DE3233177A1 - Optically coupled rectifier element - Google Patents

Optically coupled rectifier element

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DE3233177A1
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Bernard L. 11375 Forest Hills N.Y. Kravitz
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Abstract

A series-connected photodiode arrangement (2) which is formed in a monolithic semiconductor chip is optically coupled to a light source constructed outside the chip, e.g. an LED (12), with the formation of an optically coupled rectifier element of high output voltage. The LED (12) is arranged adjacent to the diodes (24) but electrically isolated therefrom, and leads (26, 28) connected to the output of the diode arrangement (22) proceed from the chip and can be connected to an external load (33), so that the optically coupled rectifier element can be used in various new spheres of application. <IMAGE>

Description

OPTISCH GEKOPPELTER RICHTLEITER OPTICALLY COUPLED DIRECTORATE

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Halbleitervorrichtungen, insbesondere einen verbesserten optisch gekoppelten Richtleiter.The invention relates generally to semiconductor devices, in particular an improved optically coupled directional guide.

Wenn Licht auf die Oberfläche einer Fotodiode auftrifft, erzeugt die Diode an ihrem pn-Übergang eine dazu proportionale lichtelektrische Spannung. Fotodioden wurden u. a. zur Verwendung als optisch gekoppelte Richtleiter vorgeschlagen; ein solcher Richtleiter dient zur optischen anstatt zur elektrischen Kopplung von zwei Schaltungen unter elektrischer Isolierung der beiden Schaltungen voneinander. Gemäß z. B. den US-PS'en 4 160 308, 4 056 719, 4 114 177, 4 124 860, 4 112 308, 4 040 078 und 4 122 479 umfaßt ein optisch gekoppelter Richtleiter normalerweise ein lichtaussendendes Element, z. B. eine LED, sowie eine Fotodiode oder eine andere lichtempfindliche Halbleitervorrichtung. Bei den bekannten optisch gekoppelten Richtleitern entsprechend den genannten Patentschriften ist normalerweise im Gehäuse sowohl die Lichtquelle als auch der Licht fühler untergebracht. Typische Lichtfühler, die in den bekannten optisch gekoppelten Richtleitern verwendet werden, sind z. B. ein Fototransistor, eine Foto-Darlingtonschaltung und eine Fotodiode.When light hits the surface of a photodiode, the generates Diode a photoelectric voltage proportional to it at its pn junction. Photodiodes were i.a. proposed for use as an optically coupled directional guide; a Such a directional guide is used for the optical instead of the electrical coupling of two Circuits with electrical isolation of the two circuits from each other. According to z. U.S. Patents 4,160,308, 4,056,719, 4,114,177, 4,124,860, 4,112,308, 4,040 078 and 4 122 479, an optically coupled directional guide typically comprises a light emitting one Element, e.g. B. an LED, as well as a photodiode or some other light-sensitive Semiconductor device. Both known optically coupled directional ladders according to the cited patents, both the Light source and light sensor housed. Typical light sensors used in the known optically coupled directional conductors are used, for. B. a Phototransistor, a photo darlington circuit and a photodiode.

Der Fototransistor oder die Foto-Darlingtonschaltung arbeiten beide so, daß das auf sie auftreffende Licht die Vorrichtung einschaltet, so daß sie stromleitend wird. Die Treiberkraft für diesen Strom ist eine externe Spannungsversorgung. Die Fotodiode kann in Sperrichtung betrieben werden, wobei das Eingangslicht den Diodenreststrom auf einen signifikanten Pegel erhöht. Die Treiberkraft für diesen Strom ist wiederum eine externe Spannungsversorgung.The photo transistor or the photo darlington pair both work so that the light hitting them turns the device on so that it conducts electricity will. The driving force for this current is an external voltage supply. the Photodiode can be operated in reverse direction, whereby the input light the diode residual current increased to a significant level. The driving force for this current is again an external power supply.

Die Fotodiode kann auch in Durchlaßrichtung betrieben werden, wobei das ringangslicht durch lichtelektrische Mittel eine Durchlaßvorspannung erzeugt, was in einem erzeugten Strom und einer Spannung resultiert. Bei dieser lichtelektrischen Anordnung wird keine externe Spannungsversorgung benötigt. Die Wirkung des Lichts allein genügt zur Selbstbetätigung der in Durchlaßrichtung vorgespannten Diode.The photodiode can also be operated in the forward direction, with the ring input light generates a forward bias voltage by photoelectric means, which results in a generated current and voltage. With this photoelectric Arrangement, no external power supply is required. The effect of light alone is sufficient for self-actuation of the forward-biased diode.

Für bestimmte Anwendungsmöglichkeiten in elektronischen Schaltungen ist der lichterzeugte Strom von Interesse, währenci bei an<ierer# Anwendungsm#'#g 1 ichkei ten die lichterzeugte Spannung von primärem Schaltungsinteresse ist. Ein grundsätzlicher Nachteil besteht jedoch darin, daß eine einzelne Fotodiode nur ca. 0,5 V erzeugen kann, was für typische Schaltungsanforderungen, bei denen ca. 5,0 V benötigt werden, völlig unzureichend ist.For certain applications in electronic circuits the light-generated electricity is of interest, while at <ierer # application m # '# g 1 the light-generated voltage is of primary circuit interest. A The fundamental disadvantage, however, is that a single photodiode only takes approx. 0.5V can produce what for typical circuit requirements, at which approx. 5.0 V are required, is completely inadequate.

Eine Fotodiodenanordnung kann als ein Bauteil eines optischen Relais eingesetzt werden, das analog einem mechanischen Relais funktioniert, also eine Schaltfunktion aufgrund eines Eingangs- oder Steuersignals ausübt. Ein optisches Relais dieser Art ist in der US-PS 4 227 098 angegeben, wobei eine LED optisch mit einer Fotodiodenanordnung gekoppelt ist, deren Ausgang intern und ohne externen Zugang an das Gatt eines MOSFET angeschlossen ist. Dabei erzeugt die Fotodiodenanordnung eine Spannung aufgrund der von der LED ausgehenden einfallenden Strahlung, so daß infolge der internen Verbindung mit dem Gatt des FET letzterer stromführend wird.A photodiode array can be used as a component of an optical relay that works in the same way as a mechanical relay, i.e. a Exercises switching function based on an input or control signal. An optical one Relay of this type is disclosed in US Pat. No. 4,227,098, an LED being optically with a photodiode array is coupled, the output of which is internal and without external Access is connected to the gate of a MOSFET. In doing so, the photodiode array generates a voltage due to the incident radiation emanating from the LED, so that as a result of the internal connection with the gate of the FET, the latter becomes live.

Die von einer Fotodiode in einer Fotodiodenanordnung irfolge von einfallender Lichtstrahlung erzeugte Menge an lichtelekfrischem Strom steht in Beziehung zu der Intensitac der auf die Fotodioden auftreffenden Lichtenergie. Die Intensität des von den einzelnen Dioden der Anordnung empfangenen Lichts ändert sich ihrerseits in Abhängigkeit von der Lage der Diode In bezug auf die Lichtquelle. In einer Mehrfachdiodenanordnung bestimmt diejenige Diode, die die geringste Menge an einfallendem Licht empfängt, den Ausgangsstrom der Gasamtanordnung. Da die von der Lichtquelle am weitesten entfernte Diode die geringste Strahlung empfängt, ist durch die konventionelle Obereinander- und Nebeneinanderanordnung der LED in bezug auf die Fotodioden die Größe der Fótodiodenanordnung, die mit einer einzigen Strahlungsquelle zur Erzeugung eines erwünschten Fotostrompegels einsetzbar ist, im wesentlichen begrenzt.The from a photodiode in a photodiode array is due to incident The amount of light-electrical current produced by light radiation is related to the Intensitac of the light energy hitting the photodiodes. The intensity of the the light received by the individual diodes of the arrangement changes in turn depending on the position of the diode in relation to the light source. In a multiple diode arrangement determines the diode that receives the least amount of incident light, the output stream of the gas office arrangement. As the furthest away from the light source The diode receives the least amount of radiation, is due to the conventional superimposed and side-by-side arrangement of the LED in relation to the photodiodes the size of the photodiode arrangement, those with a single source of radiation to produce a desired level of photocurrent can be used, essentially limited.

Ganz allgemein sind Fotodioden seit vielen Jahren bekannt, aber ihre Kopplung, ihr begrenzter Strom- und Spannungsausgang und andere Faktoren haben bisher die Anwendungsmöglichkeiten für einen vorteilhaften Einsatz der Fotodioden eingeschränkt.In general, photodiodes have been known for many years, but theirs Coupling, their limited current and voltage output, and other factors have hitherto been the case the possible applications for an advantageous use of the photodiodes are limited.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines optisch gekoppelten Richtleiters, der für bisher nicht vermutete Funktionen einsetzbar ist; dabei soll eine Fotodiodenanordnung angegeben werden, die bei einer bestimmten Intensität der emittierten Lichtstrahlung eine erhöhte Spannung und einen erhöhten Strom erzeugen kann; ferner soll bei dem optisch gekoppelten Richtleiter zwischen einem Eingang und einem Ausgang eine elektrische Isolation erreicht werden, und es soll eine Ausgangsspannung erzeugt werden, die eine lineare Funktion des an den Eingang angelegten Stroms ist, und zwar innerhalb eines Bereichs von mehreren V oder mehr; ferner soll der optisch gekoppelte Richtleiter eine Spannung erzeugen können, die der Umgebungstemperatur proportional ist; weiterhin soll eine Fotodiodenanordnung angegeben werden, die an einem externen Ausgang eine Kapazität erzeugt, die eine Funktion eines Lichteingangssignals ist; außerdem soll die Fotodiodenanordnung einen höheren Lichtstrompegel bei einer bestimmten Intensität der emittierten Lichtstrahlung erzeugen können.The object of the invention is to provide an optically coupled Director who can be used for functions not previously suspected; should a photodiode array can be specified, which at a certain intensity of the emitted light radiation generate an increased voltage and an increased current can; furthermore, in the case of the optically coupled directional guide, between an input and an output electrical isolation can be achieved, and an output voltage should be achieved which is a linear function of the current applied to the input, within a range of several V or more; furthermore should the optically Coupled directional conductors can generate a voltage that corresponds to the ambient temperature is proportional; furthermore, a photodiode array is to be specified which generates a capacitance at an external output which is a function of a light input signal is; in addition, the photodiode array should have a higher luminous flux level at a can generate a certain intensity of the emitted light radiation.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung ein optisch gekoppelter Richtleiter vorgesehen mit einer Fotodiodenanordnung, die in einem gemeinsamen Substrat angeordnet ist, auf dem sich eine LED befindet. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Lichtempfangsteil nicht eine einzelne lichtempfindliche Diode, sondern ein monolithischer Chip, der eine Mehrzahl reihengeschaltete Fotodioden in einer Anordnung enthält. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden die an den Ausgang der Diodenanordnung angeschlossenen Zuleitungen aus dem Chip herausgeführt, so daß der Ausgang der Anordnung an einen externen Verbraucher anschließbar ist, wodurch sich für die Anordnung bisher nicht vorstellbare Anwendungsmöglichkeiten ergeben.According to the invention, an optically coupled device is used to solve this problem Directional guide provided with a photodiode array residing in a common substrate is arranged, on which there is an LED. According to one aspect of the invention the light receiving part is not a single one photosensitive Diode, but a monolithic chip that contains a number of photodiodes connected in series contains in an arrangement. In contrast to the prior art, the Output of the diode array connected leads led out of the chip, so that the output of the arrangement can be connected to an external consumer, This results in previously unimaginable application possibilities for the arrangement result.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die reihengeschaltete Fotodiodenanordnung in dem Chip so angeordnet, daß sie die LED umgibt, wobei die LED auf einem Mittenbereich des Substrats, in dem die Fotodioden ausgebildet sind, nahe den Fotodioden, jedoch elektrisch isoliert in bezug auf diese, angeordnet ist; dadurch wird eine optimale Stromerbeugung von der Fotodiodenanordnung bei einer bestimmten LED Uihd einer bestimmten LED-Stromgröße erzielt.According to a further aspect of the invention, the series-connected Photodiode array arranged in the chip so that it surrounds the LED, the LED on a central area of the substrate in which the photodiodes are formed, is located close to the photodiodes but electrically isolated with respect to them; this is an optimal current diffraction from the photodiode array at a certain LED Uihd achieved a certain LED current magnitude.

Die Fotodiodenanordnung kann zusammen mit der LED in der erläuterten Weise eingesetzt werden zum Erzeugen eines Ausgangs, der vom Eingang elektrisch isoliert ist und zu dem an die LED angelegten Eingangsstrom in linearer Beziehung steht. Weitere Anwendungsmöglichkeiten des neuen optisch gekoppelten Richtleiters ergeben sich in Form einer Vorrichtung, die eine Ausgangsspannung erzeugt, die zu der Umgebungstemperatur in Beziehung steht, sowie als Halbleiterkondensator, dessen Wert direkt mit dem an die LED angelegten Eingangsstrom in Beziehung steht. Bei einer weiteren Anwendungsmöglichkeit kann die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom der Fotodiodenanordnung an den Steueranschluß einer Schalteinheit, z. B. eines FET oder eines siliziumgesteuerten Gleichrichters, angelegt werden, die so geschaltet ist, daß ein Hochgeschwindigkeits-Betrieb erzielbar ist.The photodiode arrangement can be explained together with the LED in FIG Ways to be used to generate an output that is electrical from the input isolated and linearly related to the input current applied to the LED stands. Further possible uses of the new optically coupled directional guide arise in the form of a device that generates an output voltage that is too the ambient temperature is related, as well as a semiconductor capacitor whose Value is directly related to the input current applied to the LED. at Another possible application can be the output voltage or the output current the photodiode array to the control terminal of a switching unit, for. B. a FET or a silicon controlled one Rectifier, are applied, which is switched so that high-speed operation can be achieved.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines optisch gekoppelten Richtleiters mit den Merkmalen nach der Erfindung; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Fotodiodenanordnung und die Leuchtdiode des optisch gekoppelten Richtleiters nach Fig. 1; Fig. 3 eine Schnittansicht 3-3 nach Fig. 2; und Fig. 4 ein schematisches Schaltbild des optisch gekoppelten Richtleiters und der Fotodiodenanordnung nach der Erfindung, wobei der Ausgang der Anordnung mit einem Schalt-FET verbunden ist.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawing. 1 shows a schematic diagram of an optically coupled directional guide with the features of the invention; Fig. 2 is a plan view of the photodiode array and the light-emitting diode of the optically coupled directional conductor according to FIG. 1; Fig. 3 a Sectional view 3-3 of FIG. 2; and FIG. 4 is a schematic circuit diagram of the optical coupled directional conductor and the photodiode array according to the invention, wherein the Output of the arrangement is connected to a switching FET.

Nach Fig. 1 umfaßt der optisch gekoppelte Richtleiter nach der Erfindung eine LED 12, die eine Kathode 14 und eine Anode 16 aufweist, die mit zwei Eingängen 18 bzw. 20 verbunden sind. Eine aus einer Mehrzahl von reihengeschalteten Fotodioden 24, die in einem monolithischen Siliziumchip 25 gebildet sind, bestehende Anordnung 22 ist zwischen zwei Elektroden 26 und 28 geschaltet und optisch mit der LED 12 gekoppelt und empfängt Lichtstrahlung 29, die von der LED aufgrund eines an die Eingänge 18 und 20 angelegten Eingangsstroms erzeugt wird. Die Elektrode 26 ist mit der Anode einer Fotodiode an einem Ende der Anordnung und die Elektrode 28 mit der Kathode einer Fotodiode am anderen Ende der Anordnung verbunden.Referring to Fig. 1, the optically coupled directional guide according to the invention comprises an LED 12, which has a cathode 14 and an anode 16, which has two inputs 18 and 20 are connected. One of a plurality of series-connected photodiodes 24, which are formed in a monolithic silicon chip 25, existing arrangement 22 is connected between two electrodes 26 and 28 and optically with the LED 12 coupled and receives light radiation 29 generated by the LED due to a to the Inputs 18 and 20 applied input current is generated. The electrode 26 is with the anode of a photodiode at one end of the assembly and the electrode 28 connected to the cathode of a photodiode at the other end of the array.

Der Chip 25 und die LED 12 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 27 angeordnet. Außerhalb des Gehäuses 27 sind zwei externe Ausgangsanschlüsse 30 und 32 vorgesehen. Die externen Anschlüsse sind - im Gegensatz zu den vollständig internen Anschlüssen an die Diodenanordnung der Vorrichtung entsprechend der vorher genannten US-PS 4 227 098 - jeweils mit den Elektroden 26 und 28 verbunden, die in dem Chip 25 und dem Gehäuse 27 enthalten sind. Diese Anordnung der Ausgangsanschlüsse außerhalb des Chips und der Fotodiodenanordnung macht es möglich, daß das von der Fotodiodenanordnung erzeugte Signal außerhalb des Chips verarbeitet und somit für einen oder mehrere bisher nicht vermutete Anwendungszwecke genutzt werden kann, und ermöglicht ferner den Anschluß des Ausgangs der Anordnung an einen Verbraucb-r 33, z. B. eine spannungs- oder stromempfindliche Vorrichtung, die gemäß Fig. 1 zwischen die beiden externen Ausgangsanschlüsse 30 und 32 geschaltet werden kann.The chip 25 and the LED 12 are arranged in a common housing 27. Outside the housing 27, two external output connections 30 and 32 are provided. The external connections are - in contrast to the completely internal connections to the diode arrangement of the device according to the aforementioned US-PS 4 227 098 - connected to electrodes 26 and 28, respectively, which are in chip 25 and the housing 27 are included. This arrangement of the output connections outside of the chip and the photodiode array makes it possible that of the photodiode array generated signal processed outside the chip and thus for one or more previously not suspected applications can be used, and also enables the connection of the output of the arrangement to a Verbraucb-r 33, z. B. a tension or current-sensitive device according to FIG. 1 between the two external Output terminals 30 and 32 can be switched.

Im Betrieb bewirkt das Anlegen eines ausreichend großen Stroms zwischen die Eingänge 18 und 20, daß die LED 12 Strahlung 29 abgibt, die auf die Fotodiodenanordnung 22 auftrifft. Aufgrund dieser Strahlung erzeugt die reihengeschaltete Fotodiodenanordnung 22 eine Spannung an den Elektroden 26 und 28, die die Summe der Einzelspannungen (typischerweise 0,5 V) ist, die in jeder Fotodiode 24 erzeugt werden. Die resultierende Ausgangsspannung, die somit zwischen den Elektroden 26 und 28 erzeugt wird, ist ein Vielfaches der Anzahl Fotodioden in der Anordnung 22 und ist von jeder externen Stromversorgung unabhängig. Diese Ausgangsspannung ist an den Ausgangsanschlüssen 30 und 32 und damit am Verbraucher 33 abnehmbar.In operation, applying a sufficiently large current causes between the inputs 18 and 20 that the LED 12 emits radiation 29, which on the photodiode array 22 hits. The series-connected photodiode arrangement generates due to this radiation 22 a voltage at electrodes 26 and 28, which is the sum of the individual voltages (typically 0.5 V) generated in each photodiode 24. The resulting Output voltage thus generated between electrodes 26 and 28 is a multiple of the number of photodiodes in the arrangement 22 and is independent of any external power supply. This output voltage is at the Output connections 30 and 32 and thus removable from the consumer 33.

Bei dem bekannten optisch gekoppelten Richtleiter gemäß den eingangs genannten Patentschriften ist die LED typischerweise an der Seite oder oberhalb der Fotodioden positioniert, so daß ein großer Teil des von der LED emittierten Lichts infolge der Reflexion die Fotodioden nicht erreicht.In the known optically coupled directional guide according to the initially the patents referenced, the LED is typically on the side or above of the photodiodes positioned so that a large part of the emitted by the LED Light does not reach the photodiodes due to the reflection.

Ferner empfangen die von der LED am weitesten entfernten Fotodioden das wenigste Licht, und der von der Fotodiodenanordnung erzeugte Fotostrom, der an das Schaltungs- oder Steuerbauelement angelegt wird, ist somit begrenzt.Furthermore, the photodiodes furthest away from the LED receive the least light, and the photocurrent generated by the photodiode array, the is applied to the circuit or control component is thus limited.

Bei einem Ausführungsbeispiel des angegebenen optisch gekoppelten Richtleiters wird von der Fotodiodenanordnung ein erhöhter Fotostrom erzeugt aufgrund der Anordnung der LED in bezug auf die Fotodiodenanordnung 22. Dabei sind nach den Fig. 2 und 3 die Fotodioden 24 in einem gemeinsamen polykristallinen Siliziumsubstrat 34 ausgebildet, und die LED 12 ist in der Mitte der Diodenanordnung positioniert, so daß die Fotodioden die LED umgeben. Die Einzeldioden der Anordnung sind über verbindende Leiterbahnen 36 reihengeschaltet, wobei die Leiterbahnen jeweils die Kathode einer Fotodiode mit der Anode der folgenden Fotodiode in der Anordnung verbindell. Nach Fig. 3 ist jede Fotodiode 24 der Anordnung in einer im Substrat 34 ausgebildeten Vertiefung oder Wanne 38 ngebildet. Jede Fotodiode ist gegenüber dem Substrat 34 und den übrigen Fotodioden der Anordnung isoliert durch eine Schicht oder Tasche 40 aus Siliziumdioxid, die jede Wanne 38 umgibt und zur Oberfläche des Substrats verläuft.In one embodiment of the specified optically coupled Directional conductor, an increased photocurrent is generated due to the photodiode arrangement the arrangement of the LED in relation to the photodiode arrangement 22. Here are according to the FIGS. 2 and 3 show the photodiodes 24 in a common polycrystalline silicon substrate 34 is formed, and the LED 12 is positioned in the middle of the diode array, so that the photodiodes surround the LED. The individual diodes of the arrangement are over connecting conductor tracks 36 connected in series, the conductor tracks each having the The cathode of a photodiode connects to the anode of the following photodiode in the arrangement. 3, each photodiode 24 of the array is in one formed in substrate 34 Well or trough 38 is formed. Each photodiode is opposite to substrate 34 and the remaining photodiodes of the arrangement isolated by a layer or pocket 40 of silicon dioxide surrounding each well 38 and to the surface of the substrate runs.

Nach Fig. 3 ist die LED 12 auf einem Aluminiumfilm 42 mittels elektrisch leitfähigem Epoxid 44 gesichert. Der Aluminiumfilm 42 ist über einem Mittenabschnitt der Oberfläche des Substrats befestigt und ist von dem Substrat getrennt und diesem gegenüber isoliert durch einen Oxidfilm 46, der über einem Teil der benachbarten umgebenden Fotodioden 24 sowie den oberen Abschnitten des isolierenden Oxidfilms 40 dieser-Dioden liegt. Die Eingangszuführungen 18 und 20 zu der LED t2 sind mit der Oberfläche der LED bzw. des Aluminiumfilms 42 und somit mit den Anschlüssen der LED verbunden. Die beiden Fotodioden nach Fig. 3 umfassen ferner einen zentralen n+-Bereich 48, der von einem p--Bereich 50 umgeben ist, der einen pn-Fotoübergang mit dem n-leitfähigen Material der Wanne 38 bildet. Die LED 12 liegt über einer inaktiven Wanne, in der kein lichtelektrisches Ansprechen stattfindet.Referring to Figure 3, the LED 12 is electrically on an aluminum film 42 conductive epoxy 44 secured. The aluminum film 42 is over a central portion attached to the surface of the substrate and is separate from the substrate and this opposite insulated by an oxide film 46 overlying part of the adjacent surrounding photodiodes 24 and the upper portions of the insulating oxide film 40 of these diodes. The input leads 18 and 20 to the LED t2 are with the surface of the LED or the aluminum film 42 and thus with the connections connected to the LED. The two photodiodes according to FIG. 3 also include a central one n + region 48, which is surrounded by a p - region 50, which is a pn photo junction forms with the n-conductive material of the trough 38. The LED 12 is above one inactive tub in which no photoelectric response takes place.

Aufgrund der Anordnung der LED 12 in bezug auf die Fotodiodenanordnung 22 gemäß den Fig. 2 und 3 wird von den Fotodioden eine erhöhte Menge des von der aktivierten LED abgestrahlten Lichts empfangen, so daß im Vergleich mit der konventionellen Anordnung der LED und der Fotodioden eine Steigerung des lichterzeugten Stroms (Isc) resultiert, der von der Anordnung bei einer bestimmten Menge LED-Strom erzeugt wird. Hierfür gibt es mindestens zwei Gründe.Due to the placement of the LED 12 with respect to the photodiode array 22 according to FIGS. 2 and 3, an increased amount of the photodiodes of the activated LED received emitted light, so that compared with the conventional Arrangement of the LED and the photodiodes an increase in the light-generated electricity (Isc) results, which is generated by the arrangement with a certain amount of LED current. There are at least two reasons for this.

Erstens wurde gefunden, daß der größte Lichtanteil des von einer LED emittierten Lichts normalerweise von den Rändern oder Seitenflächen der LED ausgeht und nicht nach unten gerichtet wird. Daher liegen bei der Anordnung der LED und der Fotodioden nach den Fig. 2 und 3 die lichtaussendenden Ränder oder Flächen der LED in optischer Nähe zu den Fotodioden, und nur eine sehr geringe Lichtmenge geht durch Reflexion verloren.First, it has been found that most of the light is from an LED emitted light usually emanates from the edges or side surfaces of the LED and is not directed downwards. Therefore, the arrangement of the LED and of the photodiodes according to FIGS. 2 and 3, the light-emitting edges or surfaces of the LED in optical proximity to the photodiodes, and only a very small one Amount of light is lost through reflection.

Zweitens wird gegenüber der konventionellen Anordnung der Abstand zwischen der LED und der am weitesten entfernten Fotodiode der Anordnung verringert, so daß unter der Annahme, daß sämtliche Bedingungen konstant bleiben, von der am weitesten entfernten Fotodiode ein höherer Fotostrom erzeugt wird. Mit der LED-Fotodioden-Anordnung nach den Fig. 2 und 3 durchgeführte Experimente haben gezeigt, daß gegenüber einer Nebeneinanderanordnung mit der gleichen LED und mit dem gleichen LED-Aktivierungsstroin ca. viermal so viel Fotostrom erzeugt wird.Second, the spacing becomes greater than the conventional arrangement between the LED and the most distant photodiode of the array is reduced, so that assuming that all conditions remain constant, from the on The most distant photodiode generates a higher photocurrent. With the LED photodiode arrangement Experiments carried out according to FIGS. 2 and 3 have shown that compared to one Side-by-side arrangement with the same LED and with the same LED activation cycle about four times as much photocurrent is generated.

Wie bereits erwähnt, zeigt der optisch gekoppelte Richtleiter nach der Erfindung durch den Anschluß von externen Zuleitungen 30 und 32 an die Ausgangselektroden 26 bzw. 28 zusätzliche vorteilhafte und bisher nicht realisierte Eigenschaften im Gegensatz zu der bekannten Anordnung, bei der der Zugang des Ausgangs der Diodenanordnung zu einer externen Meßvorrichtung einerseits kaum praktizierbar war und im übrigen wohl auch nicht in Betracht gezogen wurde.As already mentioned, the optically coupled directional guide shows of the invention by connecting external leads 30 and 32 to the output electrodes 26 or 28 additional advantageous and previously unrealized properties in In contrast to the known arrangement, in which the access to the output of the diode arrangement to an external measuring device on the one hand was hardly practicable and otherwise was probably not considered either.

Ein neues Anwendungsgebiet für den optisch gekoppelten Richtleiter basiert auf der Feststellung, daß die Fotodiodenanordnung eine Ausganqsspannunq an den Elektroden 26 und 28 und somit an den externen Zuleitungen 30 und 32 erzeugt, die direkt linear proportional dem an die LED 12 angelegten Eingangsstrom ist, und zwar innerhalb eines signifikanten Bereichs von Eingangsströmen, typischerweise zwischen 10 und 50 mA. Versuche, die mit einer 16-Dioden-Anordnung in Reihenschaltung durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß über einen Ausgangsbereich zwischen 1,0 V und 5,0 V eine Linearität zwischen dem Eingangsstrom und der Ausgangsspannung von 0,1 % erreicht werden kann. Der Spannungsbereich, innerhalb dessen diese Linearität erreicht wird, kann in einfacher Weise erweitert werden, indem auf dem Chip weitere reihengeschaltete Fotodioden ausgebildet werden. Ferner ist zusätzlich zu der direkten Linearität zum Eingangsstrom der Ausgangskreis auch gegenüber dem Eingangskreis elektrisch isoliert. Eine vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit für einen solchen optisch gekoppelten Richtleiter, bei dem ein bekannter Eingangsstromwert eine genau vorhersehbare Auisgangsspannung erzeugt, wobei ferner auch noch Eingang und Ausgang elektrisch isoliert sind, ergibt sich als Eingangskreis zu einer Trennverstärkerschaltung.A new area of application for the optically coupled directional guide is based on the finding that the photodiode array has an output voltage generated at the electrodes 26 and 28 and thus at the external leads 30 and 32, which is directly linearly proportional to the input current applied to LED 12, and within a significant range of input currents, typically between 10 and 50 mA. Attempts with a 16-diode arrangement in Series connection have shown that over an output range between 1.0 V and 5.0 V a linearity between the input current and the output voltage of 0.1% can be achieved. The voltage range within which this linearity can be easily expanded by adding more on the chip Series-connected photodiodes are formed. Furthermore, in addition to the direct Linearity to the input current of the output circuit also compared to the input circuit electrically isolated. An advantageous application for such a visual coupled directional conductor for which a known input current value is a precisely predictable one Output voltage generated, and also input and output electrical are isolated, results as an input circuit to an isolation amplifier circuit.

Eine weitere neue Anwendungsmöglichkeit für die FotodXoden-und LED-Anordnung nach der Erfindung, die sich aufgrund des externen Anschlusses der Zuleitungen von der Diouenanordnung ergibt, ist als Halbleiterkondensator, der an den externen Zuleitungen 30 und 32 erhalten wird. Der Wert der Kapazität CT für N identische reihengeschaltete Dioden mit jeweils einem Kapazitätswert C ist: CT C cT = C/N.Another new application for the FotodXode and LED array according to the invention, which is due to the external connection of the supply lines of the Diouen arrangement results, is as a semiconductor capacitor, which on the external leads 30 and 32 is obtained. The value of the capacitance CT for N identical series-connected Diodes each with a capacitance value C is: CT C cT = C / N.

Es wurde gefunden, daß bei Bestrahlung der reihengeschalteten Fotodiodenanordnung nach der Erfindung durch eine LED die Kapazität der Fotodiodenanordnung sich erheblich als eine Funktion der LED-Beleuchtung ändert, die ihrerseits dem an die LED angelegten Eingangsstrom proportional ist. Bei mit dem optisch gekoppelten Richtleiter durchgeführten Versuchen resultierte eine Änderung des an die LED angelegten Eingangsstroms von 15 mA auf 65 mA in einer Kapazität an den externen Zuleitungen 30 und 32, die weniger als 10 % ihres Anfangswerts betrug, d. h., die Kapazität an dem Diodenausgang änderte sich von 150 pF auf 10 pF. Mit anderen Worten wurde aufgrund einer 4: Änderung des Eingangsstroms zu der LED und einer Änderung der an die LED angelegten Eingangsspannung von ca. 1 V ein 15:1-Kapazitätsbereich erzielt.It has been found that when the series-connected photodiode array is irradiated according to the invention by an LED the capacitance of the photodiode array changes significantly as a function of LED lighting, which in turn changes the input current applied to the LED is proportional. With the optically coupled Tests carried out by directional guides resulted in a change in the value applied to the LED Input current from 15 mA to 65 mA in a capacity on the external supply lines 30 and 32, which was less than 10% of its starting value, i.e. i.e., the capacity at the diode output changed from 150 pF to 10 pF. In other words it was due to a 4: change in the input current to the LED and a change in the input voltage of approx. 1 V applied to the LED achieves a 15: 1 capacity range.

Bei dieser Anwendung ermöglicht eine entsprechend angeordnete LED in Verbindung mit der erläuterten Diodenanordnung die Feinabstimmung der Kapazität innerhalb eines weiten Wertebereichs, und ferner wird der zusätzliche Vorteil der elektrischen Isolierung zwischen Eingang und Ausgang erzielt. Der Gesamt-Kapazitätsbereich, der erzielbar ist, kann durch Hinzufügen von mehr reihengeschalteten Fotodioden gesteigert werden. Eine derartige vier Anschlüsse aufweisende optisch isolierte Halbleiterkondensatorvorrichtung mit einem Kapazitätsabstimmbereich von 15:1 oder größer ist in vielfacher Hinsicht vorteilhaft einsetzbar, z. B. in einem Fernseh-Kanalwähler, wobei die Kanalwahl durch Änderung des Lichtausgangs einer LED infolge einer Änderung des Eingangsstroms und anschließendes Richten des LED-Ausgangs auf die Fotodiodenanordnung erfolgen kann.A correspondingly arranged LED enables this application in connection with the diode arrangement explained, the fine-tuning of the capacitance within a wide range of values, and further has the added benefit of electrical isolation between input and output achieved. The total capacity range, which is achievable can be achieved by adding more series-connected photodiodes can be increased. Such an optically isolated one having four connections Semiconductor capacitor device with a capacitance tuning range of 15: 1 or larger can be used advantageously in many ways, e.g. B. in a television channel selector, the channel selection by changing the light output of an LED as a result of a change the input current and then directing the LED output to the photodiode array can be done.

Ein weiteres Anwendungsgebiet der Fotodiodenanordnung nach der Erfindung ergibt sich als Präzisions-Temperaturfühler, wobei der im wesentlichen gleichbleibende Temperaturkoeffizient des Spannungsabfalls in Durchlaßrichtung am pn-Obergang einer Fotodiode innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen -50 0C und 150 0C innerhalb eines Stromintervalls genutzt wird. Ein typischer Temperaturkoeffizient einer einzelnen Fotodiode innerhalb dieses Temperaturbereichs ist ca -2,0 mV/OC. Bei einer reihengeschalteten Mehtfach-Fotod iodenanordnung mit 16 reihengeschalteten Fotodioden würde somit der Spannungs-Temperaturkoeffizient das 16fach dieses Werts oder -32,0 mV/OC betragen.Another field of application of the photodiode array according to the invention results as a precision temperature sensor, being the essentially constant temperature coefficient of the voltage drop in the forward direction at pn transition of a photodiode within a temperature range between -50 0C and 150 0C is used within a current interval. A typical temperature coefficient a single photodiode within this temperature range is approx -2.0 mV / OC. In the case of a series-connected multiple photodiode arrangement with 16 series-connected For photodiodes, the voltage-temperature coefficient would be 16 times this value or -32.0 mV / OC.

So liefert ein Spannungsmesser oder eine spannungsempfindliche Schaltung, die als Verbraucher 33 zwischen die externen Zuleitungen 30 und 32 geschaltet und in 0C od. dgl.For example, a voltmeter or a voltage-sensitive circuit provides connected as a consumer 33 between the external leads 30 and 32 and in 0C or the like.

geeicht ist, eine genaue und direkte Temperaturanzeige.is calibrated, an accurate and direct temperature display.

Z. B. erzeugt eine Fotodiodenanordnung aus 50 reihengeschalteten Dioden, die voneinander mittels der dielektrischen Siliziumdioxid-Isolation entsprechend der unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläuterten Weise isoliert sind, eine Änderung von 0,1 V je Oc, wenn die Anordnung bei einem konstanten Durchlaßstrompegel in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Es ist zu beachten, daß bei diesem Temperaturfühler keine LED eingesetzt zu werden braucht; wenn dies doch der Fall ist, ändert sich die lichterzeugte Spannung ebenso mit der Temperatur.E.g. a photodiode array of 50 diodes connected in series produces corresponding to each other by means of the dielectric silicon dioxide insulation of the manner explained with reference to FIGS. 2 and 3, one Change of 0.1 V per Oc when the arrangement is at a constant forward current level is biased in the forward direction. It should be noted that with this temperature sensor no LED needs to be used; if this is the case, changes the light generated voltage also with the temperature.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit für den optisch gekoppelten Richtleiter bzw. die Fotodiodenanordnung nach der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt, wobei die Ausgangsspannung der Fotodiodenanordnung an der Elektrode 26 und der Zuleitung 30 an den Eingang eines Schaltelements in Form eines Feldeffekttransistors bzw. FET 52 angeschlossen ist. Die Source- und die Drain-Elektroden des FET 52 sind ihrerseits an Ausgangselektroden 54 bzw. 56 angeschlossen. Bevorzugt ist der FET 52 ein Anreicherungs-n-Kanal-FET. Ein Verarmungs-FET 58 oder -Widerstand kann in der gezeigten Weise als Widerstandselement zu dem Ausgang der Fotodiodenanordnung und zum Gatt des FET 52 parallelgeschaltet sein.Another possible application for the optically coupled directional guide or the photodiode array according to the invention is shown in Fig. 4, wherein the Output voltage of the photodiode arrangement at the electrode 26 and the lead 30 to the input of a switching element in the form of a Field effect transistor or FET 52 is connected. The source and drain electrodes of FET 52 are in turn connected to output electrodes 54 and 56, respectively. The FET is preferred 52 an enhancement n-channel FET. A depletion FET 58 or resistor can be in the manner shown as a resistance element to the output of the photodiode array and connected in parallel to the gate of FET 52.

Im Betrieb wird durch Anlegen eines ausreichend hohen Stroms zwischen die Eingänge 18 und 20 bewirkt, daß die LED 12 Strahlung 30 aussendet, die auf die Fotodiodenanordnung 22 auftrifft. Aufgrund dieser auftreffenden Strahlung erzeugt die reihengeschaltete Fotodiodenanordnung 22 eine Spannung an den Elektroden 26 und 28, die der Summe der in jeder Fotodiode erzeugten Spannung entspricht. Die so zwischen den Elektroden 26 und 28 erzeugte Spannung wird durch die externen Zuleitungen 30 und 32 an das Gatt und die Source-Elektrode des FET 52 angelegt, so daß zwischen Source und Drain des FET eine Stromleitung stattfindet, wenn die Gattspannung einen ausreichend hohen Pegel hat. In Abwesenheit eines Stromflusses zwischen den Eingängen 18 und 20 wird von der LED keine Strahlung erzeugt, so daß an der Diodenanordnung 22 keine Spannung erzeugt wird. Infolgedessen wird der FET 52 nicht leitend gemacht, und die an seinen Ausgängen 54 und 56 auftretende Impedanz ist hoch. Der FET oder Widerstand 58, der dem Gatt des FET 52 parallelgeschaltet ist, dient als Entladungsweg für das Gatt des Steuer-FET 52, so daß der Steuertransistor sehr schnell abgeschaltet wird, wenn die LED 12 keine Strahlung mehr erzeugt, also wenn an die Eingänge 18 und 20 kein Strom mehr angelegt wird und die Fotodiodenanordnung infolgedessen keine Steuerspannung am Gatt des FET 52 mehr erzeugt.In operation, by applying a sufficiently high current between the inputs 18 and 20 causes the LED 12 to emit radiation 30 which is directed to the Photodiode array 22 impinges. Generated due to this incident radiation the series-connected photodiode arrangement 22 applies a voltage to the electrodes 26 and 28, which corresponds to the sum of the voltage generated in each photodiode. the The voltage thus generated between electrodes 26 and 28 is passed through the external leads 30 and 32 are applied to the gate and source of FET 52 so that between Source and drain of the FET power conduction takes place when the gate voltage is one has a sufficiently high level. In the absence of current flow between the inputs 18 and 20 no radiation is generated by the LED, so that at the diode arrangement 22 no voltage is generated. As a result, the FET 52 is rendered non-conductive, and the impedance appearing at its outputs 54 and 56 is high. The FET or Resistor 58, connected in parallel with the gate of FET 52, serves as a discharge path for the gate of the control FET 52 so that the control transistor is turned off very quickly is when the LED 12 no longer generates radiation, i.e. when at the inputs 18 and 20 no more current is applied and the photodiode array as a result none Control voltage at the gate of the FET 52 generated more.

Somit ist ersichtlich, daß durch die vorliegende Erfindung ein verbesserter optisch gekoppelter Richtleiter mit hoher Ausgangsspannung geschaffen wird, der aufgrund der neuen Anordnung der externen Zuleitungen, die mit dem Ausgang der Diodenanordnung gekoppelt sind, den Einsatz der Anordnung als optisch gekoppelter Treiber für einen FET-Schalter oder einen siliziumgesteuerten Gleichrichter, einen Temperaturfühler, einen linearen Spannungs-Strom-Isolator und einen fotoänderbaren Kondensator ermöglicht.Thus, it can be seen that the present invention provides an improved optically coupled directional conductor with high output voltage is created, the due to the new arrangement of the external leads connected to the output of the diode array are coupled, the use of the arrangement as an optically coupled driver for a FET switch or a silicon controlled rectifier, a temperature sensor, enables a linear voltage-current isolator and a photo-changeable capacitor.

Der optisch gekoppelte Richtleiter nach der Erfindung weist somit die oben erläuterten und nachstehend zusammengefaßten neuen Eigenschaften auf: 1. Es sind Ausgangsspannungen erheblich oberhalb von 5,0 V erzielbar.The optically coupled directional guide according to the invention thus has the new properties discussed above and summarized below: 1. Output voltages well above 5.0 V can be achieved.

2. Es wird eine außerordentlich lineare Beziehung zwischen Ausgangsspannung und Eingangs(LED)-Strom mit weniger als 0,1 % Linearitätsabweichung erzielt.2. There will be an extremely linear relationship between output voltage and input (LED) current with less than 0.1% linearity deviation.

3. Es wird eine vielfach höhere Temperaturempfindlichkeit aufgrund des Vielfacheffekts des Temperaturkoeffizienten je Diode, multipliziert mit der Anzahl Dioden in der Reihenschaltung, erzielt. Dieser Effekt kann dazu dienen, die Ausgangsspannung des optisch gekoppelten Richtleiters zu modulieren, oder die reihengeschaltete Fotodiodenanordnung kann, wenn kein LED-Eingang vorhanden ist, extern in eine Durchlaßbetriebsart getrieben werden und einen Temperaturkoeffizienten gleicher Größe aufweisen.3. It is a much higher temperature sensitivity due to the multiple effect of the temperature coefficient per diode, multiplied by the Number of diodes in the series connection, achieved. This effect can serve that To modulate the output voltage of the optically coupled directional conductor, or the series-connected If there is no LED input, the photodiode array can be externally switched to a forward mode are driven and have a temperature coefficient of the same size.

4. Die Kapazität der Diodenanordnung ist gegenüber Änderungen des Eingangs(LED)-Lichts hochempfindlich. So erfolgt durch Änderung des Eingangs- bzw. LED-Stroms eine starke Modulation der Ausgangskapazität, wodurch sich viele Anwendungsmöglichkeiten als Halbleiterkondensator, z. B. in HF-Kanalwählerschaltungen, eryeben.4. The capacitance of the diode array is against changes in the Highly sensitive input (LED) light. So by changing the input or LED current has a strong modulation of the output capacitance, which opens up many possible uses as a semiconductor capacitor, e.g. B. in RF channel selector circuits, eryeben.

Selbstverständlich stellen die vorstehend erläuterten Anwendungsmöglichkeiten der Fotodiodenanordnung keine Einschränkung dar.It goes without saying that the possible uses explained above the photodiode arrangement is not a restriction.

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Claims (13)

P a t e n t a n s p r ü c h e Optisch gekoppelter Richtleiter, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h - einen Eingang (18, 20), - eine mit dem Eingang verbundene Lichtquelle (12), die von einem an den Eingang angelegten Signal aktivierbar ist, - ein an die Lichtquelle (12) angrenzendes Halbleitersubstrat (25), - eine in dem Substrat (25) ausgebildete reihengeschal-tete Fotodiodenanordnung (22), und - zwei an den Ausgang der Fotodiodenanordnung (22) angeschlossene Ausgangselektroden (26, 28, 30, 32), die von dem Substrat (25) nach außen verlaufen zum Anschluß an eine spannungsempfindliche Vorrichtung (33), so daß die an den Ausgangselektroden (26, 28, 30, 32) auftretende Spannung zu dem an den Eingang angelegten Signal in Beziehung steht. P a t e n t a n s p r ü c h e Optically coupled directional guide, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h - one input (18, 20), - one with the input connected light source (12) which can be activated by a signal applied to the input - a semiconductor substrate (25) adjoining the light source (12), - a series-connected photodiode array (22) formed in the substrate (25), and - Two output electrodes connected to the output of the photodiode arrangement (22) (26, 28, 30, 32) which extend outward from the substrate (25) for connection to a voltage sensitive device (33) so that the output electrodes (26, 28, 30, 32) occurring voltage to the signal applied to the input in Relationship stands. 2. Optisch gekoppelter Richtleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine LED (12) ist, die auf einem Mittenbereich des Substrats (25) angeordnet und von den Fotodioden (24) umgeben ist. 2. Optically coupled directional conductor according to claim 1, characterized in that that the light source is an LED (12) which is placed on a central area of the substrate (25) is arranged and surrounded by the photodiodes (24). 3. Optisch gekoppelter Richtleiter nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch - eine erste Isolierung (40), die die Fotodioden (24) voneinander elektrisch isoliert, und - eine zweite Isolierung (46), die die LED (12) gegenüber dem Substrat (34) und den Fotodioden (24) elektrisch isoliert.3. Optically coupled directional guide according to claim 2, characterized by - a first insulation (40) which electrically separates the photodiodes (24) from one another insulates, and - a second insulation (46) that separates the LED (12) from the substrate (34) and the photodiodes (24) electrically isolated. 4. Optisch gekoppelter Richtleiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - daß jede fotodiode (24) in einer in der Oberfläche des Substrats (34) ausgebildeten Wanne (38) geformt ist, - daß die erste Isolierung eine Mehrzahl Oxidfilme (40) umfaßt, die jede Wanne (38) umgeben und zur Oberfläche des Substrats (34) verlaufen, und - daß die zweite Isolierung eine Oxidschicht (46) ist, die zwischen der LED (12) und der Oberfläche des Substrats (34) angeordnet ist und sich über einen Teil wenigstens eines der Mehrzahl Oxidfilme (40) erstreckt.4. Optically coupled directional guide according to claim 3, characterized in that - That each photodiode (24) is formed in one in the surface of the substrate (34) Trough (38) is shaped, - that the first insulation is a plurality of oxide films (40) which surround each well (38) and extend to the surface of the substrate (34), and - that the second insulation is an oxide layer (46) which is between the LED (12) and the surface of the substrate (34) is arranged and extends over a part at least one of the plurality of oxide films (40) extends. 5. Optisch gekoppelter Richtleiter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung (52) mit ein an eine der Ausgangselektroden (26, 28, 30, 32) angeschlossenen Steuerelement.5. Optically coupled directional guide according to claim 1, characterized by a switching device (52) with one of the output electrodes (26, 28, 30, 32) connected control element. 6. Halbleiter-Temperaturfühler mit einem Substrat aus Halbleiterwerkstoff, gekennzeichnet durch - eine Mehrzahl von in dem Substrat (34) ausgebildeten reihengeschalteten Fotodioden (24), - zwei an den Ausgang der Fotodiodenanordnung (22) elektrisch angeschlossene Elektroden (26, 28), die von dem Substrat (34) nach außen verlaufen, und - einen in Temperatureinheiten geeichten Spannungsmesser, der an die äußeren Elektroden (26, 28) elektrisch angeschlossen ist.6. Semiconductor temperature sensor with a substrate made of semiconductor material, marked by a plurality of series-connected ones formed in the substrate (34) Photodiodes (24), - two electrically connected to the output of the photodiode arrangement (22) Electrodes (26, 28) extending outwardly from the substrate (34), and - one Voltmeter, calibrated in temperature units, attached to the outer electrodes (26, 28) is electrically connected. 7. Temperaturfühler nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine in optischer Nähe der Fotodioden (24) angeordnete LED (12).7. Temperature sensor according to claim 6, characterized by an in optical proximity of the photodiodes (24) arranged LED (12). 8. Halbleiterkondensator mit einem Substrat, gekennzeichnet durch - eine Mehrzahl von in dem Substrat (34) ausgebildeten reihengeschalteten Fotodioden (24) und - zwei elektrisch an den Ausgang der Fotodiodenanordnung (22) angeschlossene Elektroden (26, 28), die außerhalb des Substrats (34) verlaufen, so daß die Kapazität zwischen den Elektroden dem von der Lichtquelle (12) abgestrahlten Licht proportional ist.8. Semiconductor capacitor with a substrate, characterized by - A plurality of series-connected photodiodes formed in the substrate (34) (24) and - two electrically connected to the output of the photodiode array (22) Electrodes (26, 28), which run outside of the substrate (34), so that the capacitance between the electrodes is proportional to the light emitted by the light source (12) is. 9. Halbleiterkondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine LED (12) ist, die in einem Mittenbereich des Substrats (34) angeordnet und von den Fotodioden (24) umgeben ist.9. Semiconductor capacitor according to claim 8, characterized in that that the light source is an LED (12) in a central area of the substrate (34) is arranged and surrounded by the photodiodes (24). 10. Halbleiterkondensator nach Ansruch 9, gekennzeichnet durch - eine erste Isolierung (40), die die Fotodioden (24) voneinander elektrisch isoliert, und - eine zweite Isolierung (46), die die LED (12) gegenüber dem Substrat (34) und den Fotodioden (24) elektrisch isoliert.10. Semiconductor capacitor according to Claim 9, characterized by - a first insulation (40) which electrically isolates the photodiodes (24) from one another, and - a second insulation (46) which separates the LED (12) from the substrate (34) and electrically isolating the photodiodes (24). 11. Halbleiterkondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, - daß jede Fotodiode (24) in einer in der Oberflache des Substrats (34) ausgebildeten Wanne (38) geformt ist, - daß die erste Isolierung eine Mehrzahl Oxidfilme (40) umfaßt, die jede Wanne (38) umschließen und zur Oberfläche des Substrats (34) verlaufen, und - daß die zweite Isolierung eine Oxidschicht (46) ist, die zwischen der LED (12) und der Oberfläche des Substrats (34) liegt und sich über einen Teil mindestens eines der Mehrzahl Oxidfilme (40) erstreckt.11. Semiconductor capacitor according to claim 9, characterized in that - That each photodiode (24) is formed in one in the surface of the substrate (34) Trough (38) is shaped, - that the first insulation is a plurality of oxide films (40) which enclose each well (38) and extend to the surface of the substrate (34), and - that the second insulation is an oxide layer (46) which is between the LED (12) and the surface of the substrate (34) lies and extends over a part at least one of the plurality of oxide films (40) extends. 12. Optisch gekoppelter Halbleiter-Richtleiter mit einem Substrat aus Halbleitermaterial, gekennzeichnet durch - eine Anordnung (22) aus in dem Substrat (34) geformten reihengeschalteten Fotodioden (24), - eine auf oder nahe dem Substrat (34) angeordnete LED (12), die von den Fotodioden (24) umgeben und diesen optisch benachbart ist, - eine erste Isolierung (40), die die Fotodioden (24) elektrisch gegeneinander isoliert, und - eine zweite Isolierung (46), die die LED (12) gegenüber dem Substrat (34) und den Fotodioden (24) elektrisch isoliert.12. Optically coupled semiconductor directional guide with a substrate of semiconductor material, characterized by - an arrangement (22) in the substrate (34) molded series-connected photodiodes (24), - one on or near the substrate (34) arranged LED (12), which is surrounded by the photodiodes (24) and these are optical is adjacent, - a first insulation (40), which the photodiodes (24) electrically insulated from each other, and - a second insulation (46) that opposes the LED (12) to the Electrically isolated substrate (34) and the photodiodes (24). 13. Optisch gekoppelter Halbleiter-Richtleiter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, - daß jede Fotodiode (24) in einer in der Oberfläche des Substrats (34) ausgebildeten Wanne (38) gebildet ist, - daß die erste Isolierung eine Mehrzahl Oxidfilme (40) umfaßt, die jede Wanne (38) umschließen und zur Oberfläche des Substrats (34) verlaufen, und - daß die zweite Isolierung eine Oxidschicht (46) ist, die zwischen der LED (12) und der Oberfläche des Substrats (34) liegt und sich über einen Teil mindestens eines der Mehrzahl Oxidfilme (40) erstreckt.13. Optically coupled semiconductor directional conductor according to claim 12, characterized characterized in that each photodiode (24) is in one in the surface of the substrate (34) formed trough (38) is formed, - that the first insulation a plurality Oxide films (40) surrounding each well (38) and to the surface of the substrate (34) run, and - that the second insulation is an oxide layer (46) between the LED (12) and the surface of the substrate (34) lies and extends over a part at least one of the plurality of oxide films (40) extends.
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