JPH0462182B2 - - Google Patents

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JPH0462182B2
JPH0462182B2 JP5366283A JP5366283A JPH0462182B2 JP H0462182 B2 JPH0462182 B2 JP H0462182B2 JP 5366283 A JP5366283 A JP 5366283A JP 5366283 A JP5366283 A JP 5366283A JP H0462182 B2 JPH0462182 B2 JP H0462182B2
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JP
Japan
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light
emitting
receiving
light emitting
transistor
Prior art date
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JP5366283A
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Japanese (ja)
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JPS59181570A (en
Inventor
Michihiko Arai
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0462182B2 publication Critical patent/JPH0462182B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/28Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback
    • H03K3/281Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
    • H03K3/286Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator bistable

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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、発光受光トランジスタを利用し、
集積化シフトレジスタと負荷発光を組み合わせた
発光装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Technical Field) This invention utilizes a light-emitting light-receiving transistor,
The present invention relates to a light emitting device that combines an integrated shift register and a load light emitting device.

(従来技術) 従来の集積化発光装置は化合物半導体を用いた
発光ダイオード列とそれを駆動させる単体半導体
Siを用いた集積化回路および駆動回路とを用いた
ものであり、構成は異種の集積化装置を組み合わ
せることによつて一体化させるようになるもので
あつた。
(Prior art) A conventional integrated light emitting device consists of a light emitting diode array using a compound semiconductor and a single semiconductor to drive it.
It used an integrated circuit using Si and a drive circuit, and its configuration was such that it was integrated by combining different types of integrated devices.

したがつて、製作において複雑さと精密加工を
必要とし、高価となり、制御性もやや劣るもので
あつた。
Therefore, manufacturing requires complexity and precision machining, is expensive, and has somewhat poor controllability.

(発明の目的) この発明は、これらの欠点を除去し、簡易に構
成でき、外部信号により容易に制御できる発光装
置を提供することを目的とする。
(Objective of the Invention) It is an object of the present invention to provide a light emitting device that eliminates these drawbacks, can be easily configured, and can be easily controlled by external signals.

(発明の構成) この発明の発光装置は、発光受光トランジスタ
とトリガ信号の向きを決定するダイオードを用い
て双安定回路を構成し、この双安定回路に負荷発
光受光トランジスタを接続して双安定回路と共に
基本セルを構成し、この基本セルを多段的に接続
し、外部制御信号により指定された時刻に双安定
回路により駆動された負荷発光受光トランジスタ
を指定された強度に励起して発光させ、かつ−
族化合物半導体からなる同一基板上に発光受光
トランジスタ、ダイオードおよび負荷発光受光ト
ランジスタをエピタキシヤル成長により同一の素
子構造に形成するようにしたものである。
(Structure of the Invention) The light emitting device of the present invention configures a bistable circuit using a light emitting light receiving transistor and a diode that determines the direction of a trigger signal, and connects a load light emitting light receiving transistor to this bistable circuit to form a bistable circuit. This basic cell is connected in multiple stages, and at a time specified by an external control signal, a load light emitting/receiving transistor driven by a bistable circuit is excited to a specified intensity to emit light. −
A light-emitting and light-emitting transistor, a diode, and a load light-emitting and light-receiving transistor are formed into the same device structure by epitaxial growth on the same substrate made of a group compound semiconductor.

(実施例) 以下、この発明の発光装置の実施例について図
面に基づき説明する。第1図はその第1の実施例
の模式図である。その構成は電気的要素と光学的
要素をともに含んでいる。
(Example) Hereinafter, an example of the light emitting device of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of the first embodiment. Its configuration includes both electrical and optical elements.

図中Q1〜Q5は発光受光トランジスタであ
り、化合物半導体、たとえばGaAs、AlGaAs、
InP、InGaAsPなど−族化合物半導体で作ら
れている。
In the figure, Q1 to Q5 are light-emitting and light-receiving transistors, which are made of compound semiconductors such as GaAs, AlGaAs,
It is made of - group compound semiconductors such as InP and InGaAsP.

この発光受光トランジスタQ1〜Q5は電気的
には通常のバイポーラトランジスタと同様な電流
増幅作用を有しており、光学的には広い波長範囲
に亘る受光感度をもつ光電変換機能を有し、かつ
比較的狭い波長範囲の発光をする電流光変換機能
を有するトランジスタである。また大電流を通電
するとベース領域付近でレーザ発光をする場合も
ある。
Electrically, these light-emitting and receiving transistors Q1 to Q5 have a current amplification function similar to that of a normal bipolar transistor, and optically, they have a photoelectric conversion function with light-receiving sensitivity over a wide wavelength range. This is a transistor with a current-light conversion function that emits light in a narrow wavelength range. Furthermore, when a large current is applied, laser light may be emitted near the base region.

第1図の電気回路はフリツプフロツプ回路と負
荷トランジスタとを基本セルとして構成されてい
る。したがつて、この回路は電気的には通常行な
われている変形もある。A,Cはコレクタ側高電
位バイアス端子、Bはエミツタ側の低電位バイア
ス端子である。
The electric circuit shown in FIG. 1 is constructed using a flip-flop circuit and a load transistor as basic cells. Therefore, there are some electrical variations of this circuit that are customary. A and C are high potential bias terminals on the collector side, and B is a low potential bias terminal on the emitter side.

X1,X2はフリツプフロツプの状態を論理の
“1”と“0”とに対応させる二つの状態の内の
一つの状態に各段順次に対応させるための信号入
力端子、X3はこのフリツプフロツプ回路系を制
御させるための各段共通のクロツク信号端子、X
4は各段の負荷としての発光受光トランジスタQ
5,Q4を適当な時刻に適当な動作状態に制御し
発光させるための制御端子である。
X1 and X2 are signal input terminals for making each stage of the flip-flop sequentially correspond to one of the two states corresponding to logic "1" and "0", and X3 is a signal input terminal for this flip-flop circuit system. Clock signal terminal common to each stage for control,
4 is a light emitting/receiving transistor Q as a load in each stage.
This is a control terminal for controlling 5 and Q4 to an appropriate operating state at an appropriate time and causing them to emit light.

R1〜R11は電気抵抗で発光受光トランジス
タQ1〜Q5の電気的および光学的動作条件を駆
動信号線とともに決定するためのものである。
R1 to R11 are electrical resistors and are used to determine the electrical and optical operating conditions of the light emitting and receiving transistors Q1 to Q5 together with the drive signal line.

C1〜C2は抵抗R2,R6,R1,R5とと
もに微分回路を構成し、発光受光トランジスタQ
1,Q2のベースにトリガ信号を与えるためのコ
ンデンサである。
C1 to C2 constitute a differential circuit together with resistors R2, R6, R1, and R5, and a light emitting/receiving transistor Q
This is a capacitor for applying a trigger signal to the base of Q2.

コンデンサC3,C4はフリツプフロツプ回路
のパルスの高周波特性を改善させるための付加的
コンデンサであつて、不可欠のものではない。
Capacitors C3 and C4 are additional capacitors for improving the high frequency characteristics of the pulse of the flip-flop circuit, but are not essential.

D1,D2はトリガ信号の電位方向を限定する
ためのダイオードである。そして、L1,L2は
負荷としての発光受光トランジスタQ4,Q5よ
り発光する光を外部に導くための導光路(あるい
はフアイバ)で、たとえば、光学ガラスや透明樹
脂などで構成される。
D1 and D2 are diodes for limiting the potential direction of the trigger signal. L1 and L2 are light guide paths (or fibers) for guiding the light emitted from the light emitting and receiving transistors Q4 and Q5 as loads to the outside, and are made of, for example, optical glass or transparent resin.

さらに他の抵抗やコンデンサやダイオードやト
ランジスタを付加した回路変形は簡易化のため省
略する。
Furthermore, circuit modifications in which other resistors, capacitors, diodes, and transistors are added are omitted for the sake of simplicity.

Eは発光受光トランジスタQ1〜Q5やダイオ
ードD1,D2間やそれらと外部とを光学的電気
的に絶縁分離させるための遮光部で、たとえば、
黒色樹脂や粉末や固体や液体などの絶縁物で構成
し得るものである。
E is a light shielding part for optically and electrically insulating and separating the light emitting/receiving transistors Q1 to Q5 and the diodes D1 and D2 and the outside from them; for example,
It can be composed of an insulating material such as black resin, powder, solid, or liquid.

双安定回路を構成する発光受光トランジスタQ
1,Q2の各ベースはダイオードD1,D2を介
して信号入力端子X1,X2にそれぞれ接続され
ている。この信号入力端子X1,X2間には、コ
ンデンサC1,C2が直列に接続されている。コ
ンデンサC1とC2との接続点はクロツク信号端
子X3に接続されている。発光受光トランジスタ
Q1,Q2のベースはそれぞれ抵抗R3,R4を
介して低電位バイアス端子Bに接続されている。
Light-emitting and light-receiving transistor Q forming a bistable circuit
1 and Q2 are connected to signal input terminals X1 and X2 via diodes D1 and D2, respectively. Capacitors C1 and C2 are connected in series between the signal input terminals X1 and X2. The connection point between capacitors C1 and C2 is connected to clock signal terminal X3. The bases of the light emitting and receiving transistors Q1 and Q2 are connected to a low potential bias terminal B via resistors R3 and R4, respectively.

発光受光トランジスタQ1,Q2の各コレクタ
は抵抗R5,R6を介してコレクタ側の高電位バ
イアス端子Aに接続されている。
The collectors of the light emitting and receiving transistors Q1 and Q2 are connected to a high potential bias terminal A on the collector side via resistors R5 and R6.

発光受光トランジスタQ1のコレクタは、抵抗
R1とコンデンサC3との並列回路を介して、発
光受光トランジスタQ2のベースに接続されてい
るとともに、発光受光トランジスタQ3のベース
に接続されている。
The collector of the light emitting and receiving transistor Q1 is connected to the base of the light emitting and receiving transistor Q2 through a parallel circuit of a resistor R1 and a capacitor C3, and is also connected to the base of the light emitting and receiving transistor Q3.

同様にして、発光受光トランジスタQ2のコレ
クタは抵抗R2とコンデンサC4との並列回路を
介して発光受光トランジスタQ1のベースに接続
されているとともに、発光受光トランジスタQ4
のベースに接続されている。
Similarly, the collector of the light emitting and receiving transistor Q2 is connected to the base of the light emitting and receiving transistor Q1 via a parallel circuit of a resistor R2 and a capacitor C4.
connected to the base of.

発光受光トランジスタQ3のエミツタは抵抗R
7を介して、エミツタ側バイアス端子Bに接続さ
れているとともに、抵抗R11を介して次段の双
安定回路を構成する発光受光トランジスタ(Q2
に対応)のベースに接続されている。
The emitter of the light emitting/receiving transistor Q3 is a resistor R.
7 to the emitter side bias terminal B, and a light emitting/receiving transistor (Q2
compatible) is connected to the base.

発光受光トランジスタQ3のコレクタは、高電
位バイアス端子Aに接続されている。
The collector of the light emitting/receiving transistor Q3 is connected to the high potential bias terminal A.

発光受光トランジスタQ4のコレクタは高電位
バイアス端子Cに接続されており、そのエミツタ
は発光受光トランジスタQ5のコレクタに接続さ
れているとともに、抵抗R10を介して次段の双
安定回路の発光受光トランジスタ(Q1に対応)
のベースに接続されている。
The collector of the light emitting and receiving transistor Q4 is connected to the high potential bias terminal C, and its emitter is connected to the collector of the light emitting and receiving transistor Q5, and also connected to the light emitting and receiving transistor of the next stage bistable circuit ( (corresponds to Q1)
connected to the base of.

発光受光トランジスタQ5のベースは抵抗R9
を介して、制御端子X4に接続されており、ま
た、そのエミツタは抵抗R8を介して低電位バイ
アス端子Bに接続されている。
The base of the light emitting/receiving transistor Q5 is a resistor R9.
It is connected to the control terminal X4 through the resistor R8, and its emitter is connected to the low potential bias terminal B through the resistor R8.

発光受光トランジスタQ4,Q5のベースに
は、導光路L1が対向している。
A light guide path L1 faces the bases of the light emitting and receiving transistors Q4 and Q5.

次に、以上のように構成されたこの発明の発光
装置の動作について説明する。第2図は第1図の
回路の駆動を行なうための制御信号を時系列的に
示したものの一例である。この例では、発光受光
トランジスタのコレクタ側の高電位バイアス端子
A,Cの電位、エミツタ側の低電子バイアス端子
Bは直流で固定されているものとして示していな
い。
Next, the operation of the light emitting device of the present invention configured as above will be explained. FIG. 2 is an example of control signals for driving the circuit of FIG. 1 shown in time series. In this example, the potentials of the high potential bias terminals A and C on the collector side of the light emitting/receiving transistor and the low electron bias terminal B on the emitter side are not shown as being fixed at direct current.

第2図a、第2図bはそれぞれ信号入力端子X
1,X2に加わる信号を示し、第2図cはクロツ
ク信号端子X3に加わるクロツク信号を示し、第
2図dは制御端子X4に加わる制御信号を示す。
Figure 2a and Figure 2b are respectively signal input terminals
2c shows the clock signal applied to the clock signal terminal X3, and FIG. 2d shows the control signal applied to the control terminal X4.

いま、発光受光トランジスタQ1がオン、発光
受光トランジスタQ2がオフ状態、論理“1”の
状態にあり次段はこの逆の状態“0”にあるもの
とする。
It is now assumed that the light-emitting transistor Q1 is on, the light-emitting transistor Q2 is off, and is in a logic "1" state, and the next stage is in the opposite state, "0".

信号入力端子X1は第2図aに示すように、通
常は低電位にあり、信号入力端子X2は第2図b
に示すように、高電位にあり、クロツク信号端子
X3に負のクロツクパルスを印加されたとき、発
光受光トランジスタQ1はオフ状態、発光受光ト
ランジスタQ2はオン状態、したがつて“0”状
態となる。
The signal input terminal X1 is normally at a low potential, as shown in Figure 2a, and the signal input terminal
As shown in FIG. 2, when the transistor Q1 is at a high potential and a negative clock pulse is applied to the clock signal terminal X3, the light emitting/receiving transistor Q1 is in the OFF state, and the light emitting/receiving transistor Q2 is in the ON state, thus becoming in the "0" state.

したがつて、発光受光トランジスタQ3はオフ
状態からオン状態になり、発光受光トランジスタ
Q4はオン状態からオフ状態になる。
Therefore, the light emitting and receiving transistor Q3 changes from an off state to an on state, and the light emitting and receiving transistor Q4 changes from an on state to an off state.

これにより、次段の発光受光トランジスタQ
1,Q2に相応するトランジスタのベースに接続
されているゲート線電位はこの逆となつており、
したがつて、クロツク信号端子X3のクロツクパ
ルスが印加されたとき、発光受光トランジスタQ
2対応の次段の発光受光トランジスタがオン状態
からオフ状態に、発光受光トランジスタQ1対応
の次段の発光受光トランジスタがオフからオン状
態、したがつて“0”から“1”状態になる。
As a result, the next stage light-emitting/receiving transistor Q
The gate line potential connected to the base of the transistor corresponding to 1 and Q2 is the opposite of this,
Therefore, when the clock pulse of the clock signal terminal X3 is applied, the light emitting and receiving transistor Q
The next-stage light-emitting/receiving transistor corresponding to Q1 changes from the on state to the off-state, and the next-stage light-emitting/receiving transistor corresponding to the light-emitting/receiving transistor Q1 changes from the off to the on state, thus changing from the "0" state to the "1" state.

この結果、発光受光トランジスタQ4対応の次
段の発光受光トランジスタがオフからオン状態と
なる。したがつて、第1段の状態が第2段に移動
したことになる。
As a result, the next-stage light emitting and receiving transistor corresponding to the light emitting and receiving transistor Q4 changes from off to on. Therefore, the state of the first stage has moved to the second stage.

以上の動作は第2段と第3段にも同様の状態移
行が行なわれるが、第2段は“0”状態であつた
ため第3段には“0”状態が移行される。このシ
フトレジスタ動作は何段あつてもよい。
Similar state transitions are performed in the second and third stages in the above operation, but since the second stage was in the "0" state, the "0" state is transferred to the third stage. This shift register operation may be performed in any number of stages.

次に、負荷としての発光受光トランジスタQ4
がオン状態のとき、制御端子X4は第2図dに示
すように、通常比較的低いX40の電位にしてお
き、高抵抗状態でのオン状態にしておき、低電
流、したがつて、低発光状態としておき、必要あ
るときは適宜クロツクパルスに同期して高電位、
高導通状態、高発光状態にさせる。
Next, the light emitting and receiving transistor Q4 as a load
is in the on state, the control terminal X4 is normally kept at a relatively low potential of X40 as shown in FIG. state, and when necessary, apply a high potential in synchronization with the clock pulse as appropriate.
Creates a highly conductive state and a highly luminous state.

このように駆動させることにより、同期信号の
繰り返しにより、1断ずつ右方へ“1”状態が移
動し適宜必要な段には強い発光や弱い発光として
導光路L1,L2…より発光光を取り出し、時間
系列発光パターンを時間的空間系列発光パターン
に変換させることができる。
By driving in this way, the "1" state moves to the right one section at a time by repeating the synchronization signal, and the emitted light is extracted from the light guide paths L1, L2, etc. as strong or weak light emission at the appropriate stage. , it is possible to convert a time-sequential light emission pattern into a temporal and spatial sequence light-emission pattern.

また、第1段を“0”から“1”の状態に変換
させるには、信号入力端子X1を高電位、信号入
力端子X2を低電位にして、発光受光トランジス
タQ2をオフ、発光受光トランジスタQ1をオン
とすることによつて、達成できる。
In addition, in order to convert the first stage from "0" to "1", the signal input terminal X1 is set to a high potential, the signal input terminal This can be achieved by turning on.

さらに、発光光は発光受光トランジスタQ4,
Q5の何れか一方または両方から取り出してもよ
い。そして、高電位バイアス端子Cを制御端子X
4の代わりに用いることによつて、制御端子X4
に接続された線と発光受光トランジスタQ5を取
り去ることも可能である。
Furthermore, the emitted light is emitted by a light emitting/receiving transistor Q4,
It may be taken out from either one or both of Q5. Then, the high potential bias terminal C is connected to the control terminal
By using it instead of 4, the control terminal
It is also possible to remove the line connected to the light emitting/receiving transistor Q5.

また、N段接続後、信号入力端子X1,X2へ
出力端子を戻すことによつて同じパターンを繰り
返すことができる。
Further, after connecting N stages, the same pattern can be repeated by returning the output terminals to the signal input terminals X1 and X2.

第3図は第1図の模式図に対応する具体的構成
法の一実施例の横断面図を示している。この構成
例では抵抗R1〜R11は外部接続として示され
ていないが、第3図中に示されている半導体基板
19の内部または上部層11〜26中に不純物拡
散やイオン注入法などを用いて単一基板内に構成
し得る。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of an embodiment of a specific construction method corresponding to the schematic diagram of FIG. 1. In this configuration example, the resistors R1 to R11 are not shown as external connections, but they are connected inside the semiconductor substrate 19 or in the upper layers 11 to 26 shown in FIG. 3 using impurity diffusion or ion implantation. Can be configured within a single substrate.

また、純抵抗以外に等価的に抵抗であればよい
ので、トランジスタやダイオードなどを用いて代
替えすることも可能であるが、本質的用件ではな
いのでその具体例は簡略化のため詳述を省いた。
In addition, since any equivalent resistance other than a pure resistor is sufficient, it is also possible to use a transistor or diode instead, but since this is not an essential requirement, specific examples will not be detailed for the sake of brevity. I omitted it.

また、発光受光トランジスタQ1,Q3、ダイ
オードD1,D2は同様の構造で、半導体基板1
9上に構成できるので、図示を省略してある。
Further, the light emitting/receiving transistors Q1, Q3 and the diodes D1, D2 have similar structures, and the semiconductor substrate 1
9, illustration thereof is omitted.

図中11〜26は化合物半導体層で発光受光ト
ランジスタを構成している。絶縁性の化合物半導
体基板19は、たとえば、GaAsやInPで作成さ
れて、その上に発光受光トランジスタQ1〜Q5
およびダイオードD1,D2を同時に単一基板上
に構成している。以下、発光受光トランジスタQ
1,Q3、ダイオードD1,D2に関しては省略
する。
In the figure, compound semiconductor layers 11 to 26 constitute light emitting/receiving transistors. The insulating compound semiconductor substrate 19 is made of, for example, GaAs or InP, and the light emitting/receiving transistors Q1 to Q5 are formed on it.
and diodes D1 and D2 are simultaneously constructed on a single substrate. Below, light emitting light receiving transistor Q
1, Q3, and diodes D1 and D2 will be omitted.

半導体基板19の上に各発光受光トランジスタ
Q2,Q4,Q5のコレクタ部を構成する化合物
半導体層14,18,23、さらにその上にベー
ス部となる化合物半導体層13,17,22、エ
ミツタ部をなす化合物半導体層12,16,2
1、エミツタ電極を良好なオーミツク接続できる
ようにするためのコンタクト層としての化合物半
導体層11,15,20をエピタキシヤルに成長
させる。
Compound semiconductor layers 14, 18, 23 constituting the collector portions of the light emitting/receiving transistors Q2, Q4, Q5 are formed on the semiconductor substrate 19, and compound semiconductor layers 13, 17, 22 forming the base portions and emitter portions are further formed on the semiconductor substrate 19. Compound semiconductor layers 12, 16, 2
1. Epitaxially grow compound semiconductor layers 11, 15, and 20 as contact layers to enable good ohmic connection of the emitter electrodes.

次に、ベース電極を上部より取り出すためのベ
ース層と同じP(pnpトランジスタの場合はn)
形の不純物を拡散法あるいはイオン注入法などを
用いて変質させた化合物半導体層の変質層24,
25,26をベース層としての化合物半導体1
3,17,22まで形成させる。
Next, the same P as the base layer to take out the base electrode from the top (n in the case of a pnp transistor)
A modified layer 24 of a compound semiconductor layer in which a type of impurity is modified using a diffusion method or an ion implantation method,
Compound semiconductor 1 with 25 and 26 as base layers
Form up to 3, 17, and 22.

その後、エミツタ部の一部を化学的または物理
的メサエツチングにより取り除くか、あるいはイ
オン注入法などを用いた絶縁化によりエミツタ・
ベース間の一部絶縁化とベース層への光の射出部
27,28を形成する。
After that, a part of the emitter section is removed by chemical or physical mesa etching, or the emitter section is insulated using ion implantation.
Partial insulation between the bases and light emitting parts 27 and 28 to the base layer are formed.

したがつて、この部分は単に真空や気体であつ
てもよいが、望ましくは各入出力光の波長におい
て透明であつてかつでき得る限り半導体や導光路
(フアイバ)に近い屈折率を有する樹脂や液体や
固定で構成されることである。
Therefore, this part may be simply a vacuum or gas, but it is preferably made of resin or other material that is transparent at each wavelength of input and output light and has a refractive index as close as possible to that of a semiconductor or light guide (fiber). It is composed of liquid or fixed material.

その後、発光受光トランジスタQ2,Q4,Q
5のコレクタ電極を設けるためのエツチング、お
よび発光受光トランジスタQ2,Q4,Q5を互
に電気的絶縁を行なうためのエツチングを行な
う。その後、各層のオーミツク電極を蒸着法、メ
ツキ法、シンタ法などを用いて付加する。
After that, the light emitting and receiving transistors Q2, Q4, Q
Etching is performed to provide a collector electrode No. 5, and etching is performed to electrically insulate the light emitting and receiving transistors Q2, Q4, and Q5 from each other. Thereafter, ohmic electrodes for each layer are added using a vapor deposition method, a plating method, a sintering method, or the like.

一般には、エミツタ層としての化合物半導体層
12,16,21はベース層としての化合物半導
体層13,17,22より大きなエネルギーギヤ
ツプを有することが望ましく、これによつてエミ
ツタからの小数キヤリアの注入効率を向上させ得
る。
In general, it is desirable that the compound semiconductor layers 12, 16, 21 as emitter layers have a larger energy gap than the compound semiconductor layers 13, 17, 22 as base layers, thereby reducing the fractional carriers from the emitters. Injection efficiency can be improved.

たとえば、ベース層としての化合物半導体層1
3,17,22がGaAsまたはInPで作られた場
合、エミツタ層としての化合物半導体層12,1
6,21にはそれぞれAlGaAsまたはInGaAsな
どが用いられるなどである。
For example, a compound semiconductor layer 1 as a base layer
When 3, 17, 22 are made of GaAs or InP, compound semiconductor layers 12, 1 as emitter layers
For example, AlGaAs or InGaAs is used for each of 6 and 21.

また、同時にこのように行なうと、ベース層で
吸収されるべき光の波長に対してエミツタ層は光
学的に透明になし得て、より光電変換効率を高め
ることが可能となる。
Moreover, if this is done at the same time, the emitter layer can be made optically transparent to the wavelength of light to be absorbed by the base layer, making it possible to further enhance the photoelectric conversion efficiency.

エミツタコンタクト層としての化合物半導体層
11,15,20は本質的には不要であるが、エ
ミツタ層としての化合物半導体層12,16,2
1に直接オーミツク電極がとり難い場合の補助的
な層として用いられるものである。
Although the compound semiconductor layers 11, 15, and 20 as emitter contact layers are essentially unnecessary, the compound semiconductor layers 12, 16, and 2 as emitter contact layers are essentially unnecessary.
It is used as an auxiliary layer when it is difficult to attach an ohmic electrode directly to the layer 1.

ベース層としての化合物半導体層13,17,
22の組成は一般には同一組成で同時に作成され
るのが通例であるが、出力光に対する波長特性を
種々変更したい場合には、異なるものとするよう
に作成させる。
Compound semiconductor layers 13, 17 as base layers,
22 are generally made with the same composition at the same time, but if it is desired to variously change the wavelength characteristics of the output light, they are made to have different compositions.

これは、たとえば選択エピタキシヤル成長法を
用いて母材結晶の組成を変える方法や、同一組成
結晶を成長後不純物を選択的に拡散あるいはイオ
ン注入法を用いて変質させることによつて達成可
能である。
This can be achieved, for example, by changing the composition of the base material crystal using selective epitaxial growth, or by selectively diffusing impurities after growing a crystal with the same composition or modifying it using ion implantation. be.

また、このベース層は発光受光トランジスタQ
2,Q4,Q5の電気的および光学的特性に特に
重要な作用を行なう層であり、−族化合物半
導体に対しては特に族元素を不純物として用い
ると特に望ましい特性がしばしば得られる。
Also, this base layer is the light emitting/receiving transistor Q.
This layer has a particularly important effect on the electrical and optical properties of 2, Q4, and Q5, and particularly desirable properties are often obtained for - group compound semiconductors when group elements are used as impurities.

すなわち、少数キヤリア拡散長が長く、発光あ
るいは受光の変換効率が高い特性が得られる。
That is, characteristics such as a long minority carrier diffusion length and high conversion efficiency for light emission or light reception can be obtained.

なお、図中遮光部Eの部分は発光受光トランジ
スタQ2,Q4,Q5および導光路L1間相互の
光学的および電極的絶縁を行なうための物質で前
述の材料によつて構成されるものである。
The light-shielding portion E in the figure is made of the above-mentioned material for providing mutual optical and electrode insulation between the light emitting and receiving transistors Q2, Q4, Q5 and the light guide path L1.

これによつて、各段の出力間の分離と同時に各
発光受光トランジスタの誤動作を避けることが可
能となる。
This makes it possible to separate the outputs of each stage and to avoid malfunctions of the light-emitting and light-receiving transistors.

また、図中には導光路L1はすべて上部より取
り出す構造を示しているが、半導体基板19の下
方部に取り付けることも可能であること、あるい
は特にレーザ発光させる場合には横方向に出力取
り出し用の導光路L1を取り付けることが望まし
い。
In addition, although the figure shows a structure in which all the light guide paths L1 are taken out from the top, it is also possible to attach them to the lower part of the semiconductor substrate 19, or in particular when emitting laser light, it is possible to take out the output in the lateral direction. It is desirable to install the light guide path L1.

また、遮光部Eは半導体部の上部のみ付加して
いるが、より完全な光学的遮蔽を行なうために、
下方部および横方向部にも付加する方が望まし
い。
In addition, although the light shielding part E is added only to the upper part of the semiconductor part, in order to achieve more complete optical shielding,
It is preferable to add it to the lower part and the lateral part as well.

第4図は第1図の構成例に対する部分的変形実
施例の模式図である。この回路構成例では双安定
回路を基本とするシフトレジスタ回路の信号を負
荷発光受光トランジスタQ5のベースに印加して
オン状態とし、制御端子X4によつて、発光受光
トランジスタQ5の電流と発光強度の変調を行な
わせるようにしたものである。信号入力端子X
1,X2、クロツク信号端子X3、制御端子X4
への印加パルス信号系列はほぼ第2図a〜第2図
dと同一であるので、詳細は省略する。
FIG. 4 is a schematic diagram of a partially modified embodiment of the configuration example of FIG. 1. In this circuit configuration example, a signal from a shift register circuit based on a bistable circuit is applied to the base of the load light-emitting and light-receiving transistor Q5 to turn it on, and the current and light emission intensity of the light-emitting and light-receiving transistor Q5 are controlled by the control terminal X4. This allows modulation to be performed. Signal input terminal
1, X2, clock signal terminal X3, control terminal X4
Since the pulse signal series applied to is almost the same as in FIGS. 2a to 2d, details will be omitted.

ただし、制御端子X4の通常状態はレジスタ回
路とその独立性のためX40なるオン状体の低電
位レベルパルスは不要である。
However, since the normal state of the control terminal X4 is independent of the register circuit, the low potential level pulse of the on-state body X40 is unnecessary.

なお、発光受光トランジスタQ4のエミツタは
抵抗R8を介して、発光受光トランジスタQ5の
エミツタに接続され、かつ抵抗R9を介して発光
受光トランジスタQ5のベースに接続されてい
る。発光受光トランジスタQ5のコレクタは抵抗
R12を介して制御端子X4に接続されている。
その他の構成は第1図と同様である。
The emitter of the light emitting and receiving transistor Q4 is connected to the emitter of the light emitting and receiving transistor Q5 via a resistor R8, and is connected to the base of the light emitting and receiving transistor Q5 via a resistor R9. The collector of the light emitting/receiving transistor Q5 is connected to the control terminal X4 via a resistor R12.
The other configurations are the same as in FIG. 1.

以上説明したように、この実施例においては発
光受光トランジスタの能動素子が電気的光学的に
多機能な特性を有するので、比較的簡単な回路で
単純な構成により同一基板上に多数個構成可能で
ある。
As explained above, in this embodiment, the active elements of the light-emitting and light-receiving transistors have multi-functional characteristics in terms of electro-optics, so a large number of them can be constructed on the same substrate with a relatively simple circuit and simple configuration. be.

また、電気的制御性も容易に得られる利点をも
有するとともに、光学的な出力信号であるため、
電気的には他の回路と全く絶縁した状態で動作可
能であり、その独立性および制御性に大きな利点
を有する。
In addition, it has the advantage that electrical controllability can be easily obtained, and since it is an optical output signal,
It can operate electrically in a completely isolated state from other circuits, and has great advantages in its independence and controllability.

これらの装置は並列的および直列的配列接続も
可能であり、かつ同一平面上に多数個集積化でき
る。
These devices can be connected in parallel or in series, and can be integrated in large numbers on the same plane.

また、前記実施例はnpn形発光受光トランジス
タを用いた例のみが示されているが、pnp形でも
同様に構成実施できることは容易に考えられるの
で省略した。
In addition, although the above-mentioned embodiment shows only an example using an npn type light-emitting/light-receiving transistor, it is easily possible to implement a similar configuration with a pnp type, so the explanation is omitted.

(発明の効果) 以上のように、この発明の発光装置によれば、
発光受光トランジスタを用いて双安定回路を形成
し、この双安定回路の負荷発光受光トランジスタ
を接続した基本セルを複数段接続してシフトレジ
スタ回路機能をもたせ、外部制御信号により負荷
発光受光トランジスタを所定時刻に所定の強度で
発光させるようにしたので、シフトレジスタ回路
と負荷発光回路を同一基板上に構成できる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the light emitting device of the present invention,
A bistable circuit is formed using light-emitting and light-receiving transistors, and basic cells connected to load light-emitting and light-receiving transistors of this bistable circuit are connected in multiple stages to provide a shift register circuit function, and the load light-emitting and light-receiving transistor is specified by an external control signal. Since the light is emitted at a predetermined intensity at a certain time, the shift register circuit and the load light emitting circuit can be formed on the same substrate.

これにともない、簡易な製法、安価な構成で制
御性のよい光学的な空間配列の発光装置とするこ
とができ、他の光学的掃引回路、遅延回路、デイ
スプレイ、印字装置へ応用可能である。
Accordingly, a light emitting device with an optical spatial arrangement with good controllability can be obtained with a simple manufacturing method and an inexpensive structure, and can be applied to other optical sweep circuits, delay circuits, displays, and printing devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の発光受光装置の一実施例の
構成模式図、第2図aないし第2図dはそれぞれ
この発明の発光受光装置に適用される駆動パルス
時系列の一例を示す図、第3図は同上発光受光装
置の主要部の構造を示す横断面図、第4図はこの
発明の発光受光装置の他の実施例の構成模式図で
ある。 Q1〜Q5……発光受光トランジスタ、D1,
D2……ダイオード、R1〜R11……抵抗、C
1〜C4……コンデンサ、A,C……高電位側バ
イアス端子、B……低電位側バイアス端子、X
1,X2……信号入力端子、X3……クロツク信
号端子、X4……制御端子、L1,L2……導光
路、E……遮光部、11〜26……化合物半導体
層、24〜26……変質層、27,28……光の
射出部。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the light emitting and receiving device of the present invention, and FIGS. 2a to 2d are diagrams each showing an example of a drive pulse time series applied to the light emitting and receiving device of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the main part of the light emitting and receiving device as described above, and FIG. 4 is a schematic diagram of the structure of another embodiment of the light emitting and receiving device of the present invention. Q1 to Q5... light emitting light receiving transistor, D1,
D2...Diode, R1-R11...Resistance, C
1 to C4... Capacitor, A, C... High potential side bias terminal, B... Low potential side bias terminal, X
1, X2...Signal input terminal, X3...Clock signal terminal, X4...Control terminal, L1, L2...Light guide path, E...Light blocking section, 11-26...Compound semiconductor layer, 24-26... Altered layer, 27, 28... light emitting part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 互いに逆にオン、オフ動作をする第1および
第2の発光受光トランジスタ、該第1および第2
の発光受光トランジスタのオフ時の高電位側にベ
ースがそれぞれ接続された第3および第4の発光
受光トランジスタ、および前記第1および第2の
発光受光トランジスタのベースにアノードがそれ
ぞれ接続され、トリガ信号の電位方向を限定する
第1および第2のダイオードを有する双安定回路
と、前記第4の発光受光トランジスタの出力端側
に接続され、前記第4の発光受光トランジスタの
オン時に、外部制御信号を入力することによりオ
ン動作し、該オン時に、前記外部制御信号により
指定された強度の出力光を発生する負荷発光受光
トランジスタとをそれぞれが有し、かつ複数段に
接続された基本セルと、 前記第1ないし第4の発光受光トランジスタや
第1および第2のダイオード間および複数段に接
続された前記基本セルのそれぞれの間を光学的電
気的に絶縁分離する遮光部とを備え、 −族化合物半導体からなる同一基板上に
−族化合物からなる前記第1ないし第4の発光
受光トランジスタ、前記負荷発光受光トランジス
タおよび前記第1および第2のダイオードをエピ
タキシヤル成長により同一の素子構造に形成して
なる発光装置。
[Scope of Claims] 1. First and second light-emitting and light-receiving transistors that turn on and off in opposite directions;
third and fourth light-emitting and light-emitting transistors whose bases are respectively connected to the high potential side when the light-emitting and light-receiving transistor is off, and anodes of which are respectively connected to the bases of the first and second light-emitting and light-receiving transistors, and the trigger signal is a bistable circuit having first and second diodes that limit the potential direction of the transistor; basic cells connected in multiple stages, each of which has a load light-emitting light-receiving transistor that turns on in response to input and generates output light with an intensity specified by the external control signal when turned on; a light-shielding portion for optically and electrically insulating and separating the first to fourth light emitting/receiving transistors, the first and second diodes, and each of the basic cells connected in multiple stages; - group compound; The first to fourth light-emitting and light-receiving transistors made of a − group compound, the load light-emitting and light-receiving transistor, and the first and second diodes are formed into the same device structure by epitaxial growth on the same substrate made of a semiconductor. A light emitting device.
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JPS49124992A (en) * 1973-01-12 1974-11-29
JPS5427718A (en) * 1977-08-04 1979-03-02 Yagi Antenna Community tv receiver assembled with interphone unit

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