JPS587941A - 半導体発光素子高速駆動回路 - Google Patents

半導体発光素子高速駆動回路

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JPS587941A
JPS587941A JP56105612A JP10561281A JPS587941A JP S587941 A JPS587941 A JP S587941A JP 56105612 A JP56105612 A JP 56105612A JP 10561281 A JP10561281 A JP 10561281A JP S587941 A JPS587941 A JP S587941A
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transistor
semiconductor light
light emitting
capacitor
trq1
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JP56105612A
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Akitake Sawano
澤野 驍武
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザダイオード又は発光ダイオード等の半
導体発光素子駆動回路に関し、特に、駆動速度を向上さ
せる回路構成に関する。
近年、光通信が発達するにつれて、その伝送容量の大容
量化がますます重要視されてきている。
このため、半導体発光素子であるレーザダイオ−ドおよ
び発光りゝ・イオー ド盾をA速に動作させる必侠があ
会。
従来の半導体yil光素子ltX動回路の代表的な構成
番−1、第1図に示すように、トランジスタQのエミッ
タに牛3穫体発)Y、素子−1,Dを接ηn: L/た
エミッタ単112升(となっている。ぞし、て、トラン
ジスタQのベースに正′「5位の制御)?ルス■)が印
7ノ[1され、該・ξルx T” Q)i’li+ H
がトランジスタQをj幀パーイアスするに十分なだげ立
り乙と、川A 1fffl+ tl(帷Iが流itて半
導体発光素子LDが発光開始する。一般に、V・尊体発
尤猷子、特に半導体ゝIjt光プ・イオード(T−ED
)の尤・?ルスの立上りは、次式で示される立上時間t
、rによって決められる遅延時間を有する。
t r =i!n  9 * [r、+ 4KTC5z
’qi ]ただ1−2、C8:?乏層電荷静′直容潅I
  : 印刀口′(電流 T:給体温度(”K) 1(:ボルツマン定数 q:電量 (3) τ8:キャリア寿都時間 −L式中、c++1ym可流■以外のパラメータは、半
導体発電素子のL臣1牛によ゛つて定斗るが、開力11
電流■は、駆動回路にLつて定寸る。従つ−C1高速で
元パルスを立上らせるためには、印加電流■を大にする
必要がちる。
し7かるに、第1図に示l−た従来の駆動回路において
C1、第2図(atに示す」:うな制伺]、eルスPを
印力11すると、同図(l〕)に示すような駆動電流I
が流りる。この駆動電流Iが犬きくないときは、上述の
ように半導体発″#1参子T、 i)の発光強度の立−
L時間が遅く、同図tc+に曲線21で示したような尤
パルスとなる。すなわち、元パルスopのff、 、−
h速度が遅くなるという欠点がある。この立上時間を早
めるためには、[t+ 7Jl電流■を大にしなければ
ならないため、高速かつ大室流容栖のトランジスタが必
要となる。かかるトランジスタは、非常に高価であるば
かりでなく、トランジスタの熱放散のために冷却装置を
用意する必要があり、駆動回路の小型化の支障となって
いる。また、入力パルスPが(4) オフになるとトランジスタQはオフするが、オン期間中
に半導体発光素子L Dの溶合コンデンザにS積された
電荷が直ちに放電することができないため、電流Iも若
干のaれを伴う(第2図(b)の曲線20@照)と共に
、毘パルスOPの抜縁は、同図(clに曲線24で示す
ように前記コンデンサの放電時間に依存t2て[11較
的低速度で低下する。毘パルスOPの立)りが遅れると
、次の元パルスの前縁25に慾影臀を及汀す。このため
、伝送速度を増加させると、光・ξルス間での杓号間干
渉が増大して伝送品質の劣化を生じ、高速化が困離であ
る。
本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し1、高速で
光パルスを発生させることができる半導体発光素子駆動
回路を提供することにある。
本発明の駆動回路は、スイッチング機能を有するーの導
電型の第1のトランジスタと、該第1のトランジスタと
反対の導電型の第2のトランジスタと、前記第1のトラ
ンジスタの電源側に接続された立上時間加速用のコンデ
ンサとを備え、前記第1と第2のトランジスタには、そ
れぞれ反対極性の電源を接続し他の電極は共通に接続l
〜で半導体発電素子に接続し各制御入力にけ1α接又は
ダイオードを介して制御・ξルスを入力させるようにし
7にととを特徴とする。
々お上述の第1および第2のトランジスタは、NPN)
う/ジスタとPNP )ランジスタを用いてもよく、あ
るいけNチャンネル′醒界効果トランジスタとPチャン
ネル電界効果トランジスタを用いてもよいことは勿論で
ある。
次に、本発明について、図面を参照して詳細に説明する
第5図は、本発明の一実施例を示す回路図である。すな
わち、正電源十■と負電源−Vとの間に、N P N 
t−ランジスタQ1のコレクタ、同エミッタ。
PNP )ランジスタQzのエミッタ、同コレクタを直
列に接続し、トランジスタQlおよびQ!のエミッタど
うしの接続点とアース間に半導体発光素子LDを接続す
る。いわゆる相補型エミッタホロワ形式の接続である。
トランジスタQl、Qsのば−スは共通に接続して制御
パルスPの入力端子とする。そして、トランジスタQ1
のコレクタは、立上時間加速用のコンデンサCにより接
地された構成である。
次に、本実施例の動作について説明する。第4図(al
に示すような制御)ξルスPを印加すると、トランジス
タQ1がオンし、電源十Vから電流Ilが流入[7、同
時にコンデンサCに充電されていたm荷によって′混流
■。が流入する。従って半導体発光素子■、Dに流れる
市;流は■1 とIcの和になり第4図(blに曲線4
1で示すような過渡電流が流れる。
すなわち、′電源−1−VとトランジスタQl のコレ
クタ間に存在する抵抗、インダクタンス等によって制限
されかつ遅れを伴う電流I、のみでなく、コンデンサC
に充電されてい* 電4+7により直接流入する電流I
Qが流れるため瞬間的に大電流が流れることになる。立
上り電流が大であると、前述したように、光パルス01
)の立」−り時間trが小となる。
従って、第4図(elに示す光・eルスOPの波形は、
n−1−リ部分45が急峻になっている。過渡状態の後
は、第4図(b)の曲#i!42で示すように電源→−
■(7) とl・ランジスタQlのコレクタ間の配線抵抗等によっ
て制限された電流Iが流れる。従ってトランジスタQ+
は比較的低電力のものでよいから、駆動回路の小型化、
経済化が可能である。
次に、制御パルスPがオフすると、NPN)ランジスタ
Q1はオフとなる。一方、PNPトランジスタQ2のエ
ミッタは、半導体発光素子L Dの接合コンデンサに蓄
えられた電荷により正電位であるため、PNI))ラン
ジスタQ2は順方向にバイアスされてメン状態となる。
従って、半導体発光素子I、Dの蓄積電荷は第3図に電
流I。ffで示したJ:うに流れて負′東源−V側に引
抜かれる。この過渡電流I。ffは、第4図(b)の曲
線43で示すように、瞬時に流れて蓄積′電荷を高速度
で除去する。従って元パルスopovz縁は、第4図(
elの曲線46で示すように高速で立下る。以上のよう
に、本実施例では、制御パルスのオン、オフに従って、
光・ξルスOPは高速に立上り又は立下るから、高速駆
動が可能となる効果がある。
第5図は、トランジスタQ1およびQ2を能動(8〉 領域で動作させるために抵抗RI +  R2+ ダイ
オードDI +  D2等のバイアス回路をベース端子
に接続L=たこと以外は一ヒ述の実施例と同様である。
この場合は、トランジスタQ+ 、Q2を能動領域で動
作させているため、より高速動作が可能となる。
第6図は、相補型電界効果トランジスタを使用した実施
例を示す回路図である。すなわち、Nチャンネル電界効
果トランジスタQ3のドレインに正¥4.源十Vを接続
し、Pチャンネル′屯界効果トランジスタQ4のドレイ
ンに負電源−■を接続し、両トランジスタのソースを共
通に接続して半導体発光素子L Dを駆動する。そして
、両トランジスタのゲートを共通に接続して制御パルス
Pを人力さ什る。また、トランジスタQ3のドレイ/に
は立上時間7111連用のコンデンサCが接続されてい
る。
この場合も前述と同様に、オン時にはコンデンサCの放
電電流によって駆動電流Iを瞬時に大にし、オフ時には
、トランジスタQ4のオンにより蓄積電荷の引抜き電流
■。ffが流れるため、光パルス0Pの立−Lす、立下
り時間は小となり高速駆動が可能である。
第7図は、立上時間加速用のコンデンサとして、中心導
体C1と外部導体C2から成る終端開放の同軸ケーブル
を使用した実施例を示す。すなわち、中心導体C1をト
ランジスタQlのコレクタに接続し、外部導体C,はア
ースに接続されている。
また、第8図は容量性スタブをストリップライン8Tに
よって実現した実施例を示す。いずれの場合においても
トランジスタQ1のコレクタは大地に対して容量性のス
タブに接続されているため、第3図に示した実施例と同
様な動作により同様な効果を奏する。
以上のように、本発明においては、制御パルスのオン時
には立上時間加速用のコンデンサにより高速かつ瞬間的
大電流により駆動し、制御パルスオフ時には反対導it
型の第2のトランジスタスイッチによって半導体発光素
子の蓄積電荷を急速に引抜くように構成されているから
、半導体発光素子の高速駆動が可能になる効果がある。
また、そのためにトランジスタスイッチング素子の電力
容量を増加させる必要はないから、小型かつ安価に提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体発光素子駆動回路の一例を示す回
路図、第2図は上記従来例の駆動電流および光パルスの
波形を示す波形図、第6図は本発明の一実施例を示す回
路図、第4図は上記実施例の〃(K動電流および光パル
スを示す波ノヒ図、第5図はトランジスタスイッチを能
動領域で動作させた場合の実施例を示す回路図、第6図
は電界効果トランジスタを使用した場合の実施例を示す
回路図、第7図および第8図は立上時間加速用のコンデ
ンサの代りに終端開放の同軸ケーブルおよびス) IJ
ツブラインを用いた実施例を示す回路図である。 図において、P・・・制御パルス、■・・・駆動電流、
OP・・・元パルス、C・・・立−F時間加速用コンデ
ンサ、Ql・・・NPNトランジスタ、Qs ・・・P
NP )ランジスタ、Qs・・・Nチャンネル電界効果
トランジスタ、Q4・・・Pチャンネル電界効果トラン
ジスタ、(11) L I)・半導体発光素子。 代理人 升理土  住 1)俊 宗 (12) 第1図 第2図 第3図 一■ 第4図 第5図 十v −■ 第6因 l0FF V −■ 第8因 峠V

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  スイッチング機能を有するーの導電型の第1
    のトランジスタと、該第1のトランジスタと反対の導電
    型の第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタの
    電源側に接続された立上時間加速用のコンデンサとを備
    え、前記第1と第2のトランジスタには、それぞれ反対
    極性の電源を接続し他の電極は共通に接続して半導体発
    光素子に接続し各制御入力には直接又はダイオードを介
    して制御パルスを入力させるようにしたことを%徴とす
    る半導体発光素子高速駆動回路。 (2、特許請求の範囲第1項記載の半導体発光素子高速
    駆動回路において、前記第1のトランジスタをNPN)
    ランジスタで構成し、前記第2のトランジスタをPNP
    )ランジスタで構成し、上記第1および第2のトランジ
    スタのエミッタを共通接続して半導体発光素子に接続し
    、前記NPN)ランジスタのコレクタに前起立上時間加
    速用コンデンサを接続したことを特徴とするもの。 (3)特許請求の範囲第1項記載の半導体発光素子高速
    駆動回路において、前記第1のトランジスタをNチャン
    ネル電界効果トランジスタで構成し、前記第2のトラン
    ジスタをPチャンネル電界効果トランジスタで構成し、
    前記Nチャンネル電界効果トランジスタのソース端子と
    前記Pチャンネル電界効果トランジスタのソース端子と
    を共通接続して半導体発光素子に接続し、前記Nチャン
    ネル電界効果トランジスタのドレイン端子に前記立上時
    間加速用コンデンサを接続したことを特徴とするもの。
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