JPH01150821A - フォトダイオード回路 - Google Patents

フォトダイオード回路

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JPH01150821A
JPH01150821A JP63270598A JP27059888A JPH01150821A JP H01150821 A JPH01150821 A JP H01150821A JP 63270598 A JP63270598 A JP 63270598A JP 27059888 A JP27059888 A JP 27059888A JP H01150821 A JPH01150821 A JP H01150821A
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JP
Japan
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photodiode
terminal
amplifier
input terminal
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP63270598A
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English (en)
Inventor
Der Laak Henricus J M Van
ヘンリカス・ヨハネス・マリア・ファン・デア・ラーク
Theodoor H Enzlin
テオドール・ヘンリ・エンズリン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44Electric circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
    • H03F3/087Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light with IC amplifier blocks
    • GPHYSICS
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    • G01J2001/446Photodiode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、フォトダイオード照射感度の電子的補正がな
されたようなフォトダイオード回路ζこ閏する。
更に詳述すると、本発明は、第1および第2の端子と直
列内部抵抗とを有する半導体フォトダイオードと、第1
および第2の入力端子と出力端子とを有する増幅器とを
具備し、前記フォトダイオードの第1の端子が前記増幅
器の第1の入力端子に接続さ・れ、前記フォトダイオー
ドの第2の端子が前記増幅器の第2の入力端子に接続さ
れ、前記増幅器の出力端子と第1の入力端子との間に負
帰還回路が介挿されているようなフォトダイオード回路
に関する。
[従来の技術] 半導イ本フォトダイオードは、電気的感光ダイオードで
ある。このようなフォトダイオードは、入力光の光電力
量の尺度となる信号電流を出力する。
使用されている多くのフォトダイオードとしては、例え
ば、ゲルマニウムフォトダイオードあるいはl nGa
Asフォトダイオードがあり、これらのフォトダイオー
ドは、近赤外線領域の800ないしl 800nl11
の範囲用の光電力測定装置あるいは光通信システム等に
おいて用いられている。このような応用分野においては
、人力光電力と、フォトダイオードの端子における信号
(すなわち光電′fL流)との間に線形関係があること
が必要である。しかしながら、特に上述したゲルマニウ
ムフォトダイオードおよびl nGaAsフォトダイオ
ードにおいては、このことが成り立たない。これは、大
きな拡散暗″rL流が原因しているからである。この場
合、上記暗電流は信号電流に対して逆に作用する。また
、一定の信号電流に対しては、拡散暗電流は、フォトダ
イオードの活性領域の寸法の増加および温度の上昇に伴
い、急速に増加する。そして、信号電流が拡散暗電流の
一部に過ぎないような条件が急速に達成される結果、フ
ォトダイオードはもはや線形に動作しなくなってしまう
従来のフォトダイオード回路は、例えばJudsonの
rGermanium Photodiode App
lication Note #50」に述べられてい
る。この従来のフォトダイオード回路においては、フォ
トダイオードの第1の端子が増幅器の第1の入力端子に
接続されている。
上記フォトダイオードの第2の端子と上記増幅器の第2
の入力端子とは固定電位点に接続されている。また、こ
の増幅器の出力端子と第1の入力端子との間には、負帰
還路が介挿されている。そして、上記の負帰還によって
前記増幅器の極めて低い入力インピーダンスが実現され
るから、フォトダイオードの前記第1の端子と第2の端
子との間の電圧は略零となる。かくして、フォトダイオ
ードの短絡電流は、広い範囲においてかなり線形な出力
電圧に変換される。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記の回路には、フォトダイオードの前
記第1の端子と第2の端子との間の電圧は確かに略零と
なるが、フォトダイオードの直列内部抵抗が発生する結
果、内部のダイオード自体の両端間の電圧が零に等しく
ならないという欠点が有る。この欠点のため、上記のよ
うな回路は、例えば光伝送システムの様に半導体レーザ
のトラッキング誤差に関する要求の厳しい用途にはあま
り好ましくない。この場合、上記のトラッキング誤差は
、レーザによって照射された光電力と、組み込まれた監
視用フォトダイオードの電流との比の広い温度範囲にわ
たる変化が尺度となる。
したがって、本発明の目的は、半導体フォトダイオード
を有し、そのフォトダイオード自身の短絡電流と増幅器
の出力電圧との間の関係が極めて線形であり、かつ温度
による影響が顕著に低減されたフォトダイオード回路を
提供することにある。
[課題を解決するための手段及び作用コ本発明によるフ
ォトダイオード回路は、本明細書の冒頭で述べたような
回路において、増幅器の出力端子と第3の入力端子との
間に結合回路を設け、これにより増幅器の第2の入力端
子とフォトダイオードの第2の端子との間に電圧を発生
させ、この電圧が、ブオトダイオードの直列内部抵抗と
この抵抗に流れる信号電流との積にたいして反対方向で
(逆極性で)値が等しくなるように構成したことを特徴
としている。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
第1図に示す本発明によるフォトダイオード回路におい
て、符号Fは半導体フォトダイオードを示し、このフォ
トダイオードは第1の端子7と第2の端子8とを有して
いる。上記フォトダイオードFの第1の端子7は、増幅
器Aの第1の入力端子9に接続されている。また、フォ
トダイオードFの第2の端子8は、第1の抵抗5を介し
て前記増幅器Aの第2の入力端子IOに接続されている
この増幅器への第2の入力端子10と出力端子11との
間には、第2の抵抗6が介挿されている。また、増幅器
への第1の入力端子9と出力端子11との間には、第3
の抵抗12が介挿されている。半導体物理学に言及する
までもなく、フォトダイオードFは、入射光電力Pに比
例した電流1(p)を供給する電流源2として表すこと
が出来る。この場合、上記電流源2と並列に、ダイオー
ド1で示すpn接合と、抵抗3でしめす並列内部抵抗が
存在する。また、電流源2と第1の端子7との間には、
抵抗4で示した直列内部抵抗が存在する。
端子7と8との間に電圧v(1)が発生すると、入射光
電力Pに依存して、電流1(S)が流れ始める。
しかしながら、この電流1(S)は電流源2により発生
される光電電流1(p)とは異なる。なぜなら、電流が
図に矢印で示すように、内部pn接合1および並列内部
抵抗3を各々介して漏洩するからである。
これらの漏れ電流のもとどなる駆動力は、電流源2の両
端間に発生する内部電圧Vである。これらの漏れ電流は
著しく温度に依存し、一方pn接合lは強い非線形電圧
−電流特性を持つ。もし、前記内部電圧Vが零ボルトに
等しいとすると、面記の漏れ電流の元となる駆動力はも
はや存在しなくなり、従って、これらの漏れ電流もなく
なる。このような状況下では、前記光電電流1(p)の
全てをフォトダイオードFの端子7および8において利
用することができるようになり、従って1(s)= 1
(p)となる。この場合、フォトダイオードFは入射光
電力Pに線形比例した電流1(S)を出力する。結果と
して、前述した分路要素】および3の形状依存、温度依
存および露光依存性、ならびにこれら要素の電圧−電流
特性は、全く関係のないものとなる。
第1図の回路においては、前記第1の抵抗5の両端間の
電圧降下がフォトダイオードFの直列内部抵抗4の両端
間の電圧降下と反対方向く逆極性)で値が等しければ、
前記内部電圧V C,を零ボルトに等しくなる。単純に
計算すれば、この条件は下記が成り立つ場合に満たされ
る。
R3R2 ここで、Rは抵抗4の抵抗値、R1は第1の抵抗5の抵
抗値、R2は第2の抵抗6の抵抗値、R3は第3の抵抗
I2の抵抗値である。
次に、第2a図は、外部印加電圧V(1)を零ボルトに
等しく(すなわち、フォトアンペリツクモード(pho
to amperic mode)に)した場合のフォ
トダイオードにおいて、種々の温度に関し光電電流1(
p)に対してプロットされた信号電流1(S)を示して
いる。この図においては、限定された電圧までの駆動範
囲では、各曲線は略直線となっているが、温度の上昇に
伴い、内部漏洩の結果信号電流が低下することが解る。
一方、第2h図は、フォトダイオードFの7.35Ωの
直列内部抵抗が補正されているような第1図の回路にお
いて光電電流1(p)に対し信号電流1(s)をプロッ
トしたものである。この場合は、測定温度範囲の300
CないしI 00’ Cにわたり特性は一致し、また線
形性も改善されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるフォトダイオード回路の一実施
例の回路図、 第2a図は、電圧V(1)を零ボルトにしたフォトダイ
オードFにおける光電電流1(p)と信号電流1(s)
との関係を示す特性図、 第2b図は、本発明による回路における光電電流1(p
)と信号電流1(s)との関係を示す特性図である。 1・・・pn接合、2・・・電流源、3・・・並列内部
抵抗、4・・・直列内部抵抗、5・・・第1の抵抗、6
・・・第2の抵抗、7・・・フォトダイオードの第1の
端子、8・・・フォトダイオードの第2の端子、9・・
・増幅器の第lの入力端子、lO・・・増幅器の第2の
入力端子、11・・・増幅器の出力端子、12・・・第
3の抵抗、A・・・増幅器、F・・・フォトダイオード
、1(p)・・・光電電流、1(S)・・・信号電流。 出願人  エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペ
ンファブリケン 代理人  弁理士 沢 1)雅 男

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の端子と第2の端子と直列内部抵抗とを有する
    半導体フォトダイオードと、第1の入力端子と第2の入
    力端子と出力端子とを有する増幅器とを具備し、前記フ
    ォトダイオードの第1の端子が前記増幅器の第1の入力
    端子に接続される一方、前記フォトダイオードの第2の
    端子が前記増幅器の第2の入力端子に接続され、かつ前
    記増幅器の出力端子と第1の入力端子との間に負帰還路
    が介挿されたフォトダイオード回路において、 前記増幅器の出力端子と第2の入力端子と の間に結合回路を介挿し、この結合回路によって前記増
    幅器の第2の入力端子と前記フォトダイオードの第2の
    端子との間に電圧を発生させ、かつこの電圧が前記直列
    内部抵抗と該抵抗に流れる信号電流との積に逆極性で値
    が等しくなるように構成したことを特徴とするフォトダ
    イオード回路。 2、前記フォトダイオードの第2の端子と前記増幅器の
    第2の入力端子との間に第1の抵抗を介挿し、前記増幅
    器の第2の入力端子と出力端子との間に第2の抵抗を介
    挿し、かつ前記増幅器の第1の入力端子と出力端子との
    間に第3の抵抗を介挿したことを特徴とする請求項1に
    記載のフォトダイオード回路。 3、前記直列内部抵抗と前記第3の抵抗との抵抗値の比
    が、前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との抵抗値の比に
    等しいことを特徴とする請求項2に記載のフォトダイオ
    ード回路。
JP63270598A 1987-11-02 1988-10-26 フォトダイオード回路 Pending JPH01150821A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8702608 1987-11-02
NL8702608A NL8702608A (nl) 1987-11-02 1987-11-02 Electronische correctie van fotodiode stralingsgevoeligheid.

Publications (1)

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JPH01150821A true JPH01150821A (ja) 1989-06-13

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ID=19850847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63270598A Pending JPH01150821A (ja) 1987-11-02 1988-10-26 フォトダイオード回路

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US (1) US4864120A (ja)
EP (1) EP0315259B1 (ja)
JP (1) JPH01150821A (ja)
DE (1) DE3878831T2 (ja)
NL (1) NL8702608A (ja)

Families Citing this family (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262635A (en) * 1991-11-20 1993-11-16 Bio-Rad Laboratories, Inc. Techniques for correcting non-linearity in a photodetector using predefined calibration information
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6278886A (ja) * 1985-10-01 1987-04-11 Iwatsu Electric Co Ltd アバランシエ・ホトダイオ−ドのバイアス回路

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EP0315259B1 (en) 1993-03-03
NL8702608A (nl) 1989-06-01
EP0315259A1 (en) 1989-05-10
DE3878831D1 (de) 1993-04-08
US4864120A (en) 1989-09-05

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