JPS5858823B2 - Optical coupling semiconductor device - Google Patents

Optical coupling semiconductor device

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JPS5858823B2
JPS5858823B2 JP52028211A JP2821177A JPS5858823B2 JP S5858823 B2 JPS5858823 B2 JP S5858823B2 JP 52028211 A JP52028211 A JP 52028211A JP 2821177 A JP2821177 A JP 2821177A JP S5858823 B2 JPS5858823 B2 JP S5858823B2
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light
photothyristor
light emitting
semiconductor light
emitting diode
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昇一 柿本
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発光素子と受光素子とを組み合わせてなる光結
合半導体装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optically coupled semiconductor device comprising a combination of a light emitting element and a light receiving element.

最近、新らしい固体素子として半導体発光素子と半導体
受光素子とを組み合わせた光結合半導体装置(以下「ホ
トカプラ」と称する)が注目されており、固体リレーや
伝送線のアイソレーション等に広く利用されている。
Recently, optically coupled semiconductor devices (hereinafter referred to as "photocouplers"), which combine a semiconductor light-emitting element and a semiconductor light-receiving element, have been attracting attention as a new solid-state device, and are widely used for solid-state relays, transmission line isolation, etc. There is.

第1図と第2図は公知のホトカプラの断面図である。1 and 2 are cross-sectional views of a known photocoupler.

第1図および第2図において10は半導体発光素子とし
て通常使用される発光ダイオードであり、これはn形結
晶層11.p形結晶層12、両層の間に形成されるp−
n接合13、陰極電極14、陽極電極15から戊る。
In FIGS. 1 and 2, 10 is a light emitting diode commonly used as a semiconductor light emitting device, which is composed of an n-type crystal layer 11. p-type crystal layer 12, p- type crystal layer formed between both layers
It is removed from the n-junction 13, the cathode electrode 14, and the anode electrode 15.

発光ダイオード10の電極14−電極15間に電圧を印
加して電流を流せばp−n接合13近傍で光を発生させ
ることができる。
If a voltage is applied between the electrodes 14 and 15 of the light emitting diode 10 and a current is caused to flow, light can be generated near the pn junction 13.

20は固体リレー等で使用されるホトサイリスタであり
、これはp形エミッタ層21、n形ベース層22、p形
ベース層23、n形エミッタ層24、これらの各層間に
形成されるp−n接合25、p−n接合26、p−n接
合27及び陽極電極28、陰極電極29より戊る。
Reference numeral 20 denotes a photothyristor used in solid-state relays, etc., which consists of a p-type emitter layer 21, an n-type base layer 22, a p-type base layer 23, an n-type emitter layer 24, and a p- It is separated from the n-junction 25, the p-n junction 26, the p-n junction 27, the anode electrode 28, and the cathode electrode 29.

ホトサイリスタ20の電極28−電極29間に数Vの電
圧を印加した状態では、通常ホトサイリスタ20はオフ
状態にあるが、これに発光ダイオード10から放射され
る光を照射すると、ホトサイリスタ20の中央の接合〔
n形ベース層22とp形ベース層23との間に形成され
る接合〕 26近傍において光電流が発生し、この光電
流によりホトサイリスタ20はオン状態ヘスイツチする
When a voltage of several volts is applied between the electrodes 28 and 29 of the photothyristor 20, the photothyristor 20 is normally in an off state, but when the light emitted from the light emitting diode 10 is irradiated onto it, the photothyristor 20 is turned off. Central joint [
A photocurrent is generated near the junction formed between the n-type base layer 22 and the p-type base layer 26, and the photocurrent switches the photothyristor 20 to the on state.

上述の発光ダイオード10の陰極電極14は金属導体5
1上に半田付けされ、陽極電極15は金属導体52とリ
ード線61により電気的に接続されている。
The cathode electrode 14 of the above-mentioned light emitting diode 10 is a metal conductor 5
The anode electrode 15 is electrically connected to the metal conductor 52 by a lead wire 61.

一方、ホトサイリスタ20の陽極電極28は金属導体5
3上に半田付けされ、陰極電極29はリード線62によ
り金属導体54と電気的に接続されている。
On the other hand, the anode electrode 28 of the photothyristor 20 is made of metal conductor 5.
The cathode electrode 29 is electrically connected to the metal conductor 54 by a lead wire 62.

金属導体51. 52.53.54はそれぞれ外部回路
と電気的に接続することができる。
Metal conductor 51. 52, 53, and 54 can be electrically connected to an external circuit, respectively.

半田付けやリードボンドを終えた発光ダイオード10と
ホトサイリスタ20とは第1図において、発光ダイオー
ド10の一方の主面(光取り出しの16とホトサイリス
タ20の主面の電極の除かれた部分(受光面)30とが
対向するように配置されている。
The light emitting diode 10 and the photothyristor 20 after soldering and lead bonding are shown in FIG. The light-receiving surface) 30 is arranged to face the light-receiving surface.

更に図では省略したが発光ダイオード10の光取り出し
面16とホトサイリスタ20の受光面30との間に透明
な屈折率の大きい物質を置くことにより、発光ダイオー
ド10からホトサイリスタ20へ伝達される光束を増加
させる工夫が通常なされる。
Furthermore, although not shown in the figure, by placing a transparent material with a high refractive index between the light extraction surface 16 of the light emitting diode 10 and the light receiving surface 30 of the photothyristor 20, the luminous flux transmitted from the light emitting diode 10 to the photothyristor 20 can be reduced. Efforts are usually made to increase the

金属導体51と金属導体52との間に電圧を印加して発
光ダイオード10に電流を流すと、p−n接合13近傍
で光が発生し、これらの光の一部は光取り出し面16を
通って外部へ放射される。
When a voltage is applied between the metal conductor 51 and the metal conductor 52 to cause a current to flow through the light emitting diode 10, light is generated near the p-n junction 13, and a portion of this light passes through the light extraction surface 16. and is radiated to the outside.

これらの光は発光ダイオード10の光取り出し面16に
対向するホトサイリスタ20の受光面30へ照射される
These lights are irradiated onto the light receiving surface 30 of the photothyristor 20, which faces the light extraction surface 16 of the light emitting diode 10.

照射された光の一部はホトサイリスタ20の内部へ入り
p −n接合26近傍に到達し、ここで光電流を発生さ
せる。
A part of the irradiated light enters the inside of the photothyristor 20 and reaches the vicinity of the p-n junction 26, where a photocurrent is generated.

これらの光電流がホトサイリスタ20をオフ状態からオ
ン状態へスイッチさせる。
These photocurrents switch the photothyristor 20 from an off state to an on state.

しかしながら、第1図に示す構造では次のような欠点が
ある。
However, the structure shown in FIG. 1 has the following drawbacks.

通常、受光素子の材料にはシリコン(Si)が用いられ
、発光ダイオードとしてはSiドープGaAs発光ダイ
オードが一般に用いられる。
Typically, silicon (Si) is used as the material for the light receiving element, and a Si-doped GaAs light emitting diode is generally used as the light emitting diode.

その場合、発光ダイオードのピーク波長は9400’A
である。
In that case, the peak wavelength of the light emitting diode is 9400'A
It is.

この9400’Aの光に対してSi結晶の吸収係数は5
00cm−1程度である。
The absorption coefficient of Si crystal for this 9400'A light is 5
It is about 00 cm-1.

即ち、ホトサイリスタ20の主面30を通って結晶内部
へ入ってきた光は約20μmはどの深さでほとんど吸収
されてしまう。
That is, most of the light that has entered the interior of the crystal through the main surface 30 of the photothyristor 20 is absorbed at a depth of approximately 20 μm.

従って、ホトサイリスタ20の中央のp−n接合26が
主面30から20μm以上深い位置にある場合には、発
光ダイオードからp−n接合26近傍へ到達する光束は
小さく、ホトサイリスタ20で発生する光電流は非常に
小さくなってしまう。
Therefore, when the p-n junction 26 at the center of the photothyristor 20 is located at a depth of 20 μm or more from the main surface 30, the light flux reaching the vicinity of the p-n junction 26 from the light emitting diode is small and is generated in the photothyristor 20. The photocurrent becomes very small.

即ちホトカプラの光伝達効果が悪い。That is, the light transmission effect of the photocoupler is poor.

以上の欠点をなくすために考えられたのが第2図に示す
構造のホトカプラである。
A photocoupler having the structure shown in FIG. 2 was devised to eliminate the above drawbacks.

このホトカプラでは発光ダイオード10の一方の主面(
光取り出し面)16がホトサイリス1夕20の側面31
に対向して配置されている。
In this photocoupler, one main surface of the light emitting diode 10 (
Light extraction surface) 16 is the side surface 31 of the photocilis 1 and 20
is placed opposite.

p−n接合26は側面31に露出している(もしくはガ
ラスのような透明で安定な物質で被われている)ので、
発光ダイオード10から既槙寸された光はホトサイリス
タ20のp −n接合26近傍へ直接(第1図の場合の
ように途中で吸収されることなく)到達する。
Since the p-n junction 26 is exposed on the side surface 31 (or covered with a transparent and stable material such as glass),
The light emitted from the light emitting diode 10 directly reaches the vicinity of the p-n junction 26 of the photothyristor 20 (without being absorbed on the way as in the case of FIG. 1).

これらの光が光電流を発生させて、ホトサイリスタ20
をオフ状態からオン状態へスイッチされる。
These lights generate a photocurrent and the photothyristor 20
is switched from the off state to the on state.

しかしながら、このホトカプラにも次のような欠点があ
る。
However, this photocoupler also has the following drawbacks.

一般にホトサイリスタの光に良く応答する部分はp−n
接合26とその近傍に伸びる空乏層〔第1図および第2
図において32で示された部分である。
Generally, the part of a photothyristor that responds well to light is p-n
The depletion layer extending to the junction 26 and its vicinity [Figures 1 and 2]
This is the part indicated by 32 in the figure.

今、p形ベース層23のキャリア濃度が、n形ベース層
22のキャリア濃度よりも十分大きいと仮定すれば、空
乏層32の陥は≠! eV/eNpで与えられる。
Now, if we assume that the carrier concentration in the p-type base layer 23 is sufficiently higher than the carrier concentration in the n-type base layer 22, the depression in the depletion layer 32 is ≠! It is given by eV/eNp.

εはSiの誘電率、eは電子の電荷、■は印加電圧で通
常数Vである。
ε is the dielectric constant of Si, e is the electron charge, and ■ is the applied voltage, which is usually several volts.

今、n形ベース層22のキャリア濃度NDをI X 1
0”/7として空乏層32の幅を計算すると10μm程
度となる。
Now, the carrier concentration ND of the n-type base layer 22 is I x 1
If the width of the depletion layer 32 is calculated as 0''/7, it will be about 10 μm.

即ち第2図においてホトサイリスタ20の側面31で光
に良く応答するのはp−n接合26近傍の約10μmの
幅をもった領域32である。
That is, in FIG. 2, the region 32 on the side surface 31 of the photothyristor 20 having a width of about 10 μm near the p-n junction 26 responds well to light.

一方、発光ダイオード10の主面16は通常4.00μ
m X400μmの形状をしている。
On the other hand, the main surface 16 of the light emitting diode 10 is usually 4.00μ
It has a shape of m x 400 μm.

従って、発光ダイオード10側からみれば、光取り出し
面16から放射される光のうち約10μm程度の幅から
放射される光のみがホトサイリスタ20の受光部へ到達
することとなる。
Therefore, when viewed from the light emitting diode 10 side, of the light emitted from the light extraction surface 16, only the light emitted from a width of approximately 10 μm reaches the light receiving portion of the photothyristor 20.

即ち第2図に示す構成では発光ダイオード10の光取り
出し面16から放射される光の大部分が無駄になり、光
伝達効率も良くない。
That is, in the configuration shown in FIG. 2, most of the light emitted from the light extraction surface 16 of the light emitting diode 10 is wasted, and the light transmission efficiency is also poor.

この無駄な光を無くすためには発光ダイオードの光取り
出し面16の形状を細長く、例えば一辺を400μmに
したまま、他方の一辺を数10μm程度にしてやれば良
い。
In order to eliminate this wasted light, the shape of the light extraction surface 16 of the light emitting diode may be elongated, for example, by making one side 400 μm while the other side is approximately several tens of μm.

しかしながら数10μm程度の幅の発光ダイオードでは
取り扱いが難かしく、素子製造及び組み立てのうえで様
様な問題が生じる。
However, a light emitting diode with a width of about several tens of micrometers is difficult to handle, and various problems arise in device manufacturing and assembly.

更に第1図および第2図に示すような従来の構造では、
発光ダイオード10の組み立て(半田付け、リードボン
ド)とホトサイリスタ20の組立をそれぞれ別に行ない
、その後、発光ダイオード10とホトサイリスタ20と
の位置合わせを行なうので工程が複雑であり、また位置
合わせを精度よく行いえないという欠点があった。
Furthermore, in the conventional structure shown in FIGS. 1 and 2,
Assembling the light emitting diode 10 (soldering, lead bonding) and the photothyristor 20 are performed separately, and then the light emitting diode 10 and the photothyristor 20 are aligned, so the process is complicated and the alignment is not accurate. It had the disadvantage that it could not be performed well.

また、一般に光伝達効率は発光素子と受光素子との距離
が短いほど大きくなるので、両者をできるだけ近接させ
たいが、第1図や第2図に示す従来の構造では発光素子
の光取り出し面16上にリード線61が在るので両者を
余り近づけることができない。
In addition, in general, the light transmission efficiency increases as the distance between the light emitting element and the light receiving element becomes shorter, so it is desirable to have them as close as possible. However, in the conventional structure shown in FIGS. Since there is a lead wire 61 above, the two cannot be brought very close together.

本発明では上述の欠点を鑑みてなされたものであり、光
伝達効率が大きく、組み立てが容易であり、発光素子と
受光素子の位置合わせを精度良く、しかも十分に近接し
て配置することができる光結合半導体装置を提供するこ
とを目的としたものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and has a high light transmission efficiency, is easy to assemble, and can accurately align the light emitting element and the light receiving element, and can be arranged sufficiently close to each other. The object is to provide an optically coupled semiconductor device.

本発明の主旨とするところは、主面とほぼ平行なp−n
接合面を少なくとも1つ有し、このp −n接合面近傍
において光を発生する半導体発光素子と、主面とほぼ平
行なp−n接合面を少なくとも1つ有し、このp−n接
合面近傍において光に応答する半導体受光素子とからな
る光結合半導体装置において、上記半導体発光素子の実
質的に平行に相背向する二つの側面のうち少なくとも一
つの側面と上記半導体受光素子の側面とが対向しており
、かつ、この相対向する側面間にのみ透明で屈折率が少
なくとも空気より大きい絶縁物質が充填されており、上
記半導体発光素子の側面から放射される光が上記半導体
受光素子の側面へ効率よく照射されることを特徴とする
ホトカプラである。
The gist of the present invention is that p-n is approximately parallel to the main surface.
a semiconductor light emitting element having at least one junction surface and generating light in the vicinity of the p-n junction surface; In an optically coupled semiconductor device comprising a semiconductor light-receiving element that responds to light in the vicinity, at least one side surface of two substantially parallel opposing side surfaces of the semiconductor light-emitting element and a side surface of the semiconductor light-receiving element A transparent insulating material having a refractive index at least higher than air is filled only between the opposing side surfaces, and the light emitted from the side surface of the semiconductor light emitting device is transmitted to the side surface of the semiconductor light receiving device. This is a photocoupler that is characterized by efficient irradiation.

以下、実施例により本発明を説明する。The present invention will be explained below with reference to Examples.

第3図は本発明によるホトカプラの一実施例の断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view of an embodiment of a photocoupler according to the present invention.

第3図に示すホトカプラにおいては、絶縁性基板71上
に発光ダイオード10とホトサイリスタ20とが組み立
てられている。
In the photocoupler shown in FIG. 3, a light emitting diode 10 and a photothyristor 20 are assembled on an insulating substrate 71.

発光ダイオード10の陰極電極14は絶縁性基板T1上
電気的に接続された金属膜(または金属板)51上に半
田付けされ、ホトサイリスタ20の陽極電極28は絶縁
性基板71上に電気的に接続された他の金属膜(金属板
)53上に半田付けされる。
The cathode electrode 14 of the light emitting diode 10 is soldered onto a metal film (or metal plate) 51 electrically connected to the insulating substrate T1, and the anode electrode 28 of the photothyristor 20 is electrically connected to the insulating substrate T1. It is soldered onto another connected metal film (metal plate) 53.

発光ダイオード10の陽極電極15及びホトサイリスタ
20の陰極電極29はそれぞれリード線61゜リード線
62により絶縁性基板71の他の金属膜52、金属膜5
4へ電気的に接続される。
The anode electrode 15 of the light emitting diode 10 and the cathode electrode 29 of the photothyristor 20 are connected to other metal films 52 and 5 of the insulating substrate 71 by lead wires 61 and 62, respectively.
4.

発光ダイオード10の側面17とホトサイリスタ20の
側面31との間を透明で屈折率の大きい絶縁物、例えば
エポキシ樹脂72等で埋める。
The space between the side surface 17 of the light emitting diode 10 and the side surface 31 of the photothyristor 20 is filled with a transparent insulator having a high refractive index, such as an epoxy resin 72.

金属膜(金属板)51と金属膜(金属板)52との間に
電圧を印加すれば発光ダイオード10に電流が流れ、p
−n接合13近傍において光が発生し、この光は発光ダ
イオード10の側面17を通って透明な絶縁物72を通
り、ホトサイリスタ20の(llIJi 31へ到達す
る。
When a voltage is applied between the metal film (metal plate) 51 and the metal film (metal plate) 52, a current flows through the light emitting diode 10, and p
Light is generated near the -n junction 13, passes through the side surface 17 of the light emitting diode 10, passes through the transparent insulator 72, and reaches the (llIJi 31) of the photothyristor 20.

ホトサイリスタ20の側面のp−n接合26及びその近
傍32へ到達した光は光電流を発生させてホトサイリス
タ20をオフ状態からオン状態へスイッチさせる。
The light reaching the p-n junction 26 on the side surface of the photothyristor 20 and its vicinity 32 generates a photocurrent that switches the photothyristor 20 from an off state to an on state.

発光ダイオード10の内部で発生した光は主面16や側
面17′からも外部へ放射されるが、主面16や側面1
7′の外部は空気(又は屈折率の小さい物質にしておく
)であるため、全反射の効果が大きくこれらの面を通っ
て外部へ放射される光の割合は小さい。
The light generated inside the light emitting diode 10 is also radiated to the outside from the main surface 16 and side surfaces 17';
Since the outside of 7' is air (or a substance with a low refractive index), the effect of total internal reflection is large and the proportion of light radiated to the outside through these surfaces is small.

一方、側面17の外部には屈折率の大きい物質72があ
るので、全反射の効果は小さく、主面16や側面17’
で反射された光までも側面17から取り出すことができ
る。
On the other hand, since there is a material 72 with a high refractive index outside the side surface 17, the effect of total reflection is small, and the main surface 16 and the side surface 17'
Even the light reflected by can be taken out from the side surface 17.

従って、発光ダイオード10内部で発生した光を効果的
にホトサイリスタ20へ導くことができる。
Therefore, light generated inside the light emitting diode 10 can be effectively guided to the photothyristor 20.

また、第3図に示すホトカプラにおいては、発光ダイオ
ード10とホトサイリスタ20は同一の絶縁性基体71
上に組み立てられるので、糺み立て工程が簡単となり、
発光ダイオード10とホトサイリスタ20の位置合せも
容易である。
Furthermore, in the photocoupler shown in FIG.
Since it can be assembled on the top, the tying process is easy.
It is also easy to align the light emitting diode 10 and the photothyristor 20.

更に発光ダイオード10の側面17とホトサイリスタ2
0の側面31とが対向しており、第1図や第2図に示す
ホトカプラの場合のように対向する面上にリード線が存
在しないので、発光ダイオード10とホトサイリスタ2
0とを十分に接近させることができ、光伝達効率を大き
くすることができる。
Furthermore, the side surface 17 of the light emitting diode 10 and the photothyristor 2
The light emitting diode 10 and the photothyristor 2
0 can be made sufficiently close to each other, and the light transmission efficiency can be increased.

第4図は本発明によるホトカプラの他の実施例の断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view of another embodiment of the photocoupler according to the present invention.

第4図に示すホトカプラでは発光ダイオード10の側面
17aと対向してホトサイリスタ20aの側面31aが
、発光ダイオード10の他の側面17bと対向して他の
ホトサイリスタ20bの側面31bが配設されている。
In the photocoupler shown in FIG. 4, a side surface 31a of the photothyristor 20a is arranged opposite to the side surface 17a of the light emitting diode 10, and a side surface 31b of the other photothyristor 20b is arranged opposite to the other side surface 17b of the light emitting diode 10. There is.

図では省略されているがホトサイリスタ20aの陰極電
極29aはホトサイリスタ20bの陽極電極28bと電
気的に接続され〔陰極電極29aをリード線62aによ
り金属膜(金属板)へ接続し、陽極電極28bをリード
線62bにより同一の金属膜(金属板)へ接続する〕、
ホトサイリスタ20aの陽極電極28aはホトサイリス
タ20bの陰極電極29bと電気的に接続されている〔
絶縁性基体71上で金属膜(金属板)53aと金属膜(
金属板)53bとが電気的に接続されている〕。
Although not shown in the figure, the cathode electrode 29a of the photothyristor 20a is electrically connected to the anode electrode 28b of the photothyristor 20b. are connected to the same metal film (metal plate) by a lead wire 62b],
The anode electrode 28a of the photothyristor 20a is electrically connected to the cathode electrode 29b of the photothyristor 20b.
A metal film (metal plate) 53a and a metal film (
(metal plate) 53b is electrically connected].

第3図に示したホトカプラと同様に、発光ダイオード1
0、ホトサイリスタ20a及びホトサイリスタ20bは
、すべて同一絶縁性基体71上に配置されているので組
み立てが簡単であり、発光ダイオード10とホトサイリ
スタ20aとの位置合わせ、発光ダイオード10とホト
サイリスタ20bとの位置合わせが精度良く、また十分
に近接して行い得る。
Similar to the photocoupler shown in FIG.
0. Since the photothyristor 20a and the photothyristor 20b are all arranged on the same insulating substrate 71, assembly is easy. The alignment can be performed with high precision and sufficiently close to each other.

発光ダイオード10内部で発生した光は側面17aから
透明な屈折率の大きい絶縁物72aを通ってホトサイリ
スタ20aの側面31bへ、また側面17bから透明な
屈折率の大きい絶縁物72bを通ってホトサイリスタ2
0bの側面31bへ効果的に導びかれる。
Light generated inside the light emitting diode 10 passes from the side surface 17a through the transparent insulator 72a with a high refractive index to the side surface 31b of the photothyristor 20a, and from the side surface 17b through the transparent insulator 72b with a high refractive index to the photothyristor. 2
It is effectively guided to the side surface 31b of 0b.

この場合、発行ダイオード10の佃1面17a、17b
とほぼ垂直な側面および主面16は外部が空気であるた
め、全反射の効果が大きく、これらの面を通って外部へ
放射される光の割合は小さい。
In this case, Tsukuda 1 side 17a, 17b of issuing diode 10
Since the outside of the side surface and the main surface 16 that are substantially perpendicular to the surface is air, the effect of total internal reflection is large, and the proportion of light radiated to the outside through these surfaces is small.

第4図に示すホトカプラの動作原理について簡単に説明
すると、ホトサイリスタ20aの陰極電極29a及びホ
トサイリスタ20bの陽極電極2Bb側が負、ホトサイ
リスタ20aの陽極電極28a及びホトサイリスタ20
bの陰極電極29b側が正になるように電圧を印加して
、発光ダイオード10に電流を流せばホトサイリスタ2
0aはオフ状態からオン状態ヘスイツチする。
To briefly explain the operating principle of the photocoupler shown in FIG. 4, the cathode electrode 29a of the photothyristor 20a and the anode electrode 2Bb side of the photothyristor 20b are negative, the anode electrode 28a of the photothyristor 20a and the photothyristor 20b are negative.
If a voltage is applied so that the cathode electrode 29b side of b is positive and a current flows through the light emitting diode 10, the photothyristor
0a switches from off state to on state.

正負を逆にした電圧を印加して発光ダイオード10に電
流を流せば、ホトサイリスタ20bがオフ状態からオン
状態ヘスイツチする。
When a voltage with the polarity reversed is applied to cause a current to flow through the light emitting diode 10, the photothyristor 20b is switched from an off state to an on state.

即ち発光ダイオードの光信号によってオフ状態からオン
状態へとスイッチするホトトライアックを含むホトカプ
ラと等価である。
That is, it is equivalent to a photocoupler including a phototriac that switches from an off state to an on state in response to an optical signal from a light emitting diode.

上述の本発明によるホトカプラの実施例では、受光素子
としてホトサイリスタを用いた場合を例にとって説明し
たが、p−n接合26をベース層とコレクタ層の間に形
成されるp −n接合と考えるならば、そのまま受光素
子がホトトランジスタの場合の本発明によるホトカプラ
の実施例と考えることができる。
In the above-described embodiment of the photocoupler according to the present invention, a photothyristor is used as a light receiving element. If so, it can be considered as an embodiment of the photocoupler according to the present invention in which the light receiving element is a phototransistor.

また、他の一般の受光素子の場合でも上述の説明と同様
にして、発光素子の側面と受光素子の側面とを対向させ
て両者を配置し、さらにこれらの対向する側面の間に透
明で屈折率の大きい絶縁物を設ければ本発明によるホト
カプラの実施例となる。
In the case of other general light-receiving elements, the side surface of the light-emitting element and the side surface of the light-receiving element are placed facing each other in the same manner as described above, and a transparent and refracting element is placed between these opposing sides. Providing an insulator with a high ratio provides an embodiment of the photocoupler according to the present invention.

また半導体発光素子としては発光ダイオードばかりでは
なく、一般の半導体発光素子、半導体レーザ等を用いて
も本発明によるホトカプラを得ることができる。
Further, the photocoupler according to the present invention can be obtained by using not only a light emitting diode but also a general semiconductor light emitting device, a semiconductor laser, etc. as the semiconductor light emitting device.

以上詳述したように、本発明による光結合半導体装置に
おいては、半導体発光素子のその近傍において光を発生
するp−n接合の端縁が露出する側面と半導体受光素子
のその近傍において光に応答するp−n接合の端縁が露
出する側面とが相対向するように上記半導体発光素子と
上記半導体受光素子とを配設し、上記両側面間にのみ透
明で屈折率が少なくとも空気より大きい絶縁物質を充填
したので、光伝達効率が大きく、組み立てを容易にかつ
精度よく行うことができる。
As detailed above, in the optically coupled semiconductor device according to the present invention, the side surface of the semiconductor light emitting element where the edge of the pn junction that generates light is exposed in the vicinity thereof, and the semiconductor light receiving element responsive to light in the vicinity thereof. The semiconductor light-emitting element and the semiconductor light-receiving element are disposed so that the side surfaces on which the edges of the p-n junction are exposed face each other, and an insulator that is transparent and has a refractive index at least higher than air is provided only between the two side surfaces. Since it is filled with a substance, it has a high light transmission efficiency and can be assembled easily and accurately.

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

第1図および第2図はそれぞれ従来のホトカプラの一例
の断面図、第3図は本発明によるホトカプラの一実施例
の断面図、第4図は本発明によるホトカプラの他の実施
例の断面図である。 図において、10は発光ダイオード(半導体発光素子)
、13は発光ダイオード10のその近傍において光を発
生するp−n接合、17,17’。 17a、17bは発光ダイオードの側面、20゜20a
、20bはホトサイリスタ (半導体受光素子)、3L
31 a、31bはホトサイリスタの側面、26.
26a、26bはホトサイリスタ20のその近傍におい
て光に応答するp−n接合、γ2゜72a、γ2bは透
明な絶縁物質である。 なお、図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示
す。
1 and 2 are respectively sectional views of an example of a conventional photocoupler, FIG. 3 is a sectional view of an embodiment of a photocoupler according to the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of another embodiment of a photocoupler according to the present invention. It is. In the figure, 10 is a light emitting diode (semiconductor light emitting device)
, 13 are p-n junctions 17, 17' that generate light in the vicinity of the light emitting diode 10. 17a and 17b are the sides of the light emitting diode, 20° 20a
, 20b is a photothyristor (semiconductor light receiving element), 3L
31a and 31b are side surfaces of the photothyristor; 26.
26a and 26b are p-n junctions that respond to light in the vicinity of the photothyristor 20, and γ2° 72a and γ2b are transparent insulating materials. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 その近傍において光を発生するp−n接合を有する
半導体発光素子の上記p −n接合の端縁が露出する実
質的に平行に相背向する二つの側面のうち少なくとも一
つの側面に、その近傍において光に応答するp −n接
合を有する半導体受光素子の上記p −n接合の端縁が
露出する一つの側面が対向するように、上記半導体発光
素子と少なくとも一つの上記半導体受光素子とを配設し
、上記半導体発光素子の上記側面とこれに対向する上記
半導体受光素子の上記側面との間にのみ透明で屈折率が
少なくとも空気より大きい絶縁物質を充填したことを特
徴とする光結合半導体装置。 2 半導体発光素子と半導体受光素子とを同一の絶縁性
基体上に配設したことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の光結合半導体装置。 3 一つの半導体発光素子の実質的に平行に相背向する
二つの側面のそれぞれに対して一つずつの半導体受光素
子が配設されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項または第2項記載の光結合半導体装置。 4 半導体受光素子がホトサイリスタであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに
記載の光結合半導体装置。 5 一つの半導体発光素子の実質的に平行に相背向する
二つの側面の、それぞれに対して一つずつのホトサイリ
スタが配設され、これら二つのホトサイリスタが逆並列
になるように電気的に接続されていることを特徴とする
特許請求の範囲第4項記載の光結合半導体装置。
[Scope of Claims] 1. At least of two substantially parallel and opposite side surfaces in which the edge of the p-n junction of a semiconductor light-emitting device having a p-n junction that generates light in the vicinity thereof is exposed. The semiconductor light-emitting device and at least one light-emitting device are arranged so that one side surface in which an edge of the p-n junction of the semiconductor light-receiving device having a p-n junction that responds to light faces the one side surface. the semiconductor light-receiving element, and a transparent insulating material having a refractive index at least higher than air is filled only between the side surface of the semiconductor light-emitting element and the side surface of the semiconductor light-receiving element opposing thereto. Features of optically coupled semiconductor devices. 2. Claim 1, characterized in that a semiconductor light-emitting device and a semiconductor light-receiving device are disposed on the same insulating substrate.
The optically coupled semiconductor device described in . 3. Claim 1, characterized in that one semiconductor light-receiving element is disposed on each of two substantially parallel opposing side surfaces of one semiconductor light-emitting element, or 2. The optically coupled semiconductor device according to item 2. 4. The optically coupled semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor light receiving element is a photothyristor. 5. One photothyristor is arranged on each of the two substantially parallel and opposite side surfaces of one semiconductor light emitting device, and the two photothyristors are electrically connected so that they are antiparallel. 5. The optically coupled semiconductor device according to claim 4, wherein the optically coupled semiconductor device is connected to.
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