專(zhuān)利名稱(chēng)：光傳感器和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳感器和電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
以往，在光傳感器中，通過(guò)在二極管中對(duì)2個(gè)光電二極管電流進(jìn)行對(duì)數(shù)壓縮，并進(jìn)行差動(dòng)比較輸出，從而確保增益(例如，參照日本特開(kāi)2006-294682號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)和日本特開(kāi)昭57-142523號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2))。此外,在以往的其他光傳感器中，通過(guò)達(dá)林頓(darlington)連接對(duì)2個(gè)光電二極 管的光電流進(jìn)行放大，得到高增益(例如，參照日本特開(kāi)平11-345995號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)3))。例如，在復(fù)印機(jī)中，由于紙?jiān)趶?fù)印機(jī)內(nèi)的各個(gè)部分移動(dòng)，因此使用數(shù)十個(gè)的多個(gè)用于檢測(cè)物體的光中斷器。因此，要求更廉價(jià)且高性能的光傳感器。因此，考慮上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I和專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示的、使用2個(gè)光電二極管并在二極管中壓縮之后進(jìn)行差動(dòng)比較從而獲得增益的方法，但是存在如下的問(wèn)題二極管具有-2mV/°C的溫度特性，若成為100°C等的高溫，則作為輸出信號(hào)而無(wú)法取得足夠的電壓。因此，根據(jù)下級(jí)的電路結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生誤動(dòng)作或者產(chǎn)生動(dòng)作偏差。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2006-294682號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)昭57-142523號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)平11-345995號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題在于，提供一種能夠確保足夠的增益而不會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)的電壓下降的光傳感器、以及使用了該光傳感器的電子設(shè)備。為了解決上述課題，本發(fā)明的光傳感器的特征在于，具備光電二極管，其正極接地；電流電壓變換部，其一端連接到上述光電二極管的負(fù)極；電流源，其一端連接到上述電流電壓變換部的另一端；電源部，對(duì)上述電流源的另一端施加一定電壓；以及發(fā)射極接地型或源極接地型的輸出晶體管，其基極或柵極連接到上述光電二極管的負(fù)極，并且其集電極或漏極連接到上述電流源的一端，上述電流電壓變換部包括具有串聯(lián)連接成其導(dǎo)通方向朝向上述光電二極管側(cè)的η個(gè)(η是2以上的整數(shù))PN結(jié)的半導(dǎo)體元件組，從上述電流電壓變換部與上述電流源的連接點(diǎn)，在上述光電二極管中流過(guò)的光電流變換為電壓而作為光電變換信號(hào)輸出。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，如果在電流電壓變換部中串聯(lián)地疊加2級(jí)以上的半導(dǎo)體元件組的PN結(jié)，則來(lái)自電流電壓變換部與電流源的連接點(diǎn)的光電變換信號(hào)的電壓電平根據(jù)PN結(jié)的級(jí)數(shù)而增加到整數(shù)倍。因此，能夠確保足夠的增益而不會(huì)導(dǎo)致輸出的光電變換信號(hào)的電壓下降。此外，通過(guò)在半導(dǎo)體基板上形成上述光電二極管和電流電壓變換部和電流源和電源部和輸出晶體管，從而與在電流電壓變換部中使用大的電阻的情況相比，能夠減小芯片面積，能夠?qū)崿F(xiàn)小型且低成本的光傳感器。另外，如果代替半導(dǎo)體元件組而作為電流電壓變換部而使用電阻，則需要大的電阻，面積增加，因此不是有益的。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，上述電源部是，具有串聯(lián)連接成其導(dǎo)通方向成為相同的方向的n+2個(gè)(η是2以上的整數(shù))電源部用二極管，并基于上述串聯(lián)連接的η+2個(gè)電源部用二極管的導(dǎo)通方向電壓而輸出上述一定電壓的恒壓電路。根據(jù)上述實(shí)施方式，通過(guò)在恒壓電路中疊加多級(jí)(η+2級(jí))電源部用二極管，從而串聯(lián)連接的η+2個(gè)電源部用二極管的導(dǎo)通方向電壓在高溫下變低，在低溫下變高。如此，通過(guò)在恒壓電路中使用串聯(lián)連接成導(dǎo)通方向成為相同的方向的η+2個(gè)電源部用二極管，從而上述一定電壓隨著溫度變化而變化。在這里，電流電壓變換部的半導(dǎo)體元件組的PN結(jié)為η 級(jí)，相對(duì)于此，將恒壓電路的電源部用二極管設(shè)為η+1級(jí)以上，從而能夠在形成了上述恒壓電路的Si基板內(nèi)實(shí)施如下的結(jié)構(gòu)對(duì)使用了通常Si基板的光電二極管施加反偏置，在其上疊加η級(jí)的PN結(jié)，從而實(shí)施電流電壓變換。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，上述電流電壓變換部是串聯(lián)連接成其導(dǎo)通方向朝向上述光電二極管側(cè)的η個(gè)(η是2以上的整數(shù))二極管。另外，該電流電壓變換部的二極管也可以使用二極管連接的晶體管。根據(jù)上述實(shí)施方式，能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)電流電壓變換部。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，上述電流電壓變換部是對(duì)多個(gè)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管，對(duì)上述達(dá)林頓晶體管的集電極施加來(lái)自上述電源部的上述一定電壓，上述光電二極管的負(fù)極連接到上述達(dá)林頓晶體管的發(fā)射極，上述輸出晶體管的集電極或漏極連接到上述達(dá)林頓晶體管的基極。根據(jù)上述實(shí)施方式，通過(guò)重疊多級(jí)半導(dǎo)體元件組的PN結(jié)，從而在因光電變換信號(hào)的電壓變高而相似度消失的情況下，由對(duì)初級(jí)晶體管和輸出級(jí)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管構(gòu)成，且從達(dá)林頓晶體管的基極輸出光電變換信號(hào)，從而與單純地重疊多級(jí)半導(dǎo)體元件組的PN結(jié)的情況相比，能夠?qū)⒐怆娮儞Q信號(hào)的電壓降低數(shù)十mV 數(shù)百mV，能夠進(jìn)行電壓調(diào)整。在以往的光傳感器中使用的達(dá)林頓連接中，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)3(日本特開(kāi)平11-345995號(hào)公報(bào))中對(duì)光電二極管與電路進(jìn)行達(dá)林頓連接的那樣，將晶體管的基極作為輸入而進(jìn)行電流放大，相對(duì)于此，在本發(fā)明中，調(diào)換輸入輸出，將達(dá)林頓晶體管的基極作為電壓輸出(光電變換信號(hào))而使用。此外，在如上述專(zhuān)利文獻(xiàn)3的電流放大中，依賴(lài)于晶體管的電流放大率hfe，因此特性偏差變得非常大。另一方面，在將達(dá)林頓晶體管的基極作為電壓輸出的本發(fā)明中，例如在二級(jí)結(jié)構(gòu)的達(dá)林頓晶體管中，將晶體管的熱電壓設(shè)為VT、將基極-發(fā)射極間電壓設(shè)為VBE、將電流放大率設(shè)為hfe，則通過(guò)2VBE-VTXln(hfe)表示光電變換信號(hào)的電壓。例如，如果是hfe =30，則光電變換信號(hào)的電壓成為VT X In (hfe) = 26X3.4 = 88mV，即使偏差成hfe = 25而壓縮為VT X In (hfe) = 26X3. 2 = 84mV，也相對(duì)于2VBE =約IV具有足夠的相似度。此外，在對(duì)光電二極管的輸入光AC (交流)變動(dòng)的情況下，如果將在光電二極管中流過(guò)的光電流設(shè)為Iin，則通過(guò)dVBE/dlin = 2VT/Iin表示dVBE/dlin，能夠完全不依賴(lài)于晶體管的電流放大率hfe而對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行處理。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，上述電流電壓變換部是對(duì)多個(gè)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管，上述電流源的一端連接到上述達(dá)林頓晶體管的集電極，上述光電二極管的負(fù)極連接到上述達(dá)林頓晶體管的發(fā)射極，上述輸出晶體管的集電極或漏極連接到上述達(dá)林頓晶體管的基極。根據(jù)上述實(shí)施方式，達(dá)林頓晶體管的集電極電位不會(huì)直接地與上述電源部的電壓的接通連動(dòng)，輸出晶體管的基極電位的瞬間性的上升減少，抑制了構(gòu)成達(dá)林頓晶體管的各晶體管的基極電位的下降，能夠提前在電源電壓接通時(shí)直到正常進(jìn)行動(dòng)作為止所需的啟動(dòng)時(shí)間。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，上述電流電壓變換部是對(duì)多個(gè)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管，具備對(duì)上述達(dá)林頓晶體管供應(yīng)電流的電流源電路，上述電流源電路的輸出端連接到上述達(dá)林頓晶體管的集電極，上述光電二極管的負(fù)極連接到上述達(dá)林頓晶體管的發(fā)射極，上述輸出晶體管的集電極或漏極連接到上述達(dá)林頓晶體管的基極。根據(jù)上述實(shí)施方式，達(dá)林頓晶體管的集電極電位不會(huì)直接地與上述電源部的電壓的接通連動(dòng)，輸出晶體管的基極電位的瞬間性的上升減少，抑制了構(gòu)成達(dá)林頓晶體管的各晶體管的基極電位的下降，能夠提前在電源電壓接通時(shí)直到正常進(jìn)行動(dòng)作為止所需的啟動(dòng)時(shí)間。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，具備集電極或漏極連接到上述光電二極管的負(fù)極且基極或柵極共同連接到上述輸出晶體管的發(fā)射極接地型或源極接地型的電流鏡用晶體管，由上述達(dá)林頓晶體管和上述輸出晶體管和上述電流鏡用晶體管形成威爾遜(wilson)型電流鏡電路。根據(jù)上述實(shí)施方式，能夠通過(guò)使在上述威爾遜型電流鏡電路中產(chǎn)生的恒流流過(guò)達(dá)林頓晶體管，從而調(diào)整增益。能夠通過(guò)威爾遜型電流鏡電路來(lái)抑制對(duì)該達(dá)林頓晶體管的基極的輸入電流，能夠穩(wěn)定上述輸入電流，能夠抑制增益的偏差。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，具備在一個(gè)輸入端子中輸入上述光電變換信號(hào)的比較器。根據(jù)上述實(shí)施方式，通過(guò)將在上述電流電壓變換部的半導(dǎo)體元件組的多級(jí)PN結(jié)中進(jìn)行了電流電壓變換的電壓輸出(光電變換信號(hào))輸入到比較器，從而能夠進(jìn)行電壓放大和A/D變換(能夠通過(guò)比較器得到與差動(dòng)輸入電平相比高的輸出電壓，或者通過(guò)比較器對(duì)差動(dòng)輸入電平進(jìn)行2值化)。在由雙極元件構(gòu)成這樣的比較器的情況下，能夠使溫度特性與二極管一致，因此即使不采用多級(jí)的二極管結(jié)構(gòu)也能夠穩(wěn)定地進(jìn)行動(dòng)作。此外，在使用了 MOS元件的比較器中，MOS晶體管的柵極-源極間電壓VGS與晶體管的基極-發(fā)射極電壓VBE變動(dòng)不一致，因此如果使用在多級(jí)的二極管中進(jìn)行了電壓變換的電壓則有益。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，具備2組具有上述光電二極管和上述電流電壓變換部和上述輸出晶體管的光電變換電路，具有形成了上述2組光電變換電路的半導(dǎo)體基板，上述電流電壓變換部中的上述半導(dǎo)體元件組具有上述串聯(lián)連接的2個(gè)上述PN結(jié)，具備在一個(gè)輸入端子中輸入來(lái)自上述2組光電變換電路中的一組的上述光電變換信號(hào)且在另一個(gè)輸入端子中輸入來(lái)自上述2組光電變換電路中的另一組的上述光電變換信號(hào)的、比較器，上述2組光電變換電路的上述各電流電壓變換部中的上述半導(dǎo)體元件組的2個(gè)上述PN結(jié)在上述半導(dǎo)體基板上交替地配置成交叉狀。在這里，上述半導(dǎo)體元件組可以是串聯(lián)連接的2個(gè)二極管，也可以將二極管連接的晶體管串聯(lián)連接2個(gè)，還可以是2級(jí)結(jié)構(gòu)的達(dá)林頓晶體管。根據(jù)上述實(shí)施方式，為了減少在電流電壓變換部中的半導(dǎo)體元件組的2個(gè)PN結(jié)的導(dǎo)通方向電壓的偏差，在半導(dǎo)體基板上交替地將2組光電變換電路的各電流電壓變換部中的半導(dǎo)體元件組的2個(gè)PN結(jié)交替地配置成交叉狀是有益的。由此，能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)擴(kuò)散等而注入構(gòu)成元件的雜質(zhì)時(shí)的偏差、在晶片上進(jìn)行圖案形成時(shí)的偏差減小到最小限度。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，具備2組具有上述光電二極管和上述電流 電壓變換部和上述輸出晶體管的光電變換電路，上述電流電壓變換部是對(duì)初級(jí)晶體管和輸出級(jí)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管，對(duì)上述達(dá)林頓晶體管的集電極施加來(lái)自上述電源部的上述一定電壓，上述光電二極管的負(fù)極連接到上述達(dá)林頓晶體管的發(fā)射極，上述輸出晶體管的集電極或漏極連接到上述達(dá)林頓晶體管的基極，具備在一個(gè)輸入端子中輸入來(lái)自上述2組光電變換電路中的一組的上述光電變換信號(hào)且在另一個(gè)輸入端子中輸入來(lái)自上述2組光電變換電路中的另一組的上述光電變換信號(hào)的比較器，上述2組光電變換電路中的一組具備集電極或漏極連接到上述光電二極管的負(fù)極的發(fā)射極接地型或源極接地型的第一電流鏡用晶體管，上述2組光電變換電路中的另一組具備集電極或漏極連接到上述光電二極管的負(fù)極并且基極或柵極連接到上述集電極或漏極的、發(fā)射極接地型或源極接地型的第二電流鏡用晶體管，上述第二電流鏡用晶體管的基極或柵極連接到上述第一電流鏡用晶體管的基極或柵極，由上述達(dá)林頓晶體管和上述輸出晶體管和上述第二電流鏡用晶體管形成威爾遜型電流鏡電路。根據(jù)上述實(shí)施方式，在將來(lái)自2組光電變換電路的光電變換信號(hào)輸入到比較器的情況下，期望在電流電壓變換部中流過(guò)的恒流是對(duì)稱(chēng)的。因此，通過(guò)將上述2組的光電變換電路的第一、第二電流鏡用晶體管的基極或柵極的電位設(shè)為共同，從而能夠削減在電流電壓變換部中流過(guò)的恒流的偏差。此外，在一個(gè)實(shí)施方式的光傳感器中，具備用于遮蔽對(duì)上述2組光電變換電路中的另一組的上述光電二極管的輸入光的遮蔽部。根據(jù)上述實(shí)施方式，僅使用2組光電變換電路中的一組的光電二極管，并且在一組光電變換電路中也利用遮蔽了對(duì)光電二極管的輸入光的另一組光電變換電路的電流源，因此能夠抑制因?qū)怆姸O管的光電流變動(dòng)而產(chǎn)生的電流源的微小電流變動(dòng)。此外，本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，使用了上述的任意一個(gè)光傳感器。根據(jù)上述實(shí)施方式，通過(guò)使用能夠確保足夠的增益而不會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)的電壓下降的上述光傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)偏差少且可靠性高的電子設(shè)備。一般，在這樣的光傳感器中使用的光接收IC(Integrated Circuit，集成電路)需要Imm2以上的面積,但是能夠在O. 5mm2以下中構(gòu)成。根據(jù)以上可知，根據(jù)本發(fā)明的光傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠確保足夠的增益而不會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)的電壓下降的光傳感器、以及使用了該光傳感器的電子設(shè)備。此外，在本發(fā)明的電子設(shè)備中，通過(guò)使用上述光傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)偏差少并且可靠性高的電子設(shè)備。
通過(guò)以下的詳細(xì)的說(shuō)明和附圖，能夠更加充分地理解本發(fā)明。附圖是用于進(jìn)行說(shuō)明的，而非用于限制本發(fā)明。


圖I是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。圖2是表示在上述光傳感器中使用了晶體管的例子的電路圖。圖3是比較例的光傳感器的電路圖。圖4是表示二極管的電壓-電流特性的圖。 圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。圖7是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。圖8是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。圖9是表示達(dá)林頓晶體管的初級(jí)晶體管和輸出級(jí)晶體管的交叉配置的平面圖。圖10是本發(fā)明的第六實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。圖11是表示上述光傳感器的變形例的電路圖。圖12是表示上述光傳感器的又一個(gè)變形例的電路圖。圖13是表示上述光傳感器的使用了虛(dummy)電容的其他的變形例的電路圖。圖14是表示以往的光傳感器的仿真結(jié)果的例子。圖15是表示本發(fā)明的光傳感器的仿真結(jié)果的例子。圖16是比較的光傳感器的電路圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明PD1，PD2. · ·光電二極管Q1 Qn+2. . . NPN 晶體管Qe. . . NPN 晶體管Rl…電阻D1, D2， Dn. ·· 二極管Qoun, Qout2. · · NPN 晶體管II，12，13···電流源Cl...電容器Qai，Qa2…NPN 晶體管DGl, DG2. . . 二極管組CMPI, CMP2...比較器Ml, M2. . . MOS 晶體管DTO, DTI, DT2...達(dá)林頓晶體管Q11, Q12, Q21, Q22. · · NPN 晶體管Al, A2, A3, A10, BI, B2, B3. · ·光電變換電路El...電流源電路
具體實(shí)施方式
以下，通過(guò)圖示的實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的光傳感器。第一實(shí)施方式圖I表不本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。如圖I所75,在該第一實(shí)施方式的光傳感器中,將發(fā)射極朝向地GND側(cè)而對(duì)將發(fā)射極連接到地GND并將集電極連接到基極的NPN晶體管Q1、將集電極連接到基極的NPN晶體
管Q2、將集電極連接到基極的NPN晶體管Q3.....將集電極連接到基極的NPN晶體管Qn+2(n
是2以上的整數(shù))進(jìn)行了串聯(lián)連接。而且，將電阻Rl的一端連接到NPN晶體管Qn+2的集電極，對(duì)該電阻Rl的另一端施加電源電壓Vcc。此外，將NPN晶體管Qk的基極連接到電阻 Rl的一端，對(duì)NPN晶體管Qk的集電極施加電源電壓Vcc。由電阻Rl和NPN晶體管Q1, Q2,Q3, ...，Qn+2和NPN晶體管Qk構(gòu)成作為電源部的一例的恒壓電路。從該恒壓電路的NPN晶體管Qr的發(fā)射極輸出與η+1級(jí)的二極管(Q1, Q2, Q3, , Qn+1)的導(dǎo)通方向電壓量相當(dāng)?shù)囊欢妷篤ref。此外，將光電二極管roi的正極連接到地GND，將作為電流電壓變換部的一例的串聯(lián)連接的二極管D1, D2, . . . , Dn的負(fù)極側(cè)的端連接到該光電二極管roi的負(fù)極。該二極管D1, D2, . . . , Dn是，具有串聯(lián)連接成導(dǎo)通方向朝向光電二極管側(cè)的、η個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體元件組。然后，將作為發(fā)射極接地型的輸出晶體管的一例的NPN晶體管Qam的基極連接到光電二極管roi的負(fù)極，將NPN晶體管Qquti的發(fā)射極連接到地GND。而且，將NPN晶體管Qouti的集電極連接到電流源Il的一端，對(duì)電流源Il的另一端施加一定電壓Vref。此外，將串聯(lián)連接的二極管D1, D2, . . . , Dn的正極側(cè)的端連接到電流源Il的一端。此外，在NPN晶體管Qquti的基極與集電極之間連接電容器Cl。在該光傳感器中，從串聯(lián)連接了 η個(gè)二極管D1, D2, . . . , Dn的二極管組DGl的正極側(cè)的端輸出光電變換信號(hào)Vram。由上述光電二極管PDl和二極管組DGl (D1, D2,...，Dn)和電流源Il和NPN晶體管Qouti和電容器Cl，構(gòu)成光電變換電路Al。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光傳感器，在光電二極管PDl和η級(jí)的二極管D1, D2, . . . , Dn中得到電壓輸出(光電變換信號(hào)Votti)。由此，能夠得到以往的η倍的電壓。如圖I所示，在恒壓電路(R1, Q1, Q2, Q3, ...，Qn+2，Qe)中，對(duì)η+2級(jí)以上的二極管(Q1, Q2, Q3, ...，Qn+2)和電阻 Rl 供應(yīng)電源電壓 Vcc，在 η+2 級(jí)的二極管(Q1, Q2, Q3, , Qn+2)與電阻Rl之間連接NPN晶體管Qe的基極，從而得到與η+1級(jí)的二極管(Q1, Q2, Q3,, Qn+2)的導(dǎo)通方向電壓量相當(dāng)?shù)囊欢妷篤ref。在上述結(jié)構(gòu)的光傳感器中，在光電二極管roi中沒(méi)有入射光的情況下，從電流源Il經(jīng)由二極管組DGl (D1, D2, , Dn)而在NPN晶體管Qoun中流過(guò)基極電流。因此，光電變換信號(hào)Vron的電壓成為，對(duì)NPN晶體管Qtoti的基極-發(fā)射極間電壓相加了偏置了上述基極電流的上述二極管組061(01，02，...，0 )的導(dǎo)通方向電壓的電壓。另一方面，當(dāng)存在對(duì)光電二極管roi的入射光的情況下，在上述二極管組DGl (D1, D2,. . . , Dn)中流過(guò)光電二極管roi的光電流IPD1，從而上述導(dǎo)通方向電壓增加，與沒(méi)有入射光的情況相比，光電變換信號(hào)Voti的電壓電平變大。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光傳感器，如果在二極管組DGl (D1,D2,. . .，Dn)中串聯(lián)地疊加2級(jí)以上的PN結(jié)，則光電變換信號(hào)的電壓電平根據(jù)PN結(jié)(二極管D1;D2，...，Dn)的級(jí)數(shù)而增加到整數(shù)倍。因此，能夠確保足夠的增益而不會(huì)導(dǎo)致輸出的光電變換信號(hào)的電壓下降。通常，在形成了上述恒壓電路(Rl，Q1, Q2, Q3, , Qn+2，Qe)的半導(dǎo)體基板內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光電二極管PDl連接η級(jí)的PN結(jié)而實(shí)施電流電壓變換的結(jié)構(gòu)。如此，通過(guò)在同一半導(dǎo)體基板中形成上述恒壓電路和光電變換電路Al，從而與在電流電壓變換部中使用大的電阻的情況相比，能夠減小芯片面積，能夠?qū)崿F(xiàn)小型且低成本的光傳感器。在這里，如圖4所示，二極管的導(dǎo)通方向電壓根據(jù)電流值而變動(dòng)，因此通過(guò)使
O.ImA ImA程度的電流流過(guò)恒壓電路側(cè)的二極管(NPN晶體管Q1;Q2，Q3，. . .，Qn+2)，從而能夠得到每一級(jí)O . 8V的電壓。相反地，通過(guò)調(diào)整光電二極管尺寸使得光電二極管roi的光電流Ipdi成為InA IOnA程度，從而能夠在光電變換電路Al側(cè)的二極管(D1, D2,. . .，Dn)中得到每一級(jí)O. 5V的電壓。如此，能夠在每一級(jí)形成O. 8V-0. 5V = O. 3V程度的電壓差。例如，如圖2所示，即使恒壓Vref為3VBE、光電變換信號(hào)Vquti也為3VBE，也產(chǎn)生晶體管QA1、QA2的VBE2級(jí)量的上述電壓差、O. 3VX2 = O. 6V的電壓相似度，能夠向下級(jí)進(jìn)行電壓輸出。圖3表示比較例的光傳感器的電路圖，在該比較例的光傳感器中，電流電壓變換部在常溫下晶體管I級(jí)的電壓為O. 5V時(shí)，在高溫下電壓大幅下降為O. 3V程度，無(wú)法得到足夠的輸出電壓，但是，如圖I、圖2所示，通過(guò)將電流電壓變換部的PN結(jié)設(shè)為多級(jí)，從而得到2倍以上的輸出電壓。第二實(shí)施方式圖5表不本發(fā)明的第二實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。該第二實(shí)施方式的光傳感器，除了達(dá)林頓晶體管之外具有與第一實(shí)施方式的光傳感器相同的結(jié)構(gòu)，并且對(duì)相同的結(jié)構(gòu)部附加了相同的參考號(hào)。如圖5所示，在該第二實(shí)施方式的光傳感器中，將恒壓電路的輸出級(jí)的NPN晶體管Qk的發(fā)射極連接到達(dá)林頓晶體管DTl的集電極，將達(dá)林頓晶體管DTl的發(fā)射極連接到光電二極管roi的負(fù)極。而且，將達(dá)林頓晶體管DTl的基極連接到NPN晶體管Qquti的集電極。上述達(dá)林頓晶體管DTl具有基極連接到NPN晶體管Qquti的集電極的初級(jí)的NPN晶體管Qn、以及基極連接到NPN晶體管Q11的發(fā)射極且集電極連接到NPN晶體管Q11的集電極的輸出級(jí)的NPN晶體管Q12。由上述光電二極管PDl和達(dá)林頓晶體管DTl和電流源Il和NPN晶體管Qoun和電容器Cl，構(gòu)成光電變換電路A2。上述第二實(shí)施方式的光傳感器具有與第一實(shí)施方式的光傳感器相同的效果。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光傳感器，通過(guò)設(shè)為將電流電壓變換部作為達(dá)林頓晶體管DTl、將達(dá)林頓晶體管DTl的基極作為輸出的電路結(jié)構(gòu)，從而在將初級(jí)的NPN晶體管Q11和輸出級(jí)的NPN晶體管Q12的熱電壓分別設(shè)為VT、將基極-發(fā)射極間電壓設(shè)為VBE、將電流放大率設(shè)為hfe時(shí)，所輸出的光電變換信號(hào)的電壓成為2VBE-VTX In (hfe)。因此，能夠?qū)⒐怆娮儞Q信號(hào)的電壓降低數(shù)十mV 數(shù)百mV，能夠進(jìn)行電壓調(diào)整。第三實(shí)施方式圖6表不本發(fā)明的第三實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。該第三實(shí)施方式的光傳感器，除了對(duì)供應(yīng)至達(dá)林頓晶體管DTl的電流源電路的連接點(diǎn)之外，具有與第二實(shí)施方式的光傳感器相同的結(jié)構(gòu)，并且對(duì)相同的結(jié)構(gòu)部附加了相同的參考號(hào)。如圖6所示，在該第三實(shí)施方式的光傳感器中，在上述電流源Il的一端與NPN晶體管Qomi的集電極的連接點(diǎn)中連接有達(dá)林頓晶體管DTl的集電極。由上述光電二極管PDl和達(dá)林頓晶體管DTl和電流源Il和NPN晶體管Qomi和電容器Cl，構(gòu)成光電變換電路AlO。上述第三實(shí)施方式的光傳感器具有與第二實(shí)施方式的光傳感器相同的效果。此外，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光傳感器，在接通電源電壓Vcc時(shí)，能夠縮短直到正常動(dòng)作為止所需的時(shí)間即啟動(dòng)時(shí)間。對(duì)此，在以下進(jìn)行說(shuō)明。 在上述第二實(shí)施方式中，在電源電壓Vcc接通的同時(shí)，來(lái)自電源部(Rl，Q1, Q2,Q3, ...，Qn+2，Qe)的電壓Vref也接通。這時(shí)，由于NPN晶體管Q12的寄生電容(集電極-發(fā)射極間電容)和NPN晶體管Qomi的基極與地之間的寄生電容，在電源電壓Vcc接通的瞬間，NPN晶體管Qam的基極的電位瞬間性地上升。該NPN晶體管Qain的基極電位的瞬間性的上升導(dǎo)致NPN晶體管Q11的基極電位的下降，并且導(dǎo)致NPN晶體管Q12的基極電位的下降。使上述基極電位的下降恢復(fù)到通常電位狀態(tài)的偏置電流是，流過(guò)NPN晶體管Q11和Q12的偏置電流，但是在該偏置電流微小的情況下，恢復(fù)上述基極電位需要時(shí)間。根據(jù)以上的理由，存在啟動(dòng)時(shí)間(在電源電壓Vcc接通時(shí)直到正常動(dòng)作為止所需的時(shí)間)變長(zhǎng)的可能性。因此，作為解決上述啟動(dòng)時(shí)間的增加的問(wèn)題的手段，如圖6那樣，將達(dá)林頓晶體管DTl的集電極連接到電流源Il的一端與NPN晶體管Qomi的集電極的連接點(diǎn)。由此，達(dá)林頓晶體管DTl的集電極電位直接地與上述電壓Vref的電位的接通連動(dòng)的情況不會(huì)存在。因此，上述NPN晶體管Qquti的基極電位的瞬間性的上升減少，抑制了 NPN晶體管Q11的基極電位的下降，并且抑制了 NPN晶體管Q12的基極電位的下降，能夠提前啟動(dòng)時(shí)間(在電源電壓Vcc接通時(shí)直到正常動(dòng)作為止所需的時(shí)間)。此外，在上述第三實(shí)施方式的例子中，將達(dá)林頓晶體管DTl的集電極即NPN晶體管Q11和NPN晶體管Q12的集電極連接到電流源Il的一端與NPN晶體管Qoun的集電極的連接點(diǎn)，但是，即使將NPN晶體管Q11的集電極連接到恒壓電路的輸出級(jí)的NPN晶體管Qk的發(fā)射極，僅將NPN晶體管Q12的集電極連接到電流源Il的一端與NPN晶體管Qoun的集電極的連接點(diǎn)，也能夠得到與上述相同的效果。第四實(shí)施方式圖7表不本發(fā)明的第四實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。該第四實(shí)施方式的光傳感器，除了供應(yīng)至達(dá)林頓晶體管DTl的電流源電路之外，具有與第三實(shí)施方式的光傳感器相同的結(jié)構(gòu)，并且對(duì)相同的結(jié)構(gòu)部附加了相同的參考號(hào)。如圖7所示，在該第四實(shí)施方式的光傳感器中，對(duì)達(dá)林頓晶體管DTl的集電極連接了設(shè)置成用于達(dá)林頓晶體管DTI的、專(zhuān)用的電流源電路EI。上述電流源電路具有發(fā)射極接地且基極與集電極連接的NPN晶體管Qc 、發(fā)射極連接到NPN晶體管Qtl3的集電極的達(dá)林頓晶體管DT0、一端連接到達(dá)林頓晶體管DTO的集電極且在另一端中施加有一定電壓Vref的電流源10。達(dá)林頓晶體管DTO具有集電極和基極連接到電流源IO的一端的初級(jí)的NPN晶體管Qtll、以及基極連接到NPN晶體管Qtll的發(fā)射極且集電極連接到NPN晶體管Qtll的集電極的輸出級(jí)的NPN晶體管QQ2。上述第四實(shí)施方式的光傳感器具有與第三實(shí)施方式相同的效果。
此外，在第三實(shí)施方式中，從電流源Il供應(yīng)在達(dá)林頓晶體管DTl中流過(guò)的電流，電流源Il也供應(yīng)集電極接地型的NPN晶體管Qtoti的偏置電流。因此，在接受了輸入光的光電二極管PDl中流過(guò)光電流Ipdi，在達(dá)林頓晶體管DTl中流過(guò)電流，則NPN晶體管Qron的偏置電流減少在達(dá)林頓晶體管DTl中流過(guò)的電流量。這引起光電變換電路AlO的AC特性的惡化，為了使得光電二極管PDl的光電流Ipdi變大且NPN晶體管Qomi的偏置電流不減少，需要增大電流源Il的電流。 因此，作為解決上述問(wèn)題的手段，如圖7所示，從專(zhuān)用的電流源電路El供應(yīng)在達(dá)林頓晶體管DTl中流過(guò)的電流。在圖7的一例中，設(shè)為如下的結(jié)構(gòu)在一定電壓Vref與地GND之間，串聯(lián)連接了電流源IO和由NPN晶體管Qq1，Q02構(gòu)成的達(dá)林頓晶體管DTO和二極管連接的NPN晶體管Qtl3,并且從電流源IO與達(dá)林頓晶體管DTO的連接點(diǎn)將電流供應(yīng)至達(dá)林頓晶體管DT1。對(duì)由上述NPN晶體管Qtll, Q02, Q03構(gòu)成的電路部進(jìn)行調(diào)整，使得電流源IO和達(dá)林頓晶體管DTl不會(huì)處于飽和狀態(tài)。第五實(shí)施方式圖8表不本發(fā)明的第五實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。該第五實(shí)施方式的光傳感器被使用于光學(xué)式編碼器用的光接收電路，該光學(xué)式編碼器在發(fā)光元件與光接收元件之間設(shè)置具有縫隙的移動(dòng)體，并讀取移動(dòng)體的縫隙動(dòng)作。上述第五實(shí)施方式的光傳感器具備第一實(shí)施方式的圖I所不的恒壓電路(電阻Rl和NPN晶體管Q1, Q2, Q3,...，Qn+2和NPN晶體管Qk)和圖I所示的第一光電變換電路Al、比較器CMPl、與光電變換電路Al相同的結(jié)構(gòu)的第二光電變換電路BI。 上述第二光電變換電路BI具有光電二極管TO2、二極管組DG2、NPN晶體管Qqut2、電流源12、電容器C2。此夕卜，比較器CMPl由電阻Rll，Rl2, MOS晶體管M1，M2、以及由MOS元件組成的電流源13構(gòu)成。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光傳感器，如圖8所示，通過(guò)將在第一、第二光電變換電路Al、BI中進(jìn)行了電流電壓變換的電壓輸出(光電變換信號(hào))輸入到比較器CMPl，從而能夠進(jìn)行電壓放大和A/D變換。此外，通過(guò)將來(lái)自上述兩組的光電變換電路Al、BI的光電變換信號(hào)分別輸入到由MOS元件構(gòu)成的比較器CMP1，從而通過(guò)比較器CMPl的輸入部和恒流部的MOS元件，即使在高溫下也能夠確保比較器CMPl的輸出電壓。將圖8的光電變換電路A1、B1的二極管組DG1、DG2設(shè)為η = 2級(jí)而實(shí)施光電變換的情況下，作為例子而例舉圖5所示的2級(jí)結(jié)構(gòu)的達(dá)林頓晶體管的情況，則如圖9所示，將一個(gè)光電變換電路的達(dá)林頓晶體管的初級(jí)晶體管Qn、輸出級(jí)晶體管Q12和另一個(gè)光電變換電路的達(dá)林頓晶體管的初級(jí)晶體管Q21、輸出級(jí)晶體管Q22，在半導(dǎo)體基板上交替地配置為交叉狀。在這里，在達(dá)林頓晶體管的初級(jí)晶體管和輸出級(jí)晶體管中，將上述最外周的η型擴(kuò)散區(qū)域作為集電極，將其內(nèi)側(cè)的P型擴(kuò)散區(qū)域作為基極，將最內(nèi)側(cè)的η型擴(kuò)散區(qū)域作為發(fā)射極，構(gòu)成基極與發(fā)射極相連接的晶體管(二極管)。如此，通過(guò)將構(gòu)成2組光電變換電路的各個(gè)達(dá)林頓晶體管的初級(jí)晶體管和輸出級(jí)晶體管在半導(dǎo)體基板上交替地配置為交叉狀，從而能夠抑制通過(guò)擴(kuò)散等而將雜質(zhì)注入到η型擴(kuò)散區(qū)域或P型擴(kuò)散區(qū)域時(shí)的偏差、在晶片上進(jìn)行圖案形成時(shí)的偏差。
另外，作為交叉狀配置的說(shuō)明，例舉了 2級(jí)結(jié)構(gòu)的達(dá)林頓晶體管，但也可以是串聯(lián)連接的2個(gè)二極管，也可以串聯(lián)連接2個(gè)二極管連接的晶體管。第六實(shí)施方式圖10表不本發(fā)明的第六實(shí)施方式的光傳感器的電路圖。該第六實(shí)施方式的光傳感器具備第一實(shí)施方式的圖I所不的恒壓電路(電阻Rl和NPN晶體管QpQyQ3,. . . , Qn+2和NPN晶體管Qk)和光電變換電路A3、比較器CMP2、與光電變換電路A3相同的結(jié)構(gòu)的光電變換電路B3。對(duì)上述比較器CMP2的一個(gè)輸入端子輸入來(lái)自光電變換電路A3的光電變換信號(hào)Voti，對(duì)比較器CMP2的另一個(gè)輸入端子輸入來(lái)自光電變換電路B3的光電變換信號(hào)Vtm2。
該光電變換電路A3除了 NPN晶體管Qotit1PQotit12之外，具有與第二實(shí)施方式的光電變換電路A2相同的結(jié)構(gòu)，對(duì)相同的結(jié)構(gòu)部施加了相同的參考號(hào)。 在該光電變換電路A3中，將作為輸出晶體管的一例的MOS晶體管Qomil的漏極連接到達(dá)林頓晶體管DTl的基極，將MOS晶體管Qomn的源極連接到地。此外，將MOS晶體管Qouth的柵極連接到光電二極管H)1的負(fù)極。進(jìn)而，將作為電流鏡用晶體管的一例的MOS晶體管Qtot12的漏極連接到光電二極管PDl的負(fù)極，將該MOS晶體管Qtot12的柵極連接到MOS晶體管Qomn的柵極。將該MOS晶體管Qomi2的源極連接到地。由上述達(dá)林頓晶體管DTl和NPN晶體管Qotit1PQotit12構(gòu)成威爾遜型電流鏡電路。此夕卜，由上述達(dá)林頓晶體管DT2和NPN晶體管Qm21、Qout22構(gòu)成威爾遜型電流鏡電路。此外，比較器CMP2是，將由MOS晶體管構(gòu)成的電流鏡電路作為電流源負(fù)載而使用的一般的比較器，省略對(duì)其的說(shuō)明。如圖10所示，通過(guò)在威爾遜型電流鏡電路中的基極電流補(bǔ)償用的二極管部中使用光電二極管roi、ro2，從而例如若將電流源Ii設(shè)為I μ A，將鏡像比設(shè)為iooo : I而將在MOS晶體管Qtot12中流過(guò)的電流設(shè)為InA，則能夠進(jìn)行光電變換的增益調(diào)整。另外，在光電變換電路A3、B3的通過(guò)MOS晶體管的威爾遜型電流鏡電路的結(jié)構(gòu)中，鏡像比由柵極的尺寸比決定。為了將上述光電變換電路A3、B3設(shè)為高靈敏度，需要將無(wú)輸入光時(shí)的光電二極管電流設(shè)為nA量級(jí)，因在各自的電流鏡電流中產(chǎn)生偏差，偏差變大。因此，如圖11所示，將光電變換電路A3的MOS晶體管Qqut12的柵極連接到光電變換電路B3的MOS晶體管Qom22的柵極，而并非連接到MOS晶體管Qomn的柵極。由此，在光電變換電路A3、B3中，將作為威爾遜型電流鏡電路的基準(zhǔn)的柵極電位設(shè)為共同，從而能夠抑制光電變換電路A3、B3的特性偏差。在不是如光學(xué)式編碼器那樣的對(duì)鄰接的光的大小進(jìn)行比較的傳感器、而是如用于物體的檢測(cè)的光電二極管中斷器或光耦合器、亮度傳感器那樣使用I個(gè)光電二極管的傳感器中，由虛光電二極管或虛電容構(gòu)成單側(cè)，因此通過(guò)如圖12所示那樣在成為基準(zhǔn)的虛側(cè)產(chǎn)生基準(zhǔn)電流，從而完全不會(huì)受到依賴(lài)光量的影響。在這里，圖12中的虛側(cè)也可以不是虛光電二極管、即通過(guò)遮蔽部S遮蔽了輸入光的光電二極管TO2，而是相等尺寸的虛電容⑶(參照?qǐng)D13)。在圖14、圖15中表示，通過(guò)如此的本發(fā)明中的多級(jí)的二極管導(dǎo)入而調(diào)整了輸入電壓電平的比較器輸出中的滯后(hysteresis)特性的偏差改善的仿真結(jié)果(105°C )。圖14是圖16所示的比較例的光傳感器的仿真結(jié)果，此外圖15是圖11所示的光傳感器的仿真結(jié)果。圖16所示的比較例的光傳感器的不同點(diǎn)在于，在光電變換電路A4、B4中，代替達(dá)林頓晶體管DT1、DT2(表示于圖11)而使用了 NPN晶體管Qai、Qa2。在圖14、圖15中，橫軸表示滯后比率(非檢測(cè)一檢測(cè))/(檢測(cè)一非檢測(cè))，縱軸表示個(gè)數(shù)。該圖14、圖15表示滯后比率的MOS偏差分布。另外，在圖14、圖15中，為了方便進(jìn)行比較，通過(guò)2個(gè)縱線(實(shí)線)表示了滯后比率550E-3 950E-3的范圍(“E-3”是IOX-3)。在這里，圖14所示的比較例的光傳感器的仿真結(jié)果中，通過(guò)“標(biāo)準(zhǔn)偏差σ/平均”表示的變動(dòng)系數(shù)為12. 36%，相對(duì)于此，在圖15所示的本發(fā)明的光傳感器中，變動(dòng)系數(shù)成為
4.16%。在圖14所示的比較例的光傳感器中，MOS晶體管若漏極-源極間電壓VDS變小，則滯后特性的偏差變得非常大，無(wú)法保留特性，相對(duì)于此，從圖15可知，在本發(fā)明的光 傳感器中，通過(guò)能夠使構(gòu)成恒流部的MOS晶體管在飽和特性區(qū)域進(jìn)行動(dòng)作，從而能夠確保足夠的漏極-源極間電壓VDS，變動(dòng)系數(shù)大約成為1/3，大幅改善了滯后特性的偏差。作為使用了本發(fā)明的光傳感器的電子設(shè)備，適合使用于如下的電子設(shè)備例如作為用于物體檢測(cè)或用于檢測(cè)物體動(dòng)作速度的裝置，使用了需要高靈敏度且小型化的光中斷器的復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、攜帶設(shè)備、使用了電動(dòng)機(jī)的電子產(chǎn)品等。此外，也適合使用于在煙傳感器、近接傳感器、測(cè)距傳感器等中需要高靈敏度的電子設(shè)備、或者無(wú)法確保充分的容積來(lái)安裝光傳感器的小型的電子設(shè)備。在上述第一 第六實(shí)施方式中，說(shuō)明了作為電流電壓變換部而具備串聯(lián)連接的二極管D1, D2, , Dn、NPN晶體管Qn，Q12, Q11, Q12、達(dá)林頓管DT1，DT2的光傳感器。但是電流電壓變換部不限定于此，只要是包括如下的半導(dǎo)體元件組即可該半導(dǎo)體元件組具有，串聯(lián)連接成其導(dǎo)通方向朝向光電二極管側(cè)的n(n是2以上的整數(shù))個(gè)PN結(jié)。對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限定于上述第一 第六實(shí)施方式，在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更而實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種光傳感器，其特征在于，具備 光電二極管，其正極接地； 電流電壓變換部，其一端連接到所述光電二極管的負(fù)極； 電流源，其一端連接到所述電流電壓變換部的另一端； 電源部，對(duì)所述電流源的另一 端施加一定電壓；以及 發(fā)射極接地型或源極接地型的輸出晶體管，其基極或柵極連接到所述光電二極管的負(fù)極，并且其集電極或漏極連接到所述電流源的一端， 所述電流電壓變換部包括半導(dǎo)體元件組，其中該半導(dǎo)體元件組具有串聯(lián)連接成其導(dǎo)通方向朝向所述光電二極管側(cè)的n個(gè)PN結(jié)，n是2以上的整數(shù)， 從所述電流電壓變換部與所述電流源的連接點(diǎn)，在所述光電二極管中流過(guò)的光電流變換為電壓而作為光電變換信號(hào)輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的光傳感器，其特征在于， 所述電源部是恒壓電路，其中該恒壓電路具有串聯(lián)連接成其導(dǎo)通方向成為相同的方向的n+2個(gè)電源部用二極管，并基于所述串聯(lián)連接的n+2個(gè)電源部用二極管的導(dǎo)通方向電壓而輸出所述一定電壓，n是2以上的整數(shù)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的光傳感器，其特征在于， 所述電流電壓變換部是，串聯(lián)連接成其導(dǎo)通方向朝向所述光電二極管側(cè)的n個(gè)二極管，其中n是2以上的整數(shù)。
4.如權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的光傳感器，其特征在于， 所述電流電壓變換部是，對(duì)多個(gè)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管， 對(duì)所述達(dá)林頓晶體管的集電極施加來(lái)自所述電源部的所述一定電壓，所述光電二極管的負(fù)極連接到所述達(dá)林頓晶體管的發(fā)射極，所述輸出晶體管的集電極或漏極連接到所述達(dá)林頓晶體管的基極。
5.如權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的光傳感器，其特征在于， 所述電流電壓變換部是，對(duì)多個(gè)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管， 所述電流源的一端連接到所述達(dá)林頓晶體管的集電極，所述光電二極管的負(fù)極連接到所述達(dá)林頓晶體管的發(fā)射極，所述輸出晶體管的集電極或漏極連接到所述達(dá)林頓晶體管的基極。
6.如權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的光傳感器，其特征在于， 所述電流電壓變換部是，對(duì)多個(gè)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管， 所述光傳感器具備對(duì)所述達(dá)林頓晶體管供應(yīng)電流的電流源電路， 所述電流源電路的輸出端連接到所述達(dá)林頓晶體管的集電極，所述光電二極管的負(fù)極連接到所述達(dá)林頓晶體管的發(fā)射極，所述輸出晶體管的集電極或漏極連接到所述達(dá)林頓晶體管的基極。
7.如權(quán)利要求4所述的光傳感器，其特征在于，具備 發(fā)射極接地型或源極接地型的電流鏡用晶體管，其集電極或漏極連接到所述光電二極管的負(fù)極，并且其基極或柵極共同連接到所述輸出晶體管， 由所述達(dá)林頓晶體管和所述輸出晶體管和所述電流鏡用晶體管形成威爾遜型電流鏡電路。
8.如權(quán)利要求I至7的任一項(xiàng)所述的光傳感器，其特征在于，具備 比較器，在其一個(gè)輸入端子中輸入所述光電變換信號(hào)。
9.如權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的光傳感器，其特征在于， 所述光傳感器具備2組光電變換電路，其中該光電變換電路具有所述光電二極管和所述電流電壓變換部和所述輸出晶體管， 所述光傳感器具有形成了所述2組光電變換電路的半導(dǎo)體基板， 所述電流電壓變換部中的所述半導(dǎo)體元件組具有所述串聯(lián)連接的2個(gè)所述PN結(jié)， 所述光傳感器具備比較器，該比較器在其一個(gè)輸入端子中輸入來(lái)自所述2組光電變換電路中的一組的所述光電變換信號(hào)，并且在其另一個(gè)輸入端子中輸入來(lái)自所述2組光電變 換電路中的另一組的所述光電變換信號(hào)， 所述2組光電變換電路的所述各電流電壓變換部中的所述半導(dǎo)體元件組的2個(gè)所述PN結(jié)在所述半導(dǎo)體基板上交替地配置成交叉狀。
10.如權(quán)利要求I至3的任一項(xiàng)所述的光傳感器，其特征在于， 所述光傳感器具備2組光電變換電路，其中該光電變換電路具有所述光電二極管和所述電流電壓變換部和所述輸出晶體管， 所述電流電壓變換部是，對(duì)初級(jí)晶體管和輸出級(jí)晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管， 對(duì)所述達(dá)林頓晶體管的集電極施加來(lái)自所述電源部的所述一定電壓，所述光電二極管的負(fù)極連接到所述達(dá)林頓晶體管的發(fā)射極，所述輸出晶體管的集電極或漏極連接到所述達(dá)林頓晶體管的基極， 所述光傳感器具備比較器，該比較器在其一個(gè)輸入端子中輸入來(lái)自所述2組光電變換電路中的一組的所述光電變換信號(hào)，并且在其另一個(gè)輸入端子中輸入來(lái)自所述2組光電變換電路中的另一組的所述光電變換信號(hào)， 所述2組光電變換電路中的一組具備，其集電極或漏極連接到所述光電二極管的負(fù)極的發(fā)射極接地型或源極接地型的第一電流鏡用晶體管， 所述2組光電變換電路中的另一組具備，其集電極或漏極連接到所述光電二極管的負(fù)極并且其基極或柵極連接到所述集電極或漏極的、發(fā)射極接地型或源極接地型的第二電流鏡用晶體管， 所述第二電流鏡用晶體管的基極或柵極連接到所述第一電流鏡用晶體管的基極或柵極，由所述達(dá)林頓晶體管和所述輸出晶體管和所述第二電流鏡用晶體管形成威爾遜型電流鏡電路。
11.如權(quán)利要求10所述的光傳感器，其特征在于，具備 遮蔽部，用于遮蔽對(duì)所述2組光電變換電路中的另一組的所述光電二極管的輸入光。
12.一種電子設(shè)備，其特征在于，使用了權(quán)利要求I至11的任一項(xiàng)所述的光傳感器。
全文摘要
提供一種能夠確保足夠的增益而不會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)的電壓下降的光傳感器以及電子設(shè)備。具備正極接地的光電二極管(PD1)、一端連接到光電二極管(PD1)的負(fù)極的二極管組(DG1)、一端連接到二極管組(DG1)的另一端的電流源(I1)、對(duì)電流源(I1)的另一端施加一定電壓的電源部、以及基極連接到光電二極管(PD1)的負(fù)極且集電極連接到電流源(I1)的一端的發(fā)射極接地型的NPN晶體管(QOUT1)。上述二極管組(DG1)是串聯(lián)連接成導(dǎo)通方向朝向光電二極管(PD1)側(cè)的n個(gè)(n是2以上的整數(shù))二極管(D1，D2，...，Dn)，從二極管組(DG1)與電流源(I1)的連接點(diǎn)，在光電二極管(PD1)中流過(guò)的光電流變換為電壓而作為光電變換信號(hào)輸出。
文檔編號(hào)G01J1/44GK102650546SQ20121004367
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者岡田教和, 安川光平, 白坂康之 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社