JPH06260674A - Phototransistor - Google Patents

Phototransistor

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JPH06260674A
JPH06260674A JP5045050A JP4505093A JPH06260674A JP H06260674 A JPH06260674 A JP H06260674A JP 5045050 A JP5045050 A JP 5045050A JP 4505093 A JP4505093 A JP 4505093A JP H06260674 A JPH06260674 A JP H06260674A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage transistor
phototransistor
output
transistor
output stage
Prior art date
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Pending
Application number
JP5045050A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichiro Koyama
順一郎 小山
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH06260674A publication Critical patent/JPH06260674A/en
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Abstract

PURPOSE:To accelerate response speed in a phototransistor in which an input transistor is Darlington-connected to an output transistor. CONSTITUTION:A phototransistor has an input transistor 11, an output stage transistor 12 in such a manner that the transistor 11 is Darlington-connected to the transistor 12, and comprises a life time killer diffused layer 24 formed only in the transistor 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ダーリントン接続され
たフォトトランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Darlington-connected phototransistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、ダーリントン接続された一般的
なNPNフォトトランジスタチップの等価回路を示す図
である。図示の如く、初段トランジスタ1と出力段トラ
ンジスタ2がダーリントン接続されている。図中、3は
受光部、4はコレクタ端子、5はエミッタ端子である。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of a general NPN phototransistor chip connected in Darlington. As shown in the figure, the first-stage transistor 1 and the output-stage transistor 2 are Darlington-connected. In the figure, 3 is a light receiving part, 4 is a collector terminal, and 5 is an emitter terminal.

【0003】このフォトトランジスタチップにおいて、
応答速度を図3に示す測定方法により測定した場合の入
・出力波形を図4に示す。図3中、6は発光ダイオー
ド、Vccは直流電源、RLはコレクタ負荷抵抗、IC
出力電流(コレクタ電流)、IBは光励起電流(ベース
電流)、IFは前記発光ダイオード6を発光させる入力
電流である。また、図4中、trはフォトトランジスタ
の出力電流ICの上昇時間であり、toffは発光ダイオー
ド6の入力電流IFを切ってからフォトトランジスタの
出力電流ICが定常値の10%以下になるまでの時間を
示すものである。
In this phototransistor chip,
FIG. 4 shows input / output waveforms when the response speed is measured by the measuring method shown in FIG. In FIG. 3, 6 is a light emitting diode, Vcc is a DC power source, R L is a collector load resistance, I C is an output current (collector current), I B is a photoexcitation current (base current), and I F is the light emitting diode 6 which emits light. This is the input current to be applied. Further, in FIG. 4, tr is the rise time of the output current I C of the phototransistor, and t off is the output current I C of the phototransistor after the input current I F of the light emitting diode 6 is cut off and is 10% or less of the steady value. It shows the time until it becomes.

【0004】応答速度toffは下記の関係式で表わせ
る。
The response speed t off can be expressed by the following relational expression.

【0005】 toff=top+tstg+tf・・・・・・(1) top:光励起により発生した少数キャリアが消滅するま
での時間 fstg:蓄積時間 tstg=τsln(hFEB/IC)・・・・・(2) τs≒0.6/2πfb+τnc/2・・・・・(3) hFE:直流電流増幅率 fb:ベース遮断周波数 τnc:コレクタ層の少数キャリアの寿命 tf:下昇時間 tf=τFFE・・・・・・・・・・・・・・・ (4) τF≒1/2πfT+1.7RLTC ・・・・・ (5) fT:トランジション周波数 RL:コレクタ負荷抵抗 CTC:コレクタ遷移容量 従って、応答速度toffはトランジスタの直流電流増幅
率hFEを大きくすると長くなり、要求される応答速度t
offにより直流電流増幅率hFEを選別する必要がある。
[0005] t off = t op + t stg + t f ······ (1) t op: time until the minority carriers generated by photoexcitation to disappear f stg: storage time t stg = τ s ln (h FE I B / I C ) ・ ・ ・ ・ ・ (2) τ s ≈0.6 / 2π f b + τ nc / 2 ・ ・ ・ (3) h FE : DC current amplification factor f b : Base cutoff frequency τ nc : minority carrier lifetime of the collector layer t f: ShitaNoboru time t f = τ F h FE ··············· (4) τ F ≒ 1 / 2πf T + 1.7R L C TC (5) f T : transition frequency RL : collector load resistance C TC : collector transition capacitance Therefore, the response speed t off becomes longer as the DC current amplification factor h FE of the transistor increases, and is required. Response speed t
It is necessary to select the DC current gain h FE according to off .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】特に、ダーリントン接
続されたフォトトランジスタは本来高出力化を目的とす
るものであり、応答速度の高速化が大きな課題である。
In particular, a Darlington-connected phototransistor is originally intended to achieve high output, and a high response speed is a major issue.

【0007】そこで、応答速度toffを速くする為に
は、直流電流増幅率hFEを小さくしなければならない
が、これはフォトトランジスタの出力を小さくすること
を意味する。従って、出力を確保する為には、発光ダイ
オード6の出力を上げるか、又はフォトトランジスタに
おける受光部3の受光面積を大きくする等により、光励
起電流IBを向上しなければならない。しかし、これは
コストの上昇及びデバイスの大型化を伴うこととなる。
Therefore, in order to increase the response speed t off , the direct current amplification factor h FE must be reduced, which means that the output of the phototransistor is reduced. Therefore, in order to secure the output, the photoexcitation current I B must be improved by increasing the output of the light emitting diode 6 or increasing the light receiving area of the light receiving unit 3 in the phototransistor. However, this involves an increase in cost and an increase in size of the device.

【0008】また、上記関係式(1),(2),(3)
より、蓄積時間tstgは、コレクタ層の小数キャリアの
寿命τncに依存しており、該コレクタ層の小数キャリア
の寿命τncを短くすることにより、応答速度toffを短
くすることができる。その方法としては、フォトトラン
ジスタに、例えばAu,Pt等のライフタイムキラーを
拡散する方法があるが、該ライフタイムキラーを拡散し
た際、下記に示すような不具合が発生する。
Further, the above relational expressions (1), (2), (3)
Therefore , the storage time t stg depends on the life τ nc of the minority carriers in the collector layer, and the response speed t off can be shortened by shortening the life τ nc of the minority carriers in the collector layer. As a method therefor, there is a method of diffusing a lifetime killer such as Au or Pt in the phototransistor. However, when the lifetime killer is diffused, the following problems occur.

【0009】(1)一般的に、フォトトランジスタ全体
にライフタイムキラーを拡散した場合、コレクタ・エミ
ッタ間遮断電流(リーク電流)が増大するが、初段トラ
ンジスタ1のリーク電流は出力段トランジスタ2のベー
スに流れ込む為、高温で誤動作する可能性がある。
(1) Generally, when the lifetime killer is diffused in the entire phototransistor, the collector-emitter cutoff current (leakage current) increases, but the leakage current of the first-stage transistor 1 is the base of the output-stage transistor 2. Since it flows into the, it may malfunction at high temperature.

【0010】(2)フォトトランジスタ全体にライフタ
イムキラーを拡散した場合、直流電流増幅率hFEが低下
する。
(2) When the lifetime killer is diffused in the entire phototransistor, the direct current amplification factor h FE is lowered.

【0011】(3)フォトトランジスタにおける受光部
3にライフタイムキラーを拡散した場合、光励起電流I
Bが減少する。
(3) When the lifetime killer is diffused in the light receiving portion 3 of the phototransistor, the photoexcitation current I
B decreases.

【0012】本発明は、上記課題に鑑み、応答速度の高
速化が図れる半導体装置を提供することを目的とするも
のである。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of achieving a high response speed.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のフォトトランジ
スタは、初段トランジスタ及び出力段トランジスタを備
え、前記初段トランジスタ及び出力段トランジスタがダ
ーリントン接続されたフォトトランジスタにおいて、前
記出力段トランジスタにのみライフタイムキラー拡散層
を形成したことを特徴とするものである。
A phototransistor of the present invention comprises a first stage transistor and an output stage transistor, and in the phototransistor in which the first stage transistor and the output stage transistor are Darlington connected, only the output stage transistor is a lifetime killer. It is characterized in that a diffusion layer is formed.

【0014】[0014]

【作用】上述したように本発明のフォトトランジスタ
は、出力段トランジスタにのみライフタイムキラー拡散
層を形成する構成なので、上述した関係式(1),
(2),(3)において、前記出力段トランジスタにお
けるコレクタ層の少数キャリア寿命τncが短かくなり、
蓄積時間tstgが短かくなる。従って、応答速度toff
短かくなり高速化できる。
As described above, since the phototransistor of the present invention has a structure in which the lifetime killer diffusion layer is formed only in the output stage transistor, the relational expression (1),
In (2) and (3), the minority carrier lifetime τ nc of the collector layer in the output stage transistor becomes short,
The accumulation time t stg becomes short. Therefore, the response speed t off is shortened and the speed can be increased.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の一実施例について、図1を参照して
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0016】図1は、初段トランジスタと出力段トラン
ジスタがダーリントン接続されたNPNフォトトランジ
スタの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an NPN phototransistor in which a first stage transistor and an output stage transistor are Darlington connected.

【0017】図1に示すように、本発明のNPNフォト
トランジスタは、初段トランジスタ部11と出力段トラ
ンジスタ部12と受光部13とがN-エピタキシャル層
14上に形成され、該N-エピタキシャル層14は前記
初段トランジスタ部11のコレクタ層15及び出力段ト
ランジスタ部12のコレクタ層16となり、N+基板1
7を介してコレクタ電極18に接続される。また、前記
初段トランジスタ部11のエミッタ層19と出力段トラ
ンジスタ部12のベース層20は、初段トランジスタ部
11のエミッタ電極(出力段トランジスタ部12のベー
ス電極)21により接続されている。さらに、出力段ト
ランジスタ部12のエミッタ層22は出力段トランジス
タ部12のエミッタ電極23に接続される。加えて、前
記出力段トランジスタ部12は例えばAu,Pt等の重
金属膜により、ライフタイムキラー拡散層24が形成さ
れてなる構造である。尚、図中、25は受光部13のア
ノード層(初段トランジスタ部11のベース層)であ
り、26はN+チャンネルストッパーであり、27はS
iO2膜である。
As shown in FIG. 1, NPN phototransistor of the present invention includes a first-stage transistor 11 and an output stage transistor 12 and the light receiving portion 13 the N - is formed on the epitaxial layer 14, the N - epitaxial layer 14 Is the collector layer 15 of the first-stage transistor section 11 and the collector layer 16 of the output-stage transistor section 12, and the N + substrate 1
It is connected to the collector electrode 18 via 7. The emitter layer 19 of the first-stage transistor section 11 and the base layer 20 of the output-stage transistor section 12 are connected by the emitter electrode (base electrode of the output-stage transistor section 12) 21 of the first-stage transistor section 11. Further, the emitter layer 22 of the output stage transistor section 12 is connected to the emitter electrode 23 of the output stage transistor section 12. In addition, the output stage transistor section 12 has a structure in which the lifetime killer diffusion layer 24 is formed of a heavy metal film such as Au or Pt. In the figure, 25 is an anode layer of the light receiving portion 13 (base layer of the first-stage transistor portion 11), 26 is an N + channel stopper, and 27 is S.
This is an iO 2 film.

【0018】前記ライフタイムキラー拡散層24は、例
えば次のようにして形成することができる。出力段トラ
ンジスタ部12のエミッタ電極23の形成前に、前記出
力段トランジスタ部12上に形成されたSiO2膜27
の一部を除去し、スパッタ法等により、例えばAu,P
t等の重金属膜を被着する。
The lifetime killer diffusion layer 24 can be formed, for example, as follows. Before forming the emitter electrode 23 of the output stage transistor section 12, the SiO 2 film 27 formed on the output stage transistor section 12 is formed.
Of the Au, P, etc.
A heavy metal film such as t is deposited.

【0019】次に、例えば約900℃の温度で、1時間
程度熱処理を行い、その後、王水処理を行う事により不
要箇所の重金属膜を除去する。
Next, for example, a heat treatment is performed at a temperature of about 900 ° C. for about 1 hour, and then an aqua regia treatment is performed to remove the heavy metal film in unnecessary portions.

【0020】上述により、出力段トランジスタ部12に
のみ選択的にライフタイムキラーが拡散され、ライフタ
イムキラー拡散層24が形成される。
As described above, the lifetime killer is selectively diffused only in the output stage transistor section 12 to form the lifetime killer diffusion layer 24.

【0021】このように、本発明のフォトトランジスタ
は、出力段トランジスタ部12にのみライフタイムキラ
ー拡散層24を形成する構成なので、上述した関係式
(1),(2),(3)において、出力段トランジスタ
部12のコレクタ層16の少数キャリア寿命τncが短か
くなり、蓄積時間tstgが短かくなる。従って、応答速
度toffが短かくなり高速化できる。
As described above, the phototransistor of the present invention has a structure in which the lifetime killer diffusion layer 24 is formed only in the output stage transistor section 12. Therefore, in the above relational expressions (1), (2) and (3), The minority carrier lifetime τ nc of the collector layer 16 of the output stage transistor unit 12 becomes short, and the accumulation time t stg becomes short. Therefore, the response speed t off is shortened and the speed can be increased.

【0022】ここで、本発明のフォトトランジスタは、
出力段トランジスタ部12にのみライフタイムキラー拡
散層24を形成したので、出力段トランジスタの直流電
流増幅率hFEは低下する。しかし、ダーリントン接続さ
れたフォトトランジスタとしての直流電流増幅率hFE
低下を防ぐために、前記出力段トランジスタの直流電流
増幅率hFEの低下分を初段トランジスタの直流電流増幅
率hFEを上げることにより補うこととする。
Here, the phototransistor of the present invention is
Since the lifetime killer diffusion layer 24 is formed only in the output stage transistor section 12, the direct current amplification factor h FE of the output stage transistor is reduced. However, in order to prevent a decrease in DC current gain h FE of a phototransistor which are Darlington connected, an decrement of the DC current amplification factor h FE of the output stage transistor by increasing the DC current amplification factor h FE of the first stage transistor I will make up for it.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、フォトト
ランジスタにおいて、出力段トランジスタにのみライフ
タイムキラー拡散層を形成する構成なので、前記出力段
トランジスタにおけるコレクタ層の少数キャリア寿命が
短かくなり、蓄積時間が短くなる。従って、応答速度が
短かくなり高速化される。
As described above, according to the present invention, in the phototransistor, since the lifetime killer diffusion layer is formed only in the output stage transistor, the minority carrier life of the collector layer in the output stage transistor becomes short. , The accumulation time becomes shorter. Therefore, the response speed becomes short and the speed is increased.

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

【図1】本発明の一実施例を示すフォトトランジスタの
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a phototransistor showing an embodiment of the present invention.

【図2】ダーリントン接続された一般的なNPNフォト
トランジスタチップの等価回路を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of a general NPN phototransistor chip connected in Darlington.

【図3】図2に示すフォトトランジスタの応答速度測定
方法を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a method of measuring a response speed of the phototransistor shown in FIG.

【図4】図3に示す応答速度測定方法により測定した場
合の入・出力波形を示す図である。
4 is a diagram showing input / output waveforms when measured by the response speed measuring method shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 初段トランジスタ部 12 出力段トランジスタ部 24 ライフタイムキラー拡散層 11 First Stage Transistor Section 12 Output Stage Transistor Section 24 Lifetime Killer Diffusion Layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 初段トランジスタ及び出力段トランジス
タを備え、前記初段トランジスタ及び出力段トランジス
タがダーリントン接続されたフォトトランジスタにおい
て、前記出力段トランジスタにのみライフタイムキラー
拡散層を形成したことを特徴とするフォトトランジス
タ。
1. A phototransistor comprising a first stage transistor and an output stage transistor, wherein the first stage transistor and the output stage transistor are Darlington connected, wherein a lifetime killer diffusion layer is formed only in the output stage transistor. Transistor.
JP5045050A 1993-03-05 1993-03-05 Phototransistor Pending JPH06260674A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5045050A JPH06260674A (en) 1993-03-05 1993-03-05 Phototransistor

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JP5045050A JPH06260674A (en) 1993-03-05 1993-03-05 Phototransistor

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2314844A (en) * 1996-06-27 1998-01-14 British Polythene Ltd Improvements in or relating to film and/or coatings
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