JP3533921B2 - 電子式自動点滅器 - Google Patents
電子式自動点滅器Info
- Publication number
- JP3533921B2 JP3533921B2 JP01361998A JP1361998A JP3533921B2 JP 3533921 B2 JP3533921 B2 JP 3533921B2 JP 01361998 A JP01361998 A JP 01361998A JP 1361998 A JP1361998 A JP 1361998A JP 3533921 B2 JP3533921 B2 JP 3533921B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- mosfet
- wavelength
- photovoltaic
- bidirectional thyristor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周囲の外光を検出
して、負荷を自動的に点滅させる電子式自動点滅器に関
するものである。
して、負荷を自動的に点滅させる電子式自動点滅器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、周囲の明るさを検出し、規定
の明るさ以下になると照明負荷を点灯させるようにした
自動点滅器が提供されている。この種の自動点滅器とし
て広く用いられているものに、周囲の明るさを検出する
ＣｄＳと、ＣｄＳに直列接続されるヒータを備えたバイ
メタルとを用いるサーマル式と称するものがある。バイ
メタルは負荷に直列接続された接点を開閉させるもので
ある。このようなサーマル式の自動点滅器は安価に提供
することができるという利点を有している。
の明るさ以下になると照明負荷を点灯させるようにした
自動点滅器が提供されている。この種の自動点滅器とし
て広く用いられているものに、周囲の明るさを検出する
ＣｄＳと、ＣｄＳに直列接続されるヒータを備えたバイ
メタルとを用いるサーマル式と称するものがある。バイ
メタルは負荷に直列接続された接点を開閉させるもので
ある。このようなサーマル式の自動点滅器は安価に提供
することができるという利点を有している。
【０００３】反面、サーマル式の自動点滅器は、機械式
の接点を開閉させるものでるから寿命が比較的短いとい
う問題がある。機械式の接点に代えて半導体スイッチ素
子を用いた電子式の自動点滅器を用いると寿命の問題は
解決される。ただし、ＣｄＳにはＣｄ（カドミウム）が
多量に用いられているから、周囲の明るさを検出するセ
ンサとしてＣｄＳを用いるものは、サーマル式であって
も電子式であっても製造時の環境汚染が問題になるとと
もに、ＣｄＳあるいはＣｄＳを組み込んだ機器の廃棄処
分について環境への影響が問題になる。
の接点を開閉させるものでるから寿命が比較的短いとい
う問題がある。機械式の接点に代えて半導体スイッチ素
子を用いた電子式の自動点滅器を用いると寿命の問題は
解決される。ただし、ＣｄＳにはＣｄ（カドミウム）が
多量に用いられているから、周囲の明るさを検出するセ
ンサとしてＣｄＳを用いるものは、サーマル式であって
も電子式であっても製造時の環境汚染が問題になるとと
もに、ＣｄＳあるいはＣｄＳを組み込んだ機器の廃棄処
分について環境への影響が問題になる。
【０００４】製造時や廃棄時の環境への影響を軽減する
自動点滅器としては、明るさを検出するセンサとしてフ
ォトダイオードあるいはフォトトランジスタを用いるも
のも考えられている。たとえば、図１５に示すように、
フォトトランジスタＰＴにより周囲の明るさを検出し、
フォトトランジスタＰＴにより検出した信号を増幅して
ゲート信号を発生する制御回路３によりトライアック
（３端子双方向サイリスタ）Ｑ1 をオン・オフさせるよ
うにしたものが提供されている。トライアックＱ１は商
用電源のような電源Ｅと負荷Ｌとの間に挿入される。
自動点滅器としては、明るさを検出するセンサとしてフ
ォトダイオードあるいはフォトトランジスタを用いるも
のも考えられている。たとえば、図１５に示すように、
フォトトランジスタＰＴにより周囲の明るさを検出し、
フォトトランジスタＰＴにより検出した信号を増幅して
ゲート信号を発生する制御回路３によりトライアック
（３端子双方向サイリスタ）Ｑ1 をオン・オフさせるよ
うにしたものが提供されている。トライアックＱ１は商
用電源のような電源Ｅと負荷Ｌとの間に挿入される。
【０００５】図１５に示した回路は、制御回路３として
フォトトランジスタＰＴの駆動用の電源およびフォトト
ランジスタＰＴにより検出した信号を増幅する回路用の
電源が必要であるから、電源Ｅから制御回路３に給電す
る線路が必要になる。つまり、負荷ＬをトライアックＱ
1 に接続するための負荷線、電源Ｅの一端を制御回路３
に接続するための電源線、電源Ｅの他端を制御回路３と
トライアックＱ1 とに接続するための共通線との３線が
必要になる。３線を引き回して施工するのは通常の配線
器具のような２線式の配線に比較すると施工に手間がか
かり、また２線式の配線に比較して材料コストも増加す
ることになる。
フォトトランジスタＰＴの駆動用の電源およびフォトト
ランジスタＰＴにより検出した信号を増幅する回路用の
電源が必要であるから、電源Ｅから制御回路３に給電す
る線路が必要になる。つまり、負荷ＬをトライアックＱ
1 に接続するための負荷線、電源Ｅの一端を制御回路３
に接続するための電源線、電源Ｅの他端を制御回路３と
トライアックＱ1 とに接続するための共通線との３線が
必要になる。３線を引き回して施工するのは通常の配線
器具のような２線式の配線に比較すると施工に手間がか
かり、また２線式の配線に比較して材料コストも増加す
ることになる。
【０００６】また、単結晶シリコンを用いたフォトトラ
ンジスタＰＴの分光感度特性は、赤外線領域（８００ｎ
ｍ付近）に感度のピークを有し、図１６のに示す人の
視感度特性（比視感度曲線）と大きく異なっているか
ら、トライアックＱ1 の動作を周囲の明るさに対応させ
るためにはフォトトランジスタＰＴの入射側に図１６に
破線で示す波長よりも長波長側の光を除去するようなフ
ィルタを配置して図１６のに示すような分光感度特性
に補正する必要がある。つまり、部品点数の増加につな
がるという問題を有している。
ンジスタＰＴの分光感度特性は、赤外線領域（８００ｎ
ｍ付近）に感度のピークを有し、図１６のに示す人の
視感度特性（比視感度曲線）と大きく異なっているか
ら、トライアックＱ1 の動作を周囲の明るさに対応させ
るためにはフォトトランジスタＰＴの入射側に図１６に
破線で示す波長よりも長波長側の光を除去するようなフ
ィルタを配置して図１６のに示すような分光感度特性
に補正する必要がある。つまり、部品点数の増加につな
がるという問題を有している。
【０００７】上述のように、図１５に示した回路を有す
る自動点滅器では、制御回路３が必要であるとともに制
御回路３に電源回路が必要であって、しかもフィルタを
要するから部品点数が多く複雑な構成になり、組立コス
ト、材料コストが高くなるという問題がある。このよう
な問題を解決する目的で、特開平５−１５２９２４号公
報に記載されているように、フォトダイオードアレイを
用いた２線式の自動点滅器が提案されている。この自動
点滅器は、図１７に示すように、フォトダイオードアレ
イ１により明るさを検出し、ディプレション型のＭＯＳ
ＦＥＴを２個直列接続したスイッチング素子２を用いて
電源Ｅから負荷Ｌへの給電経路をオンオフする。
る自動点滅器では、制御回路３が必要であるとともに制
御回路３に電源回路が必要であって、しかもフィルタを
要するから部品点数が多く複雑な構成になり、組立コス
ト、材料コストが高くなるという問題がある。このよう
な問題を解決する目的で、特開平５−１５２９２４号公
報に記載されているように、フォトダイオードアレイを
用いた２線式の自動点滅器が提案されている。この自動
点滅器は、図１７に示すように、フォトダイオードアレ
イ１により明るさを検出し、ディプレション型のＭＯＳ
ＦＥＴを２個直列接続したスイッチング素子２を用いて
電源Ｅから負荷Ｌへの給電経路をオンオフする。
【０００８】この構成では、明るさの検出にＣｄＳを用
いていないからＣｄによる環境への影響がなく、また光
起電力素子であるフォトダイオードアレイ１を用いてい
るからスイッチング素子２の制御に電源が不要であって
負荷Ｌおよび電源Ｅに２線で接続することができ、しか
も部品点数が少ないものであって、フォトトランジスタ
ＰＴを用いた自動点滅器に比較してコストを低減するこ
とができるという利点を有している。
いていないからＣｄによる環境への影響がなく、また光
起電力素子であるフォトダイオードアレイ１を用いてい
るからスイッチング素子２の制御に電源が不要であって
負荷Ｌおよび電源Ｅに２線で接続することができ、しか
も部品点数が少ないものであって、フォトトランジスタ
ＰＴを用いた自動点滅器に比較してコストを低減するこ
とができるという利点を有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１７に示
した構成では、２個のディプレション型のＭＯＳＦＥＴ
よりなるスイッチング素子２を電源Ｅと負荷Ｌとの間に
挿入しているから、負荷電流が大きくなるとスイッチン
グ素子２にも定格電流容量の大きいものを用いる必要が
あり、スイッチング素子２に電流容量の大きいものを用
いるには、フォトダイオードアレイ１の起電力も大きく
しなければならない。１個のフォトダイオードの起電力
は一定であるから、大きな起電力を得るにはフォトダイ
オードの個数を増やすことになり、結果的にフォトダイ
オードアレイ１の占有面積が大きくなる。つまり、スイ
ッチング素子２として定格電流容量の大きな高コストの
ものを用いる上に、フォトダイオードアレイ１にも面積
の大きな高コストのものを用いることになる。
した構成では、２個のディプレション型のＭＯＳＦＥＴ
よりなるスイッチング素子２を電源Ｅと負荷Ｌとの間に
挿入しているから、負荷電流が大きくなるとスイッチン
グ素子２にも定格電流容量の大きいものを用いる必要が
あり、スイッチング素子２に電流容量の大きいものを用
いるには、フォトダイオードアレイ１の起電力も大きく
しなければならない。１個のフォトダイオードの起電力
は一定であるから、大きな起電力を得るにはフォトダイ
オードの個数を増やすことになり、結果的にフォトダイ
オードアレイ１の占有面積が大きくなる。つまり、スイ
ッチング素子２として定格電流容量の大きな高コストの
ものを用いる上に、フォトダイオードアレイ１にも面積
の大きな高コストのものを用いることになる。
【００１０】また、上記公報には、負荷容量が大きい場
合はＭＯＳＦＥＴを並列に接続してスイッチング素子２
の電流容量を大きくする旨の記載があるが、複数個のＭ
ＯＳＦＥＴのゲート・ソース間が並列接続されるから、
ゲート・ソース間の容量成分も並列接続され、この容量
成分により帰還経路が形成されてスイッチング素子２が
発振するおそれがある。しかも、定格電流容量の大きい
ＭＯＳＦＥＴと同様に高コストになるという問題を有し
ている。
合はＭＯＳＦＥＴを並列に接続してスイッチング素子２
の電流容量を大きくする旨の記載があるが、複数個のＭ
ＯＳＦＥＴのゲート・ソース間が並列接続されるから、
ゲート・ソース間の容量成分も並列接続され、この容量
成分により帰還経路が形成されてスイッチング素子２が
発振するおそれがある。しかも、定格電流容量の大きい
ＭＯＳＦＥＴと同様に高コストになるという問題を有し
ている。
【００１１】さらに、フォトダイオードアレイ１の材料
として単結晶シリコンを用いた場合、単結晶シリコンを
用いたフォトトランジスタＰＴと同様に、分光感度特性
が人間の視感度特性と異なるので、周囲の明るさを検出
するためにフィルタが必要になる。また、フォトダイオ
ードは、バイアス電圧を印加して使用するもであるか
ら、別途にバイアス電源が必要となる。
として単結晶シリコンを用いた場合、単結晶シリコンを
用いたフォトトランジスタＰＴと同様に、分光感度特性
が人間の視感度特性と異なるので、周囲の明るさを検出
するためにフィルタが必要になる。また、フォトダイオ
ードは、バイアス電圧を印加して使用するもであるか
ら、別途にバイアス電源が必要となる。
【００１２】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、環境への影響が少なく、２線式で配
線することができるとともに、低コスト化が可能な電子
式自動点滅器を提供することにある。
あり、その目的は、環境への影響が少なく、２線式で配
線することができるとともに、低コスト化が可能な電子
式自動点滅器を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、外光の明るさに応じた電圧を発
生する光起電力素子と、光起電力素子の出力電圧を受け
てオンオフされるスイッチング素子と、電源と負荷との
間に挿入されスイッチング素子のオンオフによりトリガ
され光起電力素子により検出される明るさが規定値以下
のときにオンになる双方向サイリスタとを備え、光起電
力素子は、ｐｉｎ構造を有し同一平面上で直列接続され
た複数個の太陽電池により構成され、スイッチング素子
はソース同士およびゲート同士をそれぞれ共通接続した
２個のＭＯＳＦＥＴからなることを特徴とするものであ
り、周囲が暗くなった時に双方向性サイリスタがオンに
なりスイッチング素子を介さずに負荷への給電がなされ
るから、負荷電流が大きい場合でもスイッチング素子に
定格電流容量の大きいものを用いる必要がなく、スイッ
チング素子の低コスト化及び光起電力素子の小型化を図
ることができ、光起電力素子として太陽電池を用いてい
ることにより、フォトダイオードのようにバイアス電圧
を印加するための回路を設ける必要がなく、しかもスイ
ッチング素子の制御に電源が不要なので負荷および電源
に２線で接続することができて施工が容易になり、ま
た、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いるか
ら、低消費電力であって小型の太陽電池の出力でスイッ
チング素子をオンオフさせることができる。また、ＭＯ
ＳＦＥＴはソース同士およびゲート同士をそれぞれ共通
接続しているから、ＭＯＳＦＥＴのオフ時にＭＯＳＦＥ
Ｔの寄生ダイオードを通してスイッチング素子に電流が
流れることがなく、電源が交流であってもスイッチング
素子を確実にオフにすることができる。また、ＣｄＳを
用いていないからＣｄによる環境への影響がない。ま
た、光起電力素子は、ｐｉｎ構造を有し同一平面上で直
列接続された複数個の太陽電池により構成され、各太陽
電池が同一基板に形成されているので、組立時の部品点
数を増加させることなく、光起電力素子の出力電圧を大
きくすることができる。また、各太陽電池は、波長４０
０ｎｍから波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有し
ピーク感度が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシ
リコン太陽電池からなり、単結晶シリコン基板の主表面
側に形成した各ＭＯＳＦＥＴの上方を平坦化した絶縁膜
上に形成されているので、光起電力素子と各ＭＯＳＦＥ
Ｔとの位置関係の管理が容易になり、また、別基板に形
成された光起電力素子と各ＭＯＳＦＥＴとを接続するた
めの作業が不要となるから組立が容易になり、しかも、
基板の平面サイズを小型化することができ、製造時に１
枚のウェハ当たりから得られる基板の数が増えるから低
コスト化が可能となる。また、各太陽電池は、波長４０
０ｎｍから波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有し
ピーク感度が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシ
リコン太陽電池からなるので、人の視感度特性に近い分
光感度特性を有することにより、外光の明るさが人間の
視感度が低下するような明るさになったときに負荷がオ
ンされる。
目的を達成するために、外光の明るさに応じた電圧を発
生する光起電力素子と、光起電力素子の出力電圧を受け
てオンオフされるスイッチング素子と、電源と負荷との
間に挿入されスイッチング素子のオンオフによりトリガ
され光起電力素子により検出される明るさが規定値以下
のときにオンになる双方向サイリスタとを備え、光起電
力素子は、ｐｉｎ構造を有し同一平面上で直列接続され
た複数個の太陽電池により構成され、スイッチング素子
はソース同士およびゲート同士をそれぞれ共通接続した
２個のＭＯＳＦＥＴからなることを特徴とするものであ
り、周囲が暗くなった時に双方向性サイリスタがオンに
なりスイッチング素子を介さずに負荷への給電がなされ
るから、負荷電流が大きい場合でもスイッチング素子に
定格電流容量の大きいものを用いる必要がなく、スイッ
チング素子の低コスト化及び光起電力素子の小型化を図
ることができ、光起電力素子として太陽電池を用いてい
ることにより、フォトダイオードのようにバイアス電圧
を印加するための回路を設ける必要がなく、しかもスイ
ッチング素子の制御に電源が不要なので負荷および電源
に２線で接続することができて施工が容易になり、ま
た、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いるか
ら、低消費電力であって小型の太陽電池の出力でスイッ
チング素子をオンオフさせることができる。また、ＭＯ
ＳＦＥＴはソース同士およびゲート同士をそれぞれ共通
接続しているから、ＭＯＳＦＥＴのオフ時にＭＯＳＦＥ
Ｔの寄生ダイオードを通してスイッチング素子に電流が
流れることがなく、電源が交流であってもスイッチング
素子を確実にオフにすることができる。また、ＣｄＳを
用いていないからＣｄによる環境への影響がない。ま
た、光起電力素子は、ｐｉｎ構造を有し同一平面上で直
列接続された複数個の太陽電池により構成され、各太陽
電池が同一基板に形成されているので、組立時の部品点
数を増加させることなく、光起電力素子の出力電圧を大
きくすることができる。また、各太陽電池は、波長４０
０ｎｍから波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有し
ピーク感度が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシ
リコン太陽電池からなり、単結晶シリコン基板の主表面
側に形成した各ＭＯＳＦＥＴの上方を平坦化した絶縁膜
上に形成されているので、光起電力素子と各ＭＯＳＦＥ
Ｔとの位置関係の管理が容易になり、また、別基板に形
成された光起電力素子と各ＭＯＳＦＥＴとを接続するた
めの作業が不要となるから組立が容易になり、しかも、
基板の平面サイズを小型化することができ、製造時に１
枚のウェハ当たりから得られる基板の数が増えるから低
コスト化が可能となる。また、各太陽電池は、波長４０
０ｎｍから波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有し
ピーク感度が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシ
リコン太陽電池からなるので、人の視感度特性に近い分
光感度特性を有することにより、外光の明るさが人間の
視感度が低下するような明るさになったときに負荷がオ
ンされる。
【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、各ＭＯＳＦＥＴはそれぞれディプレション型のＭＯ
ＳＦＥＴで構成され、スイッチング素子は双方向サイリ
スタのＴ2 端子と該双方向サイリスタのゲートとの間に
抵抗を介して接続されていることを特徴とする。請求項
３の発明は、請求項１の発明において、各ＭＯＳＦＥＴ
はそれぞれエンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴで構成さ
れ、スイッチング素子は双方向サイリスタのＴ1 端子と
該双方向サイリスタのゲートとの間に接続されているこ
とを特徴とする。
て、各ＭＯＳＦＥＴはそれぞれディプレション型のＭＯ
ＳＦＥＴで構成され、スイッチング素子は双方向サイリ
スタのＴ2 端子と該双方向サイリスタのゲートとの間に
抵抗を介して接続されていることを特徴とする。請求項
３の発明は、請求項１の発明において、各ＭＯＳＦＥＴ
はそれぞれエンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴで構成さ
れ、スイッチング素子は双方向サイリスタのＴ1 端子と
該双方向サイリスタのゲートとの間に接続されているこ
とを特徴とする。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】（実施形態１）
本実施形態は、図１に示す構成を有するものであって、
周囲の明るさを検出するセンサとしての光起電力素子Ｓ
Ｂを備えている。光起電力素子ＳＢにはコンデンサＣが
並設接続され、光起電力素子ＳＢの負極は抵抗Ｒ１を介
してスイッチング素子ＳＷの制御端子に接続されてい
る。スイッチング素子ＳＷは２個のディプレション型
（ノーマリオン型）のＭＯＳＦＥＴ２１，２２を逆直列
に接続したものであってソース同士、ゲート同士をそれ
ぞれ共通に接続してある。ここに、ＭＯＳＦＥＴ２１，
２２を逆直列に接続しているのは、ＭＯＳＦＥＴ２１，
２２のオフ時にＭＯＳＦＥＴ２１，２２の寄生ダイオー
ドを通して流れる電流を阻止するためである。光起電力
素子ＳＢの正極は両ＭＯＳＦＥＴ２１，２２のソースに
接続される。光起電力素子ＳＢは複数個の太陽電池５
（セル）を直列接続してある。また、スイッチング素子
ＳＷの一端（ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン）は抵抗Ｒ２
を介してトライアック（３端子双方向サイリスタ）Ｑ１
のＴ２端子に接続される。スイッチング素子ＳＷの他端
（ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン）はトライアックＱ１の
ゲートに接続される。
周囲の明るさを検出するセンサとしての光起電力素子Ｓ
Ｂを備えている。光起電力素子ＳＢにはコンデンサＣが
並設接続され、光起電力素子ＳＢの負極は抵抗Ｒ１を介
してスイッチング素子ＳＷの制御端子に接続されてい
る。スイッチング素子ＳＷは２個のディプレション型
（ノーマリオン型）のＭＯＳＦＥＴ２１，２２を逆直列
に接続したものであってソース同士、ゲート同士をそれ
ぞれ共通に接続してある。ここに、ＭＯＳＦＥＴ２１，
２２を逆直列に接続しているのは、ＭＯＳＦＥＴ２１，
２２のオフ時にＭＯＳＦＥＴ２１，２２の寄生ダイオー
ドを通して流れる電流を阻止するためである。光起電力
素子ＳＢの正極は両ＭＯＳＦＥＴ２１，２２のソースに
接続される。光起電力素子ＳＢは複数個の太陽電池５
（セル）を直列接続してある。また、スイッチング素子
ＳＷの一端（ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン）は抵抗Ｒ２
を介してトライアック（３端子双方向サイリスタ）Ｑ１
のＴ２端子に接続される。スイッチング素子ＳＷの他端
（ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン）はトライアックＱ１の
ゲートに接続される。
【００２０】本実施形態の電子式自動点滅器を使用する
際には、トライアックＱ1 のＴ1 端子とＴ2 端子とがそ
れぞれ出力端子Ｘ2 ，Ｘ1 を介して電源Ｅと負荷Ｌとの
直列回路に接続される。つまり、電源Ｅと負荷Ｌとの間
にトライアックＱ1 が挿入され、トライアックＱ1 のオ
ンオフにより負荷Ｌがオンオフされる。負荷Ｌは通常は
照明負荷であり、トライアックＱ1 のオン時に点灯す
る。トライアックＱ1 の両端間には抵抗ＲSNとコンデン
サＣSNとの直列回路であるスナバ回路ＳＮが接続され
る。
際には、トライアックＱ1 のＴ1 端子とＴ2 端子とがそ
れぞれ出力端子Ｘ2 ，Ｘ1 を介して電源Ｅと負荷Ｌとの
直列回路に接続される。つまり、電源Ｅと負荷Ｌとの間
にトライアックＱ1 が挿入され、トライアックＱ1 のオ
ンオフにより負荷Ｌがオンオフされる。負荷Ｌは通常は
照明負荷であり、トライアックＱ1 のオン時に点灯す
る。トライアックＱ1 の両端間には抵抗ＲSNとコンデン
サＣSNとの直列回路であるスナバ回路ＳＮが接続され
る。
【００２１】上述の構成によれば、周囲が明るいときに
は光起電力素子ＳＢの出力電圧によりＭＯＳＦＥＴ２
１，２２のゲートが負電位になるから、スイッチング素
子ＳＷがオフになってトライアックＱ1 のゲートにゲー
ト信号が与えられず、トライアックＱ1 はオフに保たれ
る。つまり、負荷Ｌは点灯しない。一方、周囲が暗くな
り光起電力素子ＳＢの出力によってスイッチング素子Ｓ
Ｗのオフ状態を維持することができなくなると、スイッ
チング素子ＳＷはオンになりトライアックＱ1 にゲート
信号を与えてトライアックＱ1 をオンにする。つまり、
負荷Ｌに給電されて負荷Ｌが点灯する。
は光起電力素子ＳＢの出力電圧によりＭＯＳＦＥＴ２
１，２２のゲートが負電位になるから、スイッチング素
子ＳＷがオフになってトライアックＱ1 のゲートにゲー
ト信号が与えられず、トライアックＱ1 はオフに保たれ
る。つまり、負荷Ｌは点灯しない。一方、周囲が暗くな
り光起電力素子ＳＢの出力によってスイッチング素子Ｓ
Ｗのオフ状態を維持することができなくなると、スイッ
チング素子ＳＷはオンになりトライアックＱ1 にゲート
信号を与えてトライアックＱ1 をオンにする。つまり、
負荷Ｌに給電されて負荷Ｌが点灯する。
【００２２】上述した電子式自動点滅器のうち、光起電
力素子ＳＢとＭＯＳＦＥＴ２１，２２と抵抗Ｒ1 とコン
デンサＣとは同一の単結晶シリコン基板１５（図３参
照）に形成され（要するに同一のチップに形成され）、
図２乃至図４に示すようなパッケージ１０に収納され
る。このパッケージ１０は平板状のベース１１に筒状の
カバー１２を覆着して形成され、カバー１２の底壁には
透光板１３が装着される。また、ベース１１の上にはス
イッチング素子ＳＷ（つまりＭＯＳＦＥＴ２１，２
２）、抵抗Ｒ1 、コンデンサＣ及び光起電力素子ＳＢが
形成された上述のチップが実装される。太陽電池ＳＢに
は透光板１３を通して外光が入射する。また、これらの
部品を外部回路に接続するために、ベース１１には端子
ピン１４が突設され、各端子ピン１４と各部品とはワイ
ヤ１６を介して接続されている。
力素子ＳＢとＭＯＳＦＥＴ２１，２２と抵抗Ｒ1 とコン
デンサＣとは同一の単結晶シリコン基板１５（図３参
照）に形成され（要するに同一のチップに形成され）、
図２乃至図４に示すようなパッケージ１０に収納され
る。このパッケージ１０は平板状のベース１１に筒状の
カバー１２を覆着して形成され、カバー１２の底壁には
透光板１３が装着される。また、ベース１１の上にはス
イッチング素子ＳＷ（つまりＭＯＳＦＥＴ２１，２
２）、抵抗Ｒ1 、コンデンサＣ及び光起電力素子ＳＢが
形成された上述のチップが実装される。太陽電池ＳＢに
は透光板１３を通して外光が入射する。また、これらの
部品を外部回路に接続するために、ベース１１には端子
ピン１４が突設され、各端子ピン１４と各部品とはワイ
ヤ１６を介して接続されている。
【００２３】ところで、光起電力素子ＳＢとＭＯＳＦＥ
Ｔ２１，２２とは図５に示すように、単結晶シリコン基
板１５の主表面側で面内の異なる領域に形成することも
考えられるが、本実施形態では、図６に示すように、Ｍ
ＯＳＦＥＴ２１，２２の上方に光起電力素子を形成す
る。なお、図６の構成では、単結晶シリコン基板１５の
主表面側にＭＯＳＦＥＴ２１，２２、図示しない抵抗Ｒ
１ 、コンデンサＣなどを形成し、絶縁膜によるＭＯＳＦ
ＥＴ２１，２２の上方の平坦化を行った後に、光起電力
素子ＳＢを形成すればよい。ここで、光起電力素子ＳＢ
を構成する各太陽電池５はアモルファスシリコン太陽電
池としているので、図６に示す構成を容易に実現するこ
とができる。言い換えれば、アモルファスシリコンは、
単結晶を形成する場合のような基板（被形成部材）の制
約が少なく、ガラス基板、シリコン基板、ＳｉＯ２のよ
うな絶縁膜上などに比較的低温で容易に形成することが
できるので、先に形成したＭＯＳＦＥＴ２１，２２の特
性を低下させることなく、ＭＯＳＦＥＴ２１，２２の上
方に形成することが可能である。図５に示す構成と図６
に示す構成とでは、図６に示す構成の方が、チップサイ
ズを小さくすることができる。したがって、製造時に１
枚のウェハ当たりから得られる基板の数が増えるから低
コスト化が可能となる。また、図５、図６の何れの構成
でも、別基板に形成された光起電力素子ＳＢと各ＭＯＳ
ＦＥＴ２１，２２とをベース１１に実装する場合に比べ
て光起電力素子ＳＢと各ＭＯＳＦＥＴ２１，２２との位
置関係の管理が容易になり、また、別基板に形成された
光起電力素子ＳＢと各ＭＯＳＦＥＴ２１，２２とを接続
するための作業が不要となるから組立が容易になる。
Ｔ２１，２２とは図５に示すように、単結晶シリコン基
板１５の主表面側で面内の異なる領域に形成することも
考えられるが、本実施形態では、図６に示すように、Ｍ
ＯＳＦＥＴ２１，２２の上方に光起電力素子を形成す
る。なお、図６の構成では、単結晶シリコン基板１５の
主表面側にＭＯＳＦＥＴ２１，２２、図示しない抵抗Ｒ
１ 、コンデンサＣなどを形成し、絶縁膜によるＭＯＳＦ
ＥＴ２１，２２の上方の平坦化を行った後に、光起電力
素子ＳＢを形成すればよい。ここで、光起電力素子ＳＢ
を構成する各太陽電池５はアモルファスシリコン太陽電
池としているので、図６に示す構成を容易に実現するこ
とができる。言い換えれば、アモルファスシリコンは、
単結晶を形成する場合のような基板（被形成部材）の制
約が少なく、ガラス基板、シリコン基板、ＳｉＯ２のよ
うな絶縁膜上などに比較的低温で容易に形成することが
できるので、先に形成したＭＯＳＦＥＴ２１，２２の特
性を低下させることなく、ＭＯＳＦＥＴ２１，２２の上
方に形成することが可能である。図５に示す構成と図６
に示す構成とでは、図６に示す構成の方が、チップサイ
ズを小さくすることができる。したがって、製造時に１
枚のウェハ当たりから得られる基板の数が増えるから低
コスト化が可能となる。また、図５、図６の何れの構成
でも、別基板に形成された光起電力素子ＳＢと各ＭＯＳ
ＦＥＴ２１，２２とをベース１１に実装する場合に比べ
て光起電力素子ＳＢと各ＭＯＳＦＥＴ２１，２２との位
置関係の管理が容易になり、また、別基板に形成された
光起電力素子ＳＢと各ＭＯＳＦＥＴ２１，２２とを接続
するための作業が不要となるから組立が容易になる。
【００２４】次に、太陽電池５（アモルファスシリコン
太陽電池）よりなる光起電力素子ＳＢの製造方法につい
て図７及び図８を参照しながら説明するが、ここでは、
一例として単結晶シリコン基板１５’上に２個の太陽電
池５が直列接続される光起電力素子ＳＢを作製する場合
について説明する。まず、単結晶シリコン基板１５’を
拡散炉中に導入し、高温（１１００℃程度）に熱してパ
イロジェニック酸化（パイロ酸化）することによって、
単結晶シリコン基板１５’の表面及び裏面にそれぞれ厚
さが１μｍ程度のＳｉＯ２膜３１，３１’を形成するこ
とにより図７（ａ）に示す構造が得られる。
太陽電池）よりなる光起電力素子ＳＢの製造方法につい
て図７及び図８を参照しながら説明するが、ここでは、
一例として単結晶シリコン基板１５’上に２個の太陽電
池５が直列接続される光起電力素子ＳＢを作製する場合
について説明する。まず、単結晶シリコン基板１５’を
拡散炉中に導入し、高温（１１００℃程度）に熱してパ
イロジェニック酸化（パイロ酸化）することによって、
単結晶シリコン基板１５’の表面及び裏面にそれぞれ厚
さが１μｍ程度のＳｉＯ２膜３１，３１’を形成するこ
とにより図７（ａ）に示す構造が得られる。
【００２５】次に、単結晶シリコン基板１５’の表面側
に形成されたＳｉＯ2 膜１１の全面に、ＥＢ蒸着装置に
よってクロム膜を形成し、所定形状のクロム膜よりなる
下部電極３２ａ，３２ｂ（図７（ｂ）参照）を形成する
ためにパターニングされた第１のレジストマスクをフォ
トリソグラフィ技術によって形成し、クロム膜の不要部
分をウェットエッチングによって除去し、その後、第１
のレジストマスクを除去することにより、上述の下部電
極３２ａ，３２ｂが形成され、図７（ｂ）に示す構造が
得られる。
に形成されたＳｉＯ2 膜１１の全面に、ＥＢ蒸着装置に
よってクロム膜を形成し、所定形状のクロム膜よりなる
下部電極３２ａ，３２ｂ（図７（ｂ）参照）を形成する
ためにパターニングされた第１のレジストマスクをフォ
トリソグラフィ技術によって形成し、クロム膜の不要部
分をウェットエッチングによって除去し、その後、第１
のレジストマスクを除去することにより、上述の下部電
極３２ａ，３２ｂが形成され、図７（ｂ）に示す構造が
得られる。
【００２６】次に、プラズマＣＶＤ装置によりｐ形アモ
ルファスシリコン層（ｐ層）、ｉ形アモルファスシリコ
ン層（ｉ層）、ｎ形アモルファスシリコン層（ｎ層）を
主表面側の全面を覆うように順次積層し（又はｎ層、ｉ
層、ｐ層を主表面側の全面を覆うように順次積層し）、
所定形状にパターニングされた第２のレジストマスクを
フォトリソグラフィ技術によって形成し、各アモルファ
スシリコン層の不要部分をウェットエッチングによって
除去し、その後、第２のレジストマスクを除去すること
により、いわゆるｐｉｎ構造のアモルファスシリコン層
５０，５０が形成され、図７（ｃ）に示す構造が得られ
る。ここで、各アモルファスシリコン層５０，５０は、
上述のｐ層、ｉ層、ｎ層が積層されている。なお、ｐ層
及びｎ層はｉ層に比べて十分に薄い膜厚に設定されてい
る。
ルファスシリコン層（ｐ層）、ｉ形アモルファスシリコ
ン層（ｉ層）、ｎ形アモルファスシリコン層（ｎ層）を
主表面側の全面を覆うように順次積層し（又はｎ層、ｉ
層、ｐ層を主表面側の全面を覆うように順次積層し）、
所定形状にパターニングされた第２のレジストマスクを
フォトリソグラフィ技術によって形成し、各アモルファ
スシリコン層の不要部分をウェットエッチングによって
除去し、その後、第２のレジストマスクを除去すること
により、いわゆるｐｉｎ構造のアモルファスシリコン層
５０，５０が形成され、図７（ｃ）に示す構造が得られ
る。ここで、各アモルファスシリコン層５０，５０は、
上述のｐ層、ｉ層、ｎ層が積層されている。なお、ｐ層
及びｎ層はｉ層に比べて十分に薄い膜厚に設定されてい
る。
【００２７】次に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からな
る透明導電膜を主表面側の全面を覆うようにＥＢ蒸着装
置によって形成し、透明導電膜を所定形状にパターニン
グするための第３のレジストマスクをフォトリソグラフ
ィ技術によって形成し、透明導電膜の不要部分をウェッ
トエッチングによって除去し、その後、第３のレジスト
マスクを除去することにより、透明導電膜よりなる図８
（ａ）に示すような上部電極３３ａ，３３ｂを形成す
る。ここで、下部電極３２ａと上部電極３３ａと両電極
３２ａ，３３ａ間に介在するアモルファスシリコン層５
０とで１個の太陽電池５が構成され、下部電極３２ｂと
上部電極３３ｂと両電極３２ｂ，３３ｂ間に介在するア
モルファスシリコン層５０とで他の１個の太陽電池５が
構成されている。また、前者の上部電極３３ａの一端部
３３ａｂは後者の下部電極３２ｂに接触するように形成
されている。すなわち、両太陽電池５，５は直列接続さ
れている。
る透明導電膜を主表面側の全面を覆うようにＥＢ蒸着装
置によって形成し、透明導電膜を所定形状にパターニン
グするための第３のレジストマスクをフォトリソグラフ
ィ技術によって形成し、透明導電膜の不要部分をウェッ
トエッチングによって除去し、その後、第３のレジスト
マスクを除去することにより、透明導電膜よりなる図８
（ａ）に示すような上部電極３３ａ，３３ｂを形成す
る。ここで、下部電極３２ａと上部電極３３ａと両電極
３２ａ，３３ａ間に介在するアモルファスシリコン層５
０とで１個の太陽電池５が構成され、下部電極３２ｂと
上部電極３３ｂと両電極３２ｂ，３３ｂ間に介在するア
モルファスシリコン層５０とで他の１個の太陽電池５が
構成されている。また、前者の上部電極３３ａの一端部
３３ａｂは後者の下部電極３２ｂに接触するように形成
されている。すなわち、両太陽電池５，５は直列接続さ
れている。
【００２８】次に、プラズマＣＶＤ装置によってアモル
ファスＳｉＯ2 膜よりなる保護膜３５を主表面側の全面
に形成し、一方の太陽電池５の下部電極３２ａ、他方の
太陽電池５の上部電極３３ｂそれぞれに後に形成される
パッド電極３６ａ，３６ｂ（図８（ｃ）参照）を接続す
るための開孔を有する第４のレジストマスクをフォトリ
ソグラフィ技術によって形成し、アモルファスＳｉＯ2
膜の一部をウェットエッチングしてコンタクトホール３
５ａ，３５ｂを形成し、その後に、第４のレジストマス
クを除去することにより図８（ｂ）に示す構造が得られ
る。
ファスＳｉＯ2 膜よりなる保護膜３５を主表面側の全面
に形成し、一方の太陽電池５の下部電極３２ａ、他方の
太陽電池５の上部電極３３ｂそれぞれに後に形成される
パッド電極３６ａ，３６ｂ（図８（ｃ）参照）を接続す
るための開孔を有する第４のレジストマスクをフォトリ
ソグラフィ技術によって形成し、アモルファスＳｉＯ2
膜の一部をウェットエッチングしてコンタクトホール３
５ａ，３５ｂを形成し、その後に、第４のレジストマス
クを除去することにより図８（ｂ）に示す構造が得られ
る。
【００２９】次に、主表面側の全面に、上述のコンタク
トホール３５ａ，３５ｂが埋め込まれるようにアルミニ
ウム膜をＥＢ蒸着装置によって形成し、アルミニウム膜
をパッド電極３６ａ，３６ｂの形状にパターニングする
ための第５のレジストマスクをフォトリソグラフィ技術
によって形成し、アルミニウム膜の不要部分をウェット
エッチングによって除去することによりパッド電極３６
ａ，３６ｂが形成され、第５のレジストマスクを除去す
ることにより、図８（ｃ）に示す構造が得られる。ここ
に、一方のパッド電極３６ａは、下部電極３２ａに接続
され、他方のパッド電極３６ｂは上部電極３３ｂに接続
される。以上説明した製造方法によって、２個の太陽電
池５，５が直列接続された光起電力素子ＳＢが形成され
る。
トホール３５ａ，３５ｂが埋め込まれるようにアルミニ
ウム膜をＥＢ蒸着装置によって形成し、アルミニウム膜
をパッド電極３６ａ，３６ｂの形状にパターニングする
ための第５のレジストマスクをフォトリソグラフィ技術
によって形成し、アルミニウム膜の不要部分をウェット
エッチングによって除去することによりパッド電極３６
ａ，３６ｂが形成され、第５のレジストマスクを除去す
ることにより、図８（ｃ）に示す構造が得られる。ここ
に、一方のパッド電極３６ａは、下部電極３２ａに接続
され、他方のパッド電極３６ｂは上部電極３３ｂに接続
される。以上説明した製造方法によって、２個の太陽電
池５，５が直列接続された光起電力素子ＳＢが形成され
る。
【００３０】ところで、人間の目の波長感度特性である
視感度特性（比視感度曲線）は、図９のに示すよう
に、感度の中心が５５０ｎｍで、太陽が放出する光の最
大スペクトル波長と一致している。また、人間が視覚で
きる４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長帯が、いわゆる
可視光帯である。次に、上述の太陽電池５の分光感度特
性について説明する。本実施形態では、太陽電池５の分
光感度特性を人間の目の視感度特性に近くなるように形
成してある。要するに、太陽電池５は、図９のに示す
視感度特性とピーク感度となる波長が略同じで、かつ、
可視光帯（４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲）内に感度が
ある図９のに示すような分光感度特性を有するように
形成してある。なお、視感度特性のピーク感度となる波
長は５５０ｎｍである。
視感度特性（比視感度曲線）は、図９のに示すよう
に、感度の中心が５５０ｎｍで、太陽が放出する光の最
大スペクトル波長と一致している。また、人間が視覚で
きる４００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長帯が、いわゆる
可視光帯である。次に、上述の太陽電池５の分光感度特
性について説明する。本実施形態では、太陽電池５の分
光感度特性を人間の目の視感度特性に近くなるように形
成してある。要するに、太陽電池５は、図９のに示す
視感度特性とピーク感度となる波長が略同じで、かつ、
可視光帯（４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲）内に感度が
ある図９のに示すような分光感度特性を有するように
形成してある。なお、視感度特性のピーク感度となる波
長は５５０ｎｍである。
【００３１】次に、太陽電池５の分光感度特性の調整に
ついて説明する。アモルファスシリコンの光吸収につい
て考えた場合、図１０に示すように、アモルファスシリ
コン層５０の厚さをｄ（太陽電池５では、ｐ層及びｎ層
がｉ層に比べて十分薄いので、ｉ層の膜厚がｄに近い値
となる）、アモルファスシリコン層５０に主表面側に入
力された光の強度をＦph、アモルファスシリコンを透過
してアモルファスシリコン層５０の裏面側から出てくる
光の強度Ｆph×ｅｘｐ（−αｄ）、波長をλ（μｍ）、
光吸収係数をα（ｃｍ-1）とすると、アモルファスシリ
コン層５０による光の吸収量は、 吸収量＝Ｆph−Ｆph×ｅｘｐ（−αｄ）＝Ｆph（１−ｅ
ｘｐ（−αｄ）） となる。ここにおいて、アモルファスシリコン層５０の
光吸収係数は図１１の、、に示すような波長依存
性を有している（同図中のは単結晶シリコンの波長依
存性を示す）。なお、、、の違いはアモルファス
シリコン層５０形成時の基板温度Ｔｓの違いであり、
、、の基板温度Ｔｓはそれぞれ３２５℃、４２０
℃、３０℃である。いま、一例としてについて説明す
ると、例えば、波長λ＝０．６μｍの光吸収係数αは２
×１０4 ｃｍ-1である。したがって、波長λ＝０．６μ
ｍの入射光の６４％を吸収するために必要な膜厚ｄ（要
するに、吸収長）は、光吸収係数の逆数となるから、 ｄ＝１／（２×１０4 ） ＝５×１０ｃｍ ＝０．５μｍ となる。
ついて説明する。アモルファスシリコンの光吸収につい
て考えた場合、図１０に示すように、アモルファスシリ
コン層５０の厚さをｄ（太陽電池５では、ｐ層及びｎ層
がｉ層に比べて十分薄いので、ｉ層の膜厚がｄに近い値
となる）、アモルファスシリコン層５０に主表面側に入
力された光の強度をＦph、アモルファスシリコンを透過
してアモルファスシリコン層５０の裏面側から出てくる
光の強度Ｆph×ｅｘｐ（−αｄ）、波長をλ（μｍ）、
光吸収係数をα（ｃｍ-1）とすると、アモルファスシリ
コン層５０による光の吸収量は、 吸収量＝Ｆph−Ｆph×ｅｘｐ（−αｄ）＝Ｆph（１−ｅ
ｘｐ（−αｄ）） となる。ここにおいて、アモルファスシリコン層５０の
光吸収係数は図１１の、、に示すような波長依存
性を有している（同図中のは単結晶シリコンの波長依
存性を示す）。なお、、、の違いはアモルファス
シリコン層５０形成時の基板温度Ｔｓの違いであり、
、、の基板温度Ｔｓはそれぞれ３２５℃、４２０
℃、３０℃である。いま、一例としてについて説明す
ると、例えば、波長λ＝０．６μｍの光吸収係数αは２
×１０4 ｃｍ-1である。したがって、波長λ＝０．６μ
ｍの入射光の６４％を吸収するために必要な膜厚ｄ（要
するに、吸収長）は、光吸収係数の逆数となるから、 ｄ＝１／（２×１０4 ） ＝５×１０ｃｍ ＝０．５μｍ となる。
【００３２】ここで、光吸収係数αは図１１に示したよ
うに波長λの短波長側で大きく、長波長側で小さくなる
ので、アモルファスシリコン層５０の膜厚ｄを薄くする
と、短波長の感度が高くなり、膜厚ｄを厚くすると長波
長の感度が高くなる。一例としてｐｉｎ構造のアモルフ
ァスシリコン太陽電池においてｉ層の膜厚を０．２μ
ｍ、０．４μｍ、０．６μｍと変化させて光電流を測定
した結果を図１２に示す。ここにおいて、図１２の横軸
は波長λ（ｎｍ）、縦軸は光電流（相対値）であって、
図１２中の、、は、それぞれｉ層の膜厚が０．２
μｍ、０．４μｍ、０．６μｍのものに対応している。
うに波長λの短波長側で大きく、長波長側で小さくなる
ので、アモルファスシリコン層５０の膜厚ｄを薄くする
と、短波長の感度が高くなり、膜厚ｄを厚くすると長波
長の感度が高くなる。一例としてｐｉｎ構造のアモルフ
ァスシリコン太陽電池においてｉ層の膜厚を０．２μ
ｍ、０．４μｍ、０．６μｍと変化させて光電流を測定
した結果を図１２に示す。ここにおいて、図１２の横軸
は波長λ（ｎｍ）、縦軸は光電流（相対値）であって、
図１２中の、、は、それぞれｉ層の膜厚が０．２
μｍ、０．４μｍ、０．６μｍのものに対応している。
【００３３】ところで、半導体中に吸収される光の波長
λは、プランク定数をｈ、光速をｃ、光学的禁制帯幅を
Ｅ0 （ｅＶ）とすると、 λ＝ｈｃ／Ｅ0 ＝１．２４／Ｅ0 （μｍ） の関係式に従うが、アモルファスシリコンは、膜形成時
の基板温度Ｔｓ（製造温度）により光学的禁制帯幅Ｅ0
が図１３に示すように変化する（基板温度Ｔｓが１００
℃〜５００℃の範囲では基板温度Ｔｓが高いほど光学的
禁制帯幅Ｅ0 が小さくなる）。図１３から分かるよう
に、例えば、基板温度Ｔｓ＝１００℃では、Ｅ0 ＝１．
９ｅＶとなり、λ＝１．２４／１．９＝０．６５μｍの
光が吸収される。また、基板温度Ｔｓ＝３００℃では、
Ｅ0 ＝１．７ｅＶとなり、λ＝１．２４／１．７＝０．
７３μｍの光が吸収される。要するに、アモルファスシ
リコン層５０は、製造時の基板温度Ｔｓを調整すること
により、光の吸収波長を変化させることができる。
λは、プランク定数をｈ、光速をｃ、光学的禁制帯幅を
Ｅ0 （ｅＶ）とすると、 λ＝ｈｃ／Ｅ0 ＝１．２４／Ｅ0 （μｍ） の関係式に従うが、アモルファスシリコンは、膜形成時
の基板温度Ｔｓ（製造温度）により光学的禁制帯幅Ｅ0
が図１３に示すように変化する（基板温度Ｔｓが１００
℃〜５００℃の範囲では基板温度Ｔｓが高いほど光学的
禁制帯幅Ｅ0 が小さくなる）。図１３から分かるよう
に、例えば、基板温度Ｔｓ＝１００℃では、Ｅ0 ＝１．
９ｅＶとなり、λ＝１．２４／１．９＝０．６５μｍの
光が吸収される。また、基板温度Ｔｓ＝３００℃では、
Ｅ0 ＝１．７ｅＶとなり、λ＝１．２４／１．７＝０．
７３μｍの光が吸収される。要するに、アモルファスシ
リコン層５０は、製造時の基板温度Ｔｓを調整すること
により、光の吸収波長を変化させることができる。
【００３４】したがって、アモルファスシリコン層５０
は、その膜厚ｄや、製造時の基板温度Ｔｓを変化させる
ことにより分光感度特性を調整することができるのであ
る。ところで、本実施形態における上述の図１の回路を
構成する部品は、図２に示すように、プリント基板４０
に実装され、このプリント基板４０は、前面開口した箱
状のボディ６０と後面開口した箱状のカバー７０とで構
成されるケースＡに収納される。なお、プリント基板４
０は、固定ねじ（図示せず）によってボディ６０に固定
され、カバー７０は、組立ねじ（図示せず）によってボ
ディ６０と結合される。カバー７０に形成されている孔
７０ａは組立ねじを挿入するための孔である。トライア
ックＱ1 には矩形板状の放熱フィン４３を当接させてあ
る。なお、放熱フィン４３は、プリント基板４０に立設
してある。また、プリント基板４０に形成された図１の
回路は、一対の電線（ハーネス）４７を介して外部回路
に接続されるようになっており、トライアックＱ1 が外
部の電源Ｅと外部の負荷Ｌとの間に挿入される。ここに
おいて、カバー７０は後面側に鍔部７０ｂが形成され、
鍔部７０ｂの一端部には、各電線４７をケースＡの外部
に導出するための一対の切欠部７０ｃが形成されてい
る。なお、ボディ６０は合成樹脂（例えば、ＡＢＳ樹
脂）により形成され、カバー７０は透光性の材料（例え
ば、アクリルなど）により形成されて、外光はケースＡ
のカバー７０及びパッケージ１０の透光板１３を介して
光起電力素子ＳＢ（図３参照）に入射される。
は、その膜厚ｄや、製造時の基板温度Ｔｓを変化させる
ことにより分光感度特性を調整することができるのであ
る。ところで、本実施形態における上述の図１の回路を
構成する部品は、図２に示すように、プリント基板４０
に実装され、このプリント基板４０は、前面開口した箱
状のボディ６０と後面開口した箱状のカバー７０とで構
成されるケースＡに収納される。なお、プリント基板４
０は、固定ねじ（図示せず）によってボディ６０に固定
され、カバー７０は、組立ねじ（図示せず）によってボ
ディ６０と結合される。カバー７０に形成されている孔
７０ａは組立ねじを挿入するための孔である。トライア
ックＱ1 には矩形板状の放熱フィン４３を当接させてあ
る。なお、放熱フィン４３は、プリント基板４０に立設
してある。また、プリント基板４０に形成された図１の
回路は、一対の電線（ハーネス）４７を介して外部回路
に接続されるようになっており、トライアックＱ1 が外
部の電源Ｅと外部の負荷Ｌとの間に挿入される。ここに
おいて、カバー７０は後面側に鍔部７０ｂが形成され、
鍔部７０ｂの一端部には、各電線４７をケースＡの外部
に導出するための一対の切欠部７０ｃが形成されてい
る。なお、ボディ６０は合成樹脂（例えば、ＡＢＳ樹
脂）により形成され、カバー７０は透光性の材料（例え
ば、アクリルなど）により形成されて、外光はケースＡ
のカバー７０及びパッケージ１０の透光板１３を介して
光起電力素子ＳＢ（図３参照）に入射される。
【００３５】（実施形態２）本実施形態は、図１４に示
すような回路構成であって、スイッチング素子ＳＷはト
ライアックＱ1 のゲートとＴ1 端子との間に接続されて
いる。スイッチング素子ＳＷを構成するＭＯＳＦＥＴ２
１，２２はエンハンスメント型（ノーマリオフ型）であ
って、ＭＯＳＦＥＴ２１，２２のゲートには抵抗Ｒ1 を
介して光起電力素子ＳＢの正極が接続され、光起電力素
子ＳＢへの入射光量が少ないときにはスイッチング素子
ＳＷはオフになっている。この構成では、スイッチング
素子ＳＷのオフ時に抵抗Ｒ3 を介してゲート信号となる
電圧がトライアックＱ1 のゲートに印加され、トライア
ックＱ1 がオンになる。つまり、実施形態１と同様に、
周囲が暗くなるとトライアックＱ1 がオンになって負荷
Ｌに通電されるのである。
すような回路構成であって、スイッチング素子ＳＷはト
ライアックＱ1 のゲートとＴ1 端子との間に接続されて
いる。スイッチング素子ＳＷを構成するＭＯＳＦＥＴ２
１，２２はエンハンスメント型（ノーマリオフ型）であ
って、ＭＯＳＦＥＴ２１，２２のゲートには抵抗Ｒ1 を
介して光起電力素子ＳＢの正極が接続され、光起電力素
子ＳＢへの入射光量が少ないときにはスイッチング素子
ＳＷはオフになっている。この構成では、スイッチング
素子ＳＷのオフ時に抵抗Ｒ3 を介してゲート信号となる
電圧がトライアックＱ1 のゲートに印加され、トライア
ックＱ1 がオンになる。つまり、実施形態１と同様に、
周囲が暗くなるとトライアックＱ1 がオンになって負荷
Ｌに通電されるのである。
【００３６】一方、周囲が明るいときには光起電力素子
ＳＢの起電力が大きいから、光起電力素子ＳＢの起電力
によってスイッチング素子ＳＷがオンになる。スイッチ
ング素子ＳＷがオンになると、トライアックＱ1 のゲー
トとＴ1 端子とが短絡されるから、トライアックＱ1 は
オフになり、負荷Ｌには通電されなくなる。他の構成お
よび動作は実施形態１と同様なので、同一の符号を付し
説明を省略する。
ＳＢの起電力が大きいから、光起電力素子ＳＢの起電力
によってスイッチング素子ＳＷがオンになる。スイッチ
ング素子ＳＷがオンになると、トライアックＱ1 のゲー
トとＴ1 端子とが短絡されるから、トライアックＱ1 は
オフになり、負荷Ｌには通電されなくなる。他の構成お
よび動作は実施形態１と同様なので、同一の符号を付し
説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明は、外光の
明るさに応じた電圧を発生する光起電力素子と、光起電
力素子の出力電圧を受けてオンオフされるスイッチング
素子と、電源と負荷との間に挿入されスイッチング素子
のオンオフによりトリガされ光起電力素子により検出さ
れる明るさが規定値以下のときにオンになる双方向サイ
リスタとを備え、光起電力素子は、ｐｉｎ構造を有し同
一平面上で直列接続された複数個の太陽電池により構成
され、スイッチング素子はソース同士およびゲート同士
をそれぞれ共通接続した２個のＭＯＳＦＥＴからなるの
で、周囲が暗くなった時に双方向性サイリスタがオンに
なりスイッチング素子を介さずに負荷への給電がなされ
るから、負荷電流が大きい場合でもスイッチング素子に
定格電流容量の大きいものを用いる必要がなく、スイッ
チング素子の低コスト化及び光起電力素子の小型化を図
ることができ、光起電力素子として太陽電池を用いてい
ることにより、フォトダイオードのようにバイアス電圧
を印加するための回路を設ける必要がなく、しかもスイ
ッチング素子の制御に電源が不要なので負荷および電源
に２線で接続することができて施工が容易になり、ま
た、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いるか
ら、低消費電力であって小型の太陽電池の出力でスイッ
チング素子をオンオフさせることができるという効果が
ある。また、ＭＯＳＦＥＴはソース同士およびゲート同
士をそれぞれ共通接続しているから、ＭＯＳＦＥＴのオ
フ時にＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを通してスイッチ
ング素子に電流が流れることがなく、電源が交流であっ
てもスイッチング素子を確実にオフにすることができる
という効果がある。また、ＣｄＳを用いていないからＣ
ｄによる環境への影響がない。
明るさに応じた電圧を発生する光起電力素子と、光起電
力素子の出力電圧を受けてオンオフされるスイッチング
素子と、電源と負荷との間に挿入されスイッチング素子
のオンオフによりトリガされ光起電力素子により検出さ
れる明るさが規定値以下のときにオンになる双方向サイ
リスタとを備え、光起電力素子は、ｐｉｎ構造を有し同
一平面上で直列接続された複数個の太陽電池により構成
され、スイッチング素子はソース同士およびゲート同士
をそれぞれ共通接続した２個のＭＯＳＦＥＴからなるの
で、周囲が暗くなった時に双方向性サイリスタがオンに
なりスイッチング素子を介さずに負荷への給電がなされ
るから、負荷電流が大きい場合でもスイッチング素子に
定格電流容量の大きいものを用いる必要がなく、スイッ
チング素子の低コスト化及び光起電力素子の小型化を図
ることができ、光起電力素子として太陽電池を用いてい
ることにより、フォトダイオードのようにバイアス電圧
を印加するための回路を設ける必要がなく、しかもスイ
ッチング素子の制御に電源が不要なので負荷および電源
に２線で接続することができて施工が容易になり、ま
た、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いるか
ら、低消費電力であって小型の太陽電池の出力でスイッ
チング素子をオンオフさせることができるという効果が
ある。また、ＭＯＳＦＥＴはソース同士およびゲート同
士をそれぞれ共通接続しているから、ＭＯＳＦＥＴのオ
フ時にＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを通してスイッチ
ング素子に電流が流れることがなく、電源が交流であっ
てもスイッチング素子を確実にオフにすることができる
という効果がある。また、ＣｄＳを用いていないからＣ
ｄによる環境への影響がない。
【００３８】また、光起電力素子は、ｐｉｎ構造を有し
同一平面上で直列接続された複数個の太陽電池により構
成され、各太陽電池が同一基板に形成されているので、
組立時の部品点数を増加させることなく、光起電力素子
の出力電圧を大きくすることができるという効果があ
る。
同一平面上で直列接続された複数個の太陽電池により構
成され、各太陽電池が同一基板に形成されているので、
組立時の部品点数を増加させることなく、光起電力素子
の出力電圧を大きくすることができるという効果があ
る。
【００３９】
【００４０】また、各太陽電池は、波長４００ｎｍから
波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有しピーク感度
が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシリコン太陽
電池からなり、単結晶シリコン基板の主表面側に形成し
た各ＭＯＳＦＥＴの上方を平坦化した絶縁膜上に形成さ
れているので、光起電力素子と各ＭＯＳＦＥＴとの位置
関係の管理が容易になり、また、別基板に形成された光
起電力素子と各ＭＯＳＦＥＴとを接続するための作業が
不要となるから組立が容易になるという効果がある。し
かも、基板の平面サイズを小型化することができ、製造
時に１枚のウェハ当たりから得られる基板の数が増える
から低コスト化が可能となるという効果がある。
波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有しピーク感度
が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシリコン太陽
電池からなり、単結晶シリコン基板の主表面側に形成し
た各ＭＯＳＦＥＴの上方を平坦化した絶縁膜上に形成さ
れているので、光起電力素子と各ＭＯＳＦＥＴとの位置
関係の管理が容易になり、また、別基板に形成された光
起電力素子と各ＭＯＳＦＥＴとを接続するための作業が
不要となるから組立が容易になるという効果がある。し
かも、基板の平面サイズを小型化することができ、製造
時に１枚のウェハ当たりから得られる基板の数が増える
から低コスト化が可能となるという効果がある。
【００４１】また、各太陽電池は、波長４００ｎｍから
波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有しピーク感度
が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシリコン太陽
電池からなるので、人の視感度特性に近い分光感度特性
を有することにより、外光の明るさが人間の視感度が低
下するような明るさになったときに負荷がオンされると
いう効果がある。
波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有しピーク感度
が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシリコン太陽
電池からなるので、人の視感度特性に近い分光感度特性
を有することにより、外光の明るさが人間の視感度が低
下するような明るさになったときに負荷がオンされると
いう効果がある。
【図１】実施形態１を示す回路図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】同上の要部概略断面図である。
【図４】同上の要部分解斜視図である。
【図５】同上の参考例の構成を示し、（ａ）は概略平面
図、（ｂ）は概略断面図である。
図、（ｂ）は概略断面図である。
【図６】同上の要部構成を示し、（ａ）は概略平面図、
（ｂ）は概略断面図である。
（ｂ）は概略断面図である。
【図７】同上の光起電力素子の製造工程の説明図であ
る。
る。
【図８】同上の光起電力素子の製造工程の説明図であ
る。
る。
【図９】同上の分光感度特性の説明図である。
【図１０】同上の分光感度特性を説明するための説明図
である。
である。
【図１１】アモルファスシリコンにおける光の波長と光
吸収係数との関係説明図である。
吸収係数との関係説明図である。
【図１２】同上の分光感度特性を説明するための説明図
である。
である。
【図１３】アモルファスシリコンの特性説明図である。
【図１４】実施形態２を示す回路図である。
【図１５】従来例を示すブロック図である。
【図１６】同上の分光感度特性の説明図である。
【図１７】他の従来例を示す回路図である。
５ 太陽電池
２１，２２ ＭＯＳＦＥＴ
Ｅ 電源
Ｌ 負荷
Ｑ１ トライアック
Ｒ２ 抵抗
ＳＢ 光起電力素子
ＳＷ スイッチング素子
フロントページの続き
(72)発明者 阪井 淳
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(72)発明者 忠澤 孝明
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(72)発明者 斎藤 潤
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(72)発明者 平尾 昭彦
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(72)発明者 柴田 究
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工
株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−152924（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−115357（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−6199（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−152679（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−107633（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−175775（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−350119（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−204544（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−91037（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 37/02
F21V 23/00 350
H01L 31/04
H03K 17/94
Claims (3)
- 【請求項１】 外光の明るさに応じた電圧を発生する光
起電力素子と、光起電力素子の出力電圧を受けてオンオ
フされるスイッチング素子と、電源と負荷との間に挿入
されスイッチング素子のオンオフによりトリガされ光起
電力素子により検出される明るさが規定値以下のときに
オンになる双方向サイリスタとを備え、光起電力素子
は、ｐｉｎ構造を有し同一平面上で直列接続された複数
個の太陽電池により構成され、スイッチング素子はソー
ス同士およびゲート同士をそれぞれ共通接続した２個の
ＭＯＳＦＥＴからなり、各太陽電池は、波長４００ｎｍ
から波長７００ｎｍまでの範囲に分光感度を有しピーク
感度が波長５００ｎｍ付近にあるアモルファスシリコン
太陽電池からなり、単結晶シリコン基板の主表面側に形
成した各ＭＯＳＦＥＴの上方を平坦化した絶縁膜上に形
成されてなることを特徴とする電子式自動点滅器。 - 【請求項２】 各ＭＯＳＦＥＴはそれぞれディプレショ
ン型のＭＯＳＦＥＴで構成され、スイッチング素子は双
方向サイリスタのＴ２端子と該双方向サイリスタのゲー
トとの間に抵抗を介して接続されて成ることを特徴とす
る請求項１記載の電子式自動点滅器。 - 【請求項３】 各ＭＯＳＦＥＴはそれぞれエンハンスメ
ント型のＭＯＳＦＥＴで構成され、スイッチング素子は
双方向サイリスタのＴ１端子と該双方向サイリスタのゲ
ートとの間に接続されて成ることを特徴とする請求項１
記載の電子式自動点滅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01361998A JP3533921B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 電子式自動点滅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01361998A JP3533921B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 電子式自動点滅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11214171A JPH11214171A (ja) | 1999-08-06 |
| JP3533921B2 true JP3533921B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=11838259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01361998A Expired - Lifetime JP3533921B2 (ja) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | 電子式自動点滅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533921B2 (ja) |
-
1998
- 1998-01-27 JP JP01361998A patent/JP3533921B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11214171A (ja) | 1999-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100387552B1 (ko) | 조명 센서 및 전자식 자동 온/오프 스위치 | |
| KR960001189B1 (ko) | 광배선식 반도체 집적회로 | |
| JP2001060677A (ja) | 集積化フォトセンサ | |
| US20020014530A1 (en) | Image reading apparatus | |
| US20050179964A1 (en) | Thin film phototransistor, active matrix substrate using the phototransistor, and image scanning device using the substrate | |
| JPS6351681A (ja) | 半導体装置 | |
| JP3533921B2 (ja) | 電子式自動点滅器 | |
| JPH06177416A (ja) | 光センサー | |
| JP2000258244A (ja) | 光センサ | |
| US6495814B1 (en) | Photo sensor with signal processing circuit | |
| US7777234B2 (en) | Light-receiving element and photonic semiconductor device provided therewith | |
| JPH11211564A (ja) | 照度センサ | |
| JP2002005738A (ja) | 照度センサ | |
| JP4384272B2 (ja) | 電子式自動点滅器 | |
| JP3855351B2 (ja) | 光センサ | |
| JPH11214174A (ja) | 自動点滅装置 | |
| JPH11214177A (ja) | 電子式自動点滅器 | |
| JPH0222872A (ja) | 光センサ装置 | |
| JPH0216777A (ja) | 半導体光検出装置 | |
| JP5885946B2 (ja) | 光電変換装置 | |
| JPH11214173A (ja) | 電子式自動点滅器 | |
| JP2592235B2 (ja) | 半導体レーザー装置 | |
| JPH0216778A (ja) | 光結合型半導体リレー装置 | |
| JPH10233669A (ja) | 半導体リレー | |
| JP2000100579A (ja) | 電子式自動点滅器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040119 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040217 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040301 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080319 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090319 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100319 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110319 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120319 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130319 Year of fee payment: 9 |