JPH0269980A - フォトダイオードバイアス回路 - 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〕 本発明は、多分割フォトダイオードにおいて使用してい
ないフォトダイオードがある場合に用いられるフォトダ
イオードバイアス回路であり、使用していないフォトダ
イオードに蓄積された電荷を抜き取って、使用している
フォトダイオードへの光電流の流れ込みを防止するため
のフォトダイオードバイアス回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、多分割フォトダイオードを用いた対数圧縮回
路を示すものである。ｎ型半導体基板１の表面にそれぞ
れフォトダイオードのアノードとなるｐ型拡散領域２．
３が形成されており、多分割フォトダイオード４が構成
されている。この対数圧縮回路では、多分割フォトダイ
オード４上のｐ型拡散領域２をアノードとする１つのフ
ォトダイオードだけを利用しており、アノード２がオペ
アンプ５の反転入力端子に接続されている。オペアンプ
５の非反転入力端子は接地され、オペアンプ５の出力端
子と反転入力端子との間にはカソードを出力端子６側に
してダイオード７が接続されている。なお、符号８は電
源である。

ところで、使用しないフォトダイオードのアノードとな
るｐ型拡散領域３をオープンにしておくと、光電効果に
よりアノード３の電位が上昇するため、余ったキャリア
がアノード２へ流れ込むことになる。そこで、従来は破
線で示すように使用しないフォトダイオードのアノード
３を接地していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、ｐ型拡散領域３をアノードとするフォトダイオ
ードは、たまたま使用しないものであり、多分割フォト
ダイオード４の利用の仕方次第では使用することもある
ため、何等かの能動素子を介して接地することになり、
アノード３と接地との間にインピーダンスが生じ完全な
接地を取ることは困難であった。そのため、アノード３
に生じた余剰キャリアの一部は、やはりアノード２へ流
れ込むことになる。

本発明の課題は、このような問題点を解消することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明のフォトダイオード
バイアス回路は、トランジスタとダイオド接続トランジ
スタのベース（ゲート）同志を接続してなるカレントミ
ラー回路を２組有し、第１のカレントミラー回路のトラ
ンジスタのコレクタ（トレイン）と第２のカレントミラ
ー回路のダイオード接続トランジスタのコレクタ（ドレ
イン）とが接続され、第１のカレントミラー回路のダイ
オード接続トランジスタのコレクタ（ドレイン）と第２
のカレントミラー回路のトランジスタのコレクタ（ドレ
イン）とが接続されており、第１のカレントミラー回路
のトランジスタのエミッタ（ソース）が多分割フ第１・
ダイオードの使用しないフォトダイオードの一端に接続
され、第１のカレントミラー回路のダイオード接続トラ
ンジスタのエミッタがリファレンス電圧に接続されてい
るものである。

〔作用〕

第２カレントミラー回路のダイオード接続トランジスタ
のコレクタにスタートアップ用の電流を供給スると、第
２カレントミラー回路の他方のトランジスタに電流が流
れて第１カレントミラー回路のダイオード接続トランジ
スタがバイアスされ、これによって第１カレントミラー
回路のトランジスタに光電流が流れ出す。以後は、光電
流によって第２のカレントミラー回路のダイオード接続
トランジスタがバイアスされ、光電流が維持される。

このとき、フォトダイオードに接続されている第１カレ
ントミラー回路のトランジスタのエミッタ電圧は、光電
流の大きさにかかわらずリファレンス電圧に等しくなる
。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、本実施
例のフ第１・ダイオードバイアス回路は、カレントミラ
ー回路１１および１２によって構成されている。カレン
トミラー回路１１は、Ｔ）　ｎ　ｐトランジスタ１４．
１５て構成されており、両トランジスタ１４．１５はベ
ースにおいて互いに接続されている。トランジスタ１４
はベースとコレクタが接続されてダイオード接続トラン
ジスタとなっている。また、カレントミラー回路１２は
ｎｐｎ　トランジスタ１６．１７で構成されており、カ
レントミラー回路１１と同様に両トランジスタ１６．１
７は、ベース同志が互いに接続され、トランジスタ］７
がダイオード接続トランジスタとなっている。カレント
ミラー回路１１とカレントミラー回路１２とは、それぞ
れを構成するトランジスタのコレクタ同志において互い
に接続されている。すなわち、トランジスタ１５のコレ
クタとダイオード接続トランジスタ１７のコレクタとが
互いに接続され、ダイオード接続トランジスタ１４のコ
レクタとトランジスタ１６のコレクタが互いに接続され
ている。

フォトダイオード１８は、多分割フォトダイオードにお
ける使用しないフォトダイオードであり、そのアノード
にカレントミラー回路１１のトランジスタ１５のエミッ
タが接続されている。カレントミラー回路１１のダイオ
ード接続トランジスタ１４のエミッタに接続されている
端子１９にはリファレンス電圧が印加されるようになっ
ている。

そして、カレントミラー回路１２の両トランジスタ１６
．１７のエミッタはそれぞれ接地されている。

このようなフォトダイオードバイアス回路に対して、ス
タートアップ回路１３が付加されている。

スタートアップ回路１３は、ダイオード２２．２３およ
び抵抗２４で構成されており、ダイオード２２のカソー
ドがダイオード接続トランジスタ１７のコレクタに接続
されている。なお、２０．２１は電源入力端子である。

つぎに、本実施例の動作を説明する。

電源が投入されると、スタートアップ回路１３のダイオ
ード２２からフォトダイオードバイアス回路に電流が流
れ込み、カレントミラー回路１２のダイオード接続トラ
ンジスタ１７がバイアスされる。その結果トランジスタ
１６に電流が流れ、カレントミラー回路１１のダイオー
ド接続トランジスタ］４がバイアスされる。したがって
、トランジスタ１５に電流が流れる。すなわち、光電流
が流れ出すことになる。この結果、スタートアップ回路
１３からのバイアス電流は抑えられ、ダイオード接続ト
ランジスタ１７は以後は光電流自身によってバイアスさ
れ、光電流が維持される。

このときのトランジスタ１５のエミッタ電圧は、光電流
の大きさによらずダイオード接続トランジスタ］４のエ
ミッタに印加されているリフアレンスミ圧にほぼ等しく
なる。したがって、このフォトダイオードバイアス回路
によれば、自動的にはバイアス電流を制御して、使用し
ないダイオードのアノード電圧をリファレンス電圧に固
定しながら、光電流を吸い取ることができる。

第２図（Ａ）ないしくＣ）は、いずれも本発明の他の実
施例を示す回路である。同図（Ａ）の回路では、第１図
の実施例のｐｎｐ　トランジスタによるカレントミラー
回路１１に代えて、ＭＯＳトランジスタ３１．３２によ
るカレントミラー回路１１′を用いたものである。第２
図（Ｂ）の回路では、さらにｎｐｎトランジスタによる
カレントミラー回路１２もＭＯＳトランジスタ３３．３
４によるカレントミラー回路１２′としたものである。

さらに、第２図（Ｃ）は、同図（Ａ）のカレントミラー
回路１１′とカレントミラー回路１２との間に、電流増
幅用トランジスタ３５．３６を介在させたものである。

これらのフォトダイオドバイアス回路は、いずれもカレ
ントミラー回路１１′においてＭＯＳトランジスタが用
いられており、バイポーラトランジスタのときのベース
電流を無視することができるため、光電流の小さな領域
でも動作することが可能となる。

なお、本発明の回路を使用しない場合、すなわち、フォ
トダイオードを積極的に利用する場合には、フォトダイ
オード１８と本発明の回路との接続を単にシャントして
やれば良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のフォトダイオードバイア
ス回路によれば、多分割フォトダイオードの使用しない
ダイオードの非電源側端子の電圧をリファレンス電圧に
固定しながら、光電流を吸い取ることができるので、他
の使用しているフォトダイオードへの電流の流れ込みを
完全に防止することができる。

【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、
本発明の他の実施例を示す回路図、第３図は、多分割フ
ォトダイオードを用いた対数圧縮回路を示す構成図であ
る。 ４・・・多分割フォトダイオード、１１．１１’１２．
１２’　・・・カレントミラー回路、１３・・・スター
トアップ回路、１４．１５・・・ｐｎｐトランジスタ、
１６．１７・・・ｎｐｎ　トランジスタ、１８・フォト
ダイオード、１９・・・リファレンス電圧入力端子、３
１〜３４・・・ＭＯＳ）ランジスタ。 特許出願人　　浜松ホトニクス株式会社代理人弁理士　
　　長谷用　　芳　　樹間　　　　　　　　　塩　　　
１）　　辰　　　也（Ａ） （Ｂ） 弛の実施例 第２図 実施例 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トランジスタとダイオード接続トランジスタのベー
   ス（ゲート）同志を接続してなるカレントミラー回路を
   ２組有し、第１のカレントミラー回路のトランジスタの
   コレクタ（ドレイン）と第２のカレントミラー回路のダ
   イオード接続トランジスタのコレクタ（ドレイン）とが
   接続され、第１のカレントミラー回路のダイオード接続
   トランジスタのコレクタ（ドレイン）と第２のカレント
   ミラー回路のトランジスタのコレクタ（ドレイン）とが
   接続されており、第１のカレントミラー回路のトランジ
   スタのエミッタ（ソース）が多分割フォトダイオードの
   使用しないフォトダイオードの一端に接続され、第１の
   カレントミラー回路のダイオード接続トランジスタのエ
   ミッタがリファレンス電圧に接続されているフォトダイ
   オードバイアス回路。 ２、第１のカレントミラー回路のトランジスタと第２の
   カレントミラー回路のダイオード接続トランジスタとが
   、また、第１のカレントミラー回路のダイオード接続ト
   ランジスタと第２のカレントミラー回路のトランジスタ
   とがそれぞれ電流増幅用トランジスタを介して接続され
   ている請求項１記載のフォトダイオードバイアス回路。