JPH02183578A - 光半導体装置 - Google Patents

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〕 本発明は光半導体装置に関し、特に少なくとも発光素子
を備えた光半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の光半導体装置は、−例としてホトカプラ
の場合、第５図に示すように、入力端子Ｔ１．、ＴＩ、
間に接続された発光ダイオード１と、出力端子Ｔｏ、、
Ｔｏ２間に接続されたホトトランジスタ３とを同一の容
器４Ａ内に封入し、入力端子Ｔ　Ｉ　ｌ、　Ｔ　Ｉ　２
間に印加される電圧に応じて発光ダイオードｌが発光し
、この光をホトトランジスタ３で受光して電気信号に変
換し出力端子Ｔｏ、、Ｔ○２へ出力する構成となってい
た。

この発光ダイオード１の駆動は、第５図に示すように、
入力端子ＴＩ２と接地端子間に駆動用トランジスタ１０
と負荷抵抗ＲＬとを直列接続し、入力端子ＴＩ、に電流
電圧ＶＣＣを印加して行なわれるのが一般的である。

この駆動回路による発光ダイオード１の順方向電流、す
なわち入力電流Ｉ　ＩＮは、発光ダイオード１の順方向
電圧をＶｐ、駆動用トランジスタ１０のコレクタ・エミ
ッタ間電圧をＶＣＥとすると、１＋Ｎ＝（Ｖｃｃ　　Ｖ
ｃａ　　Ｖｐ）／Ｒし　−（１）と表わすことができる
。

（１）式において、駆動用トランジスタ１０を飽和レベ
ルで使用するものとすると、ＶＣＣ，ＶＣＥ。

ＶＦは全てほぼ一定となるので、入力電流ｒ＋ｓは負荷
抵抗ＲＬの値により入力電流は決定され、その値は一定
となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、発光ダイオード等の発光素子は、長期間通電す
ることによりその発光出力特性が劣化するという性質が
ある。

しかしながら、上述した従来の光半導体装置は、入力端
子Ｔ　Ｉ　１．　Ｔ　Ｉ　２に接続されているのは発光
ダイオード１のみとなっているので、第５図に示すよう
なホトカブラを使用する場合、発光ダイオードの発光出
力特性劣化によるこのホトカブラの電流伝達比の変動を
見込んて、周辺回路のバイアス条件等を十分余裕をもっ
て設計する必要があり、周辺回路の設計が困難になると
いう欠点がある。

本発明の目的は、発光素子の発光出力特性の劣化を補正
することができ、周辺回路の設計を容易にすることがで
きる光半導体装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光半導体装置は、第１及び第２の入力端子間に
接続されかつ容器内に設けられ、前記第１及び第２の入
力端子間に印加された電圧に応じて発光する発光素子と
、前記第１及び第２の入力端子間に接続されかつ前記容
器内に設けられ、前記発光素子の発光する光の一部を受
光してこの受光した光の強さに応じて流れる電流の値が
変化するホトトランジスタとを有している。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

この実施例は、第１及び第２の入力端子ＴＩ。

Ｔ１２間に接続され、この入力端子Ｔ１．、ＴＬ間に印
加された電圧に応じて発光するＧａＡｓによる赤外用の
発光ダイオード１と、入力端子ＴＩ、。

Ｔ１２間に接続され、発光ダイオード１の発光する光の
一部を受光してこの受光した光の強さに応じて流れる電
流Ｉｃが変化するシリコンＮＰＮ型のホトトランジスタ
２と、第１及び第２の出力端子Ｔｏ、、’ｒｏ２間に接
続され、発光ダイオード１の発光する光を受光してこの
受光した強さに応じた電気信号を出力するＮＰＮ型のホ
トトランジスタ３とを有し、これら発光ダイオード１及
びホトトランジスタ２，３は共に一つの容器４に封入さ
れて、ホトカブラを形成している。

この実施例の発光ダイオード１を、第５図に示された従
来例と同様の駆動回路で駆動した場合、発光ダイオード
１の順方向電圧ＶＰ及び駆動用トランジスタ１０のコレ
クタ・エミッタ間電圧ｖｃ８はほぼ一定であり、電源電
圧■ｃｃ及び負荷抵抗ＲＬを一定とすると入力電流ＩＩ
Ｎは一定となる。

ここで発光ダイオード１の発光出力特性が劣化して発光
出力が低下すると、ホトトランジスタ２に受光される光
量が減少するのでこのホトトランジスタ２に流れる電流
ＩＣが減少する。しかしながら、入力電流ＩＩＮは一定
であるので、ホトトランジスタ２に流れる電流ＩＣの減
少分が発光ダイオード１側に流れることになり発光出力
を増大させる方向に作用する。

このようにして発光ダイオード１の発光出力の低下を補
正することができる。

このことを具体的な数値例により示す。

今、発光ダイオード１に５ｍＡの順方向電流Ｉｐを流し
なとすると、このときのホトトランジスタ２のコレクタ
・ベース間の受光起電流Ｉ　ＣＢＬは約５μＡとなる。

ホトトランジスタ２の電流Ｉｃに対する電流増幅率ｈｌ
’Ｅは第２図に示すようになっており、このときのホト
トランジスタの動作点は第２図中のＡ点に相当する。（
ｈｐｔ：約２００．　ＩＣＢＬ　：　５μＡ、Ｉｃ＝１
ｍＡ） 次に、発光ダイオード１の発光出力が初期状態の８０％
に劣化したとすると、ホトトランジスタ２の受光起電流
Ｉ　ＣＢＬも８０％減の４μＡに低下する。このときホ
トトランジスタ２の動作点はＡ′点に移動するが、電流
増幅率ｈＦＥと電流ＩＣとの相体はほぼ１：１の正比例
の関係にあるので、電流増幅率ｈｐＰＬも２００から１
６０へと変化する。従って電流Ｉｃは、 Ｉ　ｃ　＝　１６０　Ｘ４　（μＡ）　＝０．６４　（
ｍＡ）となる。

ここで、入力電流ＩＩＮは初期状態と変らないので、 ＩＩＮ＝ＩＣ＋ＩＰ　＝５＋１　（ｍＡ）のままである
。

従って電流Ｉｃの減少分Ｏｊ６ｍＡが発光ダイオード１
に流れる順方向電流ＩＦに加わることになる。

発光ダイオード１の発光出力特性は順方向電流工、に対
してほぼ１：１の正比例とみなせるので、 ８０　く％）　Ｘ　　（５ｊ６１５　　）　　＝８　６
　　（％）となり、８０％から８６％へと改善される。

以上の説明はこの回路が帰還型であることを無視して進
めたが、実際には帰還型であるのでもつと複雑になる。

いずれにしても発光出力特性の劣化を補正することがで
き、その効果は発光ダイオード１に流れる順方向電流Ｉ
ｐに対してホトトランジスタ２に流れる電流ＩＣが大き
い程大きくなるが、帰還型であるので安定性等を考慮し
最適の動作点に設定する。

第３図はこの実施例の発光ダイオード１及びホトトラン
ジスタ２をリードフレームに実装したときの平面図であ
る。

この実施例においては、発光ダイオード１とホトトラン
ジスタ２とが別々のリードフレーム５Ａ、５Ｂにマウン
トされているが、例えば、発光ダイオードをシングル・
ペテロ接合＾ｌ！ＧａＡｓ型の発光ダイオードとするこ
とにより、マウント面がｐ型半導体基板となるので、第
４図に示すように、同一のリードフレーム５ｃ上にマウ
ントすることができ、組立が容易となるほか、両者の光
学的結合が向上するため帰還量の設定が容易になるとい
う利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、発光素子と並列に、この
発光素子の発光する光の一部を受光してこの受光した光
の強さに応じて電流が変化するホトトランジスタを設け
た構成とすることにより、発光素子の発光出力特性が劣
化して発光出力が低下するとホトトランジスタに流れる
電流が減少してその分売光素子に流れるので、発光素子
の発光出力の低下を補正することができ、従って周辺回
路のバイアス条件等の余裕度を適正にすることができ、
周辺回路の設計を容易にすることができる効果がある。

は従来の光半導体装置とその駆動回路の一例を示す回路
図である。

１・・・発光ダイオード、２．２Ａ　、３・・・ホトト
ランジスタ、４，４Ａ・・・容器、５Ａ〜５Ｄ・・・リ
ードフレーム、６・・・金属細線、１０・・・駆動用ト
ランジスタ、ＲＬ・・・負荷抵抗。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図に示された実施例の動作を説明するためのホトトラン
ジスタの電流増幅率の特性図、第３図及び第４図はそれ
ぞれ第１図に示された実施例及び他の実施例の実装例を
示す平面図、第５図°駒二良　Ｉｃｈ−八） ｊｊ囚 あ４囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１及び第２の入力端子間に接続されかつ容器内に設け
   られ、前記第１及び第２の入力端子間に印加された電圧
   に応じて発光する発光素子と、前記第１及び第２の入力
   端子間に接続されかつ前記容器内に設けられ、前記発光
   素子の発光する光の一部を受光してこの受光した光の強
   さに応じて流れる電流の値が変化するホトトランジスタ
   とを有することを特徴とする光半導体装置。