱的ρ型扩散层， 其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱以及在所述η型阱内并短路到所述η型阱的ρ型扩散层，在配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的所述η型阱内的所述ρ型扩散层比配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管的所述η型阱薄，以及 其中配置成生成所述第四光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱和在所述η型阱内的浮动ρ型扩散层，配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的配置包括屏蔽所述入射光。
20.权利要求14所述的光学检测器， 其中配置成生成所述第一光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱和在所述η型阱内的浮动P型扩散层， 其中配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱以及在所述η型阱内并短路到所述η型阱的ρ型扩散层， 其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管包括P型衬底、在所述P型衬底内的η型阱和在所述η型阱内的浮动ρ型扩散层，其中配置成生成所述第三光电流的所述一个或多个光电二极管的所述P型扩散层比配置成生成所述第二光电流的所述一个或多个光电二极管的所述P型扩散层薄。
21.权利要求14所述的光学检测器，其中从所述第一光谱响应函数减去所述第二光谱响应函数提供具有在500 nm和600 nm之间的峰值响应的第五光谱响应函数。
22.权利要求14所述的光学检测器，其中所述光电二极管被配置成生成所述第一光电流、第二光电流和第三光电流，其中每一个光电二极管使用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺来制造。
23.权利要求14所述的光学检测器，其中所述模块还被配置成基于所述第一光电流、所述第二光电流和所述第三光电流中的两个或更多的光电流输出所述入射光的光谱内容的指示。
24.—种系统,包括: 第一组一个或多个光电二极管，其被配置成根据入射光的第一光谱响应函数生成第一光电流； 第二组一个或多个光电二极管，其被配置成根据所述入射光的第二光谱响应函数生成第二光电流，其中所述第二光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数； 第三组一个或多个光电二极管，其被配置成根据所述入射光的第三光谱响应函数生成第三光电流，其中所述第三光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数和所述第二光谱响应函数；以及 用于基于所述第一光电流、所述第二光电流和所述第三光电流中的每一个光电流根据第四光谱响应函数输出所述入射光的所述强度的指示的装置，其中所述第四光谱响应函数不同于所述第一光谱响应函数、所述第二光谱响应函数和所述第三光谱响应函数。
【文档编号】G01J3/28GK104515598SQ201410516703
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2013年10月3日
【发明者】A.方特, H.绍尼希 申请人:英飞凌科技股份有限公司