JPS6041199A - 光制御方式半導体集積化センサ - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は半導体集積化センサに係り、特に信号の送信
や動作制御を光によって行うことのできる。光ｔｊｌＪ
御方式生方式半導体集積化センサる。

〔従来技術とその問題点〕

ダイオードやトランジスタにはじまった半導体デバイス
開発の歴史は、今やＶＬＳＩ（大規模集積回路）に到達
し、一つの究極的段階を迎えようとしている。ＶＬＳＩ
は電子計算機で代表されるエレクトロニクスの分野で大
きなインパクトを与えたことは熱論であるが、一方でセ
ンサ技術の分野へも影響を与えつつある。具体的な例と
してはスマートセンサと呼ばれる半導体センサをあげる
ことができる。このセンサは、Ｓｉなどの半導体基板上
に、温度あるいは圧力を検出する領域だけでな（、信号
処理部や増幅部が一体化して集積化されているものであ
る。スマートセンサは従来のセンサと比較して、測定能
力が向上するだけでなく、測定システム全体が簡素化さ
イするなどの特長を有するため、研究開発が盛んに行な
われている現状である。

第１図に、スマートセンナと光伝送系を組み合せた温度
測定システムを示す。このシステムは、温度の測定をス
マートセンサ１で行なう一方で。

計測信号は外部からの電磁誘導雑音を受けに（い光ファ
イバ６によって伝送する方式を採用している。スマート
センサ］には、温度検知部分２８．信号処理部分２７．
および増幅部２．が集積化されている。電気信号は、増
幅部２３で増幅された後に、信号ケーブル３により発光
素子駆動回路４に入力さ４１．発光素子５を変調駆動す
る。発光素子５から発せられる光信号は、光ファイバ６
を経て受光素子７により電気信号に変換さ孔、信号処理
回路８により温度信号が再生する。このようにして得ら
れた温度信号は、表示装置９に送られて温度表上述の従
来技術例に示されるように、スマートセンサからの出力
信号は電気信号であるため、光伝送系との接続が容易で
なく発光素子駆動回路の仲介が必要である。また、信号
ケーブル３がらは、電磁誘導雑音が入りやすい。今後の
通信伝送体系の大半を占めると予想されている光伝送系
との接続に際し、このような問題患が存在することは。

現在のスマートセンサの大きな欠点である。

〔発明の目的〕

この発明は上述した従来のスマートセンサ（半導体集積
化センサ）の欠点を改良したもので、光伝送系との接続
が容易である光制御方式半導体集積化センナを提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

本鏑明の半導体集積化センサは半導体基板上に測定対象
を検出する領域と信号処理回路を形成しさらに同一基板
上に電気信号を光信号に変換する部分あるいは光信号を
電気信号に変換する部分を形成する。このような基板構
成により、センサとの光による情報交換が可能になる。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を第２図を参照して説明する。

このセンサは、Ｓｉ基板１０上に二つの温度検知部分１
１と１２が形成されていて、外部からの倍信号１８によ
りどちらも一方の信号を選択して、外部へ元信号エフと
して温度情報を送信することができる。１３は信号処理
部分、１４は発光素子部分、１５は受光素子部分、１６
．〜２は光ファイバ、１９は受光素子、２０は発光素子
、２１は増幅器、２２は発光素子駆動回路、２３はデー
タ処理装置、２４はセンサ制御および温度表示装置をそ
孔ぞれ示す。１１と１２の温度検知部分は、ＰＮＰ接合
を利用した温度測定部分である。発光素子部分１４は、
Ｓｉと格子整合のよいＺｎＳ　をＭＢＥ法によりＳｉ基
板１０上に形成したもので、電界発光現象により光信号
を送信する。受光素子部分工５はＰＮ接合を利用してフ
ォトダイオードである。受光素子１９と発光素子２０は
５通常のフォトダイオードとＬＥＤをそれぞイを使用す
ることができる。センサ制御および温度表示装置２４は
、温度検知部分の選択を行ったり、データ処理装置２３
から得られる信号をもとにして、温度表示をする役割を
有している。

〔発明の効果〕

本発明の半導体集積化センサは、外部との情報交換を光
によって直接的に実行できる。したがって電磁誘導によ
る雑音を受けに（く、信号のＳ／Ｎ比が向上する。また
、将来のブ０ネットワークシステムとの結合が容易であ
って、来るべき光情報化社会に適するセンサである。

〔発明の他の実施例〕

尚、上記実施例において、センサの基板である半導体と
してＳｉを用いだが、ｓｉ以外にＧ　ａ　Ａ　Ｓ基板を
利用することもできる。また半導体基板上に発光素子を
形成する方法さしては、ＭＢＥ法（Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ
　Ｂｅａｍ　Ｂｐ：ｔａｘｙ　）　’″：Ｌり１こ、　
ＭＯＣＶＩ）法（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）　
Ｘ−用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示した図で、第２図は本発明の実施例
を示した図である。 １０・・・Ｓｉ基板、１１．１２・・・温度検知部分、
１３・・・信号処理部分、１４・・・発光素子部分、１
５・・・受光素子部分、１６□〜２・・・光ファイバ、
１７゜１８・・・光信号、１９・・・受光素子、２０・
・・発光素子、２１・・・増１１ぶ器、２２・・・発光
素子駆動回路、２３・・・データ処理装置、２４・・・
センサ制御および温度表示装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に測定対象を検知する領域を設ける
   とともに、この検知領域から得られる電気信号を増幅し
   たり信号処理する集積化さ孔た回路部分を設け、さちに
   前記半導体基板の内部あるいは表面に、電気信号を光信
   号に変換する部分あるいは元信号を’４気信号に変換す
   る部分を配設することにより、検知信号を元信号として
   外部に送信したり、もしくは外部からの光信号によって
   センサの動作そ制［面するなどの、光による情報の変換
   が可能であることを特徴とする光ｔｔｔｌＪ御方式半導
   体集積化センサ。
2. （２）半導体基板は、Ｓｉ単結晶である特許請求の範囲
   第１項記載の光制御方式半導体集積化センサ。
3. （３）半導体基板は、ＱａＡｓ単結晶である特許請求の
   範囲第１項記載の光制御方式半導体集積化センサ。
4. （４）電気信号を光信号に変換する部分は、半導体基板
   上にＭＢＥ法あるいはＭＯＣＶＤ法によって形成される
   発光素子である特許請求の範囲第１項記載の光制御方式
   半導体集積化センサ。