JPS5986273A - 高速ホトカプラ− - Google Patents
高速ホトカプラ−Info
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- JPS5986273A JPS5986273A JP57196382A JP19638282A JPS5986273A JP S5986273 A JPS5986273 A JP S5986273A JP 57196382 A JP57196382 A JP 57196382A JP 19638282 A JP19638282 A JP 19638282A JP S5986273 A JPS5986273 A JP S5986273A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/167—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources the light sources and the devices sensitive to radiation all being semiconductor devices characterised by at least one potential or surface barrier
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、高速ホトカプラーに関する。
従来、高速ホトカプラーの発光素子としては、高発光効
率（外部発光効率（η〕は３〜１０チ程度）を有する活
性領域にシリコンをドープした所謂ＧａＡｓ ＬＥＤが
使用されている。しかし、その動作速度は遅く（光減衰
時（りは約０．５μｓｅｃ ）、高速応答を必要とする
ホトカプラーには、不適当であった。このため、活性領
域がＧａＡｓ（、−ｘ） Ｐｘ（ｘ＝ ０．２〜０．４
）からなるＬＥＤが低発光率（ηは０．１〜１％）な
がら、その動作速度が速い（（τ）は約３０ ｎ５ｅｃ
）ことから使用されていた。而して、ＧａＡ ｓ Ｌ
ＥＤと同程度の電流伝達比を得るためには、受光素子の
感度（増幅度）を高くしたり、発光−受光作用による光
結合を強くする必要があった。受光素子の感度を上ける
には、一般に受光部の光電変換領域を増したり、増幅器
の増幅度を増す（例えは、増幅トランジスタの電流増幅
率を高くする。）等の手段が採用されている。このよう
な手段は、受光素子の応答速度を遅くするばかシでなく
、外界からのノイズによりホトカプラーが誤動作を起こ
し易くなる欠点を有している。
率（外部発光効率（η〕は３〜１０チ程度）を有する活
性領域にシリコンをドープした所謂ＧａＡｓ ＬＥＤが
使用されている。しかし、その動作速度は遅く（光減衰
時（りは約０．５μｓｅｃ ）、高速応答を必要とする
ホトカプラーには、不適当であった。このため、活性領
域がＧａＡｓ（、−ｘ） Ｐｘ（ｘ＝ ０．２〜０．４
）からなるＬＥＤが低発光率（ηは０．１〜１％）な
がら、その動作速度が速い（（τ）は約３０ ｎ５ｅｃ
）ことから使用されていた。而して、ＧａＡ ｓ Ｌ
ＥＤと同程度の電流伝達比を得るためには、受光素子の
感度（増幅度）を高くしたり、発光−受光作用による光
結合を強くする必要があった。受光素子の感度を上ける
には、一般に受光部の光電変換領域を増したり、増幅器
の増幅度を増す（例えは、増幅トランジスタの電流増幅
率を高くする。）等の手段が採用されている。このよう
な手段は、受光素子の応答速度を遅くするばかシでなく
、外界からのノイズによりホトカプラーが誤動作を起こ
し易くなる欠点を有している。
発光−受光作用による光結合を強くするために、一般に
、発光素子と受光素子の間隔を近づけることが行われて
いる。しかし、ホトカブ′う−に要求される主要な特性
に、入出力間の絶縁耐圧があり、発光素子と受光素子の
間隔を近づけると、この絶縁耐圧が低下する。このため
、従来の高速ホトカプラーはは、第１図に示す如く、発
光素子１と受光素子２間に絶縁フィルム３を介在してい
る。その結果、組立工程が複雑になると共に、製造コス
トを高くする欠点があった。なお、図中、４．５は、発
光素子１及び受光素子２の夫々に接続されたアウターリ
ードである。
、発光素子と受光素子の間隔を近づけることが行われて
いる。しかし、ホトカブ′う−に要求される主要な特性
に、入出力間の絶縁耐圧があり、発光素子と受光素子の
間隔を近づけると、この絶縁耐圧が低下する。このため
、従来の高速ホトカプラーはは、第１図に示す如く、発
光素子１と受光素子２間に絶縁フィルム３を介在してい
る。その結果、組立工程が複雑になると共に、製造コス
トを高くする欠点があった。なお、図中、４．５は、発
光素子１及び受光素子２の夫々に接続されたアウターリ
ードである。
本発明は、組立工程が簡単であり、しかも、高速応答、
高電流伝達率を有する高速ホトカブラ−を提供すること
をその目的とするものである。
高電流伝達率を有する高速ホトカブラ−を提供すること
をその目的とするものである。
本発明は、発光素子を活性層がＧａＡｔＡｓの三元結晶
からなり、発光波長が７００〜８００ ｎｍの発光ダイ
オードで形成し、受光素子にその出力の増幅回路を設け
たことにより、組立工程が簡単で、しかも、高速応答で
しかも高電流伝達率を備えた高速ホトカプラーである〇 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
からなり、発光波長が７００〜８００ ｎｍの発光ダイ
オードで形成し、受光素子にその出力の増幅回路を設け
たことにより、組立工程が簡単で、しかも、高速応答で
しかも高電流伝達率を備えた高速ホトカプラーである〇 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
第２図は、本発明の一実施例の断面図である。
図中２０は、リードフレーム２１に装着された発光素子
である。２２は、リードフレーム２３に装着された受光
素子である。発光素子２０と受光素子２２は、所定間隔
を設けて対設され、透光性樹脂で形成された透光性部材
２４で一体に封止されている。また、リードフレーム２
１゜２３は、アウターリード２５の部分を導出するよう
にして不透光性部月２６で一体に樹脂封止されている。
である。２２は、リードフレーム２３に装着された受光
素子である。発光素子２０と受光素子２２は、所定間隔
を設けて対設され、透光性樹脂で形成された透光性部材
２４で一体に封止されている。また、リードフレーム２
１゜２３は、アウターリード２５の部分を導出するよう
にして不透光性部月２６で一体に樹脂封止されている。
ここで、発光素子２θは、例えば第３図に示す発光ダイ
オード２０ａで構成されている。この発光ダイオード２
０ｈは、Ｚｎドーゾのｐ ”Ｇ ａＡ ＠基板２０ｂ上
に、Ｚｎｉドーグしたｐ−”（１−ｘ）ＡｔＸＡｓ層２
０ａ、Ｔｅｆドープしたｎ−Ｇａ（１−ｙ）ＡｌｙＡｓ
’ｐ ２θｄを順次液相成長法にてｙｔ層してＰ、
−Ｎ接合を形成し、混晶比ｘ ｆ Ｏ，１〜０．２８と
なるように制御したシングルへテロ構造を有している。
オード２０ａで構成されている。この発光ダイオード２
０ｈは、Ｚｎドーゾのｐ ”Ｇ ａＡ ＠基板２０ｂ上
に、Ｚｎｉドーグしたｐ−”（１−ｘ）ＡｔＸＡｓ層２
０ａ、Ｔｅｆドープしたｎ−Ｇａ（１−ｙ）ＡｌｙＡｓ
’ｐ ２θｄを順次液相成長法にてｙｔ層してＰ、
−Ｎ接合を形成し、混晶比ｘ ｆ Ｏ，１〜０．２８と
なるように制御したシングルへテロ構造を有している。
混晶比ｘ ｆ Ｏ，１〜０．２８としたのは、発光波長
を７００〜８００ｎｍとするためである。
を７００〜８００ｎｍとするためである。
ｎ −Ｇａ（４−ｙ） ＡｔｙＡｓ層２０ｔ層上０ｔｌ
側型！’ｔｓ２’ｅｚｐ”−ＧａＡａ基板２０ｂにはｐ
側電極２０ｆの夫々が形成されている。ここで、発光波
長を７００〜８００ ｎｍに設定したのは、次の理由に
よる。
側型！’ｔｓ２’ｅｚｐ”−ＧａＡａ基板２０ｂにはｐ
側電極２０ｆの夫々が形成されている。ここで、発光波
長を７００〜８００ ｎｍに設定したのは、次の理由に
よる。
第６図は、ＧａＡｔＡｓ ＩＪＤについての発光波長と
応答速度（周波数帯域を測定したものである。）の関係
を示している。同図から明らかなように、ＧａＡｔＡｇ
ＬＥＤの発光波長が長波長になるにｅって、応答速度
は速くなっていく。ＧａＡｓＰ ＬＥＤめ周波数帯域は
、同一条件の測定で７ ＭＨｚ〜１０ＭＨｚであり、Ｇ
ａＡｔＡｓ ＬＥＤにてＧａＡｓＰ と同等の特性を
イ：４るためには、発光波長は７００ ｎｍ以上でなけ
ればならない。また、第７図は、同様に発光波長と発光
効率の関係を示している。
応答速度（周波数帯域を測定したものである。）の関係
を示している。同図から明らかなように、ＧａＡｔＡｇ
ＬＥＤの発光波長が長波長になるにｅって、応答速度
は速くなっていく。ＧａＡｓＰ ＬＥＤめ周波数帯域は
、同一条件の測定で７ ＭＨｚ〜１０ＭＨｚであり、Ｇ
ａＡｔＡｓ ＬＥＤにてＧａＡｓＰ と同等の特性を
イ：４るためには、発光波長は７００ ｎｍ以上でなけ
ればならない。また、第７図は、同様に発光波長と発光
効率の関係を示している。
発光波長が長波長になるに従って、発光効率は向上する
が、その程度はおよそ７３０ ｎｍで飽和する。ホトカ
プラーとして高感度を得るためには、受光素子２２の受
光部の分光感度と発光素子２０の発光波長が適合するこ
とが必要である。
が、その程度はおよそ７３０ ｎｍで飽和する。ホトカ
プラーとして高感度を得るためには、受光素子２２の受
光部の分光感度と発光素子２０の発光波長が適合するこ
とが必要である。
第５図にて後述する受光素子２２の分光感度と第７図の
発光効率との積を相対的に示したものが、第８図の受光
分光感度×発光効率の特性図テアシ、ＧａＡｔＡｓ Ｌ
ＥＤを使用した高速ホトカブラ−の光結合効率の発光波
長依存性を示している。同図から明らかなように、波長
７００ ｎｍを１とすると８００ ｎｍで０．５となり
、これよりも長波長側では、さらに光結合効率は低下す
る。
発光効率との積を相対的に示したものが、第８図の受光
分光感度×発光効率の特性図テアシ、ＧａＡｔＡｓ Ｌ
ＥＤを使用した高速ホトカブラ−の光結合効率の発光波
長依存性を示している。同図から明らかなように、波長
７００ ｎｍを１とすると８００ ｎｍで０．５となり
、これよりも長波長側では、さらに光結合効率は低下す
る。
つまり、発光、受光素子２０ 、２２間の距離を従来の
ＧａＡＣ３１ＬＥＤを使用した＾速ポトヵプラーと同程
度にしたまた、ＧａＡｓＰ ＬＥＤを使用した高速ホト
カプラーと同様の受光感度を得るには、ＧａＡｔＡｇｓ
ＬＥＤの発光波長は、８００ ｎｍ以下にする必要が
ある。
ＧａＡＣ３１ＬＥＤを使用した＾速ポトヵプラーと同程
度にしたまた、ＧａＡｓＰ ＬＥＤを使用した高速ホト
カプラーと同様の受光感度を得るには、ＧａＡｔＡｇｓ
ＬＥＤの発光波長は、８００ ｎｍ以下にする必要が
ある。
また、第４図は、受光素子２２の一例を示す断面図であ
る。この受光素子２２は、高速応答を達成するため、受
光部２２ｄのホトダイオード（又はＰＩＮホトダイオー
ド）と、電流伝達比を上げるだめの増幅回路を構成する
増幅部２２ｂとを同一のｐ基板２２ｃ上にＰ−Ｎ接合に
より分離して形成したものである。この受光素子２２は
、接合分離を行うため、受光部２２ａの光電変換領域の
深さを大きくできず（一般には、素子表面より１０μ程
度）、受光素子２２の材質カシリコンの場合、シリコン
の光吸収係数の関係から、受光部２２ｍの分光感度特性
社、およそ第５図に示す曲線で表わされている。
る。この受光素子２２は、高速応答を達成するため、受
光部２２ｄのホトダイオード（又はＰＩＮホトダイオー
ド）と、電流伝達比を上げるだめの増幅回路を構成する
増幅部２２ｂとを同一のｐ基板２２ｃ上にＰ−Ｎ接合に
より分離して形成したものである。この受光素子２２は
、接合分離を行うため、受光部２２ａの光電変換領域の
深さを大きくできず（一般には、素子表面より１０μ程
度）、受光素子２２の材質カシリコンの場合、シリコン
の光吸収係数の関係から、受光部２２ｍの分光感度特性
社、およそ第５図に示す曲線で表わされている。
上述の如く、構成された高速ホトカゾラー葺は、ＧａＡ
ｊＡｓ ＬＥＤが高速かつ高効率の発光素子２０となり
、また、受光素子２２の受光部２２ａの分光感度と発光
波長をおよそ一致させることができるため、従来のＧａ
Ａｓ：Ｓｉ ＬＥＤを用いた場合と同様な構造で、しか
も、高′ｔｈ：流伝達率で高速動作を達成できる。その
結果、入出力間絶縁剛圧の低下対策として、入出力間に
絶縁フィルムを介在する必要がなく、簡単な構造にして
組立てを容易に行うことができる。また、発光素子２０
と受光素子２２間の間隔を大きくできるので、入出力間
の容量を小さくして、容量結合による誤信号の伝達を阻
止できる。
ｊＡｓ ＬＥＤが高速かつ高効率の発光素子２０となり
、また、受光素子２２の受光部２２ａの分光感度と発光
波長をおよそ一致させることができるため、従来のＧａ
Ａｓ：Ｓｉ ＬＥＤを用いた場合と同様な構造で、しか
も、高′ｔｈ：流伝達率で高速動作を達成できる。その
結果、入出力間絶縁剛圧の低下対策として、入出力間に
絶縁フィルムを介在する必要がなく、簡単な構造にして
組立てを容易に行うことができる。また、発光素子２０
と受光素子２２間の間隔を大きくできるので、入出力間
の容量を小さくして、容量結合による誤信号の伝達を阻
止できる。
以上説明した如く、本発明に係る高速ホトカブラ−によ
れば、組立工程が簡単であり、シフ５）も、高速応答、
高電流伝達率を有する等顕著な効果を有するものである
。
れば、組立工程が簡単であり、シフ５）も、高速応答、
高電流伝達率を有する等顕著な効果を有するものである
。
第１図は、従来の高速ホトカノラーのｉＪｔ面図、第２
図は、本発明の一実施例の断面図、第３図は、発光素子
を構成する発光ダイオードの断面図、第４図は、受光素
子の断面図、第５図は、同受光素子の分光感度特性を示
す特性図、第６図は、発光素子の発光波長と周波数帯域
との関係を示す１１〒性図、第７図は、発光系子の発光
波長と発光効率との関係を示す慣性図、第８図は、発光
素子の発光波長と受光分光感度×発光効率との関係を示
す特性図である。 ２０・・・発光素子、２１．２３・・リードフレーム、
２２・・・受光素子、２４・・・透光性部材、２５・・
・アウターリード、２６・・・不透光性部利、す・・・
高速ホトカプラー。
図は、本発明の一実施例の断面図、第３図は、発光素子
を構成する発光ダイオードの断面図、第４図は、受光素
子の断面図、第５図は、同受光素子の分光感度特性を示
す特性図、第６図は、発光素子の発光波長と周波数帯域
との関係を示す１１〒性図、第７図は、発光系子の発光
波長と発光効率との関係を示す慣性図、第８図は、発光
素子の発光波長と受光分光感度×発光効率との関係を示
す特性図である。 ２０・・・発光素子、２１．２３・・リードフレーム、
２２・・・受光素子、２４・・・透光性部材、２５・・
・アウターリード、２６・・・不透光性部利、す・・・
高速ホトカプラー。
Claims (2)
- （１）活性層がＧａＡｔＡｓの三元結晶からなる発光波
長が７００〜８００ ｎｍの発光ダイオードで形成され
た発光素子と、該発光素子に透光性部材を介して対設さ
れた受光素子とを具備することを特徴とする高速ホトカ
プラー。 - （２）受光素子に出力増幅用の増幅回路が接続されてい
る特許請求の範囲第１項記載の高速ホトカプラー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57196382A JPS5986273A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 高速ホトカプラ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57196382A JPS5986273A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 高速ホトカプラ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5986273A true JPS5986273A (ja) | 1984-05-18 |
Family
ID=16356936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57196382A Pending JPS5986273A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 高速ホトカプラ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5986273A (ja) |
-
1982
- 1982-11-09 JP JP57196382A patent/JPS5986273A/ja active Pending
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