JPH01107118A - 光パワー測定用半導体装置 - Google Patents
光パワー測定用半導体装置Info
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- JPH01107118A JPH01107118A JP62264915A JP26491587A JPH01107118A JP H01107118 A JPH01107118 A JP H01107118A JP 62264915 A JP62264915 A JP 62264915A JP 26491587 A JP26491587 A JP 26491587A JP H01107118 A JPH01107118 A JP H01107118A
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- amplifying
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、光パワー測定Ｉｆｆに用いられる光パワー測
定用半導体装置に関するものである。
定用半導体装置に関するものである。
（従来の技術）
第４図は、従来の光パワー測定装置の一例を示す構成説
明図である。第４図にＪヌいて、１はセンサヘッドであ
り、コネクタ２を介して装置本体３に着脱される。この
ようなセンサヘッド１としては、充電変換素子と高感度
にするために測定光をチョッピングして光電変換素子に
加える光チョッパが収納されたチョッパ型や、測定光が
照射される光電変換素子のみが収納された直接変換型が
測定対象に応じて選択的に用いられる。
明図である。第４図にＪヌいて、１はセンサヘッドであ
り、コネクタ２を介して装置本体３に着脱される。この
ようなセンサヘッド１としては、充電変換素子と高感度
にするために測定光をチョッピングして光電変換素子に
加える光チョッパが収納されたチョッパ型や、測定光が
照射される光電変換素子のみが収納された直接変換型が
測定対象に応じて選択的に用いられる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、チョッパ型のセンサヘッドは機構が複雑になる
。一方、直接変換型のセンサヘッドは、充電変換素子の
光電流を電圧に変換する増幅器として高性能が要求され
る。例えば、３ｉ系の光電変換素子を用いて０〜４０℃
の温度範囲において一９０ｄＢｍの測定レベルを得るた
めには、入力バイアス電流を０．１ｐＡ以下にし、温度
ドリフト３１敗を１μＶ／’Ｃ以下にする必要があるが
、市販されている増幅器では実現が困難である。
。一方、直接変換型のセンサヘッドは、充電変換素子の
光電流を電圧に変換する増幅器として高性能が要求され
る。例えば、３ｉ系の光電変換素子を用いて０〜４０℃
の温度範囲において一９０ｄＢｍの測定レベルを得るた
めには、入力バイアス電流を０．１ｐＡ以下にし、温度
ドリフト３１敗を１μＶ／’Ｃ以下にする必要があるが
、市販されている増幅器では実現が困難である。
また、Ｓｍ１２本体３に着目すると、チョッパ型のセン
サヘッドと直接変換型のセンサヘッドとで共用している
ことから、センサヘッドの種類に応じて信号処理回路を
切り換えなければならず、回路構成が複雑になる。
サヘッドと直接変換型のセンサヘッドとで共用している
ことから、センサヘッドの種類に応じて信号処理回路を
切り換えなければならず、回路構成が複雑になる。
本発明は、このような点に着目したものであり、その目
的は、チョッパを用いることなく高感度の光パワー測定
が行え、装置本体の回路構成を簡素化できる光パワー測
定用半導体装置を提供することにある。
的は、チョッパを用いることなく高感度の光パワー測定
が行え、装置本体の回路構成を簡素化できる光パワー測
定用半導体装置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の光パワー測定用半導体装置は、測定光が照射さ
れる光Ｗ１変換素子とこの光電変換素子の出力信号を増
幅する増幅素子とが形成された半導体基板と、 形成された素子相互を絶縁するように半導体基板内に拡
散形成されたチャンネルストッパと、増幅素子の入力部
を囲むように半導体基板の表面に形成されたガードリン
グ、 とで構成されたことを特徴とする。
れる光Ｗ１変換素子とこの光電変換素子の出力信号を増
幅する増幅素子とが形成された半導体基板と、 形成された素子相互を絶縁するように半導体基板内に拡
散形成されたチャンネルストッパと、増幅素子の入力部
を囲むように半導体基板の表面に形成されたガードリン
グ、 とで構成されたことを特徴とする。
（実施例）
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す要部の断面図である
。第１図において、４はｎｇｌのＳｉ半導体基板であり
、裏面にはｎ十層５および電極層６が積層されている。
。第１図において、４はｎｇｌのＳｉ半導体基板であり
、裏面にはｎ十層５および電極層６が積層されている。
７〜９は基板４の表面からｎ＋不純物を拡散することに
より形成されたチャンネルストッパである。１０は光電
変換素子ＰＤを形成するｎ型拡散領域、１１はＦＥＴ
Ｑｌを形成するｐＩＪ！拡散領域、１２はＦＥＴ
Ｑ２を形成するｎ型拡散領域であり、これら各ｎ型拡散
領域１０〜１２はそれぞれチャンネルストッパ７〜９で
相互に絶縁分離されている。１３はＦＥＴ Ｑｌのゲ
ート領域を形成するｎ８／ｉ拡散領域、１４はＦＥＴ
Ｑ２のゲート領域を形成するｎ型拡散領域である。１
５は光電変換素子ＰＤを形成づる電極、１６はＦＥＴ
Ｑｌのソース電極、１７はＦＥＴ Ｑｌのゲート電
極、１８はＦＥＴ Ｑｌのトレイン電極、１９はＦＥ
Ｔ Ｑ２（７）’／−ス１！極、２０はＦＥＴ Ｑ
２のゲート電極、２１はＦＥＴＱ２のドレインＷ１極で
ある。２２はＦＥＴ Ｑｌのゲート電極１７を囲むよ
うに形成されたガードリングである。２３は絶縁層であ
る。
より形成されたチャンネルストッパである。１０は光電
変換素子ＰＤを形成するｎ型拡散領域、１１はＦＥＴ
Ｑｌを形成するｐＩＪ！拡散領域、１２はＦＥＴ
Ｑ２を形成するｎ型拡散領域であり、これら各ｎ型拡散
領域１０〜１２はそれぞれチャンネルストッパ７〜９で
相互に絶縁分離されている。１３はＦＥＴ Ｑｌのゲ
ート領域を形成するｎ８／ｉ拡散領域、１４はＦＥＴ
Ｑ２のゲート領域を形成するｎ型拡散領域である。１
５は光電変換素子ＰＤを形成づる電極、１６はＦＥＴ
Ｑｌのソース電極、１７はＦＥＴ Ｑｌのゲート電
極、１８はＦＥＴ Ｑｌのトレイン電極、１９はＦＥ
Ｔ Ｑ２（７）’／−ス１！極、２０はＦＥＴ Ｑ
２のゲート電極、２１はＦＥＴＱ２のドレインＷ１極で
ある。２２はＦＥＴ Ｑｌのゲート電極１７を囲むよ
うに形成されたガードリングである。２３は絶縁層であ
る。
このような半導体装置は、例えばチャンネルストッパ７
〜９を形成した後ｎ型拡散領域１０〜１２を形成し、続
いてｎＩＪ！拡散領域１３．１４を形成し、その後各電
極１５〜２１およびガードリング２２を形成する。なお
、絶縁層２３は、リークが小さく、特に光電変換素子Ｐ
Ｄ部分は窓としての光学特性が良好なものを使用する。
〜９を形成した後ｎ型拡散領域１０〜１２を形成し、続
いてｎＩＪ！拡散領域１３．１４を形成し、その後各電
極１５〜２１およびガードリング２２を形成する。なお
、絶縁層２３は、リークが小さく、特に光電変換素子Ｐ
Ｄ部分は窓としての光学特性が良好なものを使用する。
第２図は第１図の半導体装置を含む一実施例の要部回路
図であり、第１図と同一部分には同一符号を付けている
。第２図において、光電変換素子ＰＤのアノードはＦＥ
Ｔ Ｑｌのゲート電極１７に接続され、カソードは共
通電位点に接続されている。ＦＥＴ ＱｌとＦＥＴ
Ｑ２は光１！変換素子ＯＰの出力電流を電圧に変換す
る電流電圧変換回路の差動入力部を形成している。ガー
ドリンク２２は、実質的に充電変換素子ＰＤのアノード
とＦＥＴ Ｑｌのゲート電極１７との接続点を囲むも
のであり、共通電位点に接続されている。
図であり、第１図と同一部分には同一符号を付けている
。第２図において、光電変換素子ＰＤのアノードはＦＥ
Ｔ Ｑｌのゲート電極１７に接続され、カソードは共
通電位点に接続されている。ＦＥＴ ＱｌとＦＥＴ
Ｑ２は光１！変換素子ＯＰの出力電流を電圧に変換す
る電流電圧変換回路の差動入力部を形成している。ガー
ドリンク２２は、実質的に充電変換素子ＰＤのアノード
とＦＥＴ Ｑｌのゲート電極１７との接続点を囲むも
のであり、共通電位点に接続されている。
このように構成された１ｉｆｆｌＦの動作を説明する。
しては、入力バイアス電流ドリフト０．０１ｐＡ／℃以
下、オフセット電圧ドリフト１μＶ／”Ｃが要求されて
いるが、市販の増幅器ではこのような特性を得ることは
困難である。ところが、本発明の半導体装置によれば、
以下に示すように高感度測定が実現できる。
下、オフセット電圧ドリフト１μＶ／”Ｃが要求されて
いるが、市販の増幅器ではこのような特性を得ることは
困難である。ところが、本発明の半導体装置によれば、
以下に示すように高感度測定が実現できる。
第３図は第２図の要部の等価回路図である。第３図にお
いて、増幅器の出力端子に現われるオフセット電圧ＶＯ
Ｓは、 Ｖ Ｏ３＝ Ｖｏｓ＋（１＋ ＊ ）＋Ｉａｓ＋ ・９
９ ・・・（１）に
なり、その温度ドリフトは、 一方、増幅器の出力端子に現われる信号電圧ＶＳは、入
射される光パワーをｐ （ｗ＞とし、光電変換素子の感
度をη（Ａ／Ｗ ）とすると、Ｖｓ＝Ｐ・η・Ｒｆ
・・・（３）になる。
いて、増幅器の出力端子に現われるオフセット電圧ＶＯ
Ｓは、 Ｖ Ｏ３＝ Ｖｏｓ＋（１＋ ＊ ）＋Ｉａｓ＋ ・９
９ ・・・（１）に
なり、その温度ドリフトは、 一方、増幅器の出力端子に現われる信号電圧ＶＳは、入
射される光パワーをｐ （ｗ＞とし、光電変換素子の感
度をη（Ａ／Ｗ ）とすると、Ｖｓ＝Ｐ・η・Ｒｆ
・・・（３）になる。
レベルを決める場合を考えると、Ｖｓ＝ＶＯ８になり、
最小受光パワーＰｍ１ｎは、 になる。
最小受光パワーＰｍ１ｎは、 になる。
ところで、光電変換素子から出力される電流■０は、光
電変換素子の発生電流をＩｐｈとし、逆バで表わされる
。
電変換素子の発生電流をＩｐｈとし、逆バで表わされる
。
並列抵抗値Ｒ，は、暗電流ＩＯがＩｏ〜Ｉｓでになる。
これら■、（６）式から、（４）式は次のように表わす
具体的ｒｃ数詭例そ不アと次のよつになる。
具体的ｒｃ数詭例そ不アと次のよつになる。
とし、計算の便宜上Ｔ０＋ΔＴ＝２５±２０℃とする。
帰還抵抗Ｒｆ＝ＩＧΩ、暗電流１ｏ＝１００ｐＡとする
と、並列抵抗Ｒｏは、（６）式から、になり、その温度
ドリフト係数はほぼ２Ｘ１０’（Ω／’Ｃ）になる。
と、並列抵抗Ｒｏは、（６）式から、になり、その温度
ドリフト係数はほぼ２Ｘ１０’（Ω／’Ｃ）になる。
そして、帰還抵抗Ｒｆの温度ドリフト係数を５ＸＩＯ’
（０７℃）、光電変換素子の感度ηを０゜５ （Ａ
／Ｗ）、ＡＶＯＬ ＝１ （ＪＡＶ／”Ｃ）、Ｖｏｓ、
＝１０ （、ｕＶ＞、Δｌ０３ｔ ＝０．０１ （ｐＡ
／’Ｃ）、ＩＯ３＋ ＝１ （ｐＡ）とすると、Ｐｉｉ
ｎは、Ｐ ｌ ｉ ｎ ＝−２９，，１３７２７，６
，７（４−Ｖａａ＋０．１ｘｖ１１ｓ、＋１＋ｃｌ♂・
Δｌ５１１ｊ５ＸＩＯ！ＩｏＨ１）〜７Ｘ１０−’コ −−９１（ｄＢｍ） になり、かなりな高感度測定が行える。
（０７℃）、光電変換素子の感度ηを０゜５ （Ａ
／Ｗ）、ＡＶＯＬ ＝１ （ＪＡＶ／”Ｃ）、Ｖｏｓ、
＝１０ （、ｕＶ＞、Δｌ０３ｔ ＝０．０１ （ｐＡ
／’Ｃ）、ＩＯ３＋ ＝１ （ｐＡ）とすると、Ｐｉｉ
ｎは、Ｐ ｌ ｉ ｎ ＝−２９，，１３７２７，６
，７（４−Ｖａａ＋０．１ｘｖ１１ｓ、＋１＋ｃｌ♂・
Δｌ５１１ｊ５ＸＩＯ！ＩｏＨ１）〜７Ｘ１０−’コ −−９１（ｄＢｍ） になり、かなりな高感度測定が行える。
このように構成することにより、センサヘッド部には光
電変換素子と増幅器とが集積化された半導体装置を配置
すればよく、従来のような高感度測定用のチョッパ機構
は不要になり、部品点数が削減でき、小形化が図れる。
電変換素子と増幅器とが集積化された半導体装置を配置
すればよく、従来のような高感度測定用のチョッパ機構
は不要になり、部品点数が削減でき、小形化が図れる。
そして、センサヘッドからは電流・電圧変換された信号
が出力されるので、装置本体側の増幅部や信号処理部の
構成を簡略化できる。
が出力されるので、装置本体側の増幅部や信号処理部の
構成を簡略化できる。
なお、上記実施例では、ｐチャンネル型のＦＥＴで増幅
器を構成する例を示したが、ｎチャンネル型のＦＥＴを
用いてもよい。
器を構成する例を示したが、ｎチャンネル型のＦＥＴを
用いてもよい。
また、ＦＥＴ部分に１Ｉｆｆ体分離などの技術を用いて
絶縁性を高めてもよい。
絶縁性を高めてもよい。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、チョッパを用い
ることなく高感度の光パワー測定が行え、Ｓ！置木本体
回路構成をｍ素化できる光パワー測定用半導体装置が実
現でき、実用上の効果は大きい。
ることなく高感度の光パワー測定が行え、Ｓ！置木本体
回路構成をｍ素化できる光パワー測定用半導体装置が実
現でき、実用上の効果は大きい。
第１図は本発明の一実施例を示す要部の断面図、第２図
は第１図の半導体装置を含む一実施例の要部回路図、第
３図は第２図の要部の等価回路図、第４図は従来の光パ
ワー測定用半導体装置の構成説明図である。 ４・・・半導体基板、７〜９・・・チャンネルストッパ
、２２・・・ガードリング、ＰＤ・・・光電変換素子、
Ｑｌ。 Ｑ２・・・ＦＥＴ。 第 ｌ ト１ ■２図 旨 第３図 ｆ 第４図 昭和年月日
は第１図の半導体装置を含む一実施例の要部回路図、第
３図は第２図の要部の等価回路図、第４図は従来の光パ
ワー測定用半導体装置の構成説明図である。 ４・・・半導体基板、７〜９・・・チャンネルストッパ
、２２・・・ガードリング、ＰＤ・・・光電変換素子、
Ｑｌ。 Ｑ２・・・ＦＥＴ。 第 ｌ ト１ ■２図 旨 第３図 ｆ 第４図 昭和年月日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 測定光が照射される光電変換素子とこの光電変換素子
の出力信号を増幅する増幅素子とが形成された半導体基
板と、 形成された素子相互を絶縁するように半導体基板内に拡
散形成されたチャンネルストッパと、増幅素子の入力部
を囲むように半導体基板の表面に形成されたガードリン
グ、 とで構成されたことを特徴とする光パワー測定用半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264915A JPH01107118A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 光パワー測定用半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264915A JPH01107118A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 光パワー測定用半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107118A true JPH01107118A (ja) | 1989-04-25 |
Family
ID=17409971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62264915A Pending JPH01107118A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | 光パワー測定用半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01107118A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04154176A (ja) * | 1990-10-17 | 1992-05-27 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
| JPH08162650A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-21 | Yunitoron:Kk | 受光装置 |
-
1987
- 1987-10-20 JP JP62264915A patent/JPH01107118A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04154176A (ja) * | 1990-10-17 | 1992-05-27 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
| JPH08162650A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-21 | Yunitoron:Kk | 受光装置 |
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