JPH02296382A - 半導体発光素子の駆動回路 - 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〕 この発明は半導体発光素子の駆動回路に関するものであ
り、特に半導体発光素子のスイッチング動作を行わせる
能動素子のための回路構成に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来の半導体発光素子の駆動回路の一例を示す
回路図である。図において、カソードが低電位点（１）
と接続さねでいるレーザダイオード（２）のアノードと
高電位点（３）との間には定電流源（４）が接続さねで
いて、スイッチング用のショットキークランプ構成ｎｐ
ｎ　）ランジスタｃ以下ショットキークランプＩＩＰｎ
トランジスタといつ１　（５）のコレクタと、エミッタ
と、そしてベースの各端子が、上記レーザダイオード（
２）のアノードと、低電位点（１）と、そして入力端子
（６）とそねぞね接続さねでいる。

つぎに動作について説明する。

第５図はレーザ出力とレーザ電流との関係を示すレーザ
出力特性図である。第５図において、レーザ電流ＩＦが
しきい値電流Ｉｔｈより小さい領域では、レーザ出力Ｐ
は非常に小さく、レーザ電流ＩＦがＩｔｈを越えると、
レーザ電流ＩＦの増加に伴って、レーザ出力Ｐは急激に
増大する。いま、ＰＯなるレーザ出力でレーザを発光さ
せるには、ＩＯなるレーザ電流を流す必要がある。

さて、第４図において、スイッチング用のショットキー
クランプｎｐｎ　トランジスタ（５）がコレクタ電流と
１．τ、はぼ定電流源（４）の電流値を取りうろとき〔
以下ＯＮ状態という）のベース電流の定位を高電位ｖＨ
，コレク脅電流が流ねない状態（以下ＯＦＦ状態とし）
う）のベース電流の電位を低電位ｖＬと定める。

いま、定電流源（４）の出力電流がＩＯであるとする。

このとき、入力端子（６）のレベルが低電位ＶＬのとき
には、スイッチング用ショットキークランプｎｐｎトラ
ンジスタ（５）はＯＦＦ状態となｈ＝Ｉｏなる電流がレ
ーザに流ねで、レーザはｐｏなろ出力で発光する。

一方入力端子（６）のレベルが高電位ｖＨのときは、ス
イッチング用のショットキークランプｎｐｎトランジス
タ（５）はＯＮ状態となり、上記スイッチング用のショ
ットキークランプｎｐｎ　ｌ−ランジスタ（５）に工０
なる電流の吸い込みが生じて、レーザタイオード（２）
に流れる電流は無くなり、レーザの発光は停止さオ］る
。従って、第４図の回路では、スイッチングデータ信号
を入力端子（６）ｌこ印加オること【こより、レーザタ
イオード（２）にスイッチング動作を行わせろこきがで
きる。

〔発明が解決しようとオろ課題〕

従来の半導体レーザの駆亜１回路は以上のようζこ構成
さねでいるので、スイッチング用のショットキークラン
プｎｐｎ　ｌ−ランジスタ（５）がＯＮ状態のときの、
上記ショットキークランプｎｐｎトランジスタ（５）の
吸い込み電流はレーザダイオード（２）の駆動電流に等
Ｉ７い。上記駆動電流の電流値はレーザダイオードの種
類およびレーザダイオードの周囲温度ｌ（よって変化す
るが、例えば、レーザ定格出力が３ｍＷクラスのレーザ
タイオードでも６ＱｍＡに達する。このため、駆動回路
の、とくに駆動回路を半導体集積回路で実現する場合に
おいては、スイッチング用のショットキークランプｎｐ
ｎ　トランジスタの寸法の大形化および消費電力の増大
を招くという課題があった。

この発明は、このような課題を解消するためになさねた
もので、半導体発光素子の発光を停止するときに、スイ
ッチング用の能動素子に流ねる吸い込み電流が、半導体
発光素子の駆動電流よりもｄ＼さくなるように構成さｊ
た、半導体発光素子の駆動回路を得ることを目的きして
いる。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わる半導体発光素子の駆動回路は、カソー
ドが低電位点と接続された半導体発光素子と、制御信号
ｆこよりスイッチングさｆｌ、一端がに記低電位点と接
続さねた能動素子と、高定位点と上記半導体発光素子の
アノードとの間に配置されたカレントミラー回路とから
なり、上記能動素子の他の一端を、上記カレントミラー
回路の入力電流を分流するように、上記カレントミラー
回路ｉｎ接続したものである。

〔作用〕

この発明に係わる半導体発光素子の駆動回路においては
、半導体発光素子の発光に必要な駆■電流値よりも小さ
い舶の電流がカレントミラー回路の入力電流と［７で入
力段に流される。半導体発光素子を発光させろときには
、スイッチング用の能動素子をＯＦＦ状態ｔｃ　Ｌで、
上記入力電流がカレントミラー回路によって高めらね、
半導体発光素子の発光に必要な駆動電流が、半導体発光
素子に印加され、半導体発光素子が発光する。また、半
導体発光素子の発光を停止する際ｔＣは、スイッチング
用の能動素子をＯＮ状態にして、カレントミラー回路の
入力段に流ねる入力電流がスイッチング用の上記能動素
子Ｅこ流ね、半導体発光素子には発光に必要な駆動電流
が流ｔ］ない。

［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、（１
）〜（６）は前記従来例と全く同一のものである。

高電位点（３）　＋ｃカレントＦ、ラー回路００の入力
段翰および出力段■がそれぞれ接続さねでいて、上記入
力段（イ）Ｃ（は定電流源（４）が、そ第７て上記出力
段（至）１（は抵抗６］）がそわぞれ配置さ第１ている
。上記カレントミラー回路αＯを構成する能動素子、こ
の実施例ではｎｐｎ　）ランジスタＯと（ハ）０）ベー
スは共に上記定電流源（４）の出力側と接続されている
。また上記ｎｐｎ　ｌ−ランジスタｔ２Ｄと（財）のエ
ミッタは共に、半導体発光素子、この実施例ではレーザ
タイオード（２）のアノードと接続されている。スイッ
チング用の能動素子、この実施例ではショットキークラ
ンプｎｐｎ　トランジスタ（５）のコレクタは上記ｎｐ
ｎ　トランジスタ３ＤとＯａのベースｌζ、エミッタは
低電位点（］）１こ、ベースは入力端子（６）ＩＣそね
ぞね接続さねでいる。

上記のようｌこ構成さｔまた半導体発光素子の駆動回路
ｔこおいて、定電流源（４）の出力電流をＩｇ−ｎｐｎ
トランジスタ冴）とｎｐｎ　トランジスタ（ハ）とのエ
ミツタ面積比（カレントミラー比）を１：Ｎ、レーザタ
イオード（２）Ｉこ流第１る電流をＩＬ、’−Ｌ、上記
ｎｐｎ　ｌ−ランジスタｃ２Ｄと（ハ）のベース電流を
僅少として無視すると、上記ｎｐｎ　トランジスタｔ２
Ｄとｏりの、そｔｌそ第１のエミッタ電流ＩＥ（ＴＩ）
およびＩＥ（Ｔ２）は第（１）式および第（２）式で示
さｆ′ｌろ。

ＩＥ　（Ｔｌ　）　＝　Ｉｓ　　　　　　　　　　（］
、）ＩＥ　（Ｔ２）　＝　Ｎ・Ｉ　ｓ　　　　　　　　
　＋２）故に、レーザタイオード（２）の駆ｅ＋？ｔ［
流ＩＬは第（３）式で示さねる。

ＩＬ＝ＬＥ（ＴＩ）＋ＩＥ（Ｔ２）＝　（１’＋Ｎ）Ｉ
ｓ（３）第（３）式から第（４）式が求まる。

すなわち、レーザダイオード（２）を駆動するために必
要な定電流源（４）の出力電流工８は、レーザ・グイ、
ｔ　−Ｆ　（２）の駆動電流ＩＬの］／　（１＋Ｎ）の
値でゐねばよい。

それ故、入力端子（６）のレベルが低電位ＶＬのときに
は、ショットキークランプｎｐｎ　）ランジスタ（５）
はＯＦＦ状態とな１１、ｎｐｎ　ｌ−ランジスタ３１１
と（ハ）のベース電位が高くなり、上記ｎｐｎ　トラン
ジスタＣＩＤと（至）はＯＮ状態となり、入力段（１）
の電流Ｉ、によりレーザダイオード（２）には（ＴＩＮ
）Ｉｓ　の駆動電流が流ねる。

反対に、入力端子（６）のレベルが扁爾位ｖＨのときＩ
Ｃは、ショットキークランプｎｐｎ　ｌ−ランジスタ（
５）はＯＮ状態となり、カレントミラー回路（１０の入
力段（４）６ζゐろ定電流源（４）の出力電流１ｓは、
上記ショットキークランプｎｐｎトランジスタ（５）に
吸い込まれ、ｎｐｎ　）ランジスタ３Ｄとｃ（２のベー
ス電位が低下して、上記ｎｐｆＩトランジスタｅυと（
至）はＯＦＦ状態トなり、レーザダイオード（２）の発
光に必要な駆動電流は流ねない。

例えば、ＩＬ＝６０ｍＡ−Ｎ＝９とすると、となり、ス
イッチング用のショットキークランプｎｐｎ　トランジ
スタ（５）の吸い込み電流は、従来の駆動回路に比べて
１／１０１こ低減される。

第２図は他の実施例である。図ｐとおいて、〈１）〜（
２）は第１図に示した一実施例と全く同一でゐろ。

第２図の実施例では、第１図に示１〜た一実施例に附加
して、抵抗と能動素子からなる第２人力段、たとえば抵
抗＠２をコレクタに接続１．たショットキークランプｎ
ｐｎ　トランジスタＫｌ）からなる第２人力段（イ）が
、上記ショットキークランプｎｐｎ　トランジスタ０１
）のエミッタと二つのｎｐｎｌ−ランジスタはと（２）
の共通のベースとを、また高市位点（３）と上記抵抗Ｑ
２とを、さらに上記ショットキークランプｎｐｎトラン
ジスタ（６）のベースとカレン１〜ミラ一回１＋１ｃ＋
の定電流源（４）の出力側とをそねぞ第１接続するよう
に配置さねている。この実施例では、二つの上記ｎｐＩ
］トランジスタ２１＋と（イ）の共通のベースに流れろ
電流の内、出力段（至）側のｎｐｎ　ｌ−ランジスタ（
至）のベース電流分が附加した第２人力段（転）により
補償されるので、入力段（イ）の定電流源（４）の出力
電流のほぼすべてがｎｐｎ　）ランジスタＱ１１のコレ
クタ電流として流ねる。そわ故出力段ｌこ流オ］る電流
は、より正確ｌこ定電流源（４）の出力電流のカレント
ミラー比倍した電流値となって現出するので、必要なレ
ーザ駆動電流がより精度よく印加され、周囲温度等によ
り電流増幅率が度胆１することによる影響に基づくレー
ザダイオードの発光の変動がより少なくなる。

第３図はもう一つの他の実施例である。

第３図において、カレントミラー回路ＯＱを構成するｆ
ｆ［ｔｔｌ素子として、電界効果トランジスタたとえば
ｎチャンネル金属酸化物半導体素子（以下ｎ−ｅ　ｈ　
ＭＯＳという）のυとのｚが用いらねでいて、ｎ−ｃ　
ｈ　ＭＯ８ｔ５１１１のドレインは定電流源（４）を介
して、またｎ−ｃ　ｈ　ＭＯ８ｔ５２１のドレインは抵
抗６］）を介して、そねぞね高電位点（３）と接続さね
τいる。そ１．てｎ−ｃ　ｈ　ＭＯＳ　１５１１とｔ５
ｚ　（７’）そねぞわのケートは結線され、定電流源（
４）の出力側と接続さねている。また上記ｎ−ｅ　ｈ　
ＭＯ８ｔ５１１と＠のソースは共に、半導体発光素子、
この実施例ではレーザダイオード（２）のアノードと接
続さねτいろ。またスイッチング用の能動素子としても
、この実施例ではｎ−ｅｈＭＯ８ｍが使用さねている。

このわ−ｃｈＭ’Ｏ８句の、ドレインは上記ｎ−ｃｈＭ
Ｏ８ＺＩＪといｚの共通のゲートと、またソースは低電
位点（１）と、そＩ〜でゲートは入力端子（６）とそね
ぞね接続さねでいろ。この実施例においては、さらにス
イッチング用の能１ｋ１１素子のスイッチング制御に必
要な電力消費も少なくなる。

なお、上記の実施例では、カレントミラー回路を構成す
る能動素子としてｎｐｎ　トランジスタ、またはｎｐｎ
　ｌ−ランジスタとショットキークランプｆ］ｐ１］ト
ランジスタ、またはｎ−ｃｈＭＯ８を用いた場合ＩＣつ
いて説明したが、他の種類のトランジスタを用いた回路
構成Ｉζ１７でも同様の効果が得らねろ。

また半導体発光素子と１−てレーザダイオードを用いた
実施例を示１７たが、他の種類の半導体発光素子たとえ
ば、発光ダイオードなどにおいても同様の効果が期待で
きる。更に、スイッチング用の能動素子としてショット
キークランプｎｐｎ　ｌ−ランジスタ、またはｎ−ｅｈ
ＭＯ８を用いる例を示したが、他の種類のトランジスタ
を用いても同様の効果が期待できる。

〔発明の効果〕

この発明ｌ（係わる半導体発光素子の駆動回路は、カソ
ードが低電位点と接続さねた半導体発光素子と、制御信
号によりスイッチングされ、一端が上記低電位点と接続
さねた能動素子と、高電位点と上記半導体発光素子のア
ノードとの間に配置されたカレントミラー回路とからな
り、上記能動素子の他の一端を、上記カレントミラー回
路の入力電流を分流するように、上記カレントミラー回
路に接続したので、スイッチング用の能動素子の吸い込
み電流を小さくすることができ、スイッチング用の能動
素子の消費電力の低減や、能動素子の小容量化や小形化
を計ることができる。

また抵抗と能動素子上からなる第２人力段をカレントミ
ラー回路ｌこ耐力口することＣζよ１つ、半導体発光素
子の発光の変動がより少なくなる。

またカレントミラー回路を構成才ろ能動素子およびスイ
ッチング用の能■ｖ１素子と１−で電界効果トランジス
タが使用さねているのでスイッチング制御に必要な電力
消費も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図はこ
の発明の他の実施例を示す回路図、第３図はこの発明の
もう一つの他の実施例を示す回路図、第４図は従来の半
導体発光素子の駆動回路を示を回路図、第５図はレーザ
タイオードのレーザ出力特性図でゐろ。 図１こおいて、（１）は低電位点、（２）は半導体発光
素子、（３）は高電位点、（４）は定電流源、（５）は
能動素子、α０はカレントミラー回路である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カソードが低電位点と接続された半導体発光素子と、制
   御信号によりスイッチングされ、一端が上記低電位点と
   接続された能動素子と、高電位点と上記半導体発光素子
   のアノードとの間に配置さわたカレントミラー回路とか
   らなり、上記能動素子の他の一端を、上記カレントミラ
   ー回路の入力電流を分流するように、上記カレントミラ
   ー回路に接続した半導体発光素子の駆動回路。