JPH11340925A - 受光用半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寄生容量による悪影響を低減した受光用半導
体集積回路を提供する。 【解決手段】 所定の大きさの受光素子を複数個に分割
した受光素子５ａ乃至５ｃからの出力信号が電流電圧変
換回路６乃至８で電流電圧変換された後、加算回路９で
加算され、出力電圧が生成される。受光素子５ａ乃至５
ｃに分割して、面積を小さくしたので、寄生容量が小さ
くなり、出力周波数特性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に発
生する寄生容量の悪影響を低減する受光用半導体集積回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＣＤプレーヤーや赤外線通信機
においては、レザー光や赤外線等を受光する受光素子が
備えられている。一般に、受光素子としてフォトダイオ
ードが使用され、受光された光の強度に応じて出力電流
が発生する。この受光素子からは電流モードで出力信号
が発生するが、受光素子の後段の信号処理する回路は電
圧モードで動作する。従って、受光素子と信号処理回路
との間には受光素子の出力電流を電圧変換する電流電圧
変換回路が必要となる。図２は従来の電流電圧変換回路
を示す。

【０００３】図２の増幅器１は、受光素子２からの出力
信号がない時、平衡状態にある。つまり、増幅器１の出
力信号が帰還抵抗３を介して増幅器１の負入力端子に帰
還される。その際、増幅器１の出力信号は、増幅器１の
負入力端子の入力電圧が正入力端子の入力電圧に等しく
なるように調整される。帰還抵抗３に流れる電流をＩ
１、出力電圧をＶ１、帰還抵抗３の抵抗値をＲ１とする
と、Ｖ１＝Ｒ１×Ｉ１となる。この状態にて、受光素子
に例えば赤外線が照射され、受光素子２から出力電流Ｉ
２が発生したとすると、出力電流Ｉ２は帰還抵抗３に流
れるので、出力電圧Ｖ２は、Ｖ２＝Ｒ１×（Ｉ１＋Ｉ
２）となる。従って、受光素子の出力電流は帰還抵抗３
で電流電圧変換されたことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年では、少なくとも
増幅器１及び受光素子２が同一の半導体基板上に集積化
される。しかし、このような半導体基板上では、受光素
子１となるフォトダイオードのカソードと、サブストレ
ートとの間に、図２の如く寄生容量Ｃが発生する。寄生
容量Ｃの大きさは電圧電流変換回路の特性に影響を与え
る大きさであって、無視することはできなかった。ま
た、従来では、増幅器１の出力電圧にノイズが発生する
ことを防止するため、ノイズ低減用の抵抗４が接続され
る。その結果、寄生容量Ｃと抵抗４との時定数により電
流電圧変換回路の周波数特性が悪化するという問題があ
った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に依れば、受光素
子と、受光素子の出力信号を電流電圧変換する電流電圧
変換回路とを同一半導体基板上に集積化された受光用半
導体集積回路において、前記受光素子は複数の領域に分
割されると共に、電流電圧変換回路は複数の受光素子に
対応して複数の変換部を備えて成り、さらに、前記変換
部の出力信号を加算する加算回路を備えることを特徴と
する。

【０００６】特に、前記変換部は、基準電圧が印加され
る正入力端子、前記受光素子が接続される負入力端子、
及び出力電圧が発生する出力端子を有する増幅器と、前
記負入力端子及び出力端子間に接続された帰還抵抗とに
より構成されることを特徴とする。

【０００７】本発明に依れば、受光素子を複数個に分割
したことにより、寄生容量が小さくなり、出力周波数特
性が改善される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
図であり、５は例えば３つに分割された受光部５ａ〜５
ｃから成る受光素子、６乃至８は受光素子５ａ〜５ｃの
出力信号をそれぞれ電流電圧変換する電流電圧変換回
路、９は電流電圧変換回路６乃至８の出力電圧を加算す
る加算回路である。

【０００９】図１において、受光素子５ａ〜５ｃに光が
照射されていないと、受光素子５ａ〜５ｃから出力信号
が発生しない。この状態では、電流電圧変換回路６乃至
８は平衡状態になり、無信号時に対応する所定レベルの
出力電圧が電流電圧変換回路６乃至８から発生する。

【００１０】例えば、電流電圧変換回路６では、増幅器
６ａの出力信号が帰還抵抗６ｂを介して増幅器６ａの負
入力端子に帰還される。その際、増幅器６ａの出力信号
は、増幅器６ａの負入力端子の入力電圧が正入力端子の
入力電圧に等しくなるように調整される。無信号時帰還
抵抗６ｂには帰還信号しか流れず、受光素子５ａの出力
信号は流れない。無信号時、帰還抵抗６ｂに流れる電流
をＩａ１、出力電圧をＶａ１、帰還抵抗６ｂの抵抗値を
Ｒａとすると、Ｖａ１＝Ｒａ×Ｉａ１となる。

【００１１】無信号時には、電流電圧変換回路７及び８
においても電流電圧変換回路６と同様の動作が行われ
る。無信号時、他の受光素子５ｂ及び５ｃからも出力信
号が発生しないので、電流電圧変換回路７及び８の出力
電圧は無信号時に対応する所定レベルの電圧が発生す
る。つまり、増幅器７ａ及び８ａの帰還信号をそれぞれ
帰還抵抗７ｂ及び８ｂで電圧変換した出力電圧Ｖｂ１及
びＶｃ１が発生する。

【００１２】電流電圧変換回路６乃至８の出力電圧Ｖａ
１乃至Ｖｃ１は、加算回路９で加算され、出力電圧Ｖｏ
ｕｔとして出力される。

【００１３】ここで、受光素子５ａ乃至５ｃに例えば赤
外線が照射されると、各々の受光素子５ａ乃至５ｃから
出力信号が発生する。それぞれの受光素子５ａ乃至５ｃ
からの出力電流は帰還抵抗６ｂ乃至８ｂで電圧変換され
る。例えば、受光素子５ａから出力電流Ｉａ２が発生し
たとすると、出力電流Ｉａ２は帰還抵抗６ｂに流れるの
で、出力電圧Ｖａ２は、Ｖａ２＝Ｒａ×（Ｉａ１＋Ｉａ
２）となる。

【００１４】また、他の受光素子５ｂ及び５ｃでも、出
力電流が発生すると、電流電圧変換回路６の出力電圧と
同様にして、電流電圧変換回路７及び８から電圧変換さ
れた出力電圧Ｖｂ２及びＶｃ２が発生する。

【００１５】それぞれの電流電圧発生回路６乃至８から
の出力電圧Ｖａ２乃至Ｖｃ２は加算された後、出力電圧
Ｖｏｕｔとして出力される。

【００１６】ところで、本発明の回路をＩＣ化した場
合、受光素子や電流電圧変換回路、加算回路のパターン
は、例えば、図３のように形成される。本発明の受光素
子の全体の面積は、従来の受光素子の面積に略等しい大
きさに設定される。従って、本発明による受光素子の分
割は、従来の受光素子を複数個に分割したのであり、新
たに受光素子領域を付加したものではない。

【００１７】受光素子に生成される寄生容量の大きさ
は、受光素子の面積に比例される。各々の受光素子の面
積は従来に比べ小さくなるので、本発明の受光素子での
寄生容量は小さくなる。その為、ノイズ低減用の抵抗と
寄生容量とによる時定数も小さくなり、各々の電流電圧
変換回路６乃至８の出力の周波数特性が改善される。従
って、加算回路９は入力信号を単に加算するだけなの
で、加算回路９の出力の周波数特性も改善される。尚、
前記時定数は遮断周波数を定め、遮断周波数は寄生容量
が大きくなるほど低くなる。

【００１８】

【発明の効果】本発明に依れば、受光素子を分割したの
で、寄生容量が小さくなり、電流電圧発生回路の周波数
特性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す回路図である。

【図２】従来例を示す回路図である。

【図３】本発明の回路図を半導体基板上に配置したパタ
ーンを示す図である。

【符号の説明】

５ａ〜５ｃ 受光素子 ６〜８ 電流電圧変換回路 ９ 加算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光素子と、受光素子の出力信号を電流
   電圧変換する電流電圧変換回路とを同一半導体基板上に
   集積化された受光用半導体集積回路において、前記受光
   素子は複数の領域に分割されると共に、電流電圧変換回
   路は複数の受光素子に対応して複数の変換部を備えて成
   り、さらに、前記変換部の出力信号を加算する加算回路
   を備えることを特徴とする受光用半導体集積回路。
2. 【請求項２】 前記変換部は、基準電圧が印加される正
   入力端子、前記受光素子が接続される負入力端子、及び
   出力電圧が発生する出力端子を有する増幅器と、前記負
   入力端子及び出力端子間に接続された帰還抵抗とにより
   構成されることを特徴とする請求項1記載の受光用半導
   体集積回路。