JP3024188B2 - 受光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばテレビジョン受像機やテープレコ
ーダ（VTR）等で使用されている赤外線リモートセンサ
等に用いて好適な受光装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明受光装置は、受光素子と、ベースが受光素子
の第３の端子に接続され、コレクタが第１の定電流源を
介して電源に接続され、エミッタが第２の定電流源を介
して受光素子の第２の端子に接続された第１のトランジ
スタと、ベースが受光素子の第２の端子に接続され、エ
ミッタが第３の定電流源を介して電源に接続され、エミ
ッタが第１のトランジスタのエミッタに接続された第２
のトランジスタと、ベースが第２のトランジスタのコレ
クタに接続され、コレクタが受光素子の第２の端子に接
続され、エミッタが第４の定電流源を介して電源に接続
された第３のトランジスタと、アノードが第３のトラン
ジスタのエミッタに接続され、カソードが受光素子の第
３の端子に接続された第１のダイオードと、アノードが
受光素子の第１の端子に接続され、カソードが接地され
た第２のダイオードと、ベースが第２のダイオードのア
ノードに接続され、コレクタが第３のダイオードのカソ
ードに接続され、エミッタが接地された第４のトランジ
スタと、アノードが電源に接続され、カソードが第４の
トランジスタのコレクタに接続された第３のダイオード
と、ベースが第３のダイオードのカソードに接続され、
コレクタが受光素子の第３の端子に接続され、エミッタ
が電源に接続された第５のトランジスタと、第２のトラ
ンジスタのコレクタとベース間に接続されたコンデンサ
とを備えることにより、蛍光灯光や白熱灯光等の外乱光
による影響を減衰させるようにしたものである。

〔従来の技術〕

一般にテレビジョン受像機やVTR等では遠隔制御する
ためにリモートコマンダに対して受光手段としての赤外
線リモートセンサが取付けられている。この赤外線リモ
ートセンサとしては従来PINダイオードを用いたフォト
デテクタが使用さている。

このようなフォトデテクタにはリモートコマンダから
発射された赤外線だけが到達すれば問題ないが、場合に
よっては蛍光灯光や白熱灯光等の外乱光も飛び込む場合
もある。そこで、このような外乱光による影響を防止す
るために従来は外部的に専用バンドパスフィルタを設
け、このバンドパスフィルタにより外乱光による影響を
減衰するようにしている。

また従来はウエハプロセスで生じる特性のバラツキを
補正するためにレーザトリミングや大電流を流す方法を
用いて回路の一部を切断している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の従来の受光素子の場合PIN構造で、
Ｐ型領域とＮ型領域の間に絶縁層が存在するため、製造
の段階で特殊工程を必要とし、モノリシックIC化が困難
であった。この結果フォトデテクタ部とアンプ等の回路
ブロックに対し静電・磁気シールドを行う必要があっ
た。

また外乱光による影響を除去するために外部に専用の
バンドパスフィルタを設けなければならないので、回路
構成が大型となり、コスト的にも高価となる等の欠点が
あった。

更にウエハプロセスで生じる特性のバラツキを補正す
るために、レーザトリミングや大電流を流す方法を用い
ると、回路にダメージを与える欠点があった。

この発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、上述の
欠点を一掃し得る受光装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による受光装置は、例えば第２図に示す如く
受光素子と、ベースが受光素子の第３の端子Ｃに接続さ
れ、コレクタが第１の定電流源（23）を介して電源に接
続され、エミッタが第２の定電流源（24）を介して受光
素子の第２の端子Ｂに接続された第１のトランジスタ
（21）と、ベースが受光素子の第２の端子Ｂに接続さ
れ、コレクタが第３の定電流源（26）を介して電源に接
続され、エミッタが第１のトランジスタ（21）のエミッ
タに接続された第２のトランジスタ（22）と、ベースが
この第２のトランジスタ（22）のコレクタに接続され、
コレクタが受光素子の第２の端子Ｂに接続され、エミッ
タが第４の定電流源（28）を介して電源に接続された第
３のトランジスタ（27）と、アノードが第３のトランジ
スタ（27）のエミッタに接続され、カソードが受光素子
の第３の端子Ｃに接続された第１のダイオード（29）
と、アノードが受光素子の第１の端子Ａに接続され、カ
ソードが接地された第２のダイオード（30）と、ベース
が第２のダイオード（30）のアノードに接続され、コレ
クタが第３のダイオード（31）のカソードに接続され、
エミッタが接地された第４のトランジスタ（32）と、ア
ノードが電源に接続され、カソードが第４のトランジス
タ（32）のコレクタに接続された第３のダイオード（3
1）と、ベースが第３のダイオード（31）のカソードに
接続され、コレクタが受光素子の第３の端子Ｃに接続さ
れ、エミッタが電源に接続された第５のトランジスタ
（33）と、第２のトランジスタ（22）のコレクタとベー
ス間に接続されたコンデンサ（34）とを備えるようにし
たものである。

〔作用〕

この発明受光装置においては、第1,第２及び第３のト
ランジスタとコンデンサ及び受光素子により一種のバン
ドパスフィルタが構成され、受光装置自体で蛍光灯光、
白熱灯光等の外乱光を減衰でき、小型化、コストの低廉
化が図られる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第５図に基づい
て詳しく説明する。

第１図はこの発明に使用される受光素子の例を示すも
ので、同図において、（１）は第１導電型例えばＰ型の
基板であって、この基板（１）上に第２導電型例えばＮ
型のエピタキシャル層（２）が設けられる。このエピタ
キシャル層（２）は各層毎に分離される。この結果、Ｐ
型基板（１）とＮ型のエピタキシャル層（２）によって
第１のPN接合面（３）が形成される。エピタキシャル層
（２）にＰ型の拡散層（４）が設けられる。Ｐ型の拡散
層（４）とＮ型のエピタキシャル層（２）によって第２
のPN接合面（５）が形成される。

このようにしてエピタキシャル層（２）及び拡散層
（４）の形成された基板（１）の上面に覆うようにして
透明な保護膜（６）を設ける。そしてこの保護膜（６）
の所定位置を第１図Ａの如くエッチングして窓を開け、
その部分に電極（７）（８）（９）を設ける。電極
（７）は拡散層（４）と接続され、この電極（７）より
第１の端子Ａを取り出す。電極（８）は基板（１）に接
続され、この電極（８）より第２の端子Ｂを取り出す。
電極（９）はエピタキシャル層（２）に接続され、この
電極（９）より第３の端子Ｃを取り出す。

第１図Ｂは第１図Ａの等価回路を概略的に示すもの
で、同図において、（10）は第１のPN接合面（３）に対
応したフォトダイオードであり、（11）は第２のPN接合
面（５）に対応したフォトダイオードである。受光作用
を行う素子としては主としてフォトダイオード（10）が
働き、フォトダイオード（11）は短波長光からの光電流
を相殺するのに使用される。

このように本実施例で受光素子としてのフォトダイオ
ード（10），（11）をPN接合の構造で出来るのでモノリ
シックIC化が容易になり、一般的な半導体IC製造工程で
済むのでコスト的に安価となり、また構造的にも小型化
が可能となる。

第２図はこの発明受光装置の例を示すもので、受光素
子に作動増幅器を接続して実質的に受光素子にバンドパ
スフィルタの機能を持たせた場合である。同図におい
て、（20）は差動増幅器であって、一対のnpn形トラン
ジスタ（21），（22）からなり、トランジスタ（21）の
ベース（制御電極）は受光素子の第３の端子Ｃに接続さ
れ、そのコレクタ（被制御電極）は定電流源（23）を介
して正の電源端子＋V_CCに接続され、そのエミッタ（被
制御電極）は定電流源（24）を介して接地される。トラ
ンジスタ（22）のコレクタは出力端子（25）に接続され
ると共に定電流源（26）を介して正の電源端子＋V_CCに
接続され、そのベースは接地され、そのエミッタはトラ
ンジスタ（21）のエミッタに接続される。pnp形トラン
ジスタ（27）のベースはトランジスタ（22）のコレクタ
に接続され、トランジスタ（27）のコレクタは接地さ
れ、そのエミッタはダイオード（29）を介して受光素子
の第３の端子Ｃに接続されると共に定電流源（28）を介
して正の電源端子＋V_CCに接続される。トランジスタ（2
2）のベースとコレクタとの間にコンデンサ（34）が接
続される。

（39）はカレントミラー回路であって、ダイオード
（30），（31）とトランジスタ（32），（33）からな
り、ダイオード（31）のカソードとnpn形トランジスタ
（32）のコレクタ及びpnp形トランジスタ（33）のベー
スが接続され、ダイオード（30）のカソードとトランジ
スタ（32）のエミッタは接地され、ダイオード（31）の
アノードとトランジスタ（33）のエミッタは電源に接続
される。トランジスタ（33）のコレクタは受光素子の第
３の端子Ｃに接続され、トランジスタ（32）のベースと
ダイオード（30）のアノードが接続され、さらに受光素
子の第１の端子Ａに接続される。これにより、フォトダ
イオード（10）の光電流からフォトダイオード（11）の
蛍光灯光や白熱灯光による光電流が除去される。

フォトダイオード（10）のアノードは受光素子の第２
の端子Ｂを介して接地され、そのカソードは受光素子の
第３の端子Ｃに接続される。フォトダイオード（10）は
その光電流（35）と接合容量（36）が等価的に接続され
ている。フォトダイオード（11）のアノードは受光素子
の第１の端子Ａに接続され、そのカソードは受光素子の
第３の端子Ｃに接続される。フォトダイオード（11）に
はその光電流（37），と接合容量（38）が等価的に接続
されている。

フォトダイオード（10），（11）のPN接合に光が照射
されると、PN接合の両端に電圧が得られ、これが差動増
幅器（20）及びトランジスタ（27）を介して出力端子
（25）に取り出される。このとき、接合容量（36），
（38），トランジスタ（21），（22）の内部抵抗及びコ
ンデンサ（34）は一種のバンドパスフィルタを構成し、
これにより、蛍光灯光や白熱灯光等の外乱光による影響
が除去される。

このようにして本実施例では実質的に受光素子にバン
ドパスフィルタの機能をもたせるようにしたので、簡単
な回路構成で外乱光による影響を除去させることができ
る。勿論この場合、差動増幅器（20）側やカレントミラ
ー回路を含めて全てモノリシックIC化が可能である。

第３図は集積化受光装置の例を示すもので、同図にお
いて、（40）は受光素子を含む第１のバンドパスフィル
タ、（41）はアンプ、（42）は第２のバンドパスフィル
タ、（43）は雑音が多いときに利得をしぼるAGC回路、
（44）はシリーズレギュレータ、（45）は出力段であ
る。本実施例では之等の回路を全て１つのIC基体上に構
成する。

第４図はこのようにして１チップ化した集積化受光装
置を示す斜視図で、同図において、（50）はリードフレ
ーム、（51）はモノリシックICチップ、（52）はモノリ
シックICチップ（51）に組込まれた第１のバンドパスフ
ィルタ（40）の１部となる受光素子（10），（11）で形
成されるフォトデテクタ部、（53）はアンプ（41）から
出力段（45）までを含む回路部である。

回路部（53）からは複数の例えばアルミからなるボン
ディングパッド（54）が取り出され、左より３個は夫々
例えばアルミまたは金からなるワイヤ（55）を介してリ
ードフレーム（50）とワイヤボンディングされ、残りの
例えば２個のボンディングパッド（54）はワイヤ（55）
を介してリードフレーム（50）とワイヤボンディングさ
れて調整用に使用される。

第５図はリードフレーム（50）とボンディングパッド
（54）をワイヤ（55）を介してワイヤボンディングする
状態を拡大して示したもので通常は超音波又は熱及びそ
の併用にてボンディングされる。

このようにして本実施例ではフォトデテクタ部（52）
と回路部（53）が１チップ化されているので、従来使用
されていた装置全体を囲む静電・磁気シールドが不要と
なる。また、調整はボンディングパット（54）を用いて
行えばよく、従来の如くレーザトリミングや大電流を流
す方法をとらなくてよいので回路にダメージを与えるこ
とがない。

〔発明の効果〕

この発明受光装置は、実質的に受光素子に外乱光によ
る影響を除去するバンドパスフィルタの機能をももたせ
る構成としたので、従来の如く外部にバンドパスフィル
タを設ける必要がなくなり、回路構成が簡略化される効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は受光素子の例を示す断面図及び等価回路図、第
２図はこの発明受光装置の例を示す回路構成図、第３図
は集積化受光装置の例を示す系統図、第４図は集積化受
光装置の例における１チップ構造を示す斜視図、第５図
は第４図の要部の接続図である。 （１）は基板、（２）はエピタキシャル層、（３）は第
１のPN接合面、（４）は拡散層、（５）は第２のPN接合
面、Ａは第１の端子、Ｂは第２の端子、Ｃは第３の端
子、（10），（11）はフォトダイオード、（21），（2
2），（27），（32），（33）はトランジスタ、（2
3），（24），（26），（28）は定電流源、（29），（3
0），（31）はダイオード、（34）はコンデンサ、（4
0），（42）はバンドパスフィルタ、（41）はアンプ、
（52）はフォトデテクタ部、（53）は回路部である。

フロントページの続き (72)発明者 萬代 浩平 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 杉本 美佐子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−107274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−216372（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213972（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−15479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−241277（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/10 - 31/119 H01L 27/15

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１導電型の基板上に第２導電型のエピタ
   キシャル層を有し、該エピタキシャル層に第１導電型の
   拡散層を有する受光素子を有する受光装置であって、 上記拡散層に接続された第１の端子、上記基板に接続さ
   れた第２の端子、上記エピタキシャル層に接続された第
   ３の端子を具備すると共に各々の第１の被制御電極が互
   いに接続された第１及び第２のトランジスタからなる差
   動増幅器を具備し、 上記第１のトランジスタの制御電極が上記第３の端子に
   接続されると共に上記第２のトランジスタの制御電極が
   基準電位に接続され、 上記第２のトランジスタの制御電極がコンデンサを介し
   て上記第２のトランジスタの第２の被制御電極に接続さ
   れていることを特徴とする受光装置。
2. 【請求項２】受光素子と、 ベースが上記受光素子の第３の端子に接続され、コレク
   タが第１の定電流源を介して電源に接続され、エミッタ
   が第２の定電流源を介して上記受光素子の第２の端子に
   接続された第１のトランジスタと、 ベースが上記受光素子の第２の端子に接続され、コレク
   タが第３の定電流源を介して電源に接続され、エミッタ
   が上記第１のトランジスタのエミッタに接続された第２
   のトランジスタと、 ベースが上記第２のトランジスタのコレクタに接続さ
   れ、コレクタが上記受光素子の第２の端子に接続され、
   エミッタが第４の定電流源を介して電源に接続された第
   ３のトランジスタと、 アノードが上記第３のトランジスタのエミッタに接続さ
   れ、カソードが上記受光素子の第３の端子に接続された
   第１のダイオードと、 アノードが上記受光素子の第１の端子に接続され、カソ
   ードが接地された第２のダイオードと、 ベースが上記第２のダイオードのアノードに接続され、
   コレクタが第３のダイオードのカソードに接続され、エ
   ミッタが接地された第４のトランジスタと、 アノードが電源に接続され、カソードが上記第４のトラ
   ンジスタのコレクタに接続された第３のダイオードと、 ベースが上記第３のダイオードのカソードに接続され、
   コレクタが上記受光素子の第３の端子に接続され、エミ
   ッタが電源に接続された第５のトランジスタと、 上記第２のトランジスタのコレクタとベース間に接続さ
   れたコンデンサとを備えて成る受光装置。
3. 【請求項３】第１導電型の基板上に第２導電型のエピタ
   キシャル層を有し、該エピタキシャル層に第１導電型の
   拡散層を有する受光素子を有する受光装置であって、 上記拡散層に接続された第１の端子、上記基板に接続さ
   れた第２の端子、上記エピタキシャル層に接続された第
   ３の端子を具備すると共に各々の第１の被制御電極が互
   いに接続された第１及び第２のトランジスタからなる差
   動増幅器を具備し、 上記第１のトランジスタの制御電極が上記第３の端子に
   接続されると共に上記第２のトランジスタの制御電極が
   基準電位に接続され、 上記第２のトランジスタの制御電極がコンデンサを介し
   て上記第２のトランジスタの第２の被制御電極に接続さ
   れ、 上記受光素子と、上記第１及び第２のトランジスタと上
   記コンデンサとより成るバンドパスフィルタが１つのIC
   基板上に構成されていることを特徴とする受光装置。