[發(fā)明專利]光傳感器和電子設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210043675.5
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN102650546A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安川光平;岡田教和;白坂康之
• 申請（專利權(quán)）人: 夏普株式會社
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 胡金瓏

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，通過在二極管中對2個光電二極管電流進(jìn)行對數(shù)壓縮，并進(jìn)行差動比較輸出，從而確保增益(例如，參照日本特開2006-294682號公報(專利文獻(xiàn)1)和日本特開昭57-142523號公報(專利文獻(xiàn)2))。

此外，在以往的其他光傳感器中，通過達(dá)林頓(darlington)連接對2個光電二極管的光電流進(jìn)行放大，得到高增益(例如，參照日本特開平11-345995號公報(專利文獻(xiàn)3))。

例如，在復(fù)印機(jī)中，由于紙在復(fù)印機(jī)內(nèi)的各個部分移動，因此使用數(shù)十個的多個用于檢測物體的光中斷器。因此，要求更廉價且高性能的光傳感器。

因此，考慮上述專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所示的、使用2個光電二極管并在二極管中壓縮之后進(jìn)行差動比較從而獲得增益的方法，但是存在如下的問題：二極管具有-2mV/℃的溫度特性，若成為100℃等的高溫，則作為輸出信號而無法取得足夠的電壓。因此，根據(jù)下級的電路結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生誤動作或者產(chǎn)生動作偏差。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-294682號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開昭57-142523號公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開平11-345995號公報

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導(dǎo)致輸出信號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n個(n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，在上述光電二極管中流過的光電流變換為電壓而作為光電變換信號輸出。

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級以上的半導(dǎo)體元件組的PN結(jié)，則來自電流電壓變換部與電流源的連接點的光電變換信號的電壓電平根據(jù)PN結(jié)的級數(shù)而增加到整數(shù)倍。因此，能夠確保足夠的增益而不會導(dǎo)致輸出的光電變換信號的電壓下降。此外，通過在半導(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，在一個實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(n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n+2個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)上述實施方式，通過在恒壓電路中疊加多級(n+2級)電源部用二極管，從而串聯(lián)連接的n+2個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n+2個電源部用二極管，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n級，相對于此，將恒壓電路的電源部用二極管設(shè)為n+1級以上，從而能夠在形成了上述恒壓電路的Si基板內(nèi)實施如下的結(jié)構(gòu)：對使用了通常Si基板的光電二極管施加反偏置，在其上疊加n級的PN結(jié)，從而實施電流電壓變換。

此外，在一個實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n個(n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)上述實施方式，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)電流電壓變換部。

此外，在一個實施方式的光傳感器中，上述電流電壓變換部是對多個晶體管進(jìn)行了達(dá)林頓連接的達(dá)林頓晶體管，對上述達(dá)林頓晶體管的集電極施加來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。