JPS5816809B2 - 光発振回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光発振回路に関するものである。

第１図は特公昭５１−３６９９１号公報で示されている
ところの光感固体発振素子と同様なｐｎｐｎ４層の半導
体素子から構成された光発振素子１を用いた従来の光発
振回路を示すものである。

光発振素子１はｎ型半導体不純物基板１ａの片面にｐ型
半導体不純物層１ｂを形成し、他面の１部分にｐ型半導
体不純物層１ｃを形成し、該ｐ型半導体不純物層１ｃに
ｎ型半導体不純物層１ｄを拡散形成し、ｎ型半導体不純
物基板１ａにコレクタＣの電極を、また□型半導体不純
物層１ｄにエミッタＥの電極を、更にｐ型半導体不純物
層１ｃにベースＢの電極を夫々形成したものである。

ところで第１図に示すようにコレクタＣ、エミッタ８間
に出力用の負荷抵抗３を介して直流の電源２をｐ型半導
体不純物層１ｃと、ｎ型半導体不純物基板１ａの接合に
対して逆方向になるように接続して電源電圧を印加し、
コレクタＣを含む側に図示するように光Ｘを照射すると
光Ｘの照射による素子の内部定数の変化によって発振が
開始されるのである。

即ち光Ｘが照射されると、ｎ型半導体不純物基板１ａと
ｐ型半導体不純物層１ｂとのＰＮ接合に光起電力が発生
し、該接合は順方向バイアスされｎｐｎｐの４層のサイ
リスク構造においてゲート電流が流れたのと同様の状態
となり、図示するイの経路に電流が流れ出し、ｐ型半導
体不純物層１ｃ、ｎ型半導体不純物層１ｄの接合は導通
状態となり、その結果図示せる口の経路にも電流が流れ
る。

ところがサイリスク構造がオンするとｐ型半導体不純物
層１ｂの電位はｎ型半導体不純物層１ｄの電位に近いも
のとなり、ｎ型半導体不純物基板１ａとｐ型半導体不純
物層１ｂの接合のうちの図における左側の部分は１ａの
不純物基板が正極、１ｂの不純物層が負極となって逆方
向バイアスされる。

このとき１ａの不純物基板と１ｂの不純物層の接合を流
れる電流は光Ｘの照射による光電流と接合に存在する接
合容量を充電する充電電流である。

この充電電流は、接合容量に電荷が蓄積されるに伴って
減少し、やがて零となる。

この時イの経路を通って流れる電流は光電流のみとなり
、この光電流がｎｐｎｐのサイリスク構造の保持電流以
下であれば、サイリスクは非導通状態となる。

つまりｐ型半導体不純物層１ｃとｎ型半導体不純物基板
１ａとの接合が非導通状態となり、口の経路の電流も遮
断される。

電流が遮断されてもｐ型半導体不純物層１ｂの電位はｎ
型半導体不純物基板１ａとｐ型半導体不純物層１ｂ間の
接合容量に蓄積された電荷はためしばらくはｎ型半導体
不純物基板１ａより低い電位となっている。

（ｎ型半導体不純物基板１ａは１ｂの不純物層に比べて
抵抗は大きく、口の経路に流れる電流によりｎ型半導体
不純物基板１ａの左側と右側とは、比較的大きな電位差
が生じる。

この電位差の分だけ接合容量に電荷が蓄積される）引き
続き光発振素子１に光Ｘが当たり続けると上記の接合容
量の電荷は光電流により放電し、やがて最初の状態に戻
り、再び接合は順方向バイアスされる。

このこ吉を繰り返して発振が持続する。

従って照射光Ｘの光量により光電流が変化し、ｎ型半導
体不純物基板１ａとｐ型半導体不純物層１ｂとの接合容
量の電荷の放電時間が変わる。

このことにより光発振素子１の発振周波数が照射光Ｘの
量により変化する。

一方、入射光量が強いと接合を流れる光電流が増大して
接合容量の充電電流が零となってもサイリスク構造の保
持電流以上となって光発振素子１は導通状態を続ける。

第２図ａは光Ｘの−い場合の回路電流■を、同図すは弱
い光Ｘの照射がある場合の回路型ｉＩを、同図Ｃは中程
度の光Ｘの照射の場合の回路電流■を夫々示し、上述の
導通が保持された場合の回路電流■。

は第２図ｄのように一定となり発振が停止する。

本発明は上述の欠点に鑑みて提供したもので、その目的
とするところは、光発振素子の照射する光の強度を増し
ても発振が停止せず、光強度が弱い場合と同様に光の強
さに応じて発振周波数を変化させることができる光発振
回路を提供するにある。

第３図は一実施例の回路図を示し、以下実施例によって
説明する。

第３図実施例回路は第１図従来例回路において、光発振
素子１のベースＢ（ｐ層）と電源２の負極との間にツェ
ナダイオード４を挿入接続し、且つ負荷抵抗たる抵抗３
にコンデンサ５を並列接続したものである。

しかして光発振素子１に照射する光が比較的弱いときは
従来例回路と同様に発振する。

次に第２図ｄのように強い光Ｘが入射したときの動作を
説明する。

金策２図ｄに相当する光Ｘが入射したとすると、抵抗３
の電圧降下■。

は■。−Ｉｏ−Ｒとなる。

（但し、Ｉｏは回路電流Ｒは抵抗３の抵抗値）ところが
、ツェナダイオード４のツェナ電圧Ｖｚが電圧降下Ｖ。

より小さいさき、即ち■。＞Ｖｚならば光発振素子１の
エミッタＥ・ベース８間には逆方向電圧がかかり光発振
素子１に流れる電流を遮断し、この光発振素子１のオフ
状態にする。

この光発振素子１が一旦オンからオフ状態に転移すると
、それまで順方向がバイアスされていたコレクタＣ・デ
ー１０間の接合が接合容量のため、この接合（コレクタ
Ｃ・デー１０間）も逆方向バイアスされる。

一方エミッタＥ・ベース８間は光発振素子１に電流が流
れなくなって、オフ状態になってもコンデンサ５に電荷
が加えられているからしばらくの間はオフ状態を持続す
る。

即ちこのコンデンサ５は光発振素子１を確実にオフ状態
にする働きがある。

またコレクタＣ・デー１０間の接合は光発振素子１がオ
フ状態になってからしばらくは接合容量があるため、逆
方向にバイアスされたままであり、この逆バイアスが光
電流によりなくなるまでは光発振素子１はオンしない。

光発振素子１がオフ状態になった後、コンデンサ５の放
電が進み、コレクタＣ・デー１０間の接合容量にたくわ
えられた電荷が光電流により放電が完了すると、再び光
発振素子１はオン状態になる。

そして抵抗３の電圧降下がツェナ電圧Ｖｚよりも大きく
なると前記説明したように光発振素子１はオフ状態へ移
行する。

この現象を繰返し発振が持続する。

光発振素子１への入射光を強くしてゆくと、この光発振
素子１がオフ状態にあるときコレクタＣ・デー１０間を
流れる光電流が増して接合容量にたくわえられた電荷の
放電時間が短かくなり発振周波数が第４図のように増大
する。

同出力は抵抗３の両端から取るとよいが、コレクタＣと
電源２きの間に別の抵抗を挿入して、その両端から取る
ようにしても勿論よい。

本発明は、上述のように構成しであるから入射光がすこ
ぶる強い場合でもコンデンサがあるため一時的に光発振
素子を確実にオフ状態にできるものであって、発振が継
続して起きる入射光の強度範囲を大きく広げることがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路図、第２図ａ〜ｄは同上の動作説
明図、第３図は本発明の一実施例の回路図、第４図は同
上の動作説明図であり、１は光発振素子、１ａはｎ型半
導体不純物基板、１ｂ。 １ｃはｎ型半導体不純物層、１ｄはｎ型半導体不純物層
、２は電源、３は抵抗、４はツェナダイオード、５はコ
ンデンサ、Ｂはベース、Ｃはコレクタ、Ｅはエミッタで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体不純物基板の片面に該基板とは逆導電型半導
   体不純物層を形成し他面の１部に逆導電型半導体不純物
   層を設は該不純物層の上面に半導体不純物基板と同じ導
   電性の半導体不純物層を形成すると共に半導体不純物基
   板と半導体不純物層の表面及び前記逆導電型半導体不純
   物層の表面に夫夫コレクタ、エミッタ、ベースの電極を
   形成し、コレクタとエミッタとの間に直流の電源電圧を
   印加し、主にコレクタ側に光を照射して発振を行なわし
   める光発振素子を用いた光発振回路において、光発振素
   子のエミッタ側に接続する直流電源の負極と、光発振素
   子のエミッタとの間に負荷抵抗と、コンデンサとの並例
   回路を接続するとともに直流電源の負極と、光発振素子
   のベースの間にツェナダイオードを接続して成ることを
   特徴とする光発振回路。