JPH0821731B2 - 赤外線検出装置 - Google Patents
赤外線検出装置Info
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- JPH0821731B2 JPH0821731B2 JP1068096A JP6809689A JPH0821731B2 JP H0821731 B2 JPH0821731 B2 JP H0821731B2 JP 1068096 A JP1068096 A JP 1068096A JP 6809689 A JP6809689 A JP 6809689A JP H0821731 B2 JPH0821731 B2 JP H0821731B2
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- Japan
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- gate
- detection element
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- effect transistor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は焦電型検出素子を用いて赤外線を検出する赤
外線検出装置に関し、特に装置の回路構成の改善に関す
るものである。
外線検出装置に関し、特に装置の回路構成の改善に関す
るものである。
〔従来の技術〕 従来、この種の赤外線検出装置としては、例えば、第
４図の回路図に示されるものである。
４図の回路図に示されるものである。
焦電型検出素子１は赤外線が照射されると分極電荷を
発生し、回路にはこの分極電荷を中和する電流が流れ
る。この電流変化は、焦電型検出素子１に並列に接続さ
れた高抵抗値を有する抵抗R1および接合型電界効果トラ
ンジスタ（Ｊ−FET）２の入力インピーダンスにより電
圧変化としてとらえられる。そして、発生した電圧はＪ
−FET2のゲートに印加され、Ｊ−FET2のドレイン・ソー
ス間にはゲートに印加された電圧に比例した電流が流れ
る。この電流により負荷抵抗R2の端子間には電圧が発生
し、この電圧は出力端子Voutを介して出力される。
発生し、回路にはこの分極電荷を中和する電流が流れ
る。この電流変化は、焦電型検出素子１に並列に接続さ
れた高抵抗値を有する抵抗R1および接合型電界効果トラ
ンジスタ（Ｊ−FET）２の入力インピーダンスにより電
圧変化としてとらえられる。そして、発生した電圧はＪ
−FET2のゲートに印加され、Ｊ−FET2のドレイン・ソー
ス間にはゲートに印加された電圧に比例した電流が流れ
る。この電流により負荷抵抗R2の端子間には電圧が発生
し、この電圧は出力端子Voutを介して出力される。
しかしながら、上記従来の装置には以下のような課題
が含まれている。
が含まれている。
第１に、抵抗R1の抵抗値は非常に高い値に設定しなけ
ればならないため、抵抗R1の形状が大形化して、装置を
小形化することが出来ないという課題が有った。例え
ば、人体から発生する赤外線を検出する場合には、抵抗
R1の抵抗値としては数十ＭΩから数十ＧΩ程度の非常に
高い値の抵抗値でなければならない。従って、上記従来
の回路はモノリシックに集積化することは不可能であ
り、Ｊ−FET2等の回路が配線されたセラミック等に抵抗
R1が一体化される構造になっている。
ればならないため、抵抗R1の形状が大形化して、装置を
小形化することが出来ないという課題が有った。例え
ば、人体から発生する赤外線を検出する場合には、抵抗
R1の抵抗値としては数十ＭΩから数十ＧΩ程度の非常に
高い値の抵抗値でなければならない。従って、上記従来
の回路はモノリシックに集積化することは不可能であ
り、Ｊ−FET2等の回路が配線されたセラミック等に抵抗
R1が一体化される構造になっている。
第２に、このような高抵抗値の抵抗R1は、微少な粉塵
や汚れ等が抵抗表面に付着すると抵抗値が変化するた
め、抵抗R1の取り扱いに注意が必要とされ、また、安定
化した出力が得られないで感度が低下するという課題も
有った。
や汚れ等が抵抗表面に付着すると抵抗値が変化するた
め、抵抗R1の取り扱いに注意が必要とされ、また、安定
化した出力が得られないで感度が低下するという課題も
有った。
第３に、このような高抵抗値の抵抗R1は高価なものと
なり、装置全体の価格が高くなるという課題も有った。
なり、装置全体の価格が高くなるという課題も有った。
本発明はこのような課題を解消するためになされたも
ので、焦電型検出素子に並列に接続されたダイオード
と、このカソードがゲートに接続された電界効果トラン
ジスタとから構成されたものである。また、焦電型検出
素子に逆並列に接続されたダイオードと、この各一端の
カソードおよびアノードがゲートに接続された電界効果
トランジスタとから構成されたものである。
ので、焦電型検出素子に並列に接続されたダイオード
と、このカソードがゲートに接続された電界効果トラン
ジスタとから構成されたものである。また、焦電型検出
素子に逆並列に接続されたダイオードと、この各一端の
カソードおよびアノードがゲートに接続された電界効果
トランジスタとから構成されたものである。
電界効果トランジスタのゲートリーク電流はダイオー
ドに流れ、焦電型検出素子にはほとんど電流が流れない
ため、焦電型検出素子から電界効果トランジスタのゲー
ト側を見た入力インピーダンスは高くなる。また、電界
効果トランジスタのゲートリーク電流およびアノードが
ゲートに接続されたダイオードのリーク電流の和の電流
はカソードがゲートに接続されたダイオードに流れ、同
様にして入力インピーダンスは高くなる。
ドに流れ、焦電型検出素子にはほとんど電流が流れない
ため、焦電型検出素子から電界効果トランジスタのゲー
ト側を見た入力インピーダンスは高くなる。また、電界
効果トランジスタのゲートリーク電流およびアノードが
ゲートに接続されたダイオードのリーク電流の和の電流
はカソードがゲートに接続されたダイオードに流れ、同
様にして入力インピーダンスは高くなる。
第１図は本発明の一実施例による赤外線検出装置の回
路図である。
路図である。
Ｊ−FET3のドレインは正の電源電圧VDD（＋6V）に吊
り上げられ、ゲートにはダイオード４のカソードが接続
され、ソースには負荷抵抗R3の一端が接続されている。
このソースと負荷抵抗R3との接続点は出力端子Voutに接
続されており、負荷抵抗R3の他端は接地されている。ま
た、ダイオード４のアノードは接地され、このカソード
は入力端子Ａを介して焦電型検出素子５の一端に接続さ
れ、この焦電型検出素子５の他端は接地されている。な
お、Ｊ−FET3とダイオード４は同一半導体基板上に形成
されてモノリシック化されており、このようなＪ−FET3
の接続態様は一般的にソースフォロアと呼ばれる。
り上げられ、ゲートにはダイオード４のカソードが接続
され、ソースには負荷抵抗R3の一端が接続されている。
このソースと負荷抵抗R3との接続点は出力端子Voutに接
続されており、負荷抵抗R3の他端は接地されている。ま
た、ダイオード４のアノードは接地され、このカソード
は入力端子Ａを介して焦電型検出素子５の一端に接続さ
れ、この焦電型検出素子５の他端は接地されている。な
お、Ｊ−FET3とダイオード４は同一半導体基板上に形成
されてモノリシック化されており、このようなＪ−FET3
の接続態様は一般的にソースフォロアと呼ばれる。
また、Ｊ−FET3のドレイン・ゲート間にはこのＪ−FE
T3の動作点において図示のようにIGSSなるゲートリーク
電流が流れ、また、ダイオード４のカソード・アノード
間にはこの動作点において図示のようにIGDなるリーク
電流が流れるが、これら各電流値は等しくなるように
（IGSS＝IGD）、ダイオード４は形成されている。
T3の動作点において図示のようにIGSSなるゲートリーク
電流が流れ、また、ダイオード４のカソード・アノード
間にはこの動作点において図示のようにIGDなるリーク
電流が流れるが、これら各電流値は等しくなるように
（IGSS＝IGD）、ダイオード４は形成されている。
このように形成された回路の入力端子ＡからＪ−FET3
のゲート側を見た入力インピーダンスの等価回路は、入
力信号の低周波数帯域においては第２図のように表され
る。すなわち、抵抗Rshと容量Cjとが並列に接続された
構成になる。抵抗Rshは各リーク電流の微少変化に起因
するものであり、容量CjはＪ−FET3の動作点におけるダ
イオード４の接合容量およびＪ−FET3の入力容量の和の
容量に相当するものである。従って、この入力インピー
ダンスをＺとすると、このＺは次式に表される。
のゲート側を見た入力インピーダンスの等価回路は、入
力信号の低周波数帯域においては第２図のように表され
る。すなわち、抵抗Rshと容量Cjとが並列に接続された
構成になる。抵抗Rshは各リーク電流の微少変化に起因
するものであり、容量CjはＪ−FET3の動作点におけるダ
イオード４の接合容量およびＪ−FET3の入力容量の和の
容量に相当するものである。従って、この入力インピー
ダンスをＺとすると、このＺは次式に表される。
Ｚ＝1/［（I/Rsh）＋ｊωCj］ … さらにこの式を実部と虚部とに分けると以下のように
表される。
表される。
Ｚ＝Rsh/［１＋（ωCjRsh）２］ −ｊωCjRsh 2/［１＋（ωCjRsh）２］ … これを極座標表示を用いて表すと以下のようになる。
Ｚ＝|Z|e-j θ … ただし、|Z|は入力インピーダンスＺの絶対値，θは
この位相角を表し、以下のように示される。
この位相角を表し、以下のように示される。
ここで、Ｊ−FET3の動作点において、Ｊ−FET3のゲー
トリーク電流IGSSは全てダイオード４のリーク電流IGD
になり、焦電型検出素子５には全く電流が流れないた
め、リーク電流の微少変化に起因する抵抗Rshの抵抗値
は無限大に近づく。また、焦電型検出素子５によって検
出される赤外線の周波数は非常に低く、入力信号により
定まる角周波数ωの値は小さいものとなる。このため、
上記入力インピーダンスＺの式における実部の分母の
項「（ωCjRsh）２」は、項「１」に比較して非常に小
さくなってこの実部の値はRshに近づく。
トリーク電流IGSSは全てダイオード４のリーク電流IGD
になり、焦電型検出素子５には全く電流が流れないた
め、リーク電流の微少変化に起因する抵抗Rshの抵抗値
は無限大に近づく。また、焦電型検出素子５によって検
出される赤外線の周波数は非常に低く、入力信号により
定まる角周波数ωの値は小さいものとなる。このため、
上記入力インピーダンスＺの式における実部の分母の
項「（ωCjRsh）２」は、項「１」に比較して非常に小
さくなってこの実部の値はRshに近づく。
この結果、動作点における入力インピーダンスＺの値
は非常に大きくなる。
は非常に大きくなる。
このような構成において、焦電型検出素子５に赤外線
が照射されるとこの焦電型検出素子５の電極間には分極
電荷が発生する。このため、回路にはこの分極電荷を中
和する電流が発生し、この電流変化は上述した高入力イ
ンピーダンスにより電圧変化に変換される。変換された
この電圧はＪ−FET3のゲートに印加され、Ｊ−FET3のド
レイン・ソース間にはこの電圧に比例したドレイン電流
が流れる。従って、負荷抵抗R3の端子間にはドレイン電
流に応じた電圧が生じ、端子Voutを介して出力される。
そして、端子Voutに電圧が生じることにより、焦電型検
出素子５に赤外線が照射されたことが検出される。
が照射されるとこの焦電型検出素子５の電極間には分極
電荷が発生する。このため、回路にはこの分極電荷を中
和する電流が発生し、この電流変化は上述した高入力イ
ンピーダンスにより電圧変化に変換される。変換された
この電圧はＪ−FET3のゲートに印加され、Ｊ−FET3のド
レイン・ソース間にはこの電圧に比例したドレイン電流
が流れる。従って、負荷抵抗R3の端子間にはドレイン電
流に応じた電圧が生じ、端子Voutを介して出力される。
そして、端子Voutに電圧が生じることにより、焦電型検
出素子５に赤外線が照射されたことが検出される。
このように上記実施例によれば、従来、Ｊ−FETのゲ
ートに接続された高い抵抗値を必要とする抵抗は不要と
なり、単なるダイオード４により高入力インピダーンス
を実現することが可能になる。このため、本装置は容易
にモノリシック化することが可能になり、さらには回路
を多数個集積してアレイ化することも可能になる。従っ
て、得られる赤外線検出装置は非常に小形化されたもの
になり、かつ、安価なものになる。しかも、抵抗値の安
定しない従来の抵抗とは異なり、集積された半導体素子
によって得られるダイオード４は特性の安定したものと
なる。従って、Ｊ−FET3は安定して駆動され、出力端子
Voutに現れる電圧も安定したものとなって装置の赤外線
検出感度特性は向上する。
ートに接続された高い抵抗値を必要とする抵抗は不要と
なり、単なるダイオード４により高入力インピダーンス
を実現することが可能になる。このため、本装置は容易
にモノリシック化することが可能になり、さらには回路
を多数個集積してアレイ化することも可能になる。従っ
て、得られる赤外線検出装置は非常に小形化されたもの
になり、かつ、安価なものになる。しかも、抵抗値の安
定しない従来の抵抗とは異なり、集積された半導体素子
によって得られるダイオード４は特性の安定したものと
なる。従って、Ｊ−FET3は安定して駆動され、出力端子
Voutに現れる電圧も安定したものとなって装置の赤外線
検出感度特性は向上する。
なお、上記実施例の説明においては、ゲードリーク電
流IGSSがリーク電流IGDに等しくなるようにダイオード
４を形成したが、これは理想的な状態であり、特に各リ
ーク電流を等しくするように形成しなくても等価抵抗R
shの値は十分大きなものになり、上記実施例と同様な効
果を奏する。
流IGSSがリーク電流IGDに等しくなるようにダイオード
４を形成したが、これは理想的な状態であり、特に各リ
ーク電流を等しくするように形成しなくても等価抵抗R
shの値は十分大きなものになり、上記実施例と同様な効
果を奏する。
第３図は本発明の他の一実施例による赤外線検出装置
の回路図であり、第１図と同一または相当する部分につ
いては同符号を用いてその説明は省略する。
の回路図であり、第１図と同一または相当する部分につ
いては同符号を用いてその説明は省略する。
同図に示された回路と第１図に示された回路との相違
は、ダイオード6,7が逆並列に接続され、ダイオード6,7
の各一端のカソード，アノードがＪ−FET3のゲートに接
続されている点である。Ｊ−FET3の動作点において、ア
ノードがゲートに接続されたダイオード７には図示のよ
うにリーク電流IGD1が流れ、カソードがゲートに接続さ
れたダイオード６には図示のようにリーク電流IGD2が流
れる。ダイオード７のリーク電流IGD1とＪ−FET3のゲー
トリーク電流1GSSとの和は、ダイオード６のリーク電流
IGD2と等しくなるように（IGD1＋IGSS＝IGD2）、各ダイ
オード6,7は形成されている。
は、ダイオード6,7が逆並列に接続され、ダイオード6,7
の各一端のカソード，アノードがＪ−FET3のゲートに接
続されている点である。Ｊ−FET3の動作点において、ア
ノードがゲートに接続されたダイオード７には図示のよ
うにリーク電流IGD1が流れ、カソードがゲートに接続さ
れたダイオード６には図示のようにリーク電流IGD2が流
れる。ダイオード７のリーク電流IGD1とＪ−FET3のゲー
トリーク電流1GSSとの和は、ダイオード６のリーク電流
IGD2と等しくなるように（IGD1＋IGSS＝IGD2）、各ダイ
オード6,7は形成されている。
このように形成された本回路においても、入力信号の
低周波数帯域においては入力インピーダンスＺの等価回
路は第２図と同様に表される。このため、Ｊ−FET3の動
作点における入力インピーダンスは高インピーダンスに
なり、焦電型検出素子５に検出される赤外線は上記実施
例と同様にして検出される。従って、本実施例において
も上記実施例と同様な効果を奏する。
低周波数帯域においては入力インピーダンスＺの等価回
路は第２図と同様に表される。このため、Ｊ−FET3の動
作点における入力インピーダンスは高インピーダンスに
なり、焦電型検出素子５に検出される赤外線は上記実施
例と同様にして検出される。従って、本実施例において
も上記実施例と同様な効果を奏する。
なお、本実施例はダイオード６のリーク電流IGD2が大
きい場合に実益があり、Ｊ−FET3のゲートリーク電流I
GSSの不足分はダイオード７のリーク電流IGD1によって
補われる。また、本実施例においても、ゲートリーク電
流IGSSおよびリーク電流IGD1の和がリーク電流IGD2と等
しくなるように、特に各ダイオード6,7を形成するよう
にしなくても、上記実施例と同様な効果を奏する。
きい場合に実益があり、Ｊ−FET3のゲートリーク電流I
GSSの不足分はダイオード７のリーク電流IGD1によって
補われる。また、本実施例においても、ゲートリーク電
流IGSSおよびリーク電流IGD1の和がリーク電流IGD2と等
しくなるように、特に各ダイオード6,7を形成するよう
にしなくても、上記実施例と同様な効果を奏する。
また、上記各実施例において、Ｊ−FET3はｎチャネル
型のものとして説明したが、ｐチャネル型のものであっ
ても良い。また、上記各実施例の説明において、電界効
果トランジスタとして接合型の電界効果トランジスタを
用いた場合について説明したが、これに限定される必要
はなく、MOS構造の電界効果トランジスタやMIS構造の電
界効果トランジスタ等であっても良く、上記実施例と同
様な効果を奏する。
型のものとして説明したが、ｐチャネル型のものであっ
ても良い。また、上記各実施例の説明において、電界効
果トランジスタとして接合型の電界効果トランジスタを
用いた場合について説明したが、これに限定される必要
はなく、MOS構造の電界効果トランジスタやMIS構造の電
界効果トランジスタ等であっても良く、上記実施例と同
様な効果を奏する。
以上説明したように本発明は、電界効果トランジスタ
のゲートリーク電流はダイオードに流れ、焦電型検出素
子にはほとんど電流が流れないため、焦電型検出素子か
ら電界効果トランジスタのゲート側を見た入力インピー
ダンスは高くなる。また、電界効果トランジスタのゲー
トリーク電流およびアノードがゲートに接続されたダイ
オートのリーク電流の和の電流はカソードがゲートに接
続されたダイオードに流れ、同様にして入力インピーダ
ンスは高くなる。
のゲートリーク電流はダイオードに流れ、焦電型検出素
子にはほとんど電流が流れないため、焦電型検出素子か
ら電界効果トランジスタのゲート側を見た入力インピー
ダンスは高くなる。また、電界効果トランジスタのゲー
トリーク電流およびアノードがゲートに接続されたダイ
オートのリーク電流の和の電流はカソードがゲートに接
続されたダイオードに流れ、同様にして入力インピーダ
ンスは高くなる。
このため、従来の高抵抗値の抵抗は不要になり、安定
化した出力が得られて感度の高い装置を小形で、かつ、
安価に提供することが可能になるという効果を有する。
化した出力が得られて感度の高い装置を小形で、かつ、
安価に提供することが可能になるという効果を有する。
第１図は本発明の一実施例の構成を表す回路図、第２図
は第１図に示された回路の入力インピーダンスの等価回
路図、第３図は本発明の他の一実施例の構成を表す回路
図、第４図は従来の構成を表す回路図である。 ３……接合型電界効果トランジスタ（Ｊ−FET）、4,6,7
……ダイオード、５……焦電型検出素子、R3……負荷抵
抗。
は第１図に示された回路の入力インピーダンスの等価回
路図、第３図は本発明の他の一実施例の構成を表す回路
図、第４図は従来の構成を表す回路図である。 ３……接合型電界効果トランジスタ（Ｊ−FET）、4,6,7
……ダイオード、５……焦電型検出素子、R3……負荷抵
抗。
Claims (2)
- 【請求項１】赤外線が照射されると分極電荷を発生する
焦電型検出素子と、この焦電型検出素子に並列に接続さ
れたダイオードと、ゲートにこのダイオードのカソード
が接続されドレインおよびソース間に所定の電圧が印加
される電界効果トランジスタとから構成され、 前記ダイオードはリーク電流が前記電界効果トランジス
タのゲートリーク電流にほぼ等しく形成され、 前記焦電型検出素子に生じた電流を電圧変換して前記電
界効果トランジスタを駆動することを特徴とする赤外線
検出装置。 - 【請求項２】赤外線が照射されると分極電荷を発生する
焦電型検出素子と、この焦電型検出素子に逆並列に接続
されたダイオードと、ゲートにこのダイオードの各一端
のカソードおよびアノードが接続されドレインおよびソ
ース間に所定の電圧が印加される電界効果トランジスタ
とから構成され、 カソードがゲートに接続された前記ダイオードはリーク
電流が前記電界効果トランジスタのゲートリーク電流と
アノードがゲートに接続された前記ダイオードのリーク
電流との和にほぼ等しく形成され、 前記焦電型検出素子に生じた電流を電圧変換して前記電
界効果トランジスタを駆動することを特徴とする赤外線
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1068096A JPH0821731B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1068096A JPH0821731B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 赤外線検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02246274A JPH02246274A (ja) | 1990-10-02 |
| JPH0821731B2 true JPH0821731B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=13363865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1068096A Expired - Lifetime JPH0821731B2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821731B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2558966B2 (ja) * | 1991-06-04 | 1996-11-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 赤外線検出装置 |
| JP2558967B2 (ja) * | 1991-06-04 | 1996-11-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 赤外線検出装置 |
| CN101437777B (zh) | 2006-04-28 | 2013-09-11 | 株式会社村田制作所 | 热电性陶瓷组合物、热电元件以及红外线检测器 |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1068096A patent/JPH0821731B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MOS-ICnFET=1969 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02246274A (ja) | 1990-10-02 |
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