KR910004992B1 - 수광소자 - Google Patents

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내용 없음.

Description

수광소자

제1도는 본 발명에 따른 수광소자의 실시예에서 수광셀이 배열된 상태를 보여주는 평면도.

제2도는 제1도의 수광소자가 사용된 예중에서 전형적인 것으로서 반도체 스위칭 장치를 도식적으로 보여주는 사시도.

제3도는 제2도의 스위칭 장치에서의 광원과 수광소자간의 위치 관계를 보여주기 위한 예시도.

제4도는 광원으로부터 각 수광셀까지의 수평거리와 관련 조도의 관계를 계산치의 실제 측정치로 보여주는 도면.

제5도는 수광셀이 본 발명에 따른 수광소자의 최적 실시예에서 배열된 상태를 보여주는 평면도.

제6도는 수광셀이 본 발명의 다른 실시예에서 원형으로 배열된 상태를 보여주는 평면도.

제7도는 수광셀이 셀의 측면에 배열된 광원에 광접속된 상태를 보여주는 평면도.

본 발명은 상호 직렬로 접속되며 광원에 광접속되도록 배열된 다수의 수광셀로 구성된 수광소자에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수광소자는 발광다이오드와 같은 광원에 광접속된 광다이오드의 어레이로서 사용될 수 있으며, 특히 입력광신호가 변환된 전기신호에 의하여 바람직하게 MOSFET와 같은 금속산화물 반도체 필드 효과 트랜지스터와 같은 출력 FET를 구동하기 위하여 반도체 스위칭회로에 응용될 때 유용하다.

이러한 종류의 수광소자의 하나는 데일 엠, 브라운 등에 의한 미특허번호 제4,227,098호와 제안되어 있으며, 여기에서는 MOSFET의 게이트와 소오스 전극단에 기전력을 가하기 위해 MOSFET에 접속된 광기전성 다이오드어레이가 발광다이오드에 광접속되어 있다.

이 배열에서는 MOSFET가 인핸스먼트모드에 있을 때, OFF상태로부터 ON상태로의 전이는 광전압의 발생시에 MOSFET의 양출력단을 통해 이루어진다.

더욱이 브라운 등의 특허의 제8 및 9도에 명백하게 도시된 바와 같이, 수광소자로서의 광기전성다이오드어레이는 발광다이오드의 측으로부터 보이며 상호직렬로 접속된 동일 평면영역의 다수의 수광셀을 래티스형으로 배열함에 의하여 1칩에 형성된다는 것이 나타나 있다.

상기 배열에서의 발광다이오드와 같은 광원으로부터 광기전성다이오드어레이의 수광소자로 입력되는 광의 존재시에, 광원으로부터 도달된 광의 양에 비례하여 각 수광셀에서의 광전류의 발생을 유도한다. 각 수광셀은 동일 표면영역에 있으므로, 광원으로부터 다른것보다 더 먼 위치에 있는 셀의 하나에서 발생된 광전류는 더 작으며, 전 수광소자에 대해 얻어질 수 있는 광전류는 각 수광셀내에서 발생된 전류중의 제일작은 것, 즉 광원으로부터 제일 먼 위치의 수광세에서 발생된 광전류가 될 것임을 알 수 있다.

따라서, 광원에 근저한 수광셀에서 발생된 광전류는 상당한 정도의 손실이 존재할 것이므로 결과적으로 전 수광소자에 대한 수광효율은 저하될 것이다.

따라서 본 발명의 주목적은 수광효율을 크게 향상시키며 더불어 효과적인 소형화가 되게 하기 위하여 한칩에 소자를 형성하기 위해 요구되는 칩크기를 허용할 수 있는 수광소자를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 상호 직결로 접속되고 광원에 광접속하도록 배열되며 각각 과원으로부터의 광입력강도에 따라 상이한 표면영역을 갖는 다수의 수광셀로서 수광소자를 형성함에 의하여 실현될 수 있다.

본 발명에 따른 수광소자에서, 광원으로부터 입력된 광에 응하여 각 수광셀내에서 발생된 광전류는 본질적으로는 상호동이하며, 따라서 광원으로부터의 거리차로 인한 광전류의 손실이 어느셀에서도 발생되지 않으므로 수광소자 전체로서 얻어질 수 있는 훌률한 수광효율을 유지할 수 있으며, 소자의 전체크기는 더 작게 만들어질 수 있으며, 따라서 소형화하기 위하여 1칩에 소자를 형성하기 위한 요구칩크기를 허여한다.

본 발명의 기타 목적 및 잇점은 첩부도면을 참고로한 상세한 실시예로부터 명백해질 것이다.

본 발명이 첨부도면에 도시된 각 실시예에 따라 서술되는 동안, 본 발명은 도시된 실시예에만 한정되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위의 취지내에서 가능한 모든 설계수정, 변경 및 등가적인 배열을 포함하고자 의도된 것임을 이해해야 할 것이다.

본 발명의 실시예로서 수광소자(10)를 도시한 제1도를 참고하면, 이 수광소자(10)는 발광다이오드와 같은 광원(1)으로부터 입력된 광을 수신하는 수광셀(11A…,11B… 및 11C…)의 3그룹으로 구성된다.

본예에서는 16수광셀(11A…,11B… 및 11C…)은 접속라인(12)을 통하여 상호직렬로 접속되며 제2 및 3도가 관련되어 설명될 때 명백해질 바와 같이, 셀의 수광표면의 수직관계로 대향된 광원(1)에 광접속될 래티스형으로 배열된다.

더욱이, 한쌍의 전극(13A 및 13B)은 셀(11A 내지 11C)의 직렬접속어레이 제1단 수광셀에 각각 접속된다. 여기서, 직렬어레이의 각 수광셀(11A 내지 11C)은 광원(1)으로부터 입력된 광도에 따라 수광표면영역에서 변화하도록 제공된다.

즉, 예시된 실시예에서, 광원에 가장 근접하게 위치한 4수광셀(11A)은 수광영역에서 작게 만들어지며, 래티스형의 최외곽 코너에 위치한 다른 4수광셀(11C)은 수광영역에서 크게 만들어지는 반면, 가장 근접한 셀(11A)과 가장 먼 셀(11C)사이의 중간거리에서의 나머지 8수광셀(11B)은 중간영역에 있다.

일반적으로, 광도는 거리의 자승배로 감소된다는 점에서, 수광셀(11C)의 가장 먼 그룹은 셀(11A)의 가장 근접한 그룹보다 4배의 수광영역을 갖는 것이 요구되며, 그 영역은 셀(11C)이 광원에 대하여 셀(11A)보다 2배의 거리에 있는 한 기준크기 1로 간주된다. 즉, 가장 근접한 셀(11A)의 수광영역은 가장 먼 셀(11C)의 1/4로 만들어진다.

중간위치 수광셀(11B)은 수광영역에 있어서, 가장 근접한 셀(11A)보다 2배나 크게 만들어지며, 이때 중간셀(11B)은 광원(1)으로부터의 가장 근접한 셀(11A)보다 1 1/2배 멀리 위치된다.

즉, 중간셀(11B)의 수광영역은 가장 먼 셀(11C)의 1/2로 만들어진다. 발생된 광전류를 증가하기 위하여, 수광셀의 수광영역을 확장하는 것이 필요하며, 이때 셀은 래티스형으로 배열되며, 광원(1)으로부터 가장 먼위치에서의 셀의 영역은 전술한 것으로부터 명백해질 것인 바, 얻어진 전류의 강도의 기준으로 선택될 것이다.

어떤 기지의 수광소자에서, 모든 수광셀은 동일영역을 갖고 있으므로 전 수 광셀의 총영역은 극도로 크게될 것이어서 1칩에 수광소자를 형성하기 위한 필요 칩크기는 불리하게도 더 크게 된다.

한편, 본 실시예에 따르면 광원(1)에 가장 근접한 수광셀(11A)은 가장 먼 셀(11C)의 수광영역 1/4로 만들어질 수 있는 반면에 중간셀(11B)은 1/2이 될 수 있고, 이때 조차도 얻어질 수 있는 광전류에 대한 기준인 가장 먼 위치 셀(11C)의 영역은 더 크게 만들어진다.

예를 들어, 단일칩에 만들어진 래티스형으로 배열된 16수광셀의 기지의 수광소자의 경우에, 필요칩 크기는 래티스형의 4코너의 4수광셀의 총영역보다 약 4배가 클 것이다.

한편, 본 발명의 실시예에서 유사한 16수광셀을 갖는 소자의 필요칩크기는 4코너의 4셀(11C)의 총영역보다 약 2.25배 크다.

따라서, 동일 레벨의 광전류를 얻음에 있어서, 본 발명에 따른 수광소자(10)는 기지의 소자의 약 1/2인 수광영역이 제공될 수 있어서 필요칩 크기의 소형화에 현저히 공헌할 수 있음이 이해될 것이다.

물론, 기지의 소자와 같이 본 발명의 수광소자(10)를 위해 동일칩크기를 사용하는 것이 가능할 것이며, 4코너에서의 4수광셀은 기지의 소자보다 영역에서 및 따라서 얻어질 수 있는 광전류에서 더 크게 될 수 있다.

전술한 실시예에서, 수광소자는 예로서 16수광셀(11A 내지 11C)로 구성된 것으로 보이지만 셀의 수는 본발명에서는 적당히 변화될 수 있다.

더욱이, 전술한 수광소자(10)는 예를들어 본원과 동일한 양수인의 미특허 출원시리얼 번호 제78,791호(독일 특허출원번호 제P37 26 682.9호, 영국 특허출원 번호 제87 18919호, 혹은 프랑스 특허출원번호 제87 11362호)에 기술된 반도체 스위칭 회로에서 다이오드 어레이로서 효과적으로 사용될 수 있으며, 제2 및 제3도에서 보는 바와 같이, 수광소자(10)는 발광다이오드와 같은 광원(1)에의 허가를 통하여 반대이며 MOSFET의 입력단(2A, 2B)에 대한 소자(10)의 출력단에서 접속된 스위칭 회로(SC)에서 효과적으로 이용될 수 있다.

제4도에 도시된 바와 같이, 광원으로부터의 수광셀의 거리(d)(mm)와 광원으로부터의 입력광의 강도에 따라 수광셀 영역이 변하는 수광소자의 조도(Lx)간의 관계는 계산치(OB)와 실제적인 측정치(AB)로부터 얻어지며, 그 결과로부터, 실제적인 측정치(AB)에서의 조도는 계산치(AB)의 경우보다 거리에 있어서 조금 더 작은 강하를 보여줌을 알 수 있다.

제5도에서, 다른 실시예로서 이러한 데이터를 기초로 설계된 최적 모델의 하나가 보여지며, 이 실시예에서는 수광소자(20)는 1.2×1.2mm의 칩크기가 되며, 수광셀(21A…,21B…, 및 21C…)은 0.4mm폭의 광원(1)(발광다이오드)에 광접속되며, 약간 수정된 래티스형에 배열된 셀의 중앙 위로 배치된다.

광원(1)으로부터 가장 먼 셀(21C)의 수광영역이 1.0이 될 때, 가장 근접한 셀(21A)은 0.8의 수광영역이 되며, 중간셀(21B)은 0.9의 영역이 된다.

이 실시예의 기타 배열 및 동작은 제1도의 실시예와 본질적으로 동일하며, 제1도 실시예와 동일 부재는 제1도의 부재번호에 단지 10만 더해진 것으로 보여진다.

제6도를 참고하면, 본 발명에 따른 수광소자의 다른 실시예가 보여지는데 여기에서는 원형구성의 수광소자(30)가 제공된다.

이 소자(30)에서는 광원(1)에 제일 근접한 내부에 위치되고, 섹터형인 수광셀(31A)은 작은 수광영역으로 되어 있고, 외부에 위치되고 섹터형인 수광셀(31C)은 더 큰 수광영역으로 되어 있다.

본 실시예에서, 기타 배열 및 동작은 제1도의 실시예와 본질적으로 동일하며 제6도의 실시예에서의 동일부재는 20이 더해진 것을 제외하고는 제1도와 동일부재번호에 의하여 표기된다.

제7도에 보여지는 다른 실시예에서, 수광소자(40)는 래터럴측에 위치한 광원(1)으로부터 입력된 광을 수신하기 위하여 제공된다.

이 실시예에서, 수광영역이 변하는 8그룹의 수광셀(41A 내지 41H)은 전술한 실시예의 수광영역에서의 3그룹 혹은 2그룹 변화량에 비하면 광원(1)으로부터의 거리에 종속되어 배열된다.

본 실시예에서, 기타 배열 및 동작은 제1도와 본질적으로 동일하며, 제1도와 동일부재는 30을 더한 것만 제외하고는 제1도와 동일부재번호에 의해 표기된다.

본 발명에서, 여러 설계 수정이 가능하다.

예를들면, 제1, 5 및 6도의 각 실시예에서, 셀의 수광영역은 광원(1)으로부터의 거리에 따라 3 혹은 2그룹 혹은 단계에서 변하지만, 영역은 제7도의 실시예와 동일방식으로 요구되는 더 큰 단계수로 변화될 수 있다.

Claims (4)

1. 상호 직렬로 접속되며 광원에 광접속되도록 배열된 다수의 수광셀로 구성되며, 상기 수광셀은 각각 상기 광원으로부터 입력된 광의 강도에 따라 변하는 표면영역을 갖는 것을 특징으로 하는 수광소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 수광셀의 상기 표면영역은 상기 광원에 상대적으로 더 근접하게 위치한 셀에 대해서는 더 작게 만들어져서 상기 광입력 강도가 더 크게 될것이지만 광원으로부터 상대적으로 더 멀리 위치한 셀에 대해서는 더 크게 만들어져서 더 작은 광입력 강도가 되도록 한 것을 특징으로 한 소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 수광셀의 모두의 총수광표면은 상기 광원에 수직 대향된 것을 특징으로 하는 소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 수광셀의 모두의 총수광표면은 상기 광원에 대해 래터럴하게 위치된 것을 특징으로 하는 소자.

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