DE3221520A1

DE3221520A1 - Anordnung mit mehreren phototransistoren

Info

Publication number: DE3221520A1
Application number: DE19823221520
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 7101 Untergruppenbach Gillessen; Christopher Dr. 08807 Bridgewater N.Y. Malinowski
Original assignee: Telefunken Electronic 7100 Heilbronn GmbH; Telefunken Electronic GmbH
Current assignee: Malinowski Christopher W Dr-Ing Melbourne Be
Priority date: 1982-06-08
Filing date: 1982-06-08
Publication date: 1984-03-01
Also published as: US4563590A; DE3221520C2

Abstract

Bei einer Anordnung mit mehreren Phototransistoren sind die Phototransistoren derart miteinander verschaltet, daß mit n Zuleitungen n (n-1, n-2) Phototransistoren ansteuerbar sind. Die drei Anschlüsse eines jeden Phototransistors sind mit drei verschiedenen Zuleitungen verbunden und außerdem sind keine zwei Phototransistoren in der gleichen Weise mit den gleichen Zuleitungen verbunden. Die Zuleitungen können drei Zustände annehmen, nämlich 1) geerdet, 2) offen und 3) mit einer Spannungsquelle verbunden.

Description

322152

-ΊΓ- - 2,-

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 60OO Frankfurt 70

Heilbronn, den 19.05.82 La/goe - HN 82/9

Anordnung mit mehreren Phototransistoren

Anordnungen mit mehreren Phototransistoren werden heute für viele Anwendungsfälle verwendet, und zwar beispielsweise in Positionssensoren und Bildaufnahmegeräten. Diese Phototransistoren bestehen in praktisch allen Fällen aus dem Halbleitermaterial Silizium, weil dessen Technologie am weitesten entwickelt ist. In dieser Technik sind auch integrierte Anordnungen verhältnismäßig einfach zu realisieren, d.h. Anordnungen, die mehrere Transistoren in einem einzigen Halbleiterkristall enthalten. Bei den bekannten Anordnungen ist üblicherweise für jeden Phototransistor eine Zuleitung vorgesehen, sowie eine gemeinsame Rückleitung für alle Phototransistoren. Um eine hohe räumliche Auflösung zu erreichen, ist eine große Anzahl von Phototransistoren und daher auch eine große Anzahl von Zuleitungen notwendig-. Diese hohe Anzahl von Zuleitungen führt zu beträchtlichen technischen Problemen, wie z. B. großer Raumbedarf, geringe Zuverlässigkeit, hoher Arbeitsaufwand.

Es sind Anordnungen mit lichtempfindlichen Elementen wie Photodioden, Phototransistoren oder Photowiderständen bekannt, die mit einer erheblich verringerten Anschlußzahl auskommen. So können beispielsweise mit η Anschlüssen n(n-l) lichtempfindliche Elemente betrieben werden, d. h., z. B. mit 16 Anschlüssen 240 lichtempfindliche Elemente.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine noch weitergehende Verringerung der Anschlußzahl bei Anordnungen mit mehreren lichtempfindlichen Elementen zu erreichen. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung mit mehreren Phototransistoren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Phototransistoren derart miteinander verschaltet sind, daß mit η Zuleitungen (n ist eine ganze Zahl größer oder gleich 3) n(n-l) (n-2) Phototransistoren ansteuerbar sind, daß die drei Anschlüsse Emitter, Basis und Kollektor eines jeden Phototransistors mit drei verschiedenen Zuleitungen verbunden sind, daß keine zwei Phototransistoren in der gleichen Weise mit den gleichen Zuleitungen verbunden sind, daß die Zuleitungen drei Zustände annehmen können, nämlich (1) geerdet,

(2) offen und (3) mit einer Spannungsquelle verbunden, daß von den Zuleitungen zu einem Zeitpunkt nur eine Zuleitung offen und nur eine andere Zuleitung mit der Spannungsquelle verbunden ist, daß die Spannungsquelle einerseits so klein ist, daß sie keinen merklichen Strom über die Basis-Emitter-Strecke eines jeden Phototransistors treiben kann, andererseits jedoch so groß, daß sie bei Beleuchtung eines Phototransistors einen merklichen Strom überdie Kollektor-Emitter-Strecke dieses Phototransistors treiben kann, und daß für jede Zuleitung ein im geerdeten Zustand dieser Zuleitung auftretender Stromfluß feststellbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
30

Die Fig. 1 zeigt eine Anordnung, bestehend aus 60 Phototransistoren T, ... T₆₀, die mit 5 Zuleitungen Z^ ... Z^ derart verbunden sind, daß die drei Anschlüsse (Emitter, Basis, Kollektor) eines jeden Phototransistors mit drei

• ·

verschiedenen Zuleitungen aus der Gruppe der 5 Zuleitungen Z-, ... Z₅ verbunden sind, daß aber keine zwei Phototransistoren in der gleichen Weise mit den gleichen Zuleitungen verbunden sind. Nach den Regeln der Kombinatorik, können auf diese Weise genau n(n-l) (n-2) Phototransistoren mit η Zuleitungen verbunden werden, d.h. im Beispiel der Fig. 5 . 4 . 3 = 6O Phototransistoren mit 5 Zuleitungen. Der besseren Übersicht wegen sind in Fig. 1 die 60 Phototransistoren T, ... Tg zu 5 Gruppen G-, ... G_g zu je 12 Phototransistoren zusammengefaßt, wobei die Basisanschlüsse der 12 Phototransistoren einer Gruppe alle miteinander und mit einer Zuleitung verbunden sind. Innerhalb jeder Gruppe sind die Kollektoranschlüsse von jeweils 3 Phototransistoren mit einer zweiten Zuleitung verbunden, während die Emitteranschlüsse dieser 3 Phototransistoren mit den 3 verbleibenden Zuleitungen verbunden sind.

Zum Betrieb der Anordnung nach Fig. 1 werden die 5 Zuleitungen Z, ... Z₅ mit einer Ansteuerschaltung verbunden , die jeder Zuleitung 3 Zustände zuweisen kann. In Fig. 2 ist ein einfaches Beispiel einer solchen Ansteuerschaltung gezeigt, die aus-5 Umschaltern S, ... S₅ mit je drei Schaltstellungen 1, 2 und 3, einer Spannungsquelle V und 5 Strommeßgeräten M, ... M₁- besteht. Der Viert der Spannungsquelle V wird so gewählt, daß die Spannung einerseits keinen merklichen Strom über die Basis-Emitter-Strecke eines jeden Phototransistors treiben kann, aaß sie andererseits jedoch so groß ist, daß sie bei Be-3 >O lauchtung des Phototransistors einen merklichen Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke eines jeden Phototransistors treiben kann. Im Falle von Silizium-Phototransi-

stören liegt diese Spannung typischerweise im Bereich von 0.2 bis 0.5 V.

Vor den 5 Umschaltern S-, ... Sc- wird je einer in die Schaltstellungen 2 und 3 gebracht, die übrigen dagegen in die Schaltstellung 1. Im Beispiel der Fig. 2 ist S₂ in Stellung 2, S₄ in Stellung 3, während S-. , S^ und Sein Stellung 1 sind. Demnach ist die Zuleitung Z~ offen, die Zuleitung Z₄ mit dem positiven Pol der Spannungsquelle V verbunden, und die Zuleitungen Z,, Z₃ und Z₅ sind über die Strommeßgeräte M-,, M^ und M₁- geerdet. In diesem Schaltzustand kann die Beleuchtung der drei Phototransistoren T__o. T₀₀ und T_o_. an den Strommeßgeräten M₁, M₀ und M₁-

/Lo /Lj JU Lo D

festgestellt werden. Alle anderen 57 Phototransistoren sind unwirksam, wie aus folgender Betrachtung hervorgeht :

Es gibt genau 13 verschiedene Zustände, in denen sich die Phototransistoren befinden können:

Beschreibung

kein Stromfluß

Zustand Nr.	Emitter	Basis	Kollekt
1	geerdet	geerdet	geerdet
2	geerdet	geerdet	offen
3	geerdet	geerdet	positiv
4	geerdet	offen	geerdet
5	positiv	geerdet	geerdet
6	offen	geerdet	geerdet
7	positiv	geerdet	geerdet
8	geerdet	offen	positiv
9	geerdet	positiv	offen
10	offen	geerdet	positiv
11	positiv	geerdet	offen
12	offen	positiv	geerdet
13	positiv	offen	geerdet

normaler Betrieb kein Stromfluß

inverser Betrieb

322152Q

Im Zustand Nr. 8 "normaler Betrieb" befinden sich nur die Phototransistoren T„_a< T„_g und T₃ . Im Zustand Nr. 13 "inverser Betrieb" befinden sich die Phototransistoren T-c, T₃₂ und T-,- . Im inVersen Betrieb ist jedoch die Lichtempfindlichkeit gegenüber dem normalen Betrieb stark vermindert, so daß der durch diese Phototransistoren fließende Strom vernachlässigt werden kann. Ebenso fließen in den Zuständen Nr. 1 bis Nr. 7 und Nr. 9 bis Nr. 12 nur vernachlässigbar kleine Ströme.

Claims

3271520

Licentia Patent-Verwaltungs-G.ra.b.H. Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70

Heilbronn, den 19.05.82 La/goe - HN 82/9

Patentansprüche

( DjAnordnung mit mehreren Phototransistoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Phototransistoren derart miteinander verschaltet sind, daß mit η Zuleitungen, wobei η eine ganze Zahl größer oder gleich 3 ist, n(n-l) (n-2) Phototransistoren ansteuerbar sind, daß die drei An-Schlüsse Emitter, Basis und Kollektor eines jeden Phototransistors mit drei verschiedenen Zuleitungen verbunden sind, daß keine zwei Phototransistoren in der gleichen Weise mit den gleichen Zuleitungen verbunden sind, daß die Zuleitungen drei Zustände annehmen können, nämlieh (1) geerdet, (2) offen und (3) mit einer Spannungsquelle verbunden, daß von den Zuleitungen zu einem Zeitpunkt nur eine Zuleitung offen und nur eine andere Zuleitung mit der Spannungsquelle verbunden ist, daß die Spannungsquelle einerseits so klein ist, daß sie keinen merklichen Strom über die Basis-Emitter-Strecke eines jeden Phototransistors treiben kann, andererseits jedoch so groß, daß sie bei Beleuchtung eines Phototransistors einen merklichen Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke dieses Phototransistors treiben kann, und daß für jede Zuleitung ein im geerdeten Zustand dieser Zuleitung auftretender Stromfluß feststellbar ist.
2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phototransistoren aus Silizi.urn bestehen.
3) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Phototransistoren in einem einzigen Halbleiterkristall angeordnet sind.
4) Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle einen Wert zwischen 0,2 und 0,5 V aufweist.