JPS62239727A - アバランシエホトダイオ−ドの利得制御方式 - Google Patents

アバランシエホトダイオ−ドの利得制御方式

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JPS62239727A
JPS62239727A JP61083551A JP8355186A JPS62239727A JP S62239727 A JPS62239727 A JP S62239727A JP 61083551 A JP61083551 A JP 61083551A JP 8355186 A JP8355186 A JP 8355186A JP S62239727 A JPS62239727 A JP S62239727A
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JP
Japan
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reverse bias
bias voltage
apd
apds
voltage
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Application number
JP61083551A
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English (en)
Inventor
Noboru Shoji
庄子 昇
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】 し産業上の利用分野〕 本発明ハアバランシェホトダイオード(以下APDと記
す)の利得制御方式、特に、分散処理方式全採用し之情
報処理形態下における構内ネットワークや情報処理装置
内におけるユニット間接続機構による光データ通信に好
適なAPDの利得制御方式に関する。
〔従来の技術〕
APDH1周知のように、PN接合ま′fcHPIN接
合に逆電圧を十分印加して空乏層を広げておき、光の照
射により空乏層中に発生させt電子や正孔を空乏層の高
電界によって加速し原子との衝突により新たな電子嗜正
孔対倉なだれ的に発生して元11流の増幅を行なうもの
であり、その利得に逆バイアス電圧や動作温度等に依存
する。
この=うなAPDは、その高利得性の故に、上記産業上
の利用分野において元ファイバを介して送られてきた元
信号を電気信号に変換するときに好適な手段として使用
されるが、一方、温度変化等による利得変化を抑止して
動作に誤り無きことを期す必要がある。
従来のこの種のAPDの利得制御方式に、その−例を第
4図に示すように、光信号13を入力しこれを電流に変
換して受信回路11に供給するAPDIOと、光信号2
3を入力しこれを電流に変換して受信回路21に供給す
るAPD20と、APDIOからの出力電流を入力゛し
電圧に変換・増幅して外部に供給する受信回路11と、
APD20からの出力w流を入力し電圧に変換Φ増幅し
て外部に供給する受信回路21と、受信回路11からの
出力電圧を入力しその尖頭値に応答してAPDIOの逆
バイアス電圧値を制御する逆バイアス電圧制御回路12
と、受信回路21からの出力電圧を入力しその尖頭値に
応答してAPD20の逆バイアス電圧値を制御する逆バ
イアス電圧制御回路22とから構成されている。
[発明が解決しようとする問題点〕 このような従来のアバランシェホトダイオードの利得制
御方式においてに、APDIOとAPD20とは同一の
半導体基板上に形成されていないために、APDIOと
APD20の特性の相異を配慮して、APDIo、20
対応にそれぞれ逆バイアス電圧制御回路12.22を備
える必要があり、さらに、逆バイアス電圧制御回路12
.22においてに 尖頭値の検出を行なって逆バイアス
電圧を制御するのでそれだけ回路が複雑になり、これら
の結果として、APDの利得制御に要するハードウェア
量が多くなるという問題点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の方式は、それぞれが光信号を入力して電流に変
換しかつ同一半導体基板上に形成され九1つ以上の第1
のAPDと、前記半導体基板上に形成された第2のAP
Dと、前記第2のAPDの暗′gL流が一定となるよう
前記第2のAPDの第1の逆バイアス電圧を制御する第
1の逆バイアス電圧制御回路と、前記第1のAPDの逆
バイアス電圧を前記第1の逆バイアス電圧に対応した電
圧に制御する第2の逆バイアス電圧制御回路とを含んで
構成される。
〔実施例〕
次に本発明の実施例につりで図面を参照して説明する。
一般に、APDの利得が変動する主な要因としては、A
PDi形成する半導体基板の特性のバラツキ、各種製造
条件のバラツキ、動作温度の変動および逆バイアス電圧
等が挙げられる。本発明におけるAPDH同一の半導体
基板上に形成することによって、各APDに対する上記
要因の前三者の影響を同一化しておき、APDの1つを
逆バイアス電圧の制御専用として他のすべてのAPDの
利得が一定[Lk保つように逆バイアス電圧値を制御す
るようにしている。
すなわち、半導体基板の特性のバラツキや各種製造条件
のバラツキがあっても同一の半導体基板内では各APD
に同じく一様に影響倉与えるので、APD相互の特性の
バラツキは少ない。また、同一半導体基板内では基板の
熱抵抗が小さく基板を小形にできるため、各APDは熱
的に強く結合しAPD相互の温度差はほとんど生じない
ようにできる。
本発明に、上述したようにして、はソ同−化されたAP
Dの特性を利用するものである。すなわち、同一半導体
基板上に形成された複数個のAPDのうちの一つに対し
て、このAPDの出力at電流が常に一定値を保つよう
に逆バイアス電圧値を制御するようにして、全APDへ
の共通的な利得変動要因に対して全APDの利得の一定
化を図っている。
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。第
1図を参照すると、本実施例は同一半導体基板上に形成
され九3つのAPDIo、20および30と、2つの受
信回路11お工び21と、逆バイアス電圧制御回路32
および42とで構成されている。
APDIOとA P D 20 KT4光チー タ’D
送信元から、それぞれ元信号13と23が入力している
APDloとAPD20は、それぞれ光イ言号13と2
3倉所定の利得で1JIR,に変換して、それぞれ受信
回路11と21に出力する。
受信回路11と21に、それぞれAPDIOとAPD2
0からの定流を所定の利得で電圧に変換することによっ
て、それぞn元信号13と23に応答した出力′び圧を
生成している。
−万、APD30は元入力信号がないため増倍された暗
電流が流れる。逆バイアス嘗、圧制御回路32にAPD
30の暗電流を入力しこの電流を常に一定値に保つよう
に逆バイアス電圧■B1を制御する。
基本的に1APD3(lアンバランシエ効果の起こる領
域で動作させる九め、逆バイアス電圧VBIHAPD3
Qのブレイクダウン電圧に近い値となる。APD30の
暗li流の設定!を大きくすればする程、′1tN、増
倍率は大きくなり逆バイアス電圧VB liブレイクダ
ウン電圧に近づく。また、APD30の出力暗’I流が
大きければ、それに続く回路?簡単にすることができる
逆バイアス電圧制御回路42は、逆バイアス電圧■B1
に対応した逆バイアス重圧VB2’に作りAPDIOお
よび20のアノードに共通に供給する。
一般にAPDはt滝増倍率を大きくとりかつ雑音を大き
くしないために逆バイアス電圧をブレイクダウン電圧よ
り少し低目に設定する。逆バイアス電圧VB1がAPD
30のブレイクダウン重圧に近い場合にはそれよりも少
し低い重圧に逆バイアス重圧VB21設定する。逆バイ
アス重圧VB21.APDloおよび20のアノードに
共通して供給されており、かつAPDIo、20および
30は同一半導体基板上に形成されていて温度等の利得
変動要因は全APDに等しく作用するため、上記のよう
な逆バイアス電圧■B1およびVB2の制御は、APD
IOおよび20の利得を一定化することになる。
第2図に、第1図における逆バイアス電圧制御回路32
の詳細回路図であり、反転増幅器1と、電圧比較器2と
、DC/DCコンバータ3と、2つの抵抗器4お工び5
と、コンデンサ6とから構成てれている。
APD3 Qからのtfiは反転増幅器1と抵抗器4と
により電圧に変換されるとともに増幅される。
反転増幅器1の出力電圧は電圧比較器2の逆相入力端子
に入力し、設定したい@電流値に対応する参照雪圧vR
と比較される。電圧比較器2の出力信号は抵抗器5とコ
ンデンサ6との積分効果により、ゆるやかにDC/DC
コンバータ3に入力する。
″もし、周囲温度の下降等により、APD30のブレイ
クダウン電圧が小さくなった場合r考えると、APD3
0の暗を流は増加し反転増幅器1の出力電圧は参照電圧
■凰より高くなり電圧比較器2の出力は低レベルになる
。すると、L)C/DCコンバータ3はこの低レベルに
応答して逆バイアス電圧VB12引き下げ、この結果に
よってAPD30の暗電流は所定の値に戻る。APD3
0のブレイクダウン電圧の低下は、そのま\逆バイアス
電圧VB1の低下となって現われ、又その変化は逆バイ
アス電圧制御回路42を通ってAPDIOおよびAPD
20の逆バイアス電圧VB21低下させる。
APD30のブレイクダウン重圧の低下する要因は、A
PDIOとAPD20にも同じく作用するので、APD
IOとAPD20のブレイクダウン重圧も低下するが、
上述の工うにして逆バイアス電圧VB2に低下させるこ
とによりt流利得を一定に保つことができる。
第3図に逆バイアス7圧回路42の一例である。
入力する逆バイアス電圧VBl[抵抗7おLび8にLり
分圧されて逆バイアス重圧■B2に出力する7この場合
、逆バイアス電圧VB2H逆バイアス重圧VBIよりも
必らず小さくなり、かつ圧倒した値となる。逆バイアス
重圧VBIがA P I)30のブレイクダウン電圧に
近い値の場合には、逆バイアス重圧VB21APD10
および20のブレイクダウン重圧よりも低くかつ適切な
電流増倍率の点で動作させることができる。
以上に述べた実施例は、説明を単純化するために、光デ
ータ系列が2つの場合をとりあげたが、実際ににもつと
多くの元データ系列があり、たとえば、8ビット並列の
光データ通信を行なうにに8組のAPDと受信回路が必
要になり、逆バイアス電圧制御回路42で制御される逆
バイアス電圧VB2H,これら8つのAPDのすべてに
供給されるようになる。
〔発明の効果〕
本発明に工れば、以上に説明し友ように、同一半導体基
板上に形成さn7HAPDのうちの1つを逆バイアス電
圧を制御するために専用化し、このAPDの暗電流を逆
バイアス電圧制御回路32に入力し、逆バイアス電圧制
御回路32はこの電流が常に一定値となるように逆バイ
アス電圧VBIを制御し、又逆バイアス電圧制御口if
!42によシ逆バイアス雷圧■B1の変化に対応しt逆
バイアス電圧VB21制御することによって、全APD
に共通して供給されている逆バイアス電圧VB2を介し
、全APDに共通して作用する利得変動要因の補償がで
きるようになる之め、小量のハードウェア量でAPDの
一括した利得制御を行うことができるという効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例、第2図お:び第3図は本実
施例の詳細図および第4図は従来の一例をそれぞれ示す
。 1・・・・・・反転増幅器、2・・・・・・電圧比較器
、3・・・・・・D C/D Cコンバータ、4. 5
. 7.  訃・・・・・抵抗器、6・・・・・・コン
デンサ%10,20.30・旧・・アバランシェホトダ
イオード、11.21・旧・・受信回路、12,22,
32,42・・・・・・逆バイアス電圧制御回路、13
.23・・・・・・光信号、Nツ#V B 1 。 VB2・・・・・・逆バイアス電圧%VR・・・・・・
参照電圧。 −一\ 代理人 弁理士  内 原   蓋′ V8ノ 83 区

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 それぞれが光信号を入力して電流に変換しかつ同一半導
    体基板上に形成された1つ以上の第1のアバランシェホ
    トダイオードと、 前記半導体基板上に形成された第2のアバランシェホト
    ダイオードと、 前記第2のアバランシェホトダイオードの暗電流が一定
    となるよう前記第2のアバランシェホトダイオードの第
    1の逆バイアス電圧を制御する第1の逆バイアス電圧制
    御回路と、前記第1のアバランシェホトダイオードの逆
    バイアス電圧を前記第1の逆バイアス電圧に対応した電
    圧に制御する第2の逆バイアス電圧制御回路とを含むこ
    とを特徴とするアバランシェホトダイオードの利得制御
    方式。
JP61083551A 1986-04-11 1986-04-11 アバランシエホトダイオ−ドの利得制御方式 Pending JPS62239727A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020121858A1 (ja) * 2018-12-12 2020-06-18 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置及び光検出装置の製造方法
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