JP2001067565A - 光電式煙感知器 - Google Patents
光電式煙感知器Info
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- JP2001067565A JP2001067565A JP23976999A JP23976999A JP2001067565A JP 2001067565 A JP2001067565 A JP 2001067565A JP 23976999 A JP23976999 A JP 23976999A JP 23976999 A JP23976999 A JP 23976999A JP 2001067565 A JP2001067565 A JP 2001067565A
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- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
- G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
- G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】耐ノイズ性を劣化させることなく、光電式煙感
知器を安価に構成する。 【解決手段】発光手段の発光素子６の駆動を制御する間
欠駆動回路１６及び発光素子６から照射された光の煙等
による散乱光を受光して電気信号に変換する受光素子８
と、受光素子８の出力を処理するためのアナログ回路
（増幅器９、比較器１０）と、アナログ回路の出力に基
づいてスイッチング回路２を制御するデジタル回路（カ
ウント回路１２）とを、汎用ＣＭＯＳプロセスでワンチ
ップ上に形成し、感知器の他の回路（ダイオードブリッ
ジ１、スイッチング回路２、定電圧回路３）を前記チッ
プとは別チップ上に構成した。
知器を安価に構成する。 【解決手段】発光手段の発光素子６の駆動を制御する間
欠駆動回路１６及び発光素子６から照射された光の煙等
による散乱光を受光して電気信号に変換する受光素子８
と、受光素子８の出力を処理するためのアナログ回路
（増幅器９、比較器１０）と、アナログ回路の出力に基
づいてスイッチング回路２を制御するデジタル回路（カ
ウント回路１２）とを、汎用ＣＭＯＳプロセスでワンチ
ップ上に形成し、感知器の他の回路（ダイオードブリッ
ジ１、スイッチング回路２、定電圧回路３）を前記チッ
プとは別チップ上に構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、煙による散乱光を
検出することにより煙を感知する光電式煙感知器に関す
るものであり、防災システムに利用されるものである。
検出することにより煙を感知する光電式煙感知器に関す
るものであり、防災システムに利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】図７に従来の光電式煙感知器（特開平２
−１１２０９６号）の回路図を示す。以下、その回路構
成について説明する。感知器回線Ｌ１，Ｌ２にはダイオ
ードブリッジ１を介してスイッチング回路２が接続され
ている。このスイッチング回路２はＰＮＰトランジスタ
Ｔｒ1 とＮＰＮトランジスタＴｒ2 を含み、これらが自
己保持回路を構成するように接続されている。ＰＮＰト
ランジスタＴｒ1 のエミッタは、ダイオードブリッジ１
の正出力端子に接続され、ＮＰＮトランジスタＴｒ2 の
エミッタはダイオードブリッジ１の負出力端子に接続さ
れている。ＰＮＰトランジスタＴｒ1 のベースはＮＰＮ
トランジスタＴｒ2 のコレクタに接続されて、ＰＮＰト
ランジスタＴｒ1 のコレクタはＮＰＮトランジスタＴｒ
2 のベースに接続されている。各トランジスタＴｒ1 ，
Ｔｒ2 のベース・エミッタ間には抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 が並列
接続されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ2 のベースは
トリガ端子となり、ダイオードＤ0 を介してカウント回
路１２の出力に接続されている。
−１１２０９６号）の回路図を示す。以下、その回路構
成について説明する。感知器回線Ｌ１，Ｌ２にはダイオ
ードブリッジ１を介してスイッチング回路２が接続され
ている。このスイッチング回路２はＰＮＰトランジスタ
Ｔｒ1 とＮＰＮトランジスタＴｒ2 を含み、これらが自
己保持回路を構成するように接続されている。ＰＮＰト
ランジスタＴｒ1 のエミッタは、ダイオードブリッジ１
の正出力端子に接続され、ＮＰＮトランジスタＴｒ2 の
エミッタはダイオードブリッジ１の負出力端子に接続さ
れている。ＰＮＰトランジスタＴｒ1 のベースはＮＰＮ
トランジスタＴｒ2 のコレクタに接続されて、ＰＮＰト
ランジスタＴｒ1 のコレクタはＮＰＮトランジスタＴｒ
2 のベースに接続されている。各トランジスタＴｒ1 ，
Ｔｒ2 のベース・エミッタ間には抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 が並列
接続されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ2 のベースは
トリガ端子となり、ダイオードＤ0 を介してカウント回
路１２の出力に接続されている。
【０００３】カウント回路１２の出力信号ＯＵＴが“Ｈ
ｉｇｈ”レベルになると、ダイオードＤ0 を介してＮＰ
ＮトランジスタＴｒ2 にベース電流が流れ、ＮＰＮトラ
ンジスタＴｒ2 のコレクタ電流によりＰＮＰトランジス
タＴｒ1 にベース電流が流れ、以後、ＰＮＰトランジス
タＴｒ1 のコレクタ電流によりＮＰＮトランジスタＴｒ
2 のベース電流が供給されて、スイッチング回路は自己
保持状態（ラッチアップ状態）となり、ダイオードブリ
ッジ１の直流出力端子間を短絡するので、感知器回線Ｌ
１，Ｌ２間は短絡される。これによって、感知器回線Ｌ
１，Ｌ２に流れる回線電流は増大し、感知器回線Ｌ１，
Ｌ２の他端に接続された受信機は、煙感知信号を検出す
る。その後、受信機側でリセットスイッチを操作して、
感知器回線Ｌ１，Ｌ２に流れる回線電流を遮断するま
で、スイッチング回路２は自己保持状態を維持する。
ｉｇｈ”レベルになると、ダイオードＤ0 を介してＮＰ
ＮトランジスタＴｒ2 にベース電流が流れ、ＮＰＮトラ
ンジスタＴｒ2 のコレクタ電流によりＰＮＰトランジス
タＴｒ1 にベース電流が流れ、以後、ＰＮＰトランジス
タＴｒ1 のコレクタ電流によりＮＰＮトランジスタＴｒ
2 のベース電流が供給されて、スイッチング回路は自己
保持状態（ラッチアップ状態）となり、ダイオードブリ
ッジ１の直流出力端子間を短絡するので、感知器回線Ｌ
１，Ｌ２間は短絡される。これによって、感知器回線Ｌ
１，Ｌ２に流れる回線電流は増大し、感知器回線Ｌ１，
Ｌ２の他端に接続された受信機は、煙感知信号を検出す
る。その後、受信機側でリセットスイッチを操作して、
感知器回線Ｌ１，Ｌ２に流れる回線電流を遮断するま
で、スイッチング回路２は自己保持状態を維持する。
【０００４】３は定電圧回路であり、ダイオードブリッ
ジ１の直流出力端子に得られる直流電圧を所定の定電圧
に変換して内部回路に供給する。この定電圧回路３は３
個のＮＰＮトランジスタＴｒ3 ，Ｔｒ4 ，Ｔｒ5 を含
む。トランジスタＴｒ3 のコレクタは、ダイオードブリ
ッジ１の正出力端子に接続されている。トランジスタＴ
ｒ3 のベースは、ツェナダイオードＺＤ1 とダイオード
Ｄ1 の直列回路よりなる第１の定電圧素子と、ツェナダ
イオードＺＤ2 とダイオードＤ2 の直列回路よりなる第
２の定電圧素子を介して、ダイオードブリッジ１の負出
力端子に接続されている。ダイオードＤ1 ，Ｄ2 はツェ
ナダイオードＺＤ1 ，ＺＤ2 のツェナ電圧の温度係数を
補償するために設けられている。第１及び第２の定電圧
素子には、トランジスタＴｒ3 のコレクタ・ベース間に
接続されたバイアス抵抗Ｒ3 を介してダイオードブリッ
ジ１の正出力端子から電流が流れる。これによって、第
１の定電圧素子の両端には、ツェナダイオードＺＤ1 の
ツェナ電圧ＶZD1 とダイオードＤ1 の順方向降下電圧Ｖ
F を加え合わせた定電圧（ＶZD1 ＋ＶF ）が発生する。
また、第２の定電圧素子の両端には、ツェナダイオード
ＺＤ2 のツェナ電圧Ｖ ZD2 とダイオードＤ2 の順方向降
下電圧ＶF を加え合わせた定電圧（ＶZD2 ＋Ｖ F ）が発
生する。したがって、トランジスタＴｒ3 のベースに
は、第１及び第２の定電圧素子の両端電圧を加え合わせ
た電圧（ＶZD1 ＋ＶZD2 ＋２×ＶF ）が発生する。トラ
ンジスタＴｒ3 のベース・エミッタ間電圧をＶBE3 とす
ると、トランジスタＴｒ3 のエミッタ電圧は、（ＶZD1
＋ＶZD2 ＋２×ＶF −ＶBE3 ）で一定となる。この電圧
は、低抵抗Ｒ4 を介して電源用コンデンサＣ1 に充電さ
れ、電源ラインＶCC，ＶSS1 間の電源電圧となる。ま
た、トランジスタＴｒ5 のベース・エミッタ間電圧をＶ
BE5 とすると、トランジスタＴｒ5 のエミッタ電圧は、
（ＶZD2 ＋ＶF −ＶBE5 ）で一定となる。この電圧は、
電源用コンデンサＣ2 に充電され、電源ラインＶDD，Ｖ
SS2 間の電源電圧となる。
ジ１の直流出力端子に得られる直流電圧を所定の定電圧
に変換して内部回路に供給する。この定電圧回路３は３
個のＮＰＮトランジスタＴｒ3 ，Ｔｒ4 ，Ｔｒ5 を含
む。トランジスタＴｒ3 のコレクタは、ダイオードブリ
ッジ１の正出力端子に接続されている。トランジスタＴ
ｒ3 のベースは、ツェナダイオードＺＤ1 とダイオード
Ｄ1 の直列回路よりなる第１の定電圧素子と、ツェナダ
イオードＺＤ2 とダイオードＤ2 の直列回路よりなる第
２の定電圧素子を介して、ダイオードブリッジ１の負出
力端子に接続されている。ダイオードＤ1 ，Ｄ2 はツェ
ナダイオードＺＤ1 ，ＺＤ2 のツェナ電圧の温度係数を
補償するために設けられている。第１及び第２の定電圧
素子には、トランジスタＴｒ3 のコレクタ・ベース間に
接続されたバイアス抵抗Ｒ3 を介してダイオードブリッ
ジ１の正出力端子から電流が流れる。これによって、第
１の定電圧素子の両端には、ツェナダイオードＺＤ1 の
ツェナ電圧ＶZD1 とダイオードＤ1 の順方向降下電圧Ｖ
F を加え合わせた定電圧（ＶZD1 ＋ＶF ）が発生する。
また、第２の定電圧素子の両端には、ツェナダイオード
ＺＤ2 のツェナ電圧Ｖ ZD2 とダイオードＤ2 の順方向降
下電圧ＶF を加え合わせた定電圧（ＶZD2 ＋Ｖ F ）が発
生する。したがって、トランジスタＴｒ3 のベースに
は、第１及び第２の定電圧素子の両端電圧を加え合わせ
た電圧（ＶZD1 ＋ＶZD2 ＋２×ＶF ）が発生する。トラ
ンジスタＴｒ3 のベース・エミッタ間電圧をＶBE3 とす
ると、トランジスタＴｒ3 のエミッタ電圧は、（ＶZD1
＋ＶZD2 ＋２×ＶF −ＶBE3 ）で一定となる。この電圧
は、低抵抗Ｒ4 を介して電源用コンデンサＣ1 に充電さ
れ、電源ラインＶCC，ＶSS1 間の電源電圧となる。ま
た、トランジスタＴｒ5 のベース・エミッタ間電圧をＶ
BE5 とすると、トランジスタＴｒ5 のエミッタ電圧は、
（ＶZD2 ＋ＶF −ＶBE5 ）で一定となる。この電圧は、
電源用コンデンサＣ2 に充電され、電源ラインＶDD，Ｖ
SS2 間の電源電圧となる。
【０００５】トランジスタＴｒ4 は過電流を防止するた
めに設けられており、トランジスタＴｒ3 のエミッタ電
流が適正なレベルであれば低抵抗Ｒ4 の両端に生じる電
圧が小さいので、トランジスタＴｒ4 は動作しないが、
トランジスタＴｒ3 のエミッタ電流が異常に増大する
と、低抵抗Ｒ4 の両端に生じる電圧によりトランジスタ
Ｔｒ4 にベース電流が流れ、そのコレクタ・エミッタ間
を介してトランジスタＴｒ3 のベース電流を分流し、ト
ランジスタＴｒ3 のエミッタ電流を制限する。
めに設けられており、トランジスタＴｒ3 のエミッタ電
流が適正なレベルであれば低抵抗Ｒ4 の両端に生じる電
圧が小さいので、トランジスタＴｒ4 は動作しないが、
トランジスタＴｒ3 のエミッタ電流が異常に増大する
と、低抵抗Ｒ4 の両端に生じる電圧によりトランジスタ
Ｔｒ4 にベース電流が流れ、そのコレクタ・エミッタ間
を介してトランジスタＴｒ3 のベース電流を分流し、ト
ランジスタＴｒ3 のエミッタ電流を制限する。
【０００６】次に、４は発振回路であり、基準クロック
信号を発生している。５はタイミング制御回路であり、
発振回路４からの基準クロック信号を分周して、発光素
子６の発光タイミングを制御するための発光制御信号を
発生する。６はＬＥＤ（発光ダイオード）よりなる発光
素子である。７はドライブ回路であり、タイミング制御
回路５から出力される発光制御信号に従って発光素子６
を間欠的に駆動する。
信号を発生している。５はタイミング制御回路であり、
発振回路４からの基準クロック信号を分周して、発光素
子６の発光タイミングを制御するための発光制御信号を
発生する。６はＬＥＤ（発光ダイオード）よりなる発光
素子である。７はドライブ回路であり、タイミング制御
回路５から出力される発光制御信号に従って発光素子６
を間欠的に駆動する。
【０００７】以下、ドライブ回路７の構成について説明
する。ドライブ回路７は２個のＮＰＮトランジスタＴｒ
6 ，Ｔｒ7 と、３個のＮＭＯＳトランジスタＴｒ8 ，Ｔ
ｒ9，Ｔｒ10と、１個のＰＭＯＳトランジスタＴｒ11を
含み、タイミング制御回路５からの発光制御信号ＬＥＤ
ＯＮが“Ｈｉｇｈ”レベルのときには、発光素子６に駆
動電流Ｉ6 を通電するが、発光制御信号ＬＥＤＯＮが
“Ｌｏｗ”レベルのときには、発光素子６に電流を通電
しないのみならず、ドライブ回路７自体が全く電流を消
費しない高インピーダンス状態となる。
する。ドライブ回路７は２個のＮＰＮトランジスタＴｒ
6 ，Ｔｒ7 と、３個のＮＭＯＳトランジスタＴｒ8 ，Ｔ
ｒ9，Ｔｒ10と、１個のＰＭＯＳトランジスタＴｒ11を
含み、タイミング制御回路５からの発光制御信号ＬＥＤ
ＯＮが“Ｈｉｇｈ”レベルのときには、発光素子６に駆
動電流Ｉ6 を通電するが、発光制御信号ＬＥＤＯＮが
“Ｌｏｗ”レベルのときには、発光素子６に電流を通電
しないのみならず、ドライブ回路７自体が全く電流を消
費しない高インピーダンス状態となる。
【０００８】タイミング制御回路５からの発光制御信号
ＬＥＤＯＮは、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ8 のゲートに
印加されている。ＮＭＯＳトランジスタＴｒ8 のソース
は電源ラインＶSS1 に接続され、ドレインはバイアス用
の抵抗Ｒ5 を介して電源ラインＶCCに接続されている。
抵抗Ｒ5 とＮＭＯＳトランジスタＴｒ8 のドレインの接
続点は、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔｒ10及びＰＭ
ＯＳトランジスタＴｒ 11のゲートに接続されている。Ｎ
ＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔｒ10のソースは電源ライ
ンＶSS1 に接続され、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ11のソ
ースは電源ラインＶCCに接続されている。ＮＭＯＳトラ
ンジスタＴｒ9 のドレインとＰＭＯＳトランジスタＴｒ
11のドレインは、ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のベースに
共通接続されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のコレ
クタは電源ラインＶCCに接続され、エミッタは抵抗Ｒ6
を介してツェナダイオードＺＤ3 のカソードに接続さ
れ、ツェナダイオードＺＤ3 のアノードは電源ラインＶ
SS1 に接続されている。ツェナダイオードＺＤ3 のカソ
ードには、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ10のドレインが接
続されると共に、（ｎ−１）個のダイオード直列アレイ
を介して、ＮＰＮトランジスタＴｒ7 のベースが接続さ
れている。ＮＰＮトランジスタＴｒ7 のエミッタは、抵
抗Ｒ7 を介して電源ラインＶSS1 に接続されている。ま
た、ＮＰＮトランジスタＴｒ7 のコレクタは、発光素子
６のカソードに接続され、発光素子６のアノードは電源
ラインＶCCに接続されている。
ＬＥＤＯＮは、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ8 のゲートに
印加されている。ＮＭＯＳトランジスタＴｒ8 のソース
は電源ラインＶSS1 に接続され、ドレインはバイアス用
の抵抗Ｒ5 を介して電源ラインＶCCに接続されている。
抵抗Ｒ5 とＮＭＯＳトランジスタＴｒ8 のドレインの接
続点は、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔｒ10及びＰＭ
ＯＳトランジスタＴｒ 11のゲートに接続されている。Ｎ
ＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔｒ10のソースは電源ライ
ンＶSS1 に接続され、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ11のソ
ースは電源ラインＶCCに接続されている。ＮＭＯＳトラ
ンジスタＴｒ9 のドレインとＰＭＯＳトランジスタＴｒ
11のドレインは、ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のベースに
共通接続されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のコレ
クタは電源ラインＶCCに接続され、エミッタは抵抗Ｒ6
を介してツェナダイオードＺＤ3 のカソードに接続さ
れ、ツェナダイオードＺＤ3 のアノードは電源ラインＶ
SS1 に接続されている。ツェナダイオードＺＤ3 のカソ
ードには、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ10のドレインが接
続されると共に、（ｎ−１）個のダイオード直列アレイ
を介して、ＮＰＮトランジスタＴｒ7 のベースが接続さ
れている。ＮＰＮトランジスタＴｒ7 のエミッタは、抵
抗Ｒ7 を介して電源ラインＶSS1 に接続されている。ま
た、ＮＰＮトランジスタＴｒ7 のコレクタは、発光素子
６のカソードに接続され、発光素子６のアノードは電源
ラインＶCCに接続されている。
【０００９】以下、ドライブ回路７の動作について説明
する。タイミング制御回路５からの制御信号ＬＥＤＯＮ
が“Ｈｉｇｈ”レベルになると、ＮＭＯＳトランジスタ
Ｔｒ 8 がオン状態となり、ＮＭＯＳトランジスタＴ
ｒ9 ，Ｔｒ10及びＰＭＯＳトランジスタＴｒ11のゲート
電位が低下するので、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔ
ｒ 10はオフ状態、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ11はオン状
態となる。故に、ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のベース電
位は上昇し、ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のコレクタ・エ
ミッタ間を介して抵抗Ｒ6 とツェナダイオードＺＤ3 の
直列回路に電流が流れる。これにより、ツェナダイオー
ドＺＤ3 のカソードには、そのツェナ電圧Ｖｚｄ３に等
しい電圧が発生する。この電圧から、（ｎ−１）個分の
ダイオード直列アレイの順方向電圧降下（ｎ−１）×Ｖ
F を差し引いた電圧が、ＮＰＮトランジスタＴｒ7 のベ
ースに印加されて、ＮＰＮトランジスタＴｒ7 がオン状
態となり、発光素子６に駆動電流Ｉ6 が流れる。
する。タイミング制御回路５からの制御信号ＬＥＤＯＮ
が“Ｈｉｇｈ”レベルになると、ＮＭＯＳトランジスタ
Ｔｒ 8 がオン状態となり、ＮＭＯＳトランジスタＴ
ｒ9 ，Ｔｒ10及びＰＭＯＳトランジスタＴｒ11のゲート
電位が低下するので、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔ
ｒ 10はオフ状態、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ11はオン状
態となる。故に、ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のベース電
位は上昇し、ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のコレクタ・エ
ミッタ間を介して抵抗Ｒ6 とツェナダイオードＺＤ3 の
直列回路に電流が流れる。これにより、ツェナダイオー
ドＺＤ3 のカソードには、そのツェナ電圧Ｖｚｄ３に等
しい電圧が発生する。この電圧から、（ｎ−１）個分の
ダイオード直列アレイの順方向電圧降下（ｎ−１）×Ｖ
F を差し引いた電圧が、ＮＰＮトランジスタＴｒ7 のベ
ースに印加されて、ＮＰＮトランジスタＴｒ7 がオン状
態となり、発光素子６に駆動電流Ｉ6 が流れる。
【００１０】次に、タイミング制御回路５からの発光制
御信号ＬＥＤＯＮが“Ｌｏｗ”レベルになると、ＮＭＯ
ＳトランジスタＴｒ8 がオフ状態となり、バイアス用の
抵抗Ｒ5 によりＮＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔｒ10及
びＰＭＯＳトランジスタＴｒ 11のゲート電位が上昇する
ので、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔｒ10はオン状
態、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ11はオフ状態となる。故
に、ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のベース電位は降下し、
ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のコレクタ・エミッタ間を介
して電流は流れない。また、ツェナダイオードＺＤ3 の
両端はＮＭＯＳトランジスタＴｒ10により短絡されるの
で、ツェナダイオードＺＤ3 のカソード電位は低下し、
ＮＰＮトランジスタＴｒ7 はオフ状態となり、発光素子
６の駆動電流Ｉ6 は停止する。
御信号ＬＥＤＯＮが“Ｌｏｗ”レベルになると、ＮＭＯ
ＳトランジスタＴｒ8 がオフ状態となり、バイアス用の
抵抗Ｒ5 によりＮＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔｒ10及
びＰＭＯＳトランジスタＴｒ 11のゲート電位が上昇する
ので、ＮＭＯＳトランジスタＴｒ9 ，Ｔｒ10はオン状
態、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ11はオフ状態となる。故
に、ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のベース電位は降下し、
ＮＰＮトランジスタＴｒ6 のコレクタ・エミッタ間を介
して電流は流れない。また、ツェナダイオードＺＤ3 の
両端はＮＭＯＳトランジスタＴｒ10により短絡されるの
で、ツェナダイオードＺＤ3 のカソード電位は低下し、
ＮＰＮトランジスタＴｒ7 はオフ状態となり、発光素子
６の駆動電流Ｉ6 は停止する。
【００１１】次に、８は受光素子であり、発光素子６か
らのパルス光が煙の粒子に当たって散乱することにより
生じた微弱なパルス光を受光する。１４はアナログ信号
処理回路であり、受光素子８からの微弱な電気信号を増
幅する増幅器と、前記増幅器からの出力信号を基準信号
と比較することにより、煙の有無を判定し、煙流入と判
定したときに出力信号を発生させる比較器と、前記比較
器に煙の有無を判定するための基準信号を供給する基準
電圧源とからなる。１２はカウント回路であり、前記比
較器からの出力信号が、少なくとも２回以上得られたと
きにスイッチング回路２にトリガ信号を供給する。
らのパルス光が煙の粒子に当たって散乱することにより
生じた微弱なパルス光を受光する。１４はアナログ信号
処理回路であり、受光素子８からの微弱な電気信号を増
幅する増幅器と、前記増幅器からの出力信号を基準信号
と比較することにより、煙の有無を判定し、煙流入と判
定したときに出力信号を発生させる比較器と、前記比較
器に煙の有無を判定するための基準信号を供給する基準
電圧源とからなる。１２はカウント回路であり、前記比
較器からの出力信号が、少なくとも２回以上得られたと
きにスイッチング回路２にトリガ信号を供給する。
【００１２】次に、パワーオンリセット回路１３は、電
源用コンデンサＣ1 の電圧上昇を検出し、発振回路４と
タイミング制御回路５及びカウント回路１２にパワーオ
ンリセット信号ＲＥＳＥＴを供給する。発振回路４は基
準クロック信号ＯＳＣをタイミング制御回路５に供給す
る。タイミング制御回路５は基準クロック信号ＯＳＣを
分周して、ドライブ回路７に発光制御信号ＬＥＤＯＮを
供給すると共に、アナログ信号処理回路１４にタイミン
グ制御信号ＰＨＩ１及びＰＨＩ２を供給し、カウント回
路１２にリセット信号ＲＳＴを供給する。アナログ信号
処理回路１４からはカウント回路１２に比較出力信号Ｃ
ＯＭＰが供給される。発振回路４とタイミング制御回路
５、アナログ信号処理回路１４及びカウント回路１２は
低電圧で動作し、消費電流も少ないので、コンデンサＣ
2 から給電されている。一方、発光素子６のドライブ回
路７は瞬間的に大電流を消費するので、コンデンサＣ1
から給電されている。このように、ドライブ回路７の電
源ラインＶCCを、他の回路の電源ラインＶDDから分離す
ることにより、発光素子６の発光時に他の回路の電源電
圧が瞬時低下する恐れがなくなり、他の回路の誤動作を
防止できるものである。
源用コンデンサＣ1 の電圧上昇を検出し、発振回路４と
タイミング制御回路５及びカウント回路１２にパワーオ
ンリセット信号ＲＥＳＥＴを供給する。発振回路４は基
準クロック信号ＯＳＣをタイミング制御回路５に供給す
る。タイミング制御回路５は基準クロック信号ＯＳＣを
分周して、ドライブ回路７に発光制御信号ＬＥＤＯＮを
供給すると共に、アナログ信号処理回路１４にタイミン
グ制御信号ＰＨＩ１及びＰＨＩ２を供給し、カウント回
路１２にリセット信号ＲＳＴを供給する。アナログ信号
処理回路１４からはカウント回路１２に比較出力信号Ｃ
ＯＭＰが供給される。発振回路４とタイミング制御回路
５、アナログ信号処理回路１４及びカウント回路１２は
低電圧で動作し、消費電流も少ないので、コンデンサＣ
2 から給電されている。一方、発光素子６のドライブ回
路７は瞬間的に大電流を消費するので、コンデンサＣ1
から給電されている。このように、ドライブ回路７の電
源ラインＶCCを、他の回路の電源ラインＶDDから分離す
ることにより、発光素子６の発光時に他の回路の電源電
圧が瞬時低下する恐れがなくなり、他の回路の誤動作を
防止できるものである。
【００１３】この従来例においては、感知器回線Ｌ１，
Ｌ２間を短絡可能なスイッチング回路２と、感知器回線
Ｌ１，Ｌ２間から電源電圧を取り出す電源回路（ダイオ
ードブリッジ１と定電圧回路３）と、発光素子６に間欠
的に駆動電流を通電するドライブ回路７と、微弱光を検
出するための受光素子８と、受光素子８の出力を処理す
るためのアナログ信号処理回路１４と、アナログ信号処
理回路１４の出力に基づいてスイッチング回路２を制御
するデジタル回路（カウント回路１２）とを、誘電体分
離基板上に集積している。
Ｌ２間を短絡可能なスイッチング回路２と、感知器回線
Ｌ１，Ｌ２間から電源電圧を取り出す電源回路（ダイオ
ードブリッジ１と定電圧回路３）と、発光素子６に間欠
的に駆動電流を通電するドライブ回路７と、微弱光を検
出するための受光素子８と、受光素子８の出力を処理す
るためのアナログ信号処理回路１４と、アナログ信号処
理回路１４の出力に基づいてスイッチング回路２を制御
するデジタル回路（カウント回路１２）とを、誘電体分
離基板上に集積している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例では、誘
電体分離という特殊な製造プロセスが必要とされるた
め、ＩＣコストが高くなり、煙感知器全体としてもコス
トアップするという問題点がある。また、上述の従来回
路においては、煙感知器の感度の温度変動を無くすた
め、ＬＥＤの発光電流に大きな温度特性を持たせる回路
が必要となってくる。さらに、ＩＣ化された上述の回路
では、回路定数は固定になるため、煙感知器感度の温度
特性のばらつきはＩＣに内蔵するフォトダイオードの感
度の温度特性のばらつきに依存する。
電体分離という特殊な製造プロセスが必要とされるた
め、ＩＣコストが高くなり、煙感知器全体としてもコス
トアップするという問題点がある。また、上述の従来回
路においては、煙感知器の感度の温度変動を無くすた
め、ＬＥＤの発光電流に大きな温度特性を持たせる回路
が必要となってくる。さらに、ＩＣ化された上述の回路
では、回路定数は固定になるため、煙感知器感度の温度
特性のばらつきはＩＣに内蔵するフォトダイオードの感
度の温度特性のばらつきに依存する。
【００１５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、耐ノイズ性を劣化
させることなしに、上記構成の煙感知器を安価に構成す
ることにある。また、ＬＥＤの発光電流に大きな温度特
性を持たせることなく、煙感知器の感度の温度変動を無
くすことにある。さらに、フォトダイオードの感度の温
度特性のばらつきを小さくすることで、煙感知器の感度
の温度変動を小さくすることにある。
のであり、その目的とするところは、耐ノイズ性を劣化
させることなしに、上記構成の煙感知器を安価に構成す
ることにある。また、ＬＥＤの発光電流に大きな温度特
性を持たせることなく、煙感知器の感度の温度変動を無
くすことにある。さらに、フォトダイオードの感度の温
度特性のばらつきを小さくすることで、煙感知器の感度
の温度変動を小さくすることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、前記目的を達成するために、図１に示すように、発
光手段の発光素子６の駆動を制御する間欠駆動回路１６
及び発光素子６から照射された光の煙等による散乱光を
受光して電気信号に変換する受光素子８と、受光素子８
の出力を処理するためのアナログ回路（増幅器９、比較
器１０）と、アナログ回路の出力に基づいてスイッチン
グ回路２を制御するデジタル回路（カウント回路１２）
とを、汎用ＣＭＯＳプロセスでワンチップ上に形成し、
感知器の他の回路（ダイオードブリッジ１、スイッチン
グ回路２、定電圧回路３）を前記チップと別チップ上に
構成したことを特徴とする。図１は後述する実施例の回
路（図３）をブロック化して示したものであり、図２は
図１の回路に対応した断面構造を概念的に示したもので
ある。
ば、前記目的を達成するために、図１に示すように、発
光手段の発光素子６の駆動を制御する間欠駆動回路１６
及び発光素子６から照射された光の煙等による散乱光を
受光して電気信号に変換する受光素子８と、受光素子８
の出力を処理するためのアナログ回路（増幅器９、比較
器１０）と、アナログ回路の出力に基づいてスイッチン
グ回路２を制御するデジタル回路（カウント回路１２）
とを、汎用ＣＭＯＳプロセスでワンチップ上に形成し、
感知器の他の回路（ダイオードブリッジ１、スイッチン
グ回路２、定電圧回路３）を前記チップと別チップ上に
構成したことを特徴とする。図１は後述する実施例の回
路（図３）をブロック化して示したものであり、図２は
図１の回路に対応した断面構造を概念的に示したもので
ある。
【００１７】このように、請求項１の発明によれば、煙
感知器に特有の回路部分を標準ＣＭＯＳプロセスで構成
しているため、安価に形成可能であり、他の回路部分は
ディスクリート部品等による構成にすることで、感知器
としても低コストな構成が可能となる。また、フォトダ
イオード８とその信号処理回路９，１０を一体化してい
るため、外乱ノイズ及び輻射ノイズ等による誤動作も従
来通り抑えることができる。
感知器に特有の回路部分を標準ＣＭＯＳプロセスで構成
しているため、安価に形成可能であり、他の回路部分は
ディスクリート部品等による構成にすることで、感知器
としても低コストな構成が可能となる。また、フォトダ
イオード８とその信号処理回路９，１０を一体化してい
るため、外乱ノイズ及び輻射ノイズ等による誤動作も従
来通り抑えることができる。
【００１８】次に、請求項２の発明では、請求項１の受
光手段であるフォトダイオードの受光感度の温度特性が
ＬＥＤの発光効率の温度特性を打ち消すように、フォト
ダイオードのアノード領域を形成する半導体基盤の不純
物濃度を設定したことを特徴とする。これにより、ＬＥ
Ｄの発光特性の温度変動を打ち消すようにフォトダイオ
ードの感度が変化するため、ＬＥＤの発光電流を温度に
より変化させる等の手段を用いること無しに、煙感知器
感度の温度変動を無くすことができる。
光手段であるフォトダイオードの受光感度の温度特性が
ＬＥＤの発光効率の温度特性を打ち消すように、フォト
ダイオードのアノード領域を形成する半導体基盤の不純
物濃度を設定したことを特徴とする。これにより、ＬＥ
Ｄの発光特性の温度変動を打ち消すようにフォトダイオ
ードの感度が変化するため、ＬＥＤの発光電流を温度に
より変化させる等の手段を用いること無しに、煙感知器
感度の温度変動を無くすことができる。
【００１９】次に、請求項３の発明では、請求項１の受
光手段であるフォトダイオードの受光感度の温度特性の
変動が小さくなるように、フォトダイオードのアノード
領域を形成する半導体基盤の不純物濃度を一定値以下に
したことを特徴とする。すなわち、ＬＥＤ光により基盤
部で発生した電子・正孔対の電子が空乏層に達するまで
に消滅することがないように半導体基盤の不純物濃度を
十分低く設定したため、半導体基盤の不純物濃度のばら
つきに依存せず、フォトダイオードの感度の温度特性を
安定に出来る。
光手段であるフォトダイオードの受光感度の温度特性の
変動が小さくなるように、フォトダイオードのアノード
領域を形成する半導体基盤の不純物濃度を一定値以下に
したことを特徴とする。すなわち、ＬＥＤ光により基盤
部で発生した電子・正孔対の電子が空乏層に達するまで
に消滅することがないように半導体基盤の不純物濃度を
十分低く設定したため、半導体基盤の不純物濃度のばら
つきに依存せず、フォトダイオードの感度の温度特性を
安定に出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例に係る煙
感知器の全体構成図である。図中、Ｌ１，Ｌ２は感知器
回線であり、受信機に接続されている。受信機は感知器
回線Ｌ１，Ｌ２間に直流電源電圧を供給しており、感知
器回線Ｌ１，Ｌ２間が短絡されると、回線電流の増大を
検出して火災報知信号を発報する。１はダイオードブリ
ッジであり、その交流入力端子は感知器回線Ｌ１，Ｌ２
に接続されており、直流出力端子は感知器の内部回路に
接続されている。このダイオードブリッジ１は無くても
良いが、施工時に作業員が感知器回線Ｌ１，Ｌ２を逆極
性に配線しても正常に動作可能とするために設けられて
いる。２はスイッチング回路であり、サイリスタ素子や
トランジスタによる自己保持回路よりなり、カウント回
路１２からのトリガ信号によりターンオンされて、感知
器回線Ｌ１，Ｌ２間を短絡させ、受信機に煙感知信号を
送出するものである。３は定電圧回路であり、ダイオー
ドブリッジ１の直流出力端子に得られる直流電圧を所定
の定電圧に変換して内部回路に供給する。６はＬＥＤ
（発光ダイオード）よりなる発光素子である。１６は間
欠駆動回路であり、発光制御信号に従って発光素子６を
間欠的に駆動する。８は受光素子であり、発光素子６か
らのパルス光が煙の粒子に当たって散乱することにより
生じた微弱なパルス光を受光する。９は増幅器であり、
受光素子８からの微弱な電気信号を増幅する。１０は比
較器であり、増幅器９からの出力信号と基準信号とを比
較することにより、煙の有無を判定し、煙流入と判定し
たときに出力信号を発生させる。１２はカウント回路で
あり、比較器１０からの出力信号が、少なくとも２回以
上得られたときにスイッチング回路２にトリガ信号を供
給する。
感知器の全体構成図である。図中、Ｌ１，Ｌ２は感知器
回線であり、受信機に接続されている。受信機は感知器
回線Ｌ１，Ｌ２間に直流電源電圧を供給しており、感知
器回線Ｌ１，Ｌ２間が短絡されると、回線電流の増大を
検出して火災報知信号を発報する。１はダイオードブリ
ッジであり、その交流入力端子は感知器回線Ｌ１，Ｌ２
に接続されており、直流出力端子は感知器の内部回路に
接続されている。このダイオードブリッジ１は無くても
良いが、施工時に作業員が感知器回線Ｌ１，Ｌ２を逆極
性に配線しても正常に動作可能とするために設けられて
いる。２はスイッチング回路であり、サイリスタ素子や
トランジスタによる自己保持回路よりなり、カウント回
路１２からのトリガ信号によりターンオンされて、感知
器回線Ｌ１，Ｌ２間を短絡させ、受信機に煙感知信号を
送出するものである。３は定電圧回路であり、ダイオー
ドブリッジ１の直流出力端子に得られる直流電圧を所定
の定電圧に変換して内部回路に供給する。６はＬＥＤ
（発光ダイオード）よりなる発光素子である。１６は間
欠駆動回路であり、発光制御信号に従って発光素子６を
間欠的に駆動する。８は受光素子であり、発光素子６か
らのパルス光が煙の粒子に当たって散乱することにより
生じた微弱なパルス光を受光する。９は増幅器であり、
受光素子８からの微弱な電気信号を増幅する。１０は比
較器であり、増幅器９からの出力信号と基準信号とを比
較することにより、煙の有無を判定し、煙流入と判定し
たときに出力信号を発生させる。１２はカウント回路で
あり、比較器１０からの出力信号が、少なくとも２回以
上得られたときにスイッチング回路２にトリガ信号を供
給する。
【００２１】上述の図１は、図３に示す実施例の回路構
成をブロック化して示したものであり、図２は図１の回
路に対応した断面構造を概念的に示したものである。図
２において、Ａはアノード、Ｋはカソード、Ｇはゲー
ト、Ｓはソース、Ｄはドレイン、Ｂはバルク、Ｐｏｌｙ
−Ｓｉは多結晶シリコン層である。コンデンサの一方の
電極並びにＣＭＯＳ回路のＰＭＯＳＦＥＴあるいはＮＭ
ＯＳＦＥＴのゲート電極は、絶縁膜上に設けられた多結
晶シリコン層により形成される。また、コンデンサの他
方の電極並びに抵抗は、Ｐｗｅｌｌ領域上に形成された
ｎ型の低濃度拡散領域により形成される。ＣＭＯＳ回路
のＰＭＯＳＦＥＴあるいはＮＭＯＳＦＥＴの構造は周知
のものであり、第１の導電型の半導体表面に第２の導電
型のソース及びドレイン領域を適宜間隔を隔てて形成
し、これらのソース及びドレイン領域を跨ぐように絶縁
膜を介してゲート電極を形成したものである。
成をブロック化して示したものであり、図２は図１の回
路に対応した断面構造を概念的に示したものである。図
２において、Ａはアノード、Ｋはカソード、Ｇはゲー
ト、Ｓはソース、Ｄはドレイン、Ｂはバルク、Ｐｏｌｙ
−Ｓｉは多結晶シリコン層である。コンデンサの一方の
電極並びにＣＭＯＳ回路のＰＭＯＳＦＥＴあるいはＮＭ
ＯＳＦＥＴのゲート電極は、絶縁膜上に設けられた多結
晶シリコン層により形成される。また、コンデンサの他
方の電極並びに抵抗は、Ｐｗｅｌｌ領域上に形成された
ｎ型の低濃度拡散領域により形成される。ＣＭＯＳ回路
のＰＭＯＳＦＥＴあるいはＮＭＯＳＦＥＴの構造は周知
のものであり、第１の導電型の半導体表面に第２の導電
型のソース及びドレイン領域を適宜間隔を隔てて形成
し、これらのソース及びドレイン領域を跨ぐように絶縁
膜を介してゲート電極を形成したものである。
【００２２】図３は本発明の煙感知器の具体的な回路構
成である。ドライブ回路７の部分以外は図７に示した従
来例（特開平２−１１２０９６号）と同様の回路で構成
される。図中、破線で囲まれた部分は、汎用ＣＭＯＳプ
ロセスでワンチップ上に形成されている。また、図中の
符号１、２、３を付した部分の回路は、図中の他回路と
は同一基盤上には形成しない。以下、ドライブ回路７の
詳細を図４を用いて説明する。
成である。ドライブ回路７の部分以外は図７に示した従
来例（特開平２−１１２０９６号）と同様の回路で構成
される。図中、破線で囲まれた部分は、汎用ＣＭＯＳプ
ロセスでワンチップ上に形成されている。また、図中の
符号１、２、３を付した部分の回路は、図中の他回路と
は同一基盤上には形成しない。以下、ドライブ回路７の
詳細を図４を用いて説明する。
【００２３】タイミング制御回路５からの制御信号ＰＨ
Ｉ１がＨｉｇｈレべルとなると、オぺアンプＡ１、ダイ
オードＤ1 、Ｄ２及び抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３で構
成されたバンドギャップリファレンス回路がＯＮし、オ
ぺアンプＡ１の出力には定電圧Ｖ１が発生する。この状
態からタイミング制御回路５の発光制御信号ＬＥＤＯＮ
がＨｉｇｈレべルになると、オぺアンプＡ２が動作し、
オぺアンプＡ２の＋入力端子、−入力端子が同電圧Ｖ１
になるように制御される。この状態では、トランジスタ
Ｔｒ7 のエミッタ端子電圧がＶ１となるため、ＬＥＤ６
には、Ｖ１／Ｒ 7 の駆動電流Ｉ6 が流れることになる。
一方、ＬＥＤＯＮ信号がＬｏｗレべルになると、オぺア
ンプＡ２の出力はＶｓｓとなるため、トランジスタＴｒ
7 はオフし、電流Ｉ6 は停止する。
Ｉ１がＨｉｇｈレべルとなると、オぺアンプＡ１、ダイ
オードＤ1 、Ｄ２及び抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３で構
成されたバンドギャップリファレンス回路がＯＮし、オ
ぺアンプＡ１の出力には定電圧Ｖ１が発生する。この状
態からタイミング制御回路５の発光制御信号ＬＥＤＯＮ
がＨｉｇｈレべルになると、オぺアンプＡ２が動作し、
オぺアンプＡ２の＋入力端子、−入力端子が同電圧Ｖ１
になるように制御される。この状態では、トランジスタ
Ｔｒ7 のエミッタ端子電圧がＶ１となるため、ＬＥＤ６
には、Ｖ１／Ｒ 7 の駆動電流Ｉ6 が流れることになる。
一方、ＬＥＤＯＮ信号がＬｏｗレべルになると、オぺア
ンプＡ２の出力はＶｓｓとなるため、トランジスタＴｒ
7 はオフし、電流Ｉ6 は停止する。
【００２４】ここで、定電圧Ｖ１の生成にバンドギャッ
プリファレンス回路が用いられるのは、従来の回路と同
様な温度特性を発光電流に持たせ、受光出力が周囲温度
により変動しないようにするためである。具体的には、
前記回路で Ｖ１＝Ｖｄ２＋Ｒａ１／Ｒａ２×Ｖｔ×ｌｎ（Ｒａ２Ａ
ｅ１／Ｒａ３Ａｅ２） Ｖｄ２はダイオードＤ２の順方向電圧、Ａｅ１はダイオ
ードＤ１のアノード面積、Ａｅ２はダイオードＤ２のア
ノード面積、Ｖｔ＝ｋＴ／ｑとなり、Ｖｔ＝０．０８５
ｍＶ／℃の温度特性を持つ。
プリファレンス回路が用いられるのは、従来の回路と同
様な温度特性を発光電流に持たせ、受光出力が周囲温度
により変動しないようにするためである。具体的には、
前記回路で Ｖ１＝Ｖｄ２＋Ｒａ１／Ｒａ２×Ｖｔ×ｌｎ（Ｒａ２Ａ
ｅ１／Ｒａ３Ａｅ２） Ｖｄ２はダイオードＤ２の順方向電圧、Ａｅ１はダイオ
ードＤ１のアノード面積、Ａｅ２はダイオードＤ２のア
ノード面積、Ｖｔ＝ｋＴ／ｑとなり、Ｖｔ＝０．０８５
ｍＶ／℃の温度特性を持つ。
【００２５】従って、上式より、Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ
３、Ａｅ１、Ａｅ２を適当な値に設定することで、Ｖ１
に温度特性を持たせることが可能となる。また、この回
路では、ＣＭＯＳ構成のオペアンプＡ１、抵抗Ｒａ１，
Ｒａ２，Ｒａ３及びカソード接地のダイオードＤ１，Ｄ
２で構成されるため、図２の断面構造を持つＣＭＯＳプ
ロセスでＩＣ化可能な構成となっている。
３、Ａｅ１、Ａｅ２を適当な値に設定することで、Ｖ１
に温度特性を持たせることが可能となる。また、この回
路では、ＣＭＯＳ構成のオペアンプＡ１、抵抗Ｒａ１，
Ｒａ２，Ｒａ３及びカソード接地のダイオードＤ１，Ｄ
２で構成されるため、図２の断面構造を持つＣＭＯＳプ
ロセスでＩＣ化可能な構成となっている。
【００２６】図５は本実施例に用いるフォトダイオード
８の構成であり、ＣＭＯＳ構造であるため、断面内ｐ型
の領域は全てＧＮＤレベルに接地されることになる。ま
た、ＣＭＯＳ素子等の回路構成部は、基盤より不純物濃
度の濃い領域Ｎｗｅｌｌ、Ｐｗｅｌｌ上に構成されるた
め、基盤の不純物濃度によりその特性が変化することは
ない。
８の構成であり、ＣＭＯＳ構造であるため、断面内ｐ型
の領域は全てＧＮＤレベルに接地されることになる。ま
た、ＣＭＯＳ素子等の回路構成部は、基盤より不純物濃
度の濃い領域Ｎｗｅｌｌ、Ｐｗｅｌｌ上に構成されるた
め、基盤の不純物濃度によりその特性が変化することは
ない。
【００２７】本発明の煙感知器においては、ＬＥＤ６に
より照射された光は煙により散乱され、フォトダイオー
ド８のカソードエリア（Ｎｗｅｌｌ上）に集光されるこ
とになる。この光により、フォトダイオードはアノード
エリア（ｐ−基盤）、カソードエリア（Ｎｗｅｌｌ）で
電子・正孔対を発生する。この発生した電子・正孔の
内、カソードエリアでは正孔、アノードエリアでは電子
がそれぞれ拡散し、このうちカソード・アノード接合付
近にできる空乏層に到達したものが、光電流としてフォ
トダイオードから取り出されることになる。
より照射された光は煙により散乱され、フォトダイオー
ド８のカソードエリア（Ｎｗｅｌｌ上）に集光されるこ
とになる。この光により、フォトダイオードはアノード
エリア（ｐ−基盤）、カソードエリア（Ｎｗｅｌｌ）で
電子・正孔対を発生する。この発生した電子・正孔の
内、カソードエリアでは正孔、アノードエリアでは電子
がそれぞれ拡散し、このうちカソード・アノード接合付
近にできる空乏層に到達したものが、光電流としてフォ
トダイオードから取り出されることになる。
【００２８】上記発生する電子・正孔対は次の式で表さ
れる。 Ｇ（λ、ｘ）＝α（λ）Ｆ（λ）ｅｘｐ（−α（λ）
ｘ） ここで、ｘは受光面から基盤方向への距離、α（λ）は
光の波長λに対する光の吸収係数、Ｆ（λ）は波長λに
おけるフォトダイオードに入射するフォトン数である。
α（λ）には温度特性があり、高温になるほど大きくな
る。また、Ｎｗｅｌｌの深さが十分に薄いとすると、Ｇ
（λ、ｘ）は図６に示すようになる。このように発生す
る電子・正孔対のうちの電子が図６に示すｘ＝０に到達
し、光電流になるのであるが、この発生した電子は一定
距離（拡散長Ｌｎ）移動した後、消滅する。また、前記
拡散長Ｌｎは基盤の不純物濃度に依存し、この濃度が低
い程大きくなる。そこで、拡散長Ｌｎを図中Ｌｎａ１以
下の所定の値になるように基盤の不純物濃度を設定する
と、低温になるほど消滅する電子が多くなり、正の温度
特性を持たせることができる。一方、ＬＥＤの発光特性
は負の温度特性を持つことから、基盤の不純物濃度を適
切に設定することで温度特性を打ち消すことができる。
れる。 Ｇ（λ、ｘ）＝α（λ）Ｆ（λ）ｅｘｐ（−α（λ）
ｘ） ここで、ｘは受光面から基盤方向への距離、α（λ）は
光の波長λに対する光の吸収係数、Ｆ（λ）は波長λに
おけるフォトダイオードに入射するフォトン数である。
α（λ）には温度特性があり、高温になるほど大きくな
る。また、Ｎｗｅｌｌの深さが十分に薄いとすると、Ｇ
（λ、ｘ）は図６に示すようになる。このように発生す
る電子・正孔対のうちの電子が図６に示すｘ＝０に到達
し、光電流になるのであるが、この発生した電子は一定
距離（拡散長Ｌｎ）移動した後、消滅する。また、前記
拡散長Ｌｎは基盤の不純物濃度に依存し、この濃度が低
い程大きくなる。そこで、拡散長Ｌｎを図中Ｌｎａ１以
下の所定の値になるように基盤の不純物濃度を設定する
と、低温になるほど消滅する電子が多くなり、正の温度
特性を持たせることができる。一方、ＬＥＤの発光特性
は負の温度特性を持つことから、基盤の不純物濃度を適
切に設定することで温度特性を打ち消すことができる。
【００２９】また、前記拡散長Ｌｎを所定値Ｌｎａ１よ
り十分長くなるように設定すると、基盤の不純物濃度の
ばらつきにより、拡散長Ｌｎが変化したときでも安定し
た光電流がフォトダイオードから得られるようになる。
すなわち、基盤の不純物濃度にばらつきがあっても、フ
ォトダイオードの感度の温度特性のばらつきは少なくで
きるから、煙感知器の感度の温度変動のばらつきを小さ
くすることができる。
り十分長くなるように設定すると、基盤の不純物濃度の
ばらつきにより、拡散長Ｌｎが変化したときでも安定し
た光電流がフォトダイオードから得られるようになる。
すなわち、基盤の不純物濃度にばらつきがあっても、フ
ォトダイオードの感度の温度特性のばらつきは少なくで
きるから、煙感知器の感度の温度変動のばらつきを小さ
くすることができる。
【００３０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、発光手段の発
光素子の駆動を制御する間欠駆動回路及び発光素子から
照射された光の煙等による散乱光を受光して電気信号に
変換する受光素子と、受光素子の出力を処理するための
アナログ回路と、アナログ回路の出力に基づいてスイッ
チング回路を制御するデジタル回路とを、汎用ＣＭＯＳ
プロセスでワンチップ上に形成し、感知器の他の回路を
前記チップとは別チップ上に構成するため、耐ノイズ性
を劣化させることなしに、上記構成の煙感知器を安価に
製造することができる。
光素子の駆動を制御する間欠駆動回路及び発光素子から
照射された光の煙等による散乱光を受光して電気信号に
変換する受光素子と、受光素子の出力を処理するための
アナログ回路と、アナログ回路の出力に基づいてスイッ
チング回路を制御するデジタル回路とを、汎用ＣＭＯＳ
プロセスでワンチップ上に形成し、感知器の他の回路を
前記チップとは別チップ上に構成するため、耐ノイズ性
を劣化させることなしに、上記構成の煙感知器を安価に
製造することができる。
【００３１】請求項２の発明によれば、フォトダイオー
ドにより、ＬＥＤの発光効率の温度特性を打ち消せるた
め、ＬＥＤの発光電流に大きな温度特性を持たせること
なく、煙感知器の感度の温度変動を無くすことができ
る。
ドにより、ＬＥＤの発光効率の温度特性を打ち消せるた
め、ＬＥＤの発光電流に大きな温度特性を持たせること
なく、煙感知器の感度の温度変動を無くすことができ
る。
【００３２】請求項３の発明によれば、ＩＣ基盤の不純
物濃度のばらつきがフォトダイオードの感度の温度特性
のばらつきに影響しない構成であるため、煙感知器の感
度の温度変動のばらつきを小さくすることができる。
物濃度のばらつきがフォトダイオードの感度の温度特性
のばらつきに影響しない構成であるため、煙感知器の感
度の温度変動のばらつきを小さくすることができる。
【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す回路図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施例のＩＣ回路部の断面構造を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】本発明の一実施例のブロック回路図である。
【図４】本発明の一実施例に用いる発光制御回路の回路
図である。
図である。
【図５】本発明の一実施例に用いる受光部の断面構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】本発明の受光部の特性を示す特性図である。
【図７】従来例の回路図である。
１ ダイオードブリッジ ２ スイッチング回路 ３ 定電圧回路 ６ 発光素子 ８ 受光素子 ９ 増幅器 １０ 比較器 １２ カウント回路 １６ 間欠駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G065 AB14 AB23 AB28 BA09 BC02 BC03 BC14 BC17 BC22 CA12 CA21 DA01 DA06 DA15 5C085 AA03 BA33 CA07 CA30 DA08 FA06 FA20
Claims (3)
- 【請求項１】 感知器筐体内で光を照射する発光手段
と、煙による散乱光を受光して電気信号に変換する受光
手段とを備え、前記電気信号に基づいて煙の有無を判定
し出力する光電式煙感知器において、前記発光手段の発
光体の駆動を制御する回路及び受光手段を汎用ＣＭＯＳ
プロセスでワンチップ上に形成したことを特徴とする光
電式煙感知器。 - 【請求項２】 前記受光手段に用いられるフォトダイ
オードの温度特性が、発光手段の温度特性を打ち消すよ
うに設定されることを特徴とする請求項１記載の光電式
煙感知器。 - 【請求項３】 前記受光手段に用いられるフォトダイ
オードの温度特性のばらつきが小さくなるようにフォト
ダイオードのアノード領域を形成する半導体基盤の不純
物濃度を設定したことを特徴とする請求項１記載の光電
式煙感知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23976999A JP2001067565A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 光電式煙感知器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23976999A JP2001067565A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 光電式煙感知器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001067565A true JP2001067565A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17049644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23976999A Pending JP2001067565A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 光電式煙感知器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001067565A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011033624A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | General Electric Co <Ge> | フォトダイオード熱利得係数を減少させる装置、及び該装置を製造する方法 |
-
1999
- 1999-08-26 JP JP23976999A patent/JP2001067565A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011033624A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-02-17 | General Electric Co <Ge> | フォトダイオード熱利得係数を減少させる装置、及び該装置を製造する方法 |
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