JP2688745B2 - 半導体受光素子の電圧出力回路 - Google Patents
半導体受光素子の電圧出力回路Info
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- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体受光素子の光電流出力を電圧出力に
変換するための回路に関するものである。半導体受光素
子の大幅に変化する微小な光電流を実用的な電圧出力と
する回路を提供することを目的とする。 従来は半導体受光素子の光電流出力を負荷抵抗に流し
て抵抗による電圧降下を出力電圧としていたために、半
導体受光素子が受光する照度が大幅に変化したときの光
電流に対応する電圧の出力が扱い易いものではない。ま
た半導体受光素子の周囲温度−光電流特性を補正するこ
とが困難であった。これらの欠点を解決するために次の
ようなくふうをした。 第１図に例示するように、半導体受光素子１と１個ま
たは２個以上のダイオード２を順方向に直列に接続す
る。ダイオード２の順方向の電流一端子電圧特性は対数
関数的であるから、半導体受光素子１からの光電流出力
が大きく変化した場合にもその光電流に対応する電圧出
力を得ることができる。しかし、ダイオード２の順電圧
温度係数は小さくない（無視できない）ので、抵抗３と
ダイオード４を順方向に直列に接続したものを別に準備
して前記ダイオード２による電圧降下とダイオード４に
よる電圧降下とを差動入力型演算増幅器７で比較増幅す
ることとした。この発明の回路は半導体受光素子（１）
をフォトトランジスタ又はフォトダイオードとして構成
することができる。 半導体受光素子の周囲温度−光電流特性は周囲温度が
20℃変化するとき相対光電流が約10％変化する正特性と
なっている。（メーカー資料による）ので、演算増幅器
７の反転入力端子に接続する入力抵抗５と帰還抵抗６の
比の値を半導体受光素子１の４周囲温度−光電流特性を
補正するように選定して接続する。 この入力抵抗５と帰還抵抗６の比の値は半導体受光素
子１の周囲温度−光電流特性の他に、例えば半導体受光
素子１の周囲温度−暗電流特性、ダイオード２の数や順
電圧温度係数、帰還抵抗６を通り帰還する電流の変化の
影響など複雑な要素が考慮されなければならないので最
終的には実験により決定することとなる。 第２図にこの発明の実施例の回路図を示す。 この第２図に示す回路では、帰還抵抗６を通り帰還す
る電流は、ダイオード２に流れるかまたは半導体受光素
子１の光電流出力の一部が入力抵抗５を通り帰還抵抗６
に分流するので、ダイオード２に流れる電流の変化は半
導体受光素子１から流れてくる光電流の変化より小さく
なり、ダイオード２の端子電圧の変化は第１図のものに
比較して小さくなる。しかし、この第２図に例示する回
路には特殊な作用効果がある。 すなわち、電圧出力10を観察するとき、半導体受光素
子１の光電流出力が大きいときにはその光電流の大部分
がダイオード２に流れ、抵抗５に分流する電流は小さく
て、対数増幅で近似される電圧出力10を得ることが出来
る。 また、半導体受光素子１の光電流出力が小さくなると
ダイオード２に流れる電流は小さくなるが、光電流によ
るダイオード２の電圧降下が抵抗６と抵抗５を通じて帰
還する電流による電圧降下と同程度になると、ダイオー
ド２の端子電圧の変化が小さくなる。 さらに半導体受光素子１による光電流が小さくなると
光電流の減少にほぼ等しい電流が抵抗６と抵抗５を通じ
て帰還する電流によってダイオード２に補給されるよう
になり、リニア（線形）増幅で近似される電圧出力10を
得ることができる。 この対数増幅で近似される電圧出力とリニア増幅で近
似される電圧出力との中間はなめらかに変化する特性と
なるので、抵抗６と抵抗５の値を適当に選ぶことによ
り、微小な光電流を強調して増幅することが出来るか
ら、実用的価値は大きい。 しかも、ダイオード４に流れる電流は一定（演算増幅
器７の入力バイアス電流は小さくてその変化は無視でき
る）であるので、半導体受光素子１を並列に多数使用す
るとき、演算増幅器７の非反転入力端子に入力する共通
の温度補正用基準電圧としてダイオード４の端子電圧を
利用することができる。抵抗３に代えて受光素子１と同
様の受光素子を接続して、受光素子１とよく似た使用条
件で安定した条件を設定して使用すれば更に良い特性を
得ることができる。 抵抗８とサーミスタ９による温度保証回路は、光源に
白熱電灯を使用したときに周囲温度と光源の電源電圧の
特性を補正するために設けたものである。 この発明に係る半導体受光素子の電圧出力回路を使用
することにより、半導体受光素子の光電流出力が指数的
に大きく変化するときにもその変化に対応した電圧出力
を得ることができるとともに、微小な光電流を強調した
電圧出力を得ることができる。また、半導体受光素子の
周囲温度−光電流特性の補正された電圧出力を得ること
ができる。 例えば殻粒の光選別機に本件電圧出力回路を使用し
て、良品と不良品の反射または透過する光量を比較する
ことにより温度的にも安定した性能の良い殻粒の光選別
装置を構成できる。
変換するための回路に関するものである。半導体受光素
子の大幅に変化する微小な光電流を実用的な電圧出力と
する回路を提供することを目的とする。 従来は半導体受光素子の光電流出力を負荷抵抗に流し
て抵抗による電圧降下を出力電圧としていたために、半
導体受光素子が受光する照度が大幅に変化したときの光
電流に対応する電圧の出力が扱い易いものではない。ま
た半導体受光素子の周囲温度−光電流特性を補正するこ
とが困難であった。これらの欠点を解決するために次の
ようなくふうをした。 第１図に例示するように、半導体受光素子１と１個ま
たは２個以上のダイオード２を順方向に直列に接続す
る。ダイオード２の順方向の電流一端子電圧特性は対数
関数的であるから、半導体受光素子１からの光電流出力
が大きく変化した場合にもその光電流に対応する電圧出
力を得ることができる。しかし、ダイオード２の順電圧
温度係数は小さくない（無視できない）ので、抵抗３と
ダイオード４を順方向に直列に接続したものを別に準備
して前記ダイオード２による電圧降下とダイオード４に
よる電圧降下とを差動入力型演算増幅器７で比較増幅す
ることとした。この発明の回路は半導体受光素子（１）
をフォトトランジスタ又はフォトダイオードとして構成
することができる。 半導体受光素子の周囲温度−光電流特性は周囲温度が
20℃変化するとき相対光電流が約10％変化する正特性と
なっている。（メーカー資料による）ので、演算増幅器
７の反転入力端子に接続する入力抵抗５と帰還抵抗６の
比の値を半導体受光素子１の４周囲温度−光電流特性を
補正するように選定して接続する。 この入力抵抗５と帰還抵抗６の比の値は半導体受光素
子１の周囲温度−光電流特性の他に、例えば半導体受光
素子１の周囲温度−暗電流特性、ダイオード２の数や順
電圧温度係数、帰還抵抗６を通り帰還する電流の変化の
影響など複雑な要素が考慮されなければならないので最
終的には実験により決定することとなる。 第２図にこの発明の実施例の回路図を示す。 この第２図に示す回路では、帰還抵抗６を通り帰還す
る電流は、ダイオード２に流れるかまたは半導体受光素
子１の光電流出力の一部が入力抵抗５を通り帰還抵抗６
に分流するので、ダイオード２に流れる電流の変化は半
導体受光素子１から流れてくる光電流の変化より小さく
なり、ダイオード２の端子電圧の変化は第１図のものに
比較して小さくなる。しかし、この第２図に例示する回
路には特殊な作用効果がある。 すなわち、電圧出力10を観察するとき、半導体受光素
子１の光電流出力が大きいときにはその光電流の大部分
がダイオード２に流れ、抵抗５に分流する電流は小さく
て、対数増幅で近似される電圧出力10を得ることが出来
る。 また、半導体受光素子１の光電流出力が小さくなると
ダイオード２に流れる電流は小さくなるが、光電流によ
るダイオード２の電圧降下が抵抗６と抵抗５を通じて帰
還する電流による電圧降下と同程度になると、ダイオー
ド２の端子電圧の変化が小さくなる。 さらに半導体受光素子１による光電流が小さくなると
光電流の減少にほぼ等しい電流が抵抗６と抵抗５を通じ
て帰還する電流によってダイオード２に補給されるよう
になり、リニア（線形）増幅で近似される電圧出力10を
得ることができる。 この対数増幅で近似される電圧出力とリニア増幅で近
似される電圧出力との中間はなめらかに変化する特性と
なるので、抵抗６と抵抗５の値を適当に選ぶことによ
り、微小な光電流を強調して増幅することが出来るか
ら、実用的価値は大きい。 しかも、ダイオード４に流れる電流は一定（演算増幅
器７の入力バイアス電流は小さくてその変化は無視でき
る）であるので、半導体受光素子１を並列に多数使用す
るとき、演算増幅器７の非反転入力端子に入力する共通
の温度補正用基準電圧としてダイオード４の端子電圧を
利用することができる。抵抗３に代えて受光素子１と同
様の受光素子を接続して、受光素子１とよく似た使用条
件で安定した条件を設定して使用すれば更に良い特性を
得ることができる。 抵抗８とサーミスタ９による温度保証回路は、光源に
白熱電灯を使用したときに周囲温度と光源の電源電圧の
特性を補正するために設けたものである。 この発明に係る半導体受光素子の電圧出力回路を使用
することにより、半導体受光素子の光電流出力が指数的
に大きく変化するときにもその変化に対応した電圧出力
を得ることができるとともに、微小な光電流を強調した
電圧出力を得ることができる。また、半導体受光素子の
周囲温度−光電流特性の補正された電圧出力を得ること
ができる。 例えば殻粒の光選別機に本件電圧出力回路を使用し
て、良品と不良品の反射または透過する光量を比較する
ことにより温度的にも安定した性能の良い殻粒の光選別
装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を説明する為の回路図であり、第２図は
本発明の実施例を示す回路図である。 １……フォトトランジスタ（半導体受光素子） 2,4……ダイオード 3,5,6,8……抵抗、７……演算増幅器 ９……サーミスタ、10……電圧出力端子
本発明の実施例を示す回路図である。 １……フォトトランジスタ（半導体受光素子） 2,4……ダイオード 3,5,6,8……抵抗、７……演算増幅器 ９……サーミスタ、10……電圧出力端子
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．入力抵抗と帰還抵抗を備え、差動入力型演算増幅器
に相当する演算増幅器を使用した受光素子の電圧出力回
路において、受光素子（１）と直列に接続した順方向ダ
イオード（２）の端子電圧を演算増幅器（７）の負側の
入力とし、帰還抵抗（６）を通じてダイオード（２）に
帰還する電流が受光素子（１）からダイオード（２）に
供給される光電流とほぼ同程度の大きさになるように帰
還抵抗（６）及び入力抵抗（５）の値を設定して接続し
たことを特徴とする半導体受光素子の電圧出力回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058960A JP2688745B2 (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 半導体受光素子の電圧出力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058960A JP2688745B2 (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 半導体受光素子の電圧出力回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201677A JPS60201677A (ja) | 1985-10-12 |
| JP2688745B2 true JP2688745B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=13099403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59058960A Expired - Lifetime JP2688745B2 (ja) | 1984-03-26 | 1984-03-26 | 半導体受光素子の電圧出力回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2688745B2 (ja) |
-
1984
- 1984-03-26 JP JP59058960A patent/JP2688745B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60201677A (ja) | 1985-10-12 |
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