JP4739467B2 - 光電気変換ｉｃ - Google Patents
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光する光信号に応じて電流信号を出力する受光素子と、入力する電流信号に応じて電圧信号を出力する電流／電圧変換回路とを有し、光信号を電圧信号に変換する光電気変換ＩＣ、いわゆるＯＥＩＣに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
受光素子としてフォトダイオードを用いた、従来の光電気変換ＩＣの回路ブロック図を図４に示す。同図において、１’は受光する光信号に応じた電流信号を出力するフォトダイオード、２は入力する電流信号に応じた電圧を出力する電流／電圧変換回路（以下、「ＩＶ変換回路」と呼ぶ）、３はスイッチング素子３１、定電流回路３２、及び、ＯＮ／ＯＦＦ回路３３からなるテスト回路である。
【０００３】
そして、ＩＶ変換回路２の入力には、フォトダイオード１’の出力（カソード）が接続されているとともに、テスト回路３内の定電流回路３２がスイッチング素子３１を介して接続されており、これにより、フォトダイオード１’が光信号を受光した場合、あるいは、スイッチング素子３１がＯＮした場合には、ＩＶ変換回路２から電流が引き抜かれ、その電流に応じた電圧が端子ＴOから出力される。
【０００４】
尚、ＯＮ／ＯＦＦ回路３３はスイッチング素子３１のＯＮ／ＯＦＦを制御する回路であり、そのテストピンＴTに所定の電圧が印加されるなどした場合にのみ、スイッチング素子３１をＯＮにする。
【０００５】
ところで、一般に、ＩＣの製造工程においてはＩＣの動作チェックが行われる。光電気変換ＩＣの動作チェックとしては、本来は、フォトダイオード（受光素子）１’に光を照射して行うのが望ましいのであるが、実際に所定の光量をフォトダイオード１’に照射することは非常に困難である。そこで、外部からテスト回路３内のスイッチング素子３１をＯＮさせて、定電流回路３２により、フォトダイオード１’に所定の光量を照射したときと同じように、ＩＶ変換回路２から所定の電流を引き抜いて、動作チェックを行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、フォトダイオード１’とＩＶ変換回路２とを接続している配線が図４に示すＡ’点で断線している場合、フォトダイオード１’が受光したとしてもＩＶ変換回路２から電流が引き抜かれることはなく、当然のことながら光電気変換ＩＣとしてはＮＧである。
【０００７】
しかしながら、以上に示した動作チェック時には、ＩＶ変換回路２とテスト回路３とを接続している配線に問題がない限り、ＩＶ変換回路２から電流が引き抜かれることになり、ＩＶ変換回路２の特性などのその他の要因に問題がなければ、光電気変換ＩＣとしてはＯＫと判定されてしまう。
【０００８】
このように、従来の光電気変換ＩＣでは、上記の方法で、すなわち、受光素子に光を照射することなくＩＶ変換回路へ入力電流を与えて、動作チェックを行ったとしても、フォトダイオード１’とＩＶ変換回路２とを接続している配線に問題があるか否かを検出することができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、受光素子に光を照射することなくＩＶ変換回路へ入力電流を与えることによって、受光素子とＩＶ変換回路とを接続している配線に問題があるか否かを検出することができる光電気変換ＩＣを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の光電気変換ＩＣでは、受光する光信号に応じて電流を出力する受光素子と、入力する電流信号に応じて電圧信号を出力する電流／電圧変換回路と、外部からＯＮ／ＯＦＦ制御が可能であって、電流出力を行うテスト回路を有し、光信号を電圧信号に変換する光電気変換ＩＣにおいて、前記受光素子の出力に複数の端子を設け、該複数の端子のうちの１つを前記電流／電圧変換回路に接続するとともに、残りの端子のうちの少なくとも１つを前記テスト回路に接続している。
【００１１】
以上の構成により、ＩＶ変換回路（電流／電圧変換回路）とテスト回路との間でやりとりが行われる電流は、必ず、受光素子とＩＶ変換回路とが接続されている配線、及び、受光素子の出力層を経由することになるので、受光素子とＩＶ変換回路とを接続する配線に断線などの不具合が発生している場合は、テスト回路によりＩＶ変換回路へ入力電流を与えることができない。
【００１５】
また、請求項２に記載の光電気変換ＩＣでは、請求項１に記載の光電気変換ＩＣにおいて、前記電流／電圧変換回路の変換効率の温度特性と前記テスト回路の出力の温度特性とを逆特性にしている。
【００１６】
一般的に、同じ入力電流を与えていてもＩＶ変換回路の出力が温度変化により変化するが、以上の構成により、テスト回路によりＩＶ変換回路に与えられる入力電流がＩＶ変換回路の出力の変化を打ち消す方向に変化することになるので、温度変化の影響を受けずに出力は略一定になるので、より正確に光電気変換ＩＣの動作チェックを行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形態である光電気変換ＩＣの回路ブロック図を図１に示す。同図において、１はカソード（出力）に２つの端子Ｔ1、Ｔ2を有する、受光する光信号に応じた電流信号を出力するフォトダイオードであって、フォトダイオード１の出力端子Ｔ1はＩＶ変換回路２に接続されており、出力端子Ｔ2はテスト回路３に接続されている。尚、従来技術と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
そして、フォトダイオード１は、そのチップ断面図を図２に示すように、サブストレートＰ-（高抵抗のＰ形半導体）とエピタキシャル層Ｎ-（高抵抗のＮ形半導体）とで構成されており、サブストレートＰ-がアノード、エピタキシャル層Ｎ-内の低抵抗領域Ｎがカソードとして使用される。
【００１９】
したがって、以上の構成の光電気変換ＩＣにおいて、フォトダイオード１が光を受光したときには、図２に示すＫ1の経路で電流が流れ、一方、外部からテスト回路３内のスイッチング素子３１がＯＮされたときには、図２に示すＫ2の経路で電流が流れて、それぞれＩＶ変換回路２から電流が引き抜かれる。
【００２０】
このように、本実施形態の光電気変換ＩＣでは、テスト回路３によりＩＶ変換回路２へ入力電流を与える場合であっても、その電流は必ずフォトダイオード１とＩＶ変換回路２とが接続されている配線Ｈ1、及び、フォトダイオード１の出力層（カソードＮ）を経由することになる。
【００２１】
これにより、フォトダイオード１とＩＶ変換回路２とを接続している配線Ｈ1が図２に示すＡ点で断線している場合は、外部からテスト回路３内のスイッチング素子３１がＯＮされたとしても、ＩＶ変換回路２から電流を引き抜くことはできない。すなわち、フォトダイオード１に光を照射することなくＩＶ変換回路２へ入力電流を与えることによって、フォトダイオード１とＩＶ変換回路２とを接続している配線の不具合を見落とすことはない。
【００２２】
ここで、フォトダイオード１とＩＶ変換回路２とを接続する配線Ｈ1とフォトダイオード１とテスト回路３とを接続する配線Ｈ2との間隔は可能な限り離しておくことが望ましい。というのは、これらの間隔が余りにも近すぎると、ＩＶ変換回路２とテスト回路３との間で、フォトダイオード１とＩＶ変換回路２とが接続されている配線Ｈ1、及び、フォトダイオード１の出力層（カソードＮ）を経由することなく、電流が流れる危険性が高いからである。
【００２３】
また、同様の理由から、フォトダイオード１の出力層に設ける２つの端子Ｔ1、Ｔ2の間隔（図２のｄ）は可能な限り離しておくことが望ましい。
【００２４】
さらに、一般的に、同じ入力電流を与えていてもＩＶ変換回路２の出力が温度変化に伴って変化するので、ＩＶ変換回路２の出力が温度の上昇で大きくなる場合は、テスト回路３（定電流回路３２）の出力が温度の上昇で小さくなるというように、ＩＶ変換回路２の温度特性とテスト回路３の温度特性とを逆特性にしておけば、テスト回路３とＩＶ変換回路２との間で流れる電流がＩＶ変換回路２の出力の変化を打ち消す方向に変化することになって、温度の影響を受けずに出力は略一定になるので、より正確に光電気変換ＩＣの動作チェックを行うことができる。
【００２５】
尚、上記実施形態においては、受光素子（フォトダイオード１）の出力に２つの端子を設けていたが、受光素子の出力端子としては３つ以上であってもよく、例えば、図３に示すように、受光素子の出力端子を３つにした場合は、そのうちの１つをＩＶ変換回路２に接続し、残りの２つをそれぞれ個別にスイッチング素子３１、３１’を介して出力電流の異なる２つの定電流回路３２、３２’に接続し、ＯＮ／ＯＦＦ回路３３’により２つのスイッチング素子３１、３１’の制御をするようにしておけば、ＩＶ変換回路２の入力として３種類の電流を与えることができ、より多彩な動作チェックを行うことができるようになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の光電気変換ＩＣによれば、受光素子に光を照射することなくＩＶ変換回路へ入力電流を与えることによって、受光素子とＩＶ変換回路とを接続している配線に問題があるか否かを検出することができる。これにより、光電気変換ＩＣとしての信頼性が向上する。
【００２８】
また、請求項２に記載の光電気変換ＩＣによれば、以上の効果に加えて、温度変化の影響を受けずに、より正確に動作チェックを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態である光電気変換ＩＣの回路ブロック図である。
【図２】 図１のフォトダイオード１をチップ断面図を用いて示した図である。
【図３】 本発明の他の実施形態である光電気変換ＩＣの回路ブロック図である。
【図４】 従来の光電気変換ＩＣの回路ブロック図である。
【符号の説明】
１ フォトダイオード（出力端子２つ以上）
１’ フォトダイオード（出力端子１つ）
２ ＩＶ変換回路（電流／電圧変換回路）
３、３’ テスト回路
３１、３１’ スイッチング素子
３２、３２’ 定電流回路
３３、３３’ ＯＮ／ＯＦＦ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光する光信号に応じて電流信号を出力する受光素子と、入力する電流信号に応じて電圧信号を出力する電流／電圧変換回路とを有し、光信号を電圧信号に変換する光電気変換ＩＣ、いわゆるＯＥＩＣに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
受光素子としてフォトダイオードを用いた、従来の光電気変換ＩＣの回路ブロック図を図４に示す。同図において、１’は受光する光信号に応じた電流信号を出力するフォトダイオード、２は入力する電流信号に応じた電圧を出力する電流／電圧変換回路（以下、「ＩＶ変換回路」と呼ぶ）、３はスイッチング素子３１、定電流回路３２、及び、ＯＮ／ＯＦＦ回路３３からなるテスト回路である。
【０００３】
そして、ＩＶ変換回路２の入力には、フォトダイオード１’の出力（カソード）が接続されているとともに、テスト回路３内の定電流回路３２がスイッチング素子３１を介して接続されており、これにより、フォトダイオード１’が光信号を受光した場合、あるいは、スイッチング素子３１がＯＮした場合には、ＩＶ変換回路２から電流が引き抜かれ、その電流に応じた電圧が端子ＴOから出力される。
【０００４】
尚、ＯＮ／ＯＦＦ回路３３はスイッチング素子３１のＯＮ／ＯＦＦを制御する回路であり、そのテストピンＴTに所定の電圧が印加されるなどした場合にのみ、スイッチング素子３１をＯＮにする。
【０００５】
ところで、一般に、ＩＣの製造工程においてはＩＣの動作チェックが行われる。光電気変換ＩＣの動作チェックとしては、本来は、フォトダイオード（受光素子）１’に光を照射して行うのが望ましいのであるが、実際に所定の光量をフォトダイオード１’に照射することは非常に困難である。そこで、外部からテスト回路３内のスイッチング素子３１をＯＮさせて、定電流回路３２により、フォトダイオード１’に所定の光量を照射したときと同じように、ＩＶ変換回路２から所定の電流を引き抜いて、動作チェックを行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、フォトダイオード１’とＩＶ変換回路２とを接続している配線が図４に示すＡ’点で断線している場合、フォトダイオード１’が受光したとしてもＩＶ変換回路２から電流が引き抜かれることはなく、当然のことながら光電気変換ＩＣとしてはＮＧである。
【０００７】
しかしながら、以上に示した動作チェック時には、ＩＶ変換回路２とテスト回路３とを接続している配線に問題がない限り、ＩＶ変換回路２から電流が引き抜かれることになり、ＩＶ変換回路２の特性などのその他の要因に問題がなければ、光電気変換ＩＣとしてはＯＫと判定されてしまう。
【０００８】
このように、従来の光電気変換ＩＣでは、上記の方法で、すなわち、受光素子に光を照射することなくＩＶ変換回路へ入力電流を与えて、動作チェックを行ったとしても、フォトダイオード１’とＩＶ変換回路２とを接続している配線に問題があるか否かを検出することができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、受光素子に光を照射することなくＩＶ変換回路へ入力電流を与えることによって、受光素子とＩＶ変換回路とを接続している配線に問題があるか否かを検出することができる光電気変換ＩＣを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の光電気変換ＩＣでは、受光する光信号に応じて電流を出力する受光素子と、入力する電流信号に応じて電圧信号を出力する電流／電圧変換回路と、外部からＯＮ／ＯＦＦ制御が可能であって、電流出力を行うテスト回路を有し、光信号を電圧信号に変換する光電気変換ＩＣにおいて、前記受光素子の出力に複数の端子を設け、該複数の端子のうちの１つを前記電流／電圧変換回路に接続するとともに、残りの端子のうちの少なくとも１つを前記テスト回路に接続している。
【００１１】
以上の構成により、ＩＶ変換回路（電流／電圧変換回路）とテスト回路との間でやりとりが行われる電流は、必ず、受光素子とＩＶ変換回路とが接続されている配線、及び、受光素子の出力層を経由することになるので、受光素子とＩＶ変換回路とを接続する配線に断線などの不具合が発生している場合は、テスト回路によりＩＶ変換回路へ入力電流を与えることができない。
【００１５】
また、請求項２に記載の光電気変換ＩＣでは、請求項１に記載の光電気変換ＩＣにおいて、前記電流／電圧変換回路の変換効率の温度特性と前記テスト回路の出力の温度特性とを逆特性にしている。
【００１６】
一般的に、同じ入力電流を与えていてもＩＶ変換回路の出力が温度変化により変化するが、以上の構成により、テスト回路によりＩＶ変換回路に与えられる入力電流がＩＶ変換回路の出力の変化を打ち消す方向に変化することになるので、温度変化の影響を受けずに出力は略一定になるので、より正確に光電気変換ＩＣの動作チェックを行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形態である光電気変換ＩＣの回路ブロック図を図１に示す。同図において、１はカソード（出力）に２つの端子Ｔ1、Ｔ2を有する、受光する光信号に応じた電流信号を出力するフォトダイオードであって、フォトダイオード１の出力端子Ｔ1はＩＶ変換回路２に接続されており、出力端子Ｔ2はテスト回路３に接続されている。尚、従来技術と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
そして、フォトダイオード１は、そのチップ断面図を図２に示すように、サブストレートＰ-（高抵抗のＰ形半導体）とエピタキシャル層Ｎ-（高抵抗のＮ形半導体）とで構成されており、サブストレートＰ-がアノード、エピタキシャル層Ｎ-内の低抵抗領域Ｎがカソードとして使用される。
【００１９】
したがって、以上の構成の光電気変換ＩＣにおいて、フォトダイオード１が光を受光したときには、図２に示すＫ1の経路で電流が流れ、一方、外部からテスト回路３内のスイッチング素子３１がＯＮされたときには、図２に示すＫ2の経路で電流が流れて、それぞれＩＶ変換回路２から電流が引き抜かれる。
【００２０】
このように、本実施形態の光電気変換ＩＣでは、テスト回路３によりＩＶ変換回路２へ入力電流を与える場合であっても、その電流は必ずフォトダイオード１とＩＶ変換回路２とが接続されている配線Ｈ1、及び、フォトダイオード１の出力層（カソードＮ）を経由することになる。
【００２１】
これにより、フォトダイオード１とＩＶ変換回路２とを接続している配線Ｈ1が図２に示すＡ点で断線している場合は、外部からテスト回路３内のスイッチング素子３１がＯＮされたとしても、ＩＶ変換回路２から電流を引き抜くことはできない。すなわち、フォトダイオード１に光を照射することなくＩＶ変換回路２へ入力電流を与えることによって、フォトダイオード１とＩＶ変換回路２とを接続している配線の不具合を見落とすことはない。
【００２２】
ここで、フォトダイオード１とＩＶ変換回路２とを接続する配線Ｈ1とフォトダイオード１とテスト回路３とを接続する配線Ｈ2との間隔は可能な限り離しておくことが望ましい。というのは、これらの間隔が余りにも近すぎると、ＩＶ変換回路２とテスト回路３との間で、フォトダイオード１とＩＶ変換回路２とが接続されている配線Ｈ1、及び、フォトダイオード１の出力層（カソードＮ）を経由することなく、電流が流れる危険性が高いからである。
【００２３】
また、同様の理由から、フォトダイオード１の出力層に設ける２つの端子Ｔ1、Ｔ2の間隔（図２のｄ）は可能な限り離しておくことが望ましい。
【００２４】
さらに、一般的に、同じ入力電流を与えていてもＩＶ変換回路２の出力が温度変化に伴って変化するので、ＩＶ変換回路２の出力が温度の上昇で大きくなる場合は、テスト回路３（定電流回路３２）の出力が温度の上昇で小さくなるというように、ＩＶ変換回路２の温度特性とテスト回路３の温度特性とを逆特性にしておけば、テスト回路３とＩＶ変換回路２との間で流れる電流がＩＶ変換回路２の出力の変化を打ち消す方向に変化することになって、温度の影響を受けずに出力は略一定になるので、より正確に光電気変換ＩＣの動作チェックを行うことができる。
【００２５】
尚、上記実施形態においては、受光素子（フォトダイオード１）の出力に２つの端子を設けていたが、受光素子の出力端子としては３つ以上であってもよく、例えば、図３に示すように、受光素子の出力端子を３つにした場合は、そのうちの１つをＩＶ変換回路２に接続し、残りの２つをそれぞれ個別にスイッチング素子３１、３１’を介して出力電流の異なる２つの定電流回路３２、３２’に接続し、ＯＮ／ＯＦＦ回路３３’により２つのスイッチング素子３１、３１’の制御をするようにしておけば、ＩＶ変換回路２の入力として３種類の電流を与えることができ、より多彩な動作チェックを行うことができるようになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の光電気変換ＩＣによれば、受光素子に光を照射することなくＩＶ変換回路へ入力電流を与えることによって、受光素子とＩＶ変換回路とを接続している配線に問題があるか否かを検出することができる。これにより、光電気変換ＩＣとしての信頼性が向上する。
【００２８】
また、請求項２に記載の光電気変換ＩＣによれば、以上の効果に加えて、温度変化の影響を受けずに、より正確に動作チェックを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態である光電気変換ＩＣの回路ブロック図である。
【図２】 図１のフォトダイオード１をチップ断面図を用いて示した図である。
【図３】 本発明の他の実施形態である光電気変換ＩＣの回路ブロック図である。
【図４】 従来の光電気変換ＩＣの回路ブロック図である。
【符号の説明】
１ フォトダイオード（出力端子２つ以上）
１’ フォトダイオード（出力端子１つ）
２ ＩＶ変換回路（電流／電圧変換回路）
３、３’ テスト回路
３１、３１’ スイッチング素子
３２、３２’ 定電流回路
３３、３３’ ＯＮ／ＯＦＦ回路
Claims (2)
- 光信号を電圧信号に変換する光電気変換ＩＣであって、受光する光信号に応じて電流を出力する受光素子と、入力する電流信号に応じて電圧信号を出力する電流／電圧変換回路と、外部からＯＮ／ＯＦＦ制御により、前記電流／電圧変換回路から電流を引き抜いて、光電気変換ＩＣの動作チェックを行うテスト回路とを有する光電気変換ＩＣにおいて、
前記受光素子の出力に複数の端子を設け、該複数の端子のうちの１つを前記電流／電圧変換回路に接続するとともに、残りの端子のうちの少なくとも１つを前記テスト回路に接続することにより、前記受光素子と前記電流／電圧変換回路とを接続している配線に問題があるか否かを検出することができるようにしたことを特徴とする光電気変換ＩＣ。 - 前記電流／電圧変換回路の変換効率の温度特性と前記テスト回路の出力の温度特性とを逆特性にしたことを特徴とする請求項１に記載の光電気変換ＩＣ。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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