JPH0513070U - 光結合半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答速度が速く、かつ静電カップリングによ
る誤動作に強い光結合半導体装置を提供する。 【構成】 ホトトランジスタのベース領域２上にメッシ
ュ電極９を作成し、このメッシュ電極９をエミッタ電極
７と接続する。 【効果】 ベース領域上のメッシュ電位により、発光ダ
イオードとホトトランジスタ間の容量の内、ベース領域
の表面積に比例する容量Ｃ_GPBが実質的に大幅に減少す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、発光ダイオードとホトトランジスタを１つのパッケージに封入して なる光結合半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

光結合半導体装置（ホトカプラ）において、発光ダイオードとホトトランジス タ間に急峻なパルス電圧が掛かると、ホトトランジスタが誤動作する現象はよく 知られている。これは、発光ダイオードとホトトランジスタ間の容量による静電 カップリングによるものである。

【０００３】 （従来例１） 図３は従来例１に係る光結合半導体装置のホトトランジスタ側の構造を示す断 面図、図４は同じくその光結合半導体装置の静電カップリングを説明する等価回 路図である。

【０００４】 発光ダイオードＬＥＤとホトトランジスタＰＴ間の容量は、ホトトランジスタ のＮ型コレクタ領域１の表面積に比例する容量Ｃ_GPCと、Ｐ⁺型ベース領域２の表 面積に比例する容量Ｃ_GPBと、Ｎ⁺型エミッタ領域３の表面積に比例する容量Ｃ_{GP E} に分離できる。

【０００５】 容量Ｃ_GPC，Ｃ_GPB，Ｃ_GPEにおいて、最も重要なものはベース領域２の表面積 に比例する容量Ｃ_GPBである。なぜならば、容量Ｃ_GPBに対応する静電カップリン グがベース電流となり、ｈ_FE（一般にｈ_FEは１０〜５０００）倍に増幅されるた めである。なお、図３中、７はエミッタ電極、８はベース電極である。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来例１に係る光結合半導体装置では、容量Ｃ_GPBに対応する静電カップ リングがベース電流となり、ｈ_FE倍に増幅されるから、静電カップリングによる 誤動作が発生する。

【０００７】 そこで、上記容量Ｃ_GPBを減少して、静電カップリングによる誤動作を防止す る技術（従来例２）が開示されている。

【０００８】 （従来例２） 図５は従来例２に係る光結合半導体装置のホトトランジスタ側の構造を示す断 面図である。

【０００９】 図示の如く、Ｎ型コレクタ領域１，Ｐ⁺型ベース領域２，Ｎ⁺型エミッタ領域３ の基本的構造は、図３のものと同じである。しかし、ここではベース領域２の主 たる部分を覆うようにエミッタ領域３を形成している。この結果、ベース領域２ の表面積に比例する容量Ｃ_GPBは大幅に減少し、これに対応する静電カップリン グによる影響は大幅に低減される。なお、図中、４は金属層、５はコレクタベー ス接合、６はエミッタ・ベース接合である。

【００１０】 しかしながら、上記従来例２に係る光結合半導体装置は、エミッタ・ベースの 接合容量が大きいため、応答速度が遅くなっている。

【００１１】 本考案は、上記に鑑み、応答速度が速く、かつ静電カップリングによる誤動作 に強い光結合半導体装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案による課題解決手段は、図１，２の如く、１つのパッケージ内で発光ダ イオードＬＥＤとホトトランジスタＰＴとが光学的に結合されてなる光結合半導 体装置において、前記ホトトランジスタＰＴのベース領域２上にメッシュ電極９ が形成され、該メッシュ電極９がエミッタ電極７に接続されたものである。

【００１３】

【作用】

上記課題解決手段において、ベース領域２の主たる部分にメッシュ電極９を形 成して覆うようにし、その電位をエミッタと同じようにしているため容量Ｃ_GPB は大幅に減少し、これに対応する静電カップリングによる影響は大幅に低減され る。

【００１４】 また、上記のようにメッシュ電極９にて大幅なシールド効果が得られるから、 ベース領域２の主たる部分を覆うようにエミッタ領域３を形成する必要がなくな り、エミッタ・ベースの接合容量は小さく済むから、応答速度は速くなる。

【００１５】

【実施例】

図１は本考案の一実施例に係る光結合半導体装置のホトトランジスタ側の構造 を示す断面図、図２は同じくそのホトトランジスタ側の要部拡大断面図である。

【００１６】 図示の如く、本実施例の光結合半導体装置（ホトカプラ）は、１つのパッケー ジ内で発光ダイオードＬＥＤとホトトランジスタＰＴとが光学的に結合されてな り、前記ホトトランジスタＰＴは、Ｎ型コレクタ領域１、Ｐ⁺型ベース領域２お よびＮ型エミッタ領域３を有しており、その基本構造は図３に示したものと同じ である。

【００１７】 そして、前記Ｐ⁺型ベース領域２のＳ_iＯ₂膜１０上には、メッシュ電極９が形 成されている。該メッシュ電極９は、複数のアルミニウム電極９ａ，９ｂ，９ｃ ，…が一定の間隔をあけて設けられたものであり、エミッタ電極７に接続され、 これと同電位とされている。なお、その他の構成は、従来技術と同様である。

【００１８】 一般に光結合半導体装置において、発光ダイオードＬＥＤとホトトランジスタ ＰＴ間の急峻なパルス電圧が掛かると、発光ダイオードＬＥＤとホトトランジス タＰＴ間の容量による静電カップリングによりホトトランジスタＰＴが誤動作す ることがある。

【００１９】 本実施例では、ベース領域２の主たる部分にメッシュ電極９を形成して覆うよ うにしている。発光ダイオードＬＥＤとホトトランジスタＰＴ、すなわち各アル ミニウム電極９ａ，９ｂ，９ｃ，…との間の電気力線は、図２に示すように広が り、大幅なシールド効果が得られる。すなわち、ベース領域２上にメッシュ電極 ９を形成することで、ベース領域２の表面積に比例する容量Ｃ_GPBは実質的に大 幅に減少し、これに対応する静電カップリングによる影響は大幅に低減される。

【００２０】 また、上記のようにメッシュ電極９を用いることで大幅なシールド効果が得ら れるから、図５に示した従来例２のように、ベース領域２の主たる部分を覆うよ うにエミッタ領域３を形成する必要がなくなる。そのため、エミッタ・ベースの 接合容量は小さく済むから、応答速度は速くなる。

【００２１】 アルミニウム製のメッシュ電極９上に照射された発光ダイオードＬＥＤの光は 、メッシュ電極９にて反射されホトトランジスタＰＴの高感度が低下するので、 アルミニウム製のメッシュ電極９の幅は細いほどより効果的となる。

【００２２】 なお、本考案は、上記実施例に限定されるものではなく、本考案の範囲内で上 記実施例に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。

【００２３】 例えば、メッシュ電極９はポリシリコン，薄膜金属，透明電極であってもよい 。また、メッシュ電位をコレクタと同じにしてもよい。

【００２４】 また、本考案は、ＮＰＮＰ構造を有するホトサイリスタ，ホトトライアックに も適用できる。

【００２５】

【考案の効果】

以上の説明から明らかな通り、本考案によると、ホトトランジスタのベース領 域上にメッシュ電極を形成するだけで、簡単なシールド構造により静電カップリ ングの影響を除去でき、急峻なパルス電圧印加による誤動作がなくなる。

【００２６】 そのため、ベース領域の主たる部分を覆うようにエミッタ領域を形成する必要 がなくなるから、エミッタベースの接合容量を小さくでき応答速度も速くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例に係る光結合半導体装
置のホトトランジスタ側の構造を示す断面図である。

【図２】図２は同じくそのホトトランジスタ側の要部拡
大断面図である。

【図３】図３は従来例１に係る光結合半導体装置のホト
トランジスタ側の構造を示す断面図である。

【図４】図４は同じくその光結合半導体装置の静電カッ
プリングを説明する等価回路図である。

【図５】図５は従来例２に係る光結合半導体装置のホト
トランジスタ側の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

２ ベース領域 ７ エミッタ電極 ９ メッシュ電極

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つのパッケージ内で発光ダイオードと
   ホトトランジスタとが光学的に結合されてなる光結合半
   導体装置において、前記ホトトランジスタのベース領域
   上にメッシュ電極が形成され、該メッシュ電極がエミッ
   タ電極に接続されたことを特徴とする光結合半導体装
   置。