JPS5928389A

JPS5928389A - 光受信回路

Info

Publication number: JPS5928389A
Application number: JP57138894A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Toda; 戸田　敏宏; Fukuma Sakamoto; 坂本　福馬; Norio Isshiki; 功雄一色; Hiroyuki Nakano; 啓之中野
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1982-08-09
Publication date: 1984-02-15

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】（７）　　　目　　　　　　　的この発明は、暗電流を実効的にＯにする光受信回路を与
えることを目的とする。

（イ）従来技術ホトダイオードを逆バイアスして、光検出器と１７で使
用することが多い。ホトダイオードの応答特性を速くす
るためである。この場合、光を照射しない時にも、ホト
ダイオードに電流が流れる。

これを暗電流という。微弱な電流であるが、ホトダイオ
ードと後段の増幅器を直流結合する場合に、暗電流の影
響か残る。

暗電流は直流信号に混合するから、両者を分離するのは
難しい。

ホトダイオードで検出すべき光信号が直流で、かつ微弱
である場合、暗電流の影響かあるという事は致命的であ
る。

ホトダイオード及び増幅回路、信号処理回路などをモノ
リシックに、ひとつの或いは複数の半導体チップ上に作
製し、た光受信回路では、容量の大缶いコンデンサを使
うことができない。このため交流結合にする事が離しい
。ホトダイオードと後段の増幅回路は直流結合する。す
ると暗電流はそのまま増幅されて信号に混合する。

暗電流は直流の雑音であるか、常に一定ではない。１Ｍ
１度による変動がある。

第１図は暗電流の温度変化を示すグラフである。

ホトダイオードチップの面積が９８−１２６−１５．７
ｍｒＫ、１．３ｍｎｆの４つの場合について示した。

面積が異なると暗電流の値は異なるか、暗電流の温度変
化は面積によらず共通である。

一般にホトダイオードの暗電流の値は、温度がｌθ℃上
ることに２〜４倍に変化する。

従来の光受信回路として、次のものか知られている。

（１）　　ホトダイオードと、その受光信号電流の増幅
部が、それぞれ１チツプｔＣで構成され、両者をワイヤ
ボンディングで結合した光受信回路。

（２）　　ホトダイオードと、増幅部が同じ半導体チッ
プ」二に構成されでいる光受信回路。

（３）増幅部のオフセットを打消すため、無信号入力の
同じ増幅回路を、（１）　、　（２＋に加えた光受信回
路。

（４）　　ホトダイオードの暗電流を打消すため、受光
用ホトダイオードと同じ寸法の補償用ホトダイオードを
別のチップ」二に設け、補償用ホトダイオードには光か
入らないようにキャップ１−１た（１）　、　（２）　
、　（３）の形式の光受信回路、これらの内、ホトダイ
オードの暗電流を打消すという目的を意識したものは（
４）だけである。

（４）の光受信回路には、なお、欠点があった。受光用
ホトダイオードは感度を高めるため受光面積が広い方が
望ましい。するとこれと同一の補償用ホトダイオードの
受光面積も大きくなってしまう。

補償用ダイオードのために、余分に、半導体チップを浪
費することになる。無駄である。

また、補償用ホトダイオードには、キャップをして、光
の入るのを防ぐ必要がある。

（つ）本発明の構成第２図は本発明の光受信回路図である。

同一半導体チップ上に、面積の大きい受光用ホトダイオ
ード１と、面積の小さい補償用ホトダイオード２とを作
製している。

補償用ホトダイオード２は受光用ホトダイオードの１２
漏・の面積であるとする。

受光用ホトダイオード１、及び補償用ホトダイオード２
の出力は、前置増幅器３及び４によって増幅する。前置
増幅器３．４の増幅率は等しい。

補償用ホトダイオード２の前置増幅器４の出力をさらに
、ｍ倍増幅器５て増幅する。

前置増幅器３の出力と、ｍ倍増幅器５の出力とを、演算
増幅器６の入力に接続する。

演算増幅器の出力は、後段の信号処理系へと接続されて
ゆく。

前置増幅器３．４は同一半導体チップで構成されるのが
望しいが別個のチップをワイヤボンディングで結合する
構造でもよい。前置増幅器３，４及びｍ倍増幅器５、演
算増幅器６を同一半導体チップ上に構成することもでき
る。

補償用ホトダイオード２は、ＳｉＯ２，５ｉ３１’Ｊ＋
　　などの絶縁層でカハーシた後、Ａｊ２　、　ｐｏｌ
ｙｓｉ　、　ＭＯ。

Ｗ、シリサイド等で被覆７する。光を遮断するためであ
る。

（１）作　用補償用ホトダイオード２には、受光用ホトダイオード１
に於けると同様、暗電流が流れる。面積比は”／＋ｎ・
であるので、暗電流の値の比を１／ｒｎとすると、Ｉｎ
’とｍは近い値いである。

ある温度で、暗電流を測定し、この比が１ｎであるとす
れは、前述したように、温度による暗電流変化は、常に
その比はｍである、といえる。面積によって、暗電流の
温度特性は変らないからである。

ｍ倍増幅器５て、補償用ホトタイオード２の信号をｍ倍
に増幅しているから、受光用ホトダイオードに続く前置
増幅器３の出力■＋と、ｍ倍増幅器５の出力■−との中
に含まれる暗電流の成分は等しい。

補償用ホトタイオード２は被覆されているから、全てが
暗電流に基つく。

従って、演算増幅器６に於て（〜’＋　−Ｖ−）の値を
増幅するとすれば、■十から暗電流成分を完全に除くこ
とかできる。

演算増幅器６の出力ＶＯは、暗電流成分を全く含んでお
らす、光信号に比例した出力となる。

温度変動があっても、暗電流の比１１１は変らないので
、常に暗電流成分をカットすることかできる。

先に述べた例では、補償用ホトタイオート２の後段に増
幅率が１ｎ倍の増幅器５を置いている。

しかし７、一般に、前置増幅器３．４も含め、受光用ホ
トダイオードの信号か演算増幅器６に人力するまでの全
増幅率Ｇ１　と、補償用ホトダイオードの出力か演算増
幅器６に入力するまでの全増幅率Ｇ２の比、Ｇ２／Ｇ１
が１ｎであれはよい。従って、これらの増幅器は、１つ
の演算増幅器で構成されてもよい。

上記ホトダイオードはその種類を限定するものではなく
　１１１Ｎ　　Ｉ）ｒ）　　、ＡＩ）Ｄ等のホトダイオ
−１ｌｔ）効　果ホトタイオード、増幅器などを１チツプ或は複数のチッ
プに収めるべきモノリンツクＩＣを構成しやすい直流結
合の回路に於て、ホトタイオードの暗電流の影響を除去
できる。

補償用ホトダイオードの面積が小いので、全体と（７て
ＩＣチップの面積が小さくてすむ。

補償用ホトタイオードは、例えはＳｉＯ２絶縁膜とＡ／
’蒸着膜とて被覆する事かできる。通常のＩＣ作製の工
程内でマスクすることかできる。余分な工程を伺加する
必要がなく、製作か容易である。

（力）　　用　　　　　　途本発明の光受信回路は、す、下の広い用途を持っている
。

（１）　　光データリンクの光受信回路（２）光ワイヤ
レスリモコンなどの光受信部（３）光利用の近接スイッ
チ（４）　　その細光受信部回路

【図面の簡単な説明】

第１図はホトダイオードの暗電流の’ｌｆａ度変化を例
示するグラフ。第２図は本発明の光受信回路図。１・・・・・・受光用ホトダイオード２・・・・・・補償用ホトダイオード３．４・・・・・・前置増幅器５・・・・・・ｍ倍増幅器６・・・・・演算増幅器７・・・・被　　覆発　　明　　者　　　　　　　　戸　　ｌ」　　敏　　
水板　　本　　福　　馬 −色　　功　　雄中　　野　　啓　　之特許出願人　　住友電気工電株式会社３９１第２図第１図 −２００２０４０の温度（°Ｃ）→

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受光面が開放されている受光用ホトダイオードと
、受光用ホトダイオードと同一半導体チップ上に作製さ
れかつ受光面が金属蒸着膜によって被覆された補償用ホ
トダイオードと、受光用ホトダイオード、補償用ホトダ
イオードの出力信号を増幅する増幅器と、増幅された信
号の差を増幅する演算増幅−とよりなる事を特徴とする
光受信回路。　゛
（２）補償用ホトダイオードは、受光用ホトダイオード
より面積か小さく、対応する増幅器の増幅率は二つのホ
トダイオードの面積比に逆比例するようにした特許請求
の範囲第（１）項記載の光受信回路。