JPH05211781A - 光電変換器 - Google Patents
光電変換器Info
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- JPH05211781A JPH05211781A JP4015166A JP1516692A JPH05211781A JP H05211781 A JPH05211781 A JP H05211781A JP 4015166 A JP4015166 A JP 4015166A JP 1516692 A JP1516692 A JP 1516692A JP H05211781 A JPH05211781 A JP H05211781A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1443—Devices controlled by radiation with at least one potential jump or surface barrier
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マイクロマシンの作業モジュールやセンサー
等の駆動体に電気エネルギー供給源として好適に用いる
ことができる光電変換器を提供することである。 【構成】 光電変換素子１、自励発振回路２および変圧
器３を、さらに必要により蓄電機構を同一基板上に設け
たことを特徴とし、該光電変換素子に連続光を照射する
ことにより電力を得ることを特徴とする光電変換器であ
る。
等の駆動体に電気エネルギー供給源として好適に用いる
ことができる光電変換器を提供することである。 【構成】 光電変換素子１、自励発振回路２および変圧
器３を、さらに必要により蓄電機構を同一基板上に設け
たことを特徴とし、該光電変換素子に連続光を照射する
ことにより電力を得ることを特徴とする光電変換器であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光電変換器に関する。
詳しく述べると、マイクロマシン本体または作業モジュ
ールのアクチュエータやセンサー等にエネルギーを供給
するための光電変換器に関する。
詳しく述べると、マイクロマシン本体または作業モジュ
ールのアクチュエータやセンサー等にエネルギーを供給
するための光電変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロマシンの作業モジュールには、
多くのアクチュエータやセンサー等が搭載される。モジ
ュール本体やこれらユニットにエネルギーを供給する方
法で最も一般的に考えられるのは、電線を用いた電力の
伝送供給である。しかし、微小領域に設けた駆動体にエ
ネルギーを供給する際の複雑で多くの配線は、とり回し
も難しく、マイクロマシンの場合には特にその動きを制
限してしまう。また細くて長い配線は、ジュール熱も含
めた伝送中の電力損失が大きい等の問題がある。
多くのアクチュエータやセンサー等が搭載される。モジ
ュール本体やこれらユニットにエネルギーを供給する方
法で最も一般的に考えられるのは、電線を用いた電力の
伝送供給である。しかし、微小領域に設けた駆動体にエ
ネルギーを供給する際の複雑で多くの配線は、とり回し
も難しく、マイクロマシンの場合には特にその動きを制
限してしまう。また細くて長い配線は、ジュール熱も含
めた伝送中の電力損失が大きい等の問題がある。
【０００３】従来、電気エネルギーを必要とするものに
配線を用いずに電気エネルギーを供給するものとして、
光電磁気素子なるものが特開平３−６２，３０５に開示
されている。この光電磁気素子は、同一基板に光電変換
素子と薄膜コイルと磁路を形成することにより、薄膜磁
気ヘッドや薄膜変成機等の電気エネルギーを必要とする
もののコイル部分に光電変換素子により得られた電気を
配線を介さずに電気エネルギーを供給するためのもので
ある。これによって得られる電力は非常に微小なもので
あり、ある程度の電力を得ようとすれば、光電変換素子
の領域を多くとり光電変換素子自体の発生電力を大きく
するか、または非常に強い光を照射する必要があるた
め、これだけではマイクロマシンの電力供給源として用
いるためには不十分である。また、ここに開示されてい
る薄膜変成器を変圧器として用い、この基板上のコイル
を変圧器（トランス）の１次コイルとし、２次コイル側
に光電変換素子によって得られた電圧より高い電圧を得
ようとする場合には、変圧するために１次側コイルに交
流を必要とするために、光電変換素子に照射する光をチ
ョッピングするなどして、光を交流とする等、本体以外
に何等かの２次的な手段、方法が必要となる。このた
め、マイクロマシンに適応するためのエネルギー供給源
としてそのまま用いるは困難であった。
配線を用いずに電気エネルギーを供給するものとして、
光電磁気素子なるものが特開平３−６２，３０５に開示
されている。この光電磁気素子は、同一基板に光電変換
素子と薄膜コイルと磁路を形成することにより、薄膜磁
気ヘッドや薄膜変成機等の電気エネルギーを必要とする
もののコイル部分に光電変換素子により得られた電気を
配線を介さずに電気エネルギーを供給するためのもので
ある。これによって得られる電力は非常に微小なもので
あり、ある程度の電力を得ようとすれば、光電変換素子
の領域を多くとり光電変換素子自体の発生電力を大きく
するか、または非常に強い光を照射する必要があるた
め、これだけではマイクロマシンの電力供給源として用
いるためには不十分である。また、ここに開示されてい
る薄膜変成器を変圧器として用い、この基板上のコイル
を変圧器（トランス）の１次コイルとし、２次コイル側
に光電変換素子によって得られた電圧より高い電圧を得
ようとする場合には、変圧するために１次側コイルに交
流を必要とするために、光電変換素子に照射する光をチ
ョッピングするなどして、光を交流とする等、本体以外
に何等かの２次的な手段、方法が必要となる。このた
め、マイクロマシンに適応するためのエネルギー供給源
としてそのまま用いるは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光電
変換素子により、光エネルギーを電気に変換し、マイク
ロマシンの作業モジュールのアクチュエータやセンサー
等に電気エネルギー供給源として好適に用いることがで
きる光電変換器を提供することである。
変換素子により、光エネルギーを電気に変換し、マイク
ロマシンの作業モジュールのアクチュエータやセンサー
等に電気エネルギー供給源として好適に用いることがで
きる光電変換器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、光電変換素
子、自励発振回路および変圧器を同一基板上に設けたこ
とを特徴とする光電変換器により達成される。
子、自励発振回路および変圧器を同一基板上に設けたこ
とを特徴とする光電変換器により達成される。
【０００６】また、上記目的は、光電変換素子、自励発
振回路、変圧器および蓄電機構を同一基板上に設けたこ
とを特徴とする光電変換器によっても達成される。
振回路、変圧器および蓄電機構を同一基板上に設けたこ
とを特徴とする光電変換器によっても達成される。
【０００７】本発明は、該光電変換素子に連続光を照射
することにより電力を得ることを特徴とする光電変換器
である。
することにより電力を得ることを特徴とする光電変換器
である。
【０００８】
【作用】本発明の光電変換器は、与えられた光エネルギ
ーを電気エネルギーに変換する光電変換素子、光電変換
素子により得られた直流電気を交流に変える自励発振回
路および得られた電気エネルギーをマイクロマシンの駆
動体に適した電圧にする変圧器、さらに、必要により、
電気エネルギーを一時的に蓄え、より大きなエネルギー
を供給できるようにした蓄電機構を、同一基板上に一体
化して形成したものであり、その大きさは全体として幅
１〜２ｍｍ×長さ１〜３ｍｍ×厚さ０．３〜１ｍｍ程度
である。
ーを電気エネルギーに変換する光電変換素子、光電変換
素子により得られた直流電気を交流に変える自励発振回
路および得られた電気エネルギーをマイクロマシンの駆
動体に適した電圧にする変圧器、さらに、必要により、
電気エネルギーを一時的に蓄え、より大きなエネルギー
を供給できるようにした蓄電機構を、同一基板上に一体
化して形成したものであり、その大きさは全体として幅
１〜２ｍｍ×長さ１〜３ｍｍ×厚さ０．３〜１ｍｍ程度
である。
【０００９】これによって、光エネルギーとしては、従
来のようにパルス光源を用いたり、光源をチョピングす
る等の光電変換器とは別の２次的手段を必要とすること
なく単純な連続光により必要な電力を得ることができ、
マイクロマシン用のエネルギー供給ユニットとして用い
ることができる。
来のようにパルス光源を用いたり、光源をチョピングす
る等の光電変換器とは別の２次的手段を必要とすること
なく単純な連続光により必要な電力を得ることができ、
マイクロマシン用のエネルギー供給ユニットとして用い
ることができる。
【００１０】本発明の光電変換器に用いられる光源とし
ては太陽光等の白色光でもよいが、好ましくは、光電変
換素子の特性にあった波長のレーザ光、例えば、汎用的
なＨｅ−Ｎｅ（波長０．６３３μｍ）やＧａＡｓ（波長
０．８４３μｍ）レーザ等を光ファイバーケーブルや光
導波管等により光電変換素子の受光部に導くことにより
光エネルギーとして与えることができる。
ては太陽光等の白色光でもよいが、好ましくは、光電変
換素子の特性にあった波長のレーザ光、例えば、汎用的
なＨｅ−Ｎｅ（波長０．６３３μｍ）やＧａＡｓ（波長
０．８４３μｍ）レーザ等を光ファイバーケーブルや光
導波管等により光電変換素子の受光部に導くことにより
光エネルギーとして与えることができる。
【００１１】この様なレーザ光を用いるのは、Ｓｉのｐ
ｎ接合によるフォトセルの光電流の波長依存性が、図１
ａのように０．７５μｍの波長のとき最も変換効率がよ
くなっているため、太陽光を光エネルギー源として用い
た場合には、図１ｂに示すように太陽光の光エネルギー
の最も強い波長がフォトセルの変換率のよい波長（０．
７５μｍ）と一致していないため、効率のよいエネルギ
ー変換ができない。これに対し、Ｈｅ−Ｎｅ（波長０．
６３３μｍ）やＧａＡｓ（波長０．８４３μｍ）レーザ
等０．７５μｍ付近の波長の光を用いることにより変換
効率よく光エネルギーを電気エネルギーに変換すること
ができるためである。
ｎ接合によるフォトセルの光電流の波長依存性が、図１
ａのように０．７５μｍの波長のとき最も変換効率がよ
くなっているため、太陽光を光エネルギー源として用い
た場合には、図１ｂに示すように太陽光の光エネルギー
の最も強い波長がフォトセルの変換率のよい波長（０．
７５μｍ）と一致していないため、効率のよいエネルギ
ー変換ができない。これに対し、Ｈｅ−Ｎｅ（波長０．
６３３μｍ）やＧａＡｓ（波長０．８４３μｍ）レーザ
等０．７５μｍ付近の波長の光を用いることにより変換
効率よく光エネルギーを電気エネルギーに変換すること
ができるためである。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、以下の実施例は、本発明を説明するためのも
のであり、本発明がこの実施例のみに限定されるもので
はない。
る。なお、以下の実施例は、本発明を説明するためのも
のであり、本発明がこの実施例のみに限定されるもので
はない。
【００１３】本発明の光電変換器の平面構造を図２ａ
に、図２ａにおけるフォトセル部１を通るＡ−Ａ´断面
を図２ｂに、図２ａにおける変圧器を通るＢ−Ｂ´断面
を図２ｃに示す。
に、図２ａにおけるフォトセル部１を通るＡ−Ａ´断面
を図２ｂに、図２ａにおける変圧器を通るＢ−Ｂ´断面
を図２ｃに示す。
【００１４】この光電変換器は、図２ｂに示すように、
半導体基板、例えばｎ＋型シリコン基板１１にｎ型エピ
タキシャルシリコン１２を、例えばシート抵抗１５Ωｃ
ｍで厚さ１６μｍ程度成長させた基板を用いて、図２ａ
に示すように、フォトセル１、自励発振回路に用いるＭ
ＯＳトランジスタ２および変圧器である外鉄型薄膜トラ
ンス３を一体形成し、１次側電極４および２次側電極５
を設けたものである。なお、図２ａ中６および７は金属
配線である。
半導体基板、例えばｎ＋型シリコン基板１１にｎ型エピ
タキシャルシリコン１２を、例えばシート抵抗１５Ωｃ
ｍで厚さ１６μｍ程度成長させた基板を用いて、図２ａ
に示すように、フォトセル１、自励発振回路に用いるＭ
ＯＳトランジスタ２および変圧器である外鉄型薄膜トラ
ンス３を一体形成し、１次側電極４および２次側電極５
を設けたものである。なお、図２ａ中６および７は金属
配線である。
【００１５】光電変換素子であるフォトセルの受光部
は、図２ｂに示すように、エピタキシャル層１２上に、
例えば５００μｍ×５００μｍ程度の領域にホウ素を熱
拡散してｐ型層１３を形成してフォトセルのｐｎ接合を
形成し、照射された光を効率よく変換するために、素子
の上に適当な屈折率を持つ材料、例えば酸化膜等を適当
な膜厚、例えば０．１〜０．３μｍの反射防止膜１４を
形成したものである。また、フォトセルの構造としては
この他に、ｐｎ接合を層状に形成し、入射光を効率よく
吸収させることで起電力を増加させ、あるいはｐｎ接合
を直列接続する等して発生電圧値を上げるように形成す
ることも可能である。
は、図２ｂに示すように、エピタキシャル層１２上に、
例えば５００μｍ×５００μｍ程度の領域にホウ素を熱
拡散してｐ型層１３を形成してフォトセルのｐｎ接合を
形成し、照射された光を効率よく変換するために、素子
の上に適当な屈折率を持つ材料、例えば酸化膜等を適当
な膜厚、例えば０．１〜０．３μｍの反射防止膜１４を
形成したものである。また、フォトセルの構造としては
この他に、ｐｎ接合を層状に形成し、入射光を効率よく
吸収させることで起電力を増加させ、あるいはｐｎ接合
を直列接続する等して発生電圧値を上げるように形成す
ることも可能である。
【００１６】自励発振回路は、光電変換素子により得ら
れた直流電圧を交流に変換するためのもので、これは、
変圧器（トランス）により電圧を変圧するためには交流
が必要なためであり、直流を交流に効率よく変換できる
ものであればどの様なものでもよいが、例えば、図３の
等価回路に示すようなトランジスタ（ＦＥＴ）１個によ
り形成されたものが好適である。この回路は、光電変換
素子３１に光が照射されることにより、電流が発生し、
この電流が変圧器の１次側コイル３２およびＦＥＴ３３
のソース−ドレイン間に流れる。１次側コイルに電流が
流れると２次側コイル３４に電圧が誘起して２次側の回
路に電流が流れ、それによりＦＥＴ３３のゲートに電圧
が加わる。これによりＦＥＴ３３のソース−ドレイン間
に流れていた電流が遮断され、１次側コイルに電流が流
れなくなると同時に２次側コイル３４に流れた電流も切
れ、ＦＥＴ３３のゲートに加わっていた電圧がなくな
る。この様にＦＥＴをスイッチング動作させること、す
なわち、１次側回路に接続されたＦＥＴのソース−ドレ
イン間に流れる電流を、２次側に発生した電圧をＦＥＴ
のゲートにフィードバックすることによりＯＮ，ＯＦＦ
し、これが繰り返されることにより、直流を交流に変換
するものである。ここで、１次側コイル３２とコンデン
サー３５が共振回路を形成している。なお、このコンデ
ンサー３５はコイルの巻線間の線間容量である。コイル
とコンデンサーによって共振する周波数がＦＥＴのスイ
ッチング動作に適した値になるように適宜ＦＥＴを設計
する。
れた直流電圧を交流に変換するためのもので、これは、
変圧器（トランス）により電圧を変圧するためには交流
が必要なためであり、直流を交流に効率よく変換できる
ものであればどの様なものでもよいが、例えば、図３の
等価回路に示すようなトランジスタ（ＦＥＴ）１個によ
り形成されたものが好適である。この回路は、光電変換
素子３１に光が照射されることにより、電流が発生し、
この電流が変圧器の１次側コイル３２およびＦＥＴ３３
のソース−ドレイン間に流れる。１次側コイルに電流が
流れると２次側コイル３４に電圧が誘起して２次側の回
路に電流が流れ、それによりＦＥＴ３３のゲートに電圧
が加わる。これによりＦＥＴ３３のソース−ドレイン間
に流れていた電流が遮断され、１次側コイルに電流が流
れなくなると同時に２次側コイル３４に流れた電流も切
れ、ＦＥＴ３３のゲートに加わっていた電圧がなくな
る。この様にＦＥＴをスイッチング動作させること、す
なわち、１次側回路に接続されたＦＥＴのソース−ドレ
イン間に流れる電流を、２次側に発生した電圧をＦＥＴ
のゲートにフィードバックすることによりＯＮ，ＯＦＦ
し、これが繰り返されることにより、直流を交流に変換
するものである。ここで、１次側コイル３２とコンデン
サー３５が共振回路を形成している。なお、このコンデ
ンサー３５はコイルの巻線間の線間容量である。コイル
とコンデンサーによって共振する周波数がＦＥＴのスイ
ッチング動作に適した値になるように適宜ＦＥＴを設計
する。
【００１７】図２ａにおいて、上述の自励発振回路のＦ
ＥＴとなるＭＯＳトランジスタ２は図２ｂに示すよう
に、エピタキシャル層１２にイオン注入法によりホウ素
をイオン注入し、熱拡散を行いＰ−Ｗｅｌｌ領域１５を
形成し、該Ｐ−Ｗｅｌｌ領域１５にＭＯＳトランジスタ
のソース１６およびドレイン１７となるｎ＋層を、ホト
リソグラフィーによりパターニングして、イオン注入法
によりリンまたは砒素をイオン注入して熱拡散を行うこ
とにより形成し、ＭＯＳトランジスタ上にゲート酸化膜
１８およびポリシリコンゲート１９を形成したものであ
る。
ＥＴとなるＭＯＳトランジスタ２は図２ｂに示すよう
に、エピタキシャル層１２にイオン注入法によりホウ素
をイオン注入し、熱拡散を行いＰ−Ｗｅｌｌ領域１５を
形成し、該Ｐ−Ｗｅｌｌ領域１５にＭＯＳトランジスタ
のソース１６およびドレイン１７となるｎ＋層を、ホト
リソグラフィーによりパターニングして、イオン注入法
によりリンまたは砒素をイオン注入して熱拡散を行うこ
とにより形成し、ＭＯＳトランジスタ上にゲート酸化膜
１８およびポリシリコンゲート１９を形成したものであ
る。
【００１８】変圧器は、光電変換素子により得られた電
圧を、マイクロマシンの駆動体が必要とする電圧に昇圧
するためのもので、通常のコアに１次コイルおよび２次
コイルを巻き付けたトランスでもよいが、本実施例は、
上述の光電変換素子および自励発振回路等と同一基板上
に一体的に形成するために、例えば、図２ｃに示すよう
に、コイルをドーナツ状に磁性体薄膜コアで取り囲む外
鉄型薄膜トランスがその形状を極小さく形成できること
から好適に用いられる。このトランスは、磁性体薄膜コ
ア２４として、例えばフェライトやパーマロイ等透磁率
の高い材料により厚さ１〜１００μｍ程度の薄膜を形成
し、さらに、抵抗値の小さな金属材料、例えばＡｌ、Ｃ
ｕ等により薄膜を成膜し、ホトリソグラフィーによりパ
ターニングして１次コイル２５および２次コイル２６を
形成する。このコイル間の絶縁は絶縁材２７、例えばポ
リイミドフォトレジストや酸化膜等を金属薄膜形成時に
挟み込むようにして形成する。このコイルをさらにフェ
ライトやパーマロイ等によりドーナツ状に取り囲むよう
にして磁性体薄膜コアを形成して、微小な外鉄型薄膜ト
ランスを製作したものである。なお、コイルの巻数につ
いては、その変圧量により適宜選択して決定するとよい
が、例えば本実施例の場合、１次側で得られる電圧が
０．６Ｖ程度であるとすると、これを２次側において５
Ｖ程度とする場合には１次：２次の比を１：８とすると
よい。また、この外鉄型薄膜トランスの大きさは、０．
５ｍｍ×０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ×１．５ｍｍ程度であ
る。
圧を、マイクロマシンの駆動体が必要とする電圧に昇圧
するためのもので、通常のコアに１次コイルおよび２次
コイルを巻き付けたトランスでもよいが、本実施例は、
上述の光電変換素子および自励発振回路等と同一基板上
に一体的に形成するために、例えば、図２ｃに示すよう
に、コイルをドーナツ状に磁性体薄膜コアで取り囲む外
鉄型薄膜トランスがその形状を極小さく形成できること
から好適に用いられる。このトランスは、磁性体薄膜コ
ア２４として、例えばフェライトやパーマロイ等透磁率
の高い材料により厚さ１〜１００μｍ程度の薄膜を形成
し、さらに、抵抗値の小さな金属材料、例えばＡｌ、Ｃ
ｕ等により薄膜を成膜し、ホトリソグラフィーによりパ
ターニングして１次コイル２５および２次コイル２６を
形成する。このコイル間の絶縁は絶縁材２７、例えばポ
リイミドフォトレジストや酸化膜等を金属薄膜形成時に
挟み込むようにして形成する。このコイルをさらにフェ
ライトやパーマロイ等によりドーナツ状に取り囲むよう
にして磁性体薄膜コアを形成して、微小な外鉄型薄膜ト
ランスを製作したものである。なお、コイルの巻数につ
いては、その変圧量により適宜選択して決定するとよい
が、例えば本実施例の場合、１次側で得られる電圧が
０．６Ｖ程度であるとすると、これを２次側において５
Ｖ程度とする場合には１次：２次の比を１：８とすると
よい。また、この外鉄型薄膜トランスの大きさは、０．
５ｍｍ×０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ×１．５ｍｍ程度であ
る。
【００１９】この様にして得られる光電変換器の全体の
大きさは１ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍ程度となる。
大きさは１ｍｍ×１ｍｍ×０．５ｍｍ程度となる。
【００２０】本発明の光電変換器には、さらに必要によ
り蓄電機構を設けることにより、仕事量の大きな作業モ
ジュールを駆動するための大きな電力を得ることができ
る。
り蓄電機構を設けることにより、仕事量の大きな作業モ
ジュールを駆動するための大きな電力を得ることができ
る。
【００２１】この蓄電機構は、例えば、図４に示すよう
な倍電圧整流回路により実現される。この回路では、図
４に示した電圧ｅ＜０の時に、ダイオード４７を通じて
コンデンサー４６がチャージされ、ｅ＞０のときにダイ
オード４８を通じて出力側に電流が流れるようになって
いる。コンデンサー４９は出力電圧に含まれるリップル
成分を低減すると共に、電荷を蓄積し、仕事量の大きな
作業モジュールに一時に大きな電気エネルギーを供給す
ることができる。なお、図４中４１はフォトセル、４２
は１次側コイル、４３はＦＥＴ、４４は２次側コイルお
よび４５はコンデンサーであり、上述の自励発振回路を
形成している。 実際の製作に当たってはコンデンサー
４６および４９各々はエピタキシャルｎ型層にホウ素を
高濃度に拡散したｐ＋シリコンで形成されており、その
表面には絶縁材料、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒
化膜好ましくは誘電率の高いテフロン等の高分子誘電体
を、厚さ０．０１〜０．１μｍ程度を形成する。その上
に、Ａｌを０．１μｍ程度の厚さに成膜してコンデンサ
ーのもう一方の電極を形成する。
な倍電圧整流回路により実現される。この回路では、図
４に示した電圧ｅ＜０の時に、ダイオード４７を通じて
コンデンサー４６がチャージされ、ｅ＞０のときにダイ
オード４８を通じて出力側に電流が流れるようになって
いる。コンデンサー４９は出力電圧に含まれるリップル
成分を低減すると共に、電荷を蓄積し、仕事量の大きな
作業モジュールに一時に大きな電気エネルギーを供給す
ることができる。なお、図４中４１はフォトセル、４２
は１次側コイル、４３はＦＥＴ、４４は２次側コイルお
よび４５はコンデンサーであり、上述の自励発振回路を
形成している。 実際の製作に当たってはコンデンサー
４６および４９各々はエピタキシャルｎ型層にホウ素を
高濃度に拡散したｐ＋シリコンで形成されており、その
表面には絶縁材料、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒
化膜好ましくは誘電率の高いテフロン等の高分子誘電体
を、厚さ０．０１〜０．１μｍ程度を形成する。その上
に、Ａｌを０．１μｍ程度の厚さに成膜してコンデンサ
ーのもう一方の電極を形成する。
【００２２】一方、整流用ダイオード４７および４８
は、エピタキシャルｎ型層にイオン注入法（または熱拡
散法）によりホウ素を１×１０16ｃｍ-3程度注入し、ｐ
型シリコンでアノードを形成する。さらに、ｐ型シリコ
ン中にはイオン注入法により砒素を高濃度（１×１０20
ｃｍ-3程度）に注入し、カソード電極を形成する。各々
の電極上には、Ａｌで電気配線を形成し、コンデンサー
やトランス等、他の素子とを相互に接続することによ
り、蓄電機構を設けた光電変換器を一体化形成すること
ができる。
は、エピタキシャルｎ型層にイオン注入法（または熱拡
散法）によりホウ素を１×１０16ｃｍ-3程度注入し、ｐ
型シリコンでアノードを形成する。さらに、ｐ型シリコ
ン中にはイオン注入法により砒素を高濃度（１×１０20
ｃｍ-3程度）に注入し、カソード電極を形成する。各々
の電極上には、Ａｌで電気配線を形成し、コンデンサー
やトランス等、他の素子とを相互に接続することによ
り、蓄電機構を設けた光電変換器を一体化形成すること
ができる。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による光電変
換器は、光電変換素子、自励発振回路および変圧器を、
さらに必要により蓄電機構を同一基板上に設けたことに
より、極小さく製作できることから、マイクロマシン本
体はもとより、マイクロマシンの各作業モジュール等の
駆動体にそれぞれ備え付けることが可能となり、駆動体
の近傍、さらには、駆動体と一体化させて製作すること
によりスペースを節約しエネルギー伝達損失を減らすこ
とができるものである。
換器は、光電変換素子、自励発振回路および変圧器を、
さらに必要により蓄電機構を同一基板上に設けたことに
より、極小さく製作できることから、マイクロマシン本
体はもとより、マイクロマシンの各作業モジュール等の
駆動体にそれぞれ備え付けることが可能となり、駆動体
の近傍、さらには、駆動体と一体化させて製作すること
によりスペースを節約しエネルギー伝達損失を減らすこ
とができるものである。
【図１】 フォトセルの発生光電流の波長依存性を示す
図である。
図である。
【図２】 本発明の光電変換器を示すａは平面およびｂ
はＡ−Ａ´断面、ｃはＢ−Ｂ´断面図である。
はＡ−Ａ´断面、ｃはＢ−Ｂ´断面図である。
【図３】 本発明の自励発振回路の回路図である。
【図４】 本発明の蓄電機構を有する自励発振回路の回
路図である。
路図である。
１…フォトセル、２…ＭＯＳトランジスタ、３…トラン
ス、４…１次側電極、５…２次側電極、６，７…金属配
線、１１…シリコン基板、１２…エピタキシャル層、１
３…ｐ型層、１４…反射防止膜、１５…Ｐ−Ｗｅｌｌ領
域、１６…ソース、１７…ドレイン、１８…ゲート酸化
膜、１９…ポリシリコンゲート、２１…シリコン基板、
２２…エピタキシャル層、２３…シリコン酸化膜、２４
…磁性体薄膜コア、２５．２６…コイル、２７…ポリイ
ミド絶縁膜、３１，４１…フォトセル、３２，３４，４
２，４４…コイル、３３，４３…ＦＥＴ、３５，４５，
４６，４９…コンデンサー、４７，４８…ダイオード。
ス、４…１次側電極、５…２次側電極、６，７…金属配
線、１１…シリコン基板、１２…エピタキシャル層、１
３…ｐ型層、１４…反射防止膜、１５…Ｐ−Ｗｅｌｌ領
域、１６…ソース、１７…ドレイン、１８…ゲート酸化
膜、１９…ポリシリコンゲート、２１…シリコン基板、
２２…エピタキシャル層、２３…シリコン酸化膜、２４
…磁性体薄膜コア、２５．２６…コイル、２７…ポリイ
ミド絶縁膜、３１，４１…フォトセル、３２，３４，４
２，４４…コイル、３３，４３…ＦＥＴ、３５，４５，
４６，４９…コンデンサー、４７，４８…ダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 武寿 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 テルモ株式会社内 (72)発明者 工藤 剛 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 テルモ株式会社内 (72)発明者 角野 仁美 神奈川県足柄上郡中井町井ノ口1500番地 テルモ株式会社内 (72)発明者 木村 光照 宮城県宮城郡七ケ浜町汐見台３丁目２番地 56号
Claims (3)
- 【請求項１】 光電変換素子、自励発振回路および変圧
器を同一基板上に設けたことを特徴とする光電変換器。 - 【請求項２】 光電変換素子、自励発振回路、変圧器お
よび蓄電機構を同一基板上に設けたことを特徴とする光
電変換器。 - 【請求項３】 該光電変換素子に連続光を照射すること
により電力を得ることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の光電変換器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01516692A JP3257813B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 光電変換器 |
| US08/010,794 US5362960A (en) | 1992-01-30 | 1993-01-29 | Photoelectric transducing device having a self-exciting oscillating mechanism |
| EP93400243A EP0554186B1 (en) | 1992-01-30 | 1993-02-01 | Photoelectric transducer |
| DE69329126T DE69329126T2 (de) | 1992-01-30 | 1993-02-01 | Photoelektrischer Umwandler |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01516692A JP3257813B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 光電変換器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211781A true JPH05211781A (ja) | 1993-08-20 |
| JP3257813B2 JP3257813B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=11881220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01516692A Expired - Fee Related JP3257813B2 (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 光電変換器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5362960A (ja) |
| EP (1) | EP0554186B1 (ja) |
| JP (1) | JP3257813B2 (ja) |
| DE (1) | DE69329126T2 (ja) |
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| JPH0832099A (ja) * | 1994-07-11 | 1996-02-02 | Terumo Corp | 光電変換装置とその製造方法 |
| JPH09188590A (ja) * | 1995-12-29 | 1997-07-22 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 単結晶の製造方法および装置 |
| JP2018151380A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 株式会社東芝 | Ｍｍｉｃおよび単一光子検出器のオンチップ集積化 |
| CN109274258A (zh) * | 2017-07-17 | 2019-01-25 | 斯沃奇集团研究和开发有限公司 | 具有起动电路的热电发电机 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5416356A (en) * | 1993-09-03 | 1995-05-16 | Motorola, Inc. | Integrated circuit having passive circuit elements |
| SE504371C2 (sv) * | 1995-02-28 | 1997-01-20 | Ericsson Telefon Ab L M | Anordning och förfarande i telekommunikationssystem för optisk spänningsmultiplicering i integrerad krets |
| EP0866345B1 (en) * | 1996-06-07 | 2003-09-03 | Nihon Shingo Kabushiki Kaisha | Variable-axis photodetector |
| US6561040B1 (en) | 1999-01-14 | 2003-05-13 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for detecting environmental conditions utilizing micro-electrical mechanical devices |
| JP3983199B2 (ja) * | 2003-05-26 | 2007-09-26 | 沖電気工業株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| EP1993212B1 (de) * | 2007-05-15 | 2010-07-14 | Atmel Automotive GmbH | Wandlervorrichtung |
| CN102496649A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-06-13 | 郭磊 | 一种半导体直流光电变压器 |
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| JPS5915565B2 (ja) * | 1978-12-26 | 1984-04-10 | 富士電機株式会社 | 発振回路 |
| NL8304256A (nl) * | 1983-12-09 | 1985-07-01 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting. |
| JPS63128368A (ja) * | 1986-11-19 | 1988-05-31 | Sharp Corp | 静電写真画像形成装置における高圧発生装置 |
| JPS63300549A (ja) * | 1987-05-29 | 1988-12-07 | Nec Corp | ダイオ−ド |
| US4734658A (en) * | 1987-08-14 | 1988-03-29 | Honeywell Inc. | Low voltage driven oscillator circuit |
| EP0371380B1 (de) * | 1988-11-29 | 1994-03-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Fotodiode-FET-Kombination mit optimierter Schichtstruktur |
| JP2709631B2 (ja) * | 1989-07-29 | 1998-02-04 | 光照 木村 | 光電磁気素子 |
| US5227659A (en) * | 1990-06-08 | 1993-07-13 | Trustees Of Boston University | Integrated circuit inductor |
| US5204586A (en) * | 1991-07-17 | 1993-04-20 | Siemens Solar Industries, L.P. | Solar powered lamp having a circuit for providing positive turn-on at low light levels |
| US5191302A (en) * | 1991-11-25 | 1993-03-02 | Lepel Corporation | MOSFET oscillator for supplying a high-power RF inductive load |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP01516692A patent/JP3257813B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-01-29 US US08/010,794 patent/US5362960A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-01 EP EP93400243A patent/EP0554186B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-01 DE DE69329126T patent/DE69329126T2/de not_active Expired - Fee Related
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| US10680130B2 (en) | 2017-03-10 | 2020-06-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | On-chip integration of MMIC and single photon detectors |
| US11177409B2 (en) | 2017-03-10 | 2021-11-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | On-chip integration of MMIC and single photon detectors |
| CN109274258A (zh) * | 2017-07-17 | 2019-01-25 | 斯沃奇集团研究和开发有限公司 | 具有起动电路的热电发电机 |
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| CN109274258B (zh) * | 2017-07-17 | 2021-11-05 | 斯沃奇集团研究和开发有限公司 | 具有起动电路的热电发电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0554186A1 (en) | 1993-08-04 |
| DE69329126D1 (de) | 2000-09-07 |
| EP0554186B1 (en) | 2000-08-02 |
| US5362960A (en) | 1994-11-08 |
| DE69329126T2 (de) | 2001-03-29 |
| JP3257813B2 (ja) | 2002-02-18 |
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