JPS6062167A - 発光受光素子 - Google Patents
発光受光素子Info
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- JPS6062167A JPS6062167A JP58170183A JP17018383A JPS6062167A JP S6062167 A JPS6062167 A JP S6062167A JP 58170183 A JP58170183 A JP 58170183A JP 17018383 A JP17018383 A JP 17018383A JP S6062167 A JPS6062167 A JP S6062167A
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- 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
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- H01L31/173—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 potential barriers formed in, or on, a common substrate
-
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- 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
- H01L31/125—Composite devices with photosensitive elements and electroluminescent elements within one single body
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）発明の分野
この発明は、例えば単一光ファイハにより双方向通信を
行う場合に使用して好適な発光受光素子に関する。
行う場合に使用して好適な発光受光素子に関する。
（ロ）従来技術とその問題点
一般に、光フアイバ通信において、−′本の光ファイバ
と発光及び受光の両機能をもった素子を用いて双方向の
通信が行えれば、簡易かつ経済的な光通信システムを実
現でき、極めて有意義である。
と発光及び受光の両機能をもった素子を用いて双方向の
通信が行えれば、簡易かつ経済的な光通信システムを実
現でき、極めて有意義である。
このような発光及び受光機能をもつ素子として、従来、
発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、発光機能を果たす場
合には、素子を順方向バイアスして発光させ、受光機能
を果たす場合には、逆方向バイアスしてホトダイオード
として使用するものが提案されている。この素子は構造
が簡単である反面、発光と受光を同一のｐ−ｎ接合で行
わせるものであるため、発光と受光が同一の周囲温度で
行われる場合でも、第１図に示すように発光スペクトル
Ａが受光感度スペクトルＢの長波長側にずれ、発光波長
の一部にしか受光感度をもっことができず、感度が低い
という欠点がある。また発光波長、受光感度長波長側限
界は温度の上昇とともに、長波長側にずれ、さらに温度
上昇と共に発光出力が低下し、逆に低温はど受光電流が
低下する。その他高温側から低温へ送信する場合、同一
温度での送受信に比し、著しく感度が低下する。たとえ
ば市販の通信用ＡｌＧａＡｓ系ＬＥＤを用い、送信側（
発光側）を４０℃、受信側（受光側）を０℃とした場合
、発明者の実測によれば第２図に示すように、２５℃に
おける感度に比し、実に２５％以上もの感度低下が観測
された。従って伝送距離は同一温度状態に比し、かなり
短くなってしまうという欠点がある。
発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、発光機能を果たす場
合には、素子を順方向バイアスして発光させ、受光機能
を果たす場合には、逆方向バイアスしてホトダイオード
として使用するものが提案されている。この素子は構造
が簡単である反面、発光と受光を同一のｐ−ｎ接合で行
わせるものであるため、発光と受光が同一の周囲温度で
行われる場合でも、第１図に示すように発光スペクトル
Ａが受光感度スペクトルＢの長波長側にずれ、発光波長
の一部にしか受光感度をもっことができず、感度が低い
という欠点がある。また発光波長、受光感度長波長側限
界は温度の上昇とともに、長波長側にずれ、さらに温度
上昇と共に発光出力が低下し、逆に低温はど受光電流が
低下する。その他高温側から低温へ送信する場合、同一
温度での送受信に比し、著しく感度が低下する。たとえ
ば市販の通信用ＡｌＧａＡｓ系ＬＥＤを用い、送信側（
発光側）を４０℃、受信側（受光側）を０℃とした場合
、発明者の実測によれば第２図に示すように、２５℃に
おける感度に比し、実に２５％以上もの感度低下が観測
された。従って伝送距離は同一温度状態に比し、かなり
短くなってしまうという欠点がある。
（ハ）発明の目的
この発明の目的は、上記従来の発光受光素子の欠点を解
消し、比較的簡単な構造で、温度特性の良好な、すなわ
ち温度によって感度が低下しない発光受光素子を提供す
ることである。
消し、比較的簡単な構造で、温度特性の良好な、すなわ
ち温度によって感度が低下しない発光受光素子を提供す
ることである。
（ニ）発明の構成と効果
上記目的を達成するために、この発明の発光受光素子は
、第１と第２の異なるｐ−ｎ接合を備え、第１のｐ−ｎ
接合で発光素子部を、第２のｐ−ｎ接合で受光素子部を
形成し、前記受光素子部の使用最低温度における受光感
度スペクトルが、前記発光素子部の使用最高温度におけ
る発光スペクトルを包含するように構成している。
、第１と第２の異なるｐ−ｎ接合を備え、第１のｐ−ｎ
接合で発光素子部を、第２のｐ−ｎ接合で受光素子部を
形成し、前記受光素子部の使用最低温度における受光感
度スペクトルが、前記発光素子部の使用最高温度におけ
る発光スペクトルを包含するように構成している。
この発明の発光受光素子によれば、受光素子部と発光素
子部を異なるｐ−ｎ接合で形成し、受光素子部の使用最
低温度における受光感度スペクトルが発光素子部の使用
最高温度における発光スペクトルを包含するようにして
いるので、発光素子部と受光素子部に温度差があっても
、感度がそれほど低下することなく、この発光受光素子
を使用すれば送信側、受信側の温度の影響を受けること
なく良好な通信を行うことができる。
子部を異なるｐ−ｎ接合で形成し、受光素子部の使用最
低温度における受光感度スペクトルが発光素子部の使用
最高温度における発光スペクトルを包含するようにして
いるので、発光素子部と受光素子部に温度差があっても
、感度がそれほど低下することなく、この発光受光素子
を使用すれば送信側、受信側の温度の影響を受けること
なく良好な通信を行うことができる。
（ボ）実施例の説明
以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。
。
第３図は、この発明の１実施例を示す発光受光素子の断
面図である。この発光受光素子は、Ｈ＋−ＧａＡｓ基板
１の主面上に、ホトダイオードの受光層としてｎ−Ｇａ
Ａｓ層２゛、ｐ−ＧａＡｓ層３が成長形成され、このｐ
−ＧａＡｓ層３の中央部に、ｎ＋−ＧａＡｓ基板１１に
達する穴１１が形成され、この穴１１を含んでｐ −Ｇ
ａ Ａ ｓ Ｊｉｉ ３上に、クラッド層たるｐ −
Ｇ ａ ０．７ Ａ Ｉ！ ０．３ Ａ ｓ層４、活性
層たるｐ−Ｇａ０．９４Ａβ０．０６ Ａ ｓ層５、Ｌ
ＥＤアノード層たるｐＧ ａ Ｏ； ７ Ａ ＩｌＯ，
３Ａ ｓ層６が積層形成され、さらに、穴１１を囲む環
状の分離溝１０がｎ＋−ＧａＡｓ基板゛１に達する深さ
で形成され、また分離溝１０の外側部分のＬＥＤアノー
ド層６、活性Ｍ５が除去されるとともに、クラッド層４
の一部も除去され、これにより素子中央部に発光素子部
２０、その周囲に受光素子部２１が形成され、作成され
る。なお７はｎ＋−ＧａＡｓ基板１に形成される共通電
極、８は受光素子部２１のアノード電極、９は発光素子
部２０のアノード電極である。
面図である。この発光受光素子は、Ｈ＋−ＧａＡｓ基板
１の主面上に、ホトダイオードの受光層としてｎ−Ｇａ
Ａｓ層２゛、ｐ−ＧａＡｓ層３が成長形成され、このｐ
−ＧａＡｓ層３の中央部に、ｎ＋−ＧａＡｓ基板１１に
達する穴１１が形成され、この穴１１を含んでｐ −Ｇ
ａ Ａ ｓ Ｊｉｉ ３上に、クラッド層たるｐ −
Ｇ ａ ０．７ Ａ Ｉ！ ０．３ Ａ ｓ層４、活性
層たるｐ−Ｇａ０．９４Ａβ０．０６ Ａ ｓ層５、Ｌ
ＥＤアノード層たるｐＧ ａ Ｏ； ７ Ａ ＩｌＯ，
３Ａ ｓ層６が積層形成され、さらに、穴１１を囲む環
状の分離溝１０がｎ＋−ＧａＡｓ基板゛１に達する深さ
で形成され、また分離溝１０の外側部分のＬＥＤアノー
ド層６、活性Ｍ５が除去されるとともに、クラッド層４
の一部も除去され、これにより素子中央部に発光素子部
２０、その周囲に受光素子部２１が形成され、作成され
る。なお７はｎ＋−ＧａＡｓ基板１に形成される共通電
極、８は受光素子部２１のアノード電極、９は発光素子
部２０のアノード電極である。
以上のように層構成される発光受光素子の発光状態と受
光状態を第４図及び第５図に示している。
光状態を第４図及び第５図に示している。
発光時は第４図に示すように、共通電極７に負、ＬＥＤ
アノード９に正の電圧を印加することにより穴１１に流
れる電流により、活性層５が発光し、光ａが発光素子部
２０より出射される。
アノード９に正の電圧を印加することにより穴１１に流
れる電流により、活性層５が発光し、光ａが発光素子部
２０より出射される。
一方受光時は、第５図に示すように、共通電極７に正、
受光素子部アノード電極８に負の電圧を印加することに
より、受光素子部２１の受光ＷＪ２及び３で入射光すが
受光される。
受光素子部アノード電極８に負の電圧を印加することに
より、受光素子部２１の受光ＷＪ２及び３で入射光すが
受光される。
この実施例発光受光素子では、上記のように、発光は活
性層５で、受光は受光層２．３で起こるものであるため
、それぞれのｐ−ｎ接合のエネルギーギャップ、組成を
調整することにより、２５℃において、発光スペクトル
Ａと受光感度スペクトルＢが第６図に示す通りとなるよ
うにしている。
性層５で、受光は受光層２．３で起こるものであるため
、それぞれのｐ−ｎ接合のエネルギーギャップ、組成を
調整することにより、２５℃において、発光スペクトル
Ａと受光感度スペクトルＢが第６図に示す通りとなるよ
うにしている。
すなわち発光波長ピークが８４０μｍ、受光感度の長波
長限界が８７０μｍであり、発光スペクトルＡが受光ス
ペクトルＢに包含され、両者の波長マツチングは単一の
ＬＥＤを用いた従来例に比べて極めて良好である。
長限界が８７０μｍであり、発光スペクトルＡが受光ス
ペクトルＢに包含され、両者の波長マツチングは単一の
ＬＥＤを用いた従来例に比べて極めて良好である。
発光スペクトルＡを受光感度スペクトルＢに包含させる
特性を得る方法としては、上述したように、例えば活性
層５の組成を変化してエネルギーギャップを調整すれば
よい。活性層５はＧ ａ Ａ ＳとＡ７！Ａｓの混成物
であるが、この組成比を変えると、発光素子部のｐ−ｎ
接合のエネルギーギャップが変化する。すなわちＧａＡ
ｓを多くしていくと、エネルギーギャップが増加し、エ
ネルギーギャップが増加すると、発光スペクトルも短波
長側に移動する。したがってＧａＡｓ１ｌを適正に増加
することにより、エネルギーギャップを大とし、発光ス
ペクトルを短波長側に移動させ、発光スペクトルＡを受
光感度スペクトルＢに包含させることができる。
特性を得る方法としては、上述したように、例えば活性
層５の組成を変化してエネルギーギャップを調整すれば
よい。活性層５はＧ ａ Ａ ＳとＡ７！Ａｓの混成物
であるが、この組成比を変えると、発光素子部のｐ−ｎ
接合のエネルギーギャップが変化する。すなわちＧａＡ
ｓを多くしていくと、エネルギーギャップが増加し、エ
ネルギーギャップが増加すると、発光スペクトルも短波
長側に移動する。したがってＧａＡｓ１ｌを適正に増加
することにより、エネルギーギャップを大とし、発光ス
ペクトルを短波長側に移動させ、発光スペクトルＡを受
光感度スペクトルＢに包含させることができる。
第６図に示す特性を持つ素子の波長シフトの温度依存性
は２５℃で約５μｍであるので、この実施例発光受光素
子の使用温度範囲を０〜５０℃とし、一方を使用最高温
度すなわち５０℃におき、他方を最低温度すなわち０℃
においた場合でも、低温側の受光波長限昇が８６５μｒ
ｎ、高温側の発光スペクトルが８４５μｍ、半値幅３０
μｍとなり、２５℃の場合と同様、受光感度スペクトル
の中に発光スペクトルを包含することができる。
は２５℃で約５μｍであるので、この実施例発光受光素
子の使用温度範囲を０〜５０℃とし、一方を使用最高温
度すなわち５０℃におき、他方を最低温度すなわち０℃
においた場合でも、低温側の受光波長限昇が８６５μｒ
ｎ、高温側の発光スペクトルが８４５μｍ、半値幅３０
μｍとなり、２５℃の場合と同様、受光感度スペクトル
の中に発光スペクトルを包含することができる。
また、温度上昇により、発光側の発光出力の減少は免れ
得ないが、受光側の感度は第〔１図に示すように、その
感度スペクトル内では、長波長側の方が大きいので、高
温による受光感度の増大である程度相殺され、トータル
的な系としての温度依存性を少なくする方向に働くこと
になる。
得ないが、受光側の感度は第〔１図に示すように、その
感度スペクトル内では、長波長側の方が大きいので、高
温による受光感度の増大である程度相殺され、トータル
的な系としての温度依存性を少なくする方向に働くこと
になる。
第７図は、上記実施例素子において、一方を高温、他方
を低温におき、温度差に対する相対温度を観測したもの
である。温度差が４０℃でも、相対感度が９０％以上で
あり、上記した理由により温度特性が大きく改善されて
いることがわかる。
を低温におき、温度差に対する相対温度を観測したもの
である。温度差が４０℃でも、相対感度が９０％以上で
あり、上記した理由により温度特性が大きく改善されて
いることがわかる。
なお上記実施例では、発光受光素子をＧａＡｓ系で説明
したが、他の材料、例えばＩｎＧａＡｓ系を用いても、
同様の効果が期待できるこというまでもない。
したが、他の材料、例えばＩｎＧａＡｓ系を用いても、
同様の効果が期待できるこというまでもない。
また上記実施例の受光素子部としてホトダイオードでの
例を示したが、これに限ることなく、ホトトランジスタ
を用いても同様の効果が得られる。
例を示したが、これに限ることなく、ホトトランジスタ
を用いても同様の効果が得られる。
第１図は従来の発光ダイオードを用いて、発光及び受光
を行った場合の２５℃における発光スペクトル及び受光
スペクトルを示す図、第２図は同発光ダイオードの温度
差−相対感度特性を示す図、第３図はこの発明の１実施
例を示す発光受光素子の断面図、第４図は同発光受光素
子の発光状態を説明するための図、第５図は同発光受光
素子の受光状態を説明するための図、第６図は同発光受
光素子の２５℃における発光スペクトル及び受光スペク
トルを示す図、第７図は同発光受光素子の温度差−相対
感度特性を示す図である。 に基板、 ２０：発光素子部、 ２１：受光素子部 特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 中 村 茂 信 第１図 第２図 １諦（１（発光側周囲講座；嶽光凛偲田］区）ｍ〕第３
図 第４図 第５図 液長 （ｎｍ） 第７図 ２゜
を行った場合の２５℃における発光スペクトル及び受光
スペクトルを示す図、第２図は同発光ダイオードの温度
差−相対感度特性を示す図、第３図はこの発明の１実施
例を示す発光受光素子の断面図、第４図は同発光受光素
子の発光状態を説明するための図、第５図は同発光受光
素子の受光状態を説明するための図、第６図は同発光受
光素子の２５℃における発光スペクトル及び受光スペク
トルを示す図、第７図は同発光受光素子の温度差−相対
感度特性を示す図である。 に基板、 ２０：発光素子部、 ２１：受光素子部 特許出願人 立石電機株式会社 代理人 弁理士 中 村 茂 信 第１図 第２図 １諦（１（発光側周囲講座；嶽光凛偲田］区）ｍ〕第３
図 第４図 第５図 液長 （ｎｍ） 第７図 ２゜
Claims (1)
- （１）第１と第２の異なるｐ’−ｎ接合を備え、第１の
ｐ−ｎ接合で発光素子部を、第２のｐ−ｎ接合で受光素
子部を形成し、前記受光素子部の使用最低温度における
受光感度スペクトルが、前記発光素子部の使用最高温度
における発光スペクトルを包含するように構成してなる
ことを特徴とする発光受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170183A JPS6062167A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 発光受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58170183A JPS6062167A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 発光受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6062167A true JPS6062167A (ja) | 1985-04-10 |
Family
ID=15900221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58170183A Pending JPS6062167A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 発光受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6062167A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111679A (ja) * | 1987-10-27 | 1989-04-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 梱包装置 |
| US8680540B2 (en) | 2003-01-28 | 2014-03-25 | Sony Corporation | Optical semiconductor apparatus having a bidirectional communication system employing a single-core optical fiber |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5778186A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Hitachi Ltd | Optical fiber transceiving composite device |
| JPS57197881A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-04 | Omron Tateisi Electronics Co | Light emitting and receiving element |
| JPS58134483A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-10 | Omron Tateisi Electronics Co | 発光受光素子 |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP58170183A patent/JPS6062167A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| JPS5778186A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Hitachi Ltd | Optical fiber transceiving composite device |
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