(57)【要約】【課題】光信号により起動制御が可能な電源回路及び光受信回路を提供する。【解決手段】半導体基板の上に設けられ、光信号を電気信号に変換する起動回路と、前記半導体基板の上に設けられ、電源投入時に非起動状態であるバイアス回路と、を備え、前記起動回路は、ｐ型半導体領域と、前記ｐ型半導体領域と接して設けられたｎ型半導体領域と、を有し、前記ｐ型半導体領域は、前記バイアス回路と電気的に接続され、前記ｎ型半導体領域は、前記バイアス回路の電源と電気的に接続され、前記バイアス回路は、前記起動回路を流れる電流により起動状態となることを特徴とする電源回路が提供される。【選択図】図１
2010186828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上に設けられ、光信号を電気信号に変換する起動回路と、
前記半導体基板の上に設けられ、電源投入時に非起動状態であるバイアス回路と、
を備え、
前記起動回路は、
ｐ型半導体領域と、
前記ｐ型半導体領域と接して設けられたｎ型半導体領域と、
を有し、
前記ｐ型半導体領域は、前記バイアス回路と電気的に接続され、
前記ｎ型半導体領域は、前記バイアス回路の電源と電気的に接続され、
前記バイアス回路は、前記起動回路を流れる電流により起動状態となることを特徴とする電源回路。
【請求項２】
半導体基板の上に設けられ、光信号を電気信号に変換する起動回路と、
前記半導体基板の上に設けられ、電源投入時に非起動状態であるバイアス回路と、
を備え、
前記起動回路は、
ｎ型半導体領域と、
前記ｎ型半導体領域と接して設けられたｐ型半導体領域と、
を有し、
前記ｎ型半導体領域は、前記バイアス回路と電気的に接続され、
前記ｐ型半導体領域は、前記バイアス回路のグランドと電気的に接続され、
前記バイアス回路は、前記起動回路を流れる電流により起動状態となることを特徴とする電源回路。
【請求項３】
前記ｎ型半導体領域または前記ｐ型半導体領域と電気的に接続された増幅回路をさらに備え、
前記増幅回路の出力は前記バイアス回路と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記バイアス回路を起動する起動補助回路をさらに備え、
前記起動補助回路の出力は、前記バイアス回路と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源回路と、
光エネルギーを電気信号に変換する光電流変換素子と、
前記光電流変換素子の出力を電圧に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路の出力を出力する出力回路と、
を備えたことを特徴とする光受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路及び光受信回路に関し、特に起動回路に特徴を有する電源回路及び光受信回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路においては、電流源や電圧源等のバイアス回路が用いられる。これらのバイアス回路の中には、電源投入時に自動的に起動状態とならず、起動させるための起動回路を必要とするものがある。例えば、自己バイアス回路を用いた電流源回路においては、ダイオードと抵抗などから成る起動回路を必要とすることが知られている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
また、電子装置の低消費電力化にともない、電子回路についても低消費電力化が図られている。光受信回路においては、光信号検出回路からの検出出力に基づいて電源回路の動作を制御することにより、低消費電力化が図られている。例えば、受光素子に光信号が入力されていないときに電源回路は低い動作電圧を出力するので、増幅回路はスタンバイ状態となり低消費電力となる。また、受光素子に光信号が入力されているときは、電源回路は増幅回路が十分に動作するような値の動作電圧を出力する。
【０００４】
また、光信号を電気信号に変換する受光素子を備えた光受信回路において、光信号に応じた受光素子の電気信号の変化により光受信回路の特性を制御する提案もある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９８２４９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】P.R.Gray、P.J.Hurst、S.H.Lewis、R.G.Meyer、アナログ集積回路設計技術  原著第４版、培風館、pp.３５８〜３６９、２００３年７月１０日第４版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、光信号により起動制御が可能な電源回路及び光受信回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、半導体基板の上に設けられ、光信号を電気信号に変換する起動回路と、前記半導体基板の上に設けられ、電源投入時に非起動状態であるバイアス回路と、を備え、前記起動回路は、ｐ型半導体領域と、前記ｐ型半導体領域と接して設けられたｎ型半導体領域と、を有し、前記ｐ型半導体領域は、前記バイアス回路と電気的に接続され、前記ｎ型半導体領域は、前記バイアス回路の電源と電気的に接続され、前記バイアス回路は、前記起動回路を流れる電流により起動状態となることを特徴とする電源回路が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、半導体基板の上に設けられ、光信号を電気信号に変換する起動回路と、前記半導体基板の上に設けられ、電源投入時に非起動状態であるバイアス回路と、を備え、前記起動回路は、ｎ型半導体領域と、前記ｎ型半導体領域と接して設けられたｐ型半導体領域と、を有し、前記ｎ型半導体領域は、前記バイアス回路と電気的に接続され、前記ｐ型半導体領域は、前記バイアス回路のグランドと電気的に接続され、前記バイアス回路は、前記起動回路を流れる電流により起動状態となることを特徴とする電源回路が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の一態様によれば、上記いずれか１つに記載の電源回路と、光エネルギーを電気信号に変換する光電流変換素子と、前記光電流変換素子の出力を電圧に変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路の出力を出力する出力回路と、を備えたことを特徴とする光受信回路が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光信号により起動制御が可能な電源回路及び光受信回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る電源回路を例示する回路図である。
【図３】図２に表した起動回路のトランジスタの模式的断面図である。
【図４】図２に表した電流源回路の動作を説明する特性図である。
【図５】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図６】図５に表した起動回路のトランジスタの模式的断面図である。
【図７】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図８】図７に表した起動回路の拡散抵抗の模式的断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
【図１０】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図１１】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図１２】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図１３】図１２に表した起動回路のコンデンサの模式的断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
【図１５】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図１６】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図１７】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図１８】本発明の他の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
【図１９】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図２０】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図２１】本発明の他の実施例を例示する回路図である。
【図２２】本発明の他の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
【図２３】本発明の他の実施形態に係る光受信回路の構成を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
図１に表したように、電源回路６０は、バイアス回路３０と、起動回路１０とを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。
【００１５】
バイアス回路３０は、起動回路１０の出力に接続されており、外部にバイアスＯＵＴを供給する電子回路である。ただし、バイアス回路３０は起動回路を必要とする電子回路であり、電源を印加しても動作しない。電源が投入された後に光信号が入射された場合、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合に、起動回路１０からの光電流により、バイアス回路３０は正常に動作を開始する。
このように、電源回路６０は、電源印加時、直ちにバイアスＯＵＴを外部に供給する電源ではなく、光信号が入射された場合にバイアスＯＵＴを供給する電源である。
【００１６】
起動回路１０は、光信号を電気信号に変換する機能を有し、光信号が入力されると、バイアス回路３０に光電流を供給し、起動状態にする。なお、本実施例においては、起動回路１０がフォトダイオードにより構成され、そのｐ型半導体領域をバイアス回路３０に電気的に接続する場合を例示している。しかし、本発明はこれに限定されない。起動回路１０を光信号を電気信号に変換するもの、例えば、バイポーラトランジスタ、抵抗などの寄生ダイオードにより構成し、そのｐ型半導体領域をバイアス回路３０と電気的に接続することもできる。
【００１７】
図２は、本発明の実施例に係る電源回路を例示する回路図である。
図２に表したように、電源回路６０ａは、バイアス回路３０ａと、起動回路１０ａとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。
電源回路６０ａにおいては、起動回路を必要とするバイアス回路３０ａが、自己バイアス回路を用いたベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源回路の場合を例示している。また、起動回路１０ａは、ＮＰＮトランジスタ１３及び制限抵抗１６を有する。
【００１８】
ＮＰＮトランジスタ１３は、コレクタ１３Ｃ、エミッタ１３Ｅ及びベース１３Ｂを有し、コレクタ１３Ｃとエミッタ１３Ｅとは、制限抵抗１６の一端に接続されている。制限抵抗１６の他端は、高電位、例えば、電源ＶＣＣに接続されている。ベース１３Ｂは、ダイオード３２を介してバイアス回路３０ａに接続されている。
【００１９】
図３は、図２に表した起動回路のトランジスタの模式的断面図である。
図３に表したように、起動回路１０ａのＮＰＮトランジスタ１３は、ｐ型半導体基板５０の上に設けられたバイポーラトランジスタである。ｐ型半導体基板５０内に設けられたｎ＋埋め込み層５１の上にｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）が設けられている。ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）内にｐウェル領域５３Ｂ（ｐ型半導体領域）が設けられ、ｐウェル領域５３Ｂ（ｐ型半導体領域）をベース１３Ｂとしている。
【００２０】
また、ｐウェル領域５３Ｂ（ｐ型半導体領域）内にｎ＋コンタクト層５３Ｅ（ｎ型半導体領域）が設けられ、エミッタ１３Ｅとし、さらに、ｎ−ウェル領域５２内にｎ＋コンタクト層５３Ｃ（ｎ型半導体領域）が設けられ、コレクタ１３Ｃとしている。
また、上記のように、ベース１３Ｂは、ダイオードを介してバイアス回路３０ａに接続されていることから、ｐウェル領域５３Ｂ（ｐ型半導体領域）は、バイアス回路３０ａと電気的に接続されている。
【００２１】
後述するように、光照射がなく起動回路１０ａからバイアス回路３０ａへ作用がない場合、バイアス回路３０ａに電流は流れないため、ＮＰＮトランジスタ３３、３４のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅはほぼゼロとなり、ＮＰＮトランジスタ１３のベース１３Ｂは低電位（グランド電位）となる。
【００２２】
コレクタ１３Ｃとエミッタ１３Ｅが高電位、ベース１３Ｂが低電位となっているため、コレクタ・基板（ｎ−ウェル領域５２とｐ型半導体基板５０）間、コレクタ・ベース（ｎ−ウェル領域５２とｐウェル領域５３Ｂ）間、エミッタ・ベース（ｎ＋コンタクト層５３Ｅとｐウェル領域５３Ｂ）間は逆バイアスされ、それぞれ逆バイアスされた寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂが発生する。
光信号がない場合、寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂは逆バイアスされているので電流はほとんど流れない。従って、ＮＰＮトランジスタ１３には、ベース電流、コレクタ電流はほとんど流れないため、バイアス回路３０ａへ起動電流を流すことはない。
【００２３】
次に光信号が有る場合の動作について説明する。寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂは逆バイアスされているため、光信号が入射した場合には、それぞれの接合面で光電変換され、寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂのそれぞれのカソードからアノードへ向けて電流が流れる。コレクタ１３Ｃとエミッタ１３Ｅは高電位側に接続されているため、寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂのそれぞれに流れる電流は、コレクタ・エミッタ端子１３Ｃ、１３Ｅより供給される。
【００２４】
寄生ダイオードＤｃｖには、コレクタ１３Ｃからｐ型半導体基板５０に向けて電流が流れ、寄生ダイオードＤｃｂには、コレクタ１３Ｃからベース１３Ｂへ、寄生ダイオードＤｅｂには、エミッタ１３Ｅからベース１３Ｂへ向けて電流が流れる。従って、寄生ダイオードＤｃｂ、Ｄｅｂに流れる電流はＮＰＮトランジスタ１３のベース１３Ｂから流れ出ることになる。
【００２５】
電源が投入された後に光信号が入射される、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合、ＮＰＮトランジスタ１３のベース１３Ｂから電流が流れ出し、起動電流ＩＴをバイアス回路３０ａへ流す。このように、ＮＰＮトランジスタ１３と制限抵抗１６は、後述するようにバイアス回路３０ａの起動回路として動作することになる。なお、制限抵抗１６は光電流を制限するために挿入しているがなくてもよい。
【００２６】
ここで、図２に戻り、バイアス回路３０ａの動作を説明する。バイアス回路３０ａは、自己バイアス回路を用いたベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源回路であり、起動回路を必要とするバイアス回路として知られている。
まず、バイアス回路３０ａにおいて、抵抗３１を短絡し、ダイオード３２が無い場合、つまり、起動回路１０ａの作用が無い場合の動作について説明する。
【００２７】
トランジスタ３３、３４及び抵抗３９でベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源を構成する。また、トランジスタ３３に流れる電流ＩＩＮとトランジスタ３５に流れる電流Ｉ１は等しくなる。
【００２８】
一方、トランジスタ３６、３７はカレントミラー回路であり、ベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源の出力電流ＩＯＵＴをカレントミラーして電流ＩＩＮを出力している。この電流ＩＩＮは、ベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源の入力電流となっている。このように、ベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源と、トランジスタ３６、３７からなるカレントミラー回路とは、互いに出力電流によって入力電流が決まる正帰還回路を構成しており、自己バイアス回路と呼ばれている。また、トランジスタ３６に流れる電流ＩＩＮとトランジスタ３８とに流れる電流Ｉ２は等しくなる。
【００２９】
ベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源回路の入力電流・出力電流の関係は、トランジスタ３４のベース電流を無視すると、（１）式のようになる。
Ｉｏｕｔ＝（ＶＴ／Ｒ）・ｌｎ（ＩＩＮ／ＩＳ１）            （１）
ここで、Ｒは、抵抗３９の抵抗値であり、ＩＳ１は逆方向飽和電流である。また、ＶＴは次式で与えられる。
ＶＴ＝ｋＴ／ｑ
ただし、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷量の大きさである。ＶＴは、常温３００Ｋでほぼ２６ｍＶである。
【００３０】
一方、カレントミラー回路の入力電流・出力電流の関係は、トランジスタ３６、３７のベース電流を無視すると、（２）式のように表せる。
ＩＩＮ＝ＩＯＵＴ                                          （２）
図２に表した、ベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源の入力電流ＩＩＮ及び出力電流ＩＯＵＴは、（１）式及び（２）式の両方を同時に満足するような値となる。
【００３１】
図４に、ＩＳ１＝１ｐＡ、Ｒ＝１０ｋΩとした場合の（１）式及び（２）式の計算例を表す。
図４から明らかなように、（１）式及び（２）式を同時に満足する動作点は２つある。期待される動作点Ａと期待されない動作点Ｂ（ＩＩＮ＝ＩＯＵＴ＝０）とがある。電源投入の瞬間には電流は流れないため、回路は動作点Ｂからスタートすることになる。動作点Ｂでは、トランジスタの電流がほぼ０であるため、電流源及びカレントミラーの帰還ループの利得は１以下になることが多く、安定点になることが多い。そのため、起動回路１０ａが無い場合のバイアス回路３０ａは、ゼロ電流状態から抜け出すことができない。
【００３２】
このため、バイアス回路３０ａには、起動回路を設ける必要がある。従来、ダイオードを複数直列接続した起動回路が知られている。しかし、起動回路を構成する部分の面積が必要になる。また、強い光が照射された場合、起動回路の特性が変化するため、起動電流を多めに流す必要があるといった問題がある。
【００３３】
これに対して、図２に表した起動回路１０ａは、電源が投入された後に光信号が入射される、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合、ＮＰＮトランジスタ１３のベース１３Ｂから電流が流れ出し、ダイオード３２を介して起動電流ＩＴをバイアス回路３０ａへ流す。これにより、ＮＰＮトランジスタ１３と制限抵抗１６はバイアス回路３０ａの起動回路として動作することになる。
【００３４】
なお、図２に表した抵抗３１及びダイオード３２がある場合、バイアス回路３０ａの起動後に、起動回路１０ａからの起動電流ＩＴが、バイアス回路３０ａに流れないようになる。バイアス回路３０ａの起動後は電流ＩＩＮが流れ、抵抗３１の電圧降下分だけトランジスタ３６のコレクタ電位が上昇する。そのため、ダイオード３２は逆バイアスとなり、起動電流ＩＴはバイアス回路３０ａに流れなくなる。これにより、動作を開始したバイアス回路３０ａは動作点Ａで安定する。
【００３５】
このように、本実施例の電源回路６０ａは、光信号により起動制御が可能な電源回路である。また、強い光が照射された場合、起動回路１０ａの起動電流の出力も大きくなるため、安定にバイアス回路３０ａを起動することができる。
【００３６】
（第２の実施例）
図５は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図５に表したように、電源回路６０ｂは、バイアス回路３０ａと、起動回路１０ｂとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。
起動回路１０ｂは、ＰＮＰトランジスタ１４及び制限抵抗１６を有する。
【００３７】
ＰＮＰトランジスタ１４は、コレクタ１４Ｃ、エミッタ１４Ｅ及びベース１４Ｂを有し、ベース１３Ｂは、制限抵抗１６の一端に接続されている。制限抵抗１６の他端は、高電位、例えば、電源ＶＣＣに接続されている。すなわち、ベース１４Ｂは、高電位に接続されている。コレクタ１４Ｃとエミッタ１４Ｅとは、ダイオード３２を介してバイアス回路３０ａに接続されている。これ以外については、電源回路６０ａと同様なので説明を省略する。
【００３８】
図６は、図５に表した起動回路のトランジスタの模式的断面図である。
図６に表したように、起動回路１０ｂのＰＮＰトランジスタ１４は、ｐ型半導体基板５０の上に設けられたバイポーラトランジスタである。ｐ型半導体基板５０内に設けられたｎ＋埋め込み層５１の上にｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）が設けられている。ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）内にｎ＋コンタクト層５４Ｂ（ｎ型半導体領域）が設けられ、ベース１４Ｂとしている。
【００３９】
また、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）内にｐ型半導体領域５４Ｅが設けられ、エミッタ１４Ｅとしている。さらに、エミッタ１４Ｅを取り囲むようにｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）内にｐ型半導体領域５４Ｃが設けられ、コレクタ１４Ｃとしている。コレクタ１４Ｃとエミッタ１４Ｅとは、ダイオード３２を介してバイアス回路３０ａに接続されているため、ｐ型半導体領域５４Ｃ、５４Ｅは、バイアス回路３０ａと電気的に接続されている。
【００４０】
なお、図６の模式的断面図においては、コレクタ１４Ｃがエミッタ１４Ｅの両側にある様子が描かれているが、ｐ型半導体基板５０の主面と垂直な方向から見た場合、コレクタ１４Ｃはエミッタ１４Ｅを取り囲んでいる。ＰＮＰトランジスタ１４は、横型トランジスタである。
ベース１４Ｂが高電位、コレクタ１４Ｃとエミッタ１４Ｅとが低電位であるため、ベース・基板（ｎ−ウェル領域５２とｐ型半導体基板５０）間、ベース・コレクタ（ｎ−ウェル領域５２とｐ型半導体領域５４Ｃ）間、ベース・エミッタ（ｎ−ウェル領域５２とｐ型半導体領域５４Ｅ）間は逆バイアスされ、それぞれ寄生ダイオードＤｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅが発生する。
【００４１】
光信号がない場合、寄生ダイオードＤｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅは逆バイアスされているため、電流はほとんど流れない。従って、ＰＮＰトランジスタ１４には、ベース電流、コレクタ電流はほとんど流れないため、バイアス回路３０ａへ起動電流を流すことはない。
【００４２】
次に光信号がある場合の動作について説明する。寄生ダイオードＤｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅは逆バイアスされているため、光信号が入射した場合には、それぞれの接合面で光電変換され、それぞれの寄生ダイオードのカソードからアノードへ向けて電流が流れる。ベース１４Ｂは高電位側に接続されているため、寄生ダイオードＤｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅのそれぞれに流れる電流は、ベース１４Ｂより供給される。寄生ダイオードＤｂｖにはベース１４Ｂからｐ型半導体基板５０に向けて電流が流れる。寄生ダイオードＤｂｃにはベース１４Ｂからコレクタ１４Ｃへ、寄生ダイオードＤｂｅにはベース１４Ｂからエミッタ１４Ｅへ電流が流れる。従って、寄生ダイオードＤｂｃ、Ｄｂｅに流れる電流はＰＮＰトランジスタ１４のコレクタ１４Ｃ及びエミッタ１４Ｅから流れ出ることになる。
【００４３】
電源が投入された後に光信号が入射される、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合、ＰＮＰトランジスタ１４のコレクタ１４Ｃ及びエミッタ１４Ｅから電流が流れ出し、ダイオード３２を介して起動電流ＩＴをバイアス回路３０ａへ流す。このように、ＰＮＰトランジスタ１４と制限抵抗１６とは起動回路として動作する。なお、制限抵抗１６はなくてもよいことは、電源回路６０ａと同様である。
【００４４】
このように、本実施例の電源回路６０ｂは、光信号により起動制御が可能な電源回路である。また、強い光が照射された場合、起動回路１０ｂの起動電流の出力も大きくなるため、安定にバイアス回路３０ａを起動することができる。
【００４５】
（第３の実施例）
図７は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図７に表したように、電源回路６０ｃは、バイアス回路３０ａと、起動回路１０ｃとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。
起動回路１０ｃは、拡散抵抗１５及び制限抵抗１６を有する。
【００４６】
拡散抵抗１５の両端子１５ａ及び１５ｂは、ともにダイオード３２を介してバイアス回路３０ａに接続されている。また、拡散抵抗１５は寄生ダイオードＤｎｒを介して制限抵抗１６の一端に接続されている。制限抵抗１６の他端は、高電位、例えば、電源ＶＣＣに接続されている。すなわち、拡散抵抗１５の寄生ダイオードＤｎｒのカソードは、高電位に接続されている。拡散抵抗１５の両端子１５ａ及び１５ｂは、ダイオード３２を介してバイアス回路３０ａに接続されている。これ以外については、電源回路６０ａと同様なので説明を省略する。
【００４７】
図８は、図７に表した起動回路の拡散抵抗の模式的断面図である。
図８に表したように、起動回路１０ｃの拡散抵抗１５は、ｐ型半導体基板５０の上に設けられたｐ型拡散層５５Ｒ（ｐ型半導体領域）からなる拡散抵抗である。ｐ型半導体基板５０内に設けられたｎ＋埋め込み層５１の上にｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）が設けられている。ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）内にｎ＋コンタクト層５５Ｖ（ｎ型半導体領域）が設けられ、高電位、例えば電源電位ＶＣＣに接続されている。
【００４８】
また、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）内にｐ型拡散層５５Ｒ（ｐ型半導体領域）が設けられ、その両端から端子１５ａ、１５ｂを取り出して拡散抵抗１５としている。
拡散抵抗１５の両端子１５ａ及び１５ｂは、ダイオード３２を介してバイアス回路３０ａに接続されているため、ｐ型拡散層５５Ｒ（ｐ型半導体領域）は、バイアス回路３０ａと電気的に接続されている。
【００４９】
ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）が高電位、拡散抵抗１５（ｐ型拡散層５５Ｒ）（ｐ型半導体領域）が低電位であるため、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）とｐ型半導体基板５０との間、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）とｐ型拡散層５５Ｒ（ｐ型半導体領域）との間は逆バイアスされ、それぞれ寄生ダイオードＤｎｖ、Ｄｎｒが発生する。
【００５０】
光信号がない場合、寄生ダイオードＤｎｖ、Ｄｎｒは逆バイアスされているため、電流はほとんど流れない。従って、拡散抵抗１５から、バイアス回路３０ａへ起動電流を流すことはない。
【００５１】
次に光信号がある場合の動作について説明する。寄生ダイオードＤｎｖ、Ｄｎｒは逆バイアスされているため、光信号が入射した場合には、それぞれの接合面で光電変換され、それぞれの寄生ダイオードのカソードからアノードへ向けて電流が流れる。ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）は、ｎ＋コンタクト層５５Ｖ（ｎ型半導体領域）を介して高電位側に接続されているため、寄生ダイオードＤｎｖ、Ｄｎｒのそれぞれに流れる電流は、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）より供給される。
【００５２】
寄生ダイオードＤｎｖには、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）からｐ型半導体基板５０に向けて電流が流れる。寄生ダイオードＤｎｒにはｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）から拡散抵抗１５（ｐ型半導体領域）へ電流が流れる。従って、寄生ダイオードＤｎｒに流れる電流は拡散抵抗１５（ｐ型半導体領域）の両端子１５ａ、１５ｂから流れ出ることになる。
【００５３】
電源が投入された後に光信号が入射される、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合、拡散抵抗１５（ｐ型半導体領域）の両端子１５ａ及び１５ｂから電流が流れ出し、ダイオード３２を介して起動電流ＩＴをバイアス回路３０ａへ流す。このように、拡散抵抗１５（ｐ型半導体領域）と制限抵抗１６とは起動回路として動作する。なお、制限抵抗１６はなくてもよいことは、電源回路６０ａと同様である。
【００５４】
このように、本実施例の電源回路６０ｃは、光信号により起動制御が可能な電源回路である。また、強い光が照射された場合、起動回路１０ｃの起動電流の出力も大きくなるため、安定にバイアス回路３０ａを起動することができる。
【００５５】
なお、電源回路６０ａ〜６０ｃにおいては、バイアス回路３０ａが出力電流Ｉ１、Ｉ２の２つのバイアスＯＵＴを出力する構成を例示している。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、同様の構成により、任意数の電流を出力することもできる。また、バイアス回路３０ａは、上記の電流源回路に限らず、電圧源回路についても適用可能である。
【００５６】
（第２の実施形態）
電源回路６０〜６０ｃにおいては、バイアス回路３０ａを駆動するときにバイアス回路３０、３０ａに起動電流を流し込む構成を例示したが、バイアス回路から起動電流を引き抜く構成も可能である。
【００５７】
図９は、本発明の他の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
図９に表したように、電源回路６１は、バイアス回路４０と、起動回路２０とを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。
【００５８】
バイアス回路４０は、起動回路２０の出力に接続されており、外部にバイアスＯＵＴを供給する電子回路である。ただし、起動回路を必要とする電子回路であり、電源を印加しても動作しない。電源が投入された後に光信号が入射された場合、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合に、起動回路２０に流れ込む光電流により、バイアス回路４０は正常に動作を開始する。
このように、電源回路６１は、電源印加時、直ちにバイアスＯＵＴを外部に供給する電源ではなく、光信号が入射された場合にバイアスＯＵＴを供給する電源である。
【００５９】
起動回路２０は、光信号を電気信号に変換する機能を有し、光信号が入力されると、バイアス回路４０から光電流を引き抜き、起動状態にする。なお、本実施例においては、起動回路２０がフォトダイオードにより構成され、そのｎ型半導体領域をバイアス回路４０に電気的に接続する場合を例示している。しかし、本発明はこれに限定されない。起動回路２０を、光信号を電気信号に変換するもの、例えば、バイポーラトランジスタ、抵抗、コンデンサなどの寄生ダイオードにより構成し、そのｎ型半導体領域をバイアス回路４０と電気的に接続することもできる。
【００６０】
図１０は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図１０に表したように、電源回路６１ａは、バイアス回路４０ａと、起動回路２０ａとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。
電源回路６１ａにおいては、起動回路を必要とするバイアス回路４０ａが、自己バイアス回路を用いたベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅを基準とする電流源回路の場合を例示している。また、起動回路２０ａは、ＮＰＮトランジスタ２４及び制限抵抗２７を有する。
【００６１】
起動回路２０ａのＮＰＮトランジスタ２４は、コレクタ２４Ｃ、エミッタ２４Ｅ及びベース２４Ｂを有し、ベース１３Ｂは、制限抵抗２７の一端に接続されている。制限抵抗２７の他端は、低電位、例えば、グランドＧＮＤに接続されている。コレクタ２４Ｃとエミッタ２４Ｅとは、ダイオード４２を介してバイアス回路４０ａに接続されている。
【００６２】
バイアス回路４０ａは、図２に表したバイアス回路３０ａのＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタ１３トランジスタとを交換した構成を有し、電源ＶＣＣとグランドＧＮＤ間で反転した構成となっている。従って、バイアス回路４０ａの動作は、バイアス回路３０ａと同様であるので説明を省略する。
バイアス回路４０ａは、バイアス回路３０ａと同様に、電源投入の瞬間には電流は流れない。そのため、図１０に表した起動回路２０ａが無い場合のバイアス回路４０ａは、ゼロ電流状態から抜け出すことができない。
【００６３】
光の照射がなく起動回路２０ａからバイアス回路４０ａへ作用がない場合、バイアス回路４０ａに電流は流れないため、バイアス回路４０ａのトランジスタ４３、４４のベース・エミッタ間電圧はほぼゼロとなり、ＮＰＮトランジスタ２４のコレクタ２４Ｃ及びエミッタ２４Ｅは高電位（電源電位ＶＣＣ）となる。
【００６４】
ＮＰＮトランジスタ２４は、図３に表したＮＰＮトランジスタ１３と同様な構成を有する。また、コレクタ２４Ｃとエミッタ２４Ｅが高電位、ベース２４Ｂが低電位となっている。コレクタ・基板間、コレクタ・ベース間、エミッタ・ベース間が逆バイアスされ、それぞれ逆バイアスされた寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂが発生する。
光信号がない場合、寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂは逆バイアスされているので電流はほとんど流れない。従って、ＮＰＮトランジスタ２４には、ベース電流、コレクタ電流はほとんど流れないため、バイアス回路４０ａから起動電流を引き抜くことはない。
【００６５】
次に光信号が有る場合の動作について説明する。寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂは逆バイアスされているため、光信号が入射した場合には、それぞれの接合面で光電変換され、寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂのそれぞれのカソードからアノードへ向けて電流が流れる。コレクタ２４Ｃとエミッタ２４Ｅは低電位側に接続されているため、寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂのそれぞれに流れる電流は、バイアス回路４０ａより供給される。
【００６６】
寄生ダイオードＤｃｖには、コレクタ２４Ｃからｐ型半導体基板５０に向けて電流が流れ、寄生ダイオードＤｃｂには、コレクタ２４Ｃからベース２４Ｂへ、寄生ダイオードＤｅｂには、エミッタ２４Ｅからベース２４Ｂへ向けて電流が流れる。従って、寄生ダイオードＤｃｂ、Ｄｅｂに流れる電流はＮＰＮトランジスタ２４のベース２４Ｂから流れ出ることになる。寄生ダイオードＤｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂに流れる電流は、ＮＰＮトランジスタ２４のコレクタ２４Ｃ及びエミッタ２４Ｅから引き抜かれることになる。この電流は、上記のように、バイアス回路４０ａよりダイオード４２を介して引き抜かれる。
【００６７】
電源が投入された後に光信号が入射される、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合、ＮＰＮトランジスタ２４のコレクタ２４Ｃ及びエミッタ２４Ｅに電流が引き抜かれ、起動電流ＩＴをバイアス回路４０ａから流す。ＮＰＮトランジスタ２４と制限抵抗２７は、バイアス回路４０ａの起動回路として動作することになる。なお、制限抵抗２７は光電流を制限するために挿入しているがなくてもよい。
【００６８】
このように、本実施例の電源回路６１ａは、光信号により起動制御が可能な電源回路である。また、強い光が照射された場合、起動回路２０ａの起動電流の出力も大きくなるため、安定にバイアス回路４０ａを起動することができる。
【００６９】
図１１は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図１１に表したように、電源回路６１ｂは、バイアス回路４０ａと、起動回路２０ｂとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。
起動回路２０ｂは、ＰＮＰトランジスタ２５及び制限抵抗２７を有する。
【００７０】
ＰＮＰトランジスタ２５は、コレクタ２５Ｃ、エミッタ２５Ｅ及びベース２５Ｂを有し、コレクタ２５Ｃ及びエミッタ２５Ｅは、制限抵抗２７の一端に接続されている。制限抵抗２７の他端は、低電位、例えば、グランドＧＮＤに接続されている。すなわち、コレクタ２５Ｃ及びエミッタ２５Ｅは、低電位に接続されている。ベース２５Ｂは、ダイオード４２を介してバイアス回路４０ａに接続されている。ここで、起動回路２０ｂからバイアス回路４０ａへ作用がない場合、バイアス回路４０ａに電流は流れないため、ＰＮＰトランジスタ２５のベース２５Ｂは高電位となる。これ以外については、電源回路６１ａと同様なので説明を省略する。
【００７１】
ＰＮＰトランジスタ２５は、図６に表したＰＮＰトランジスタ１４と同様な構成を有する。また、コレクタ２５Ｃとエミッタ２５Ｅが低電位、ベース２５Ｂが高電位となっている。ベース・基板間、ベース・コレクタ間、ベース・エミッタ間が逆バイアスされ、それぞれ逆バイアスされた寄生ダイオードＤｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅが発生する。
【００７２】
光信号がない場合、寄生ダイオードＤｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅは逆バイアスされているため、電流はほとんど流れない。従って、ＰＮＰトランジスタ２５には、ベース電流、コレクタ電流はほとんど流れないため、バイアス回路４０ａから起動電流を引き抜くことはない。
【００７３】
光信号が入射した場合、寄生ダイオードＤｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅは逆バイアスされているため、それぞれの接合面で光電変換され、それぞれの寄生ダイオードのカソードからアノードへ向けて電流が流れる。ベース２５Ｂは高電位側に接続されているため、寄生ダイオードＤｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅのそれぞれに流れる電流は、ベース２５Ｂより供給される。寄生ダイオードＤｂｖにはベース２５Ｂからｐ型半導体基板５０に向けて電流が流れる。寄生ダイオードＤｂｃにはベース２５Ｂからコレクタ２５Ｃへ、寄生ダイオードＤｂｅにはベース２５Ｂからエミッタ２５Ｅへ電流が流れる。従って、寄生ダイオードＤｂｃ、Ｄｂｅに流れる電流はＰＮＰトランジスタ２５のベース２５Ｂから引き抜かれることになる。
【００７４】
電源が投入された後に光信号が入射される、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合、ＰＮＰトランジスタ２５のベース２５Ｂへ電流が引き抜かれ、ダイオード４２を介して起動電流ＩＴをバイアス回路４０ａから流す。このように、ＰＮＰトランジスタ２５と制限抵抗２７とは起動回路として動作する。なお、制限抵抗２７はなくてもよいことは、電源回路６１ａと同様である。
【００７５】
このように、本実施例の電源回路６１ｂは、光信号により起動制御が可能な電源回路である。また、強い光が照射された場合、起動回路２０ｂの起動電流の引き込みも大きくなるため、安定にバイアス回路４０ａを起動することができる。
【００７６】
図１２は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図１２に表したように、電源回路６１ｃは、バイアス回路４０ａと、起動回路２０ｃとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。
起動回路２０ｃは、コンデンサ２６及び制限抵抗２７を有する。
【００７７】
コンデンサ２６の半導体基板側の端子Ｃ１（寄生ダイオードＤｎｖのカソード）は、ダイオード４２を介してバイアス回路４０ａに接続されている。また、コンデンサ２６は寄生ダイオードＤｎｖを介して制限抵抗２７の一端に接続されている。制限抵抗２７の他端は、低電位、例えば、グランドＧＮＤに接続されている。すなわち、コンデンサ２６の寄生ダイオードＤｎｖのアノードは、低電位に接続されている。ここで、起動回路２０ｃからバイアス回路４０ａへ作用がない場合、バイアス回路４０ａに電流は流れない。このため、コンデンサ２６の端子Ｃ１は高電位となる。これ以外については、電源回路６１ａと同様なので説明を省略する。
【００７８】
図１３は、図１２に表した起動回路のコンデンサの模式的断面図である。
図１３に表したように、起動回路２０ｃのコンデンサ２６は、ｐ型半導体基板５０（ｐ型半導体領域）の上に設けられた絶縁膜２６Ｉを誘電体とするコンデンサである。ｐ型半導体基板５０（ｐ型半導体領域）内にｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）が設けられている。ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）内にｎ＋コンタクト層２６Ｃ（ｎ型半導体領域）が設けられ、コンデンサの一方の電極Ｃ１となる。また、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）及びｎ＋コンタクト層２６Ｃ（ｎ型半導体領域）の上に絶縁膜２６Ｉを介して電極２６Ｍか設けられ、コンデンサ２６の他方の電極となる。このように、電極Ｃ１、Ｃ２との間にコンデンサ２６が形成されている。
【００７９】
ｎ＋コンタクト層２６Ｃ（ｎ型半導体領域）が高電位となるため、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）が高電位となる。また、ｐ型半導体基板５０（ｐ型半導体領域）が低電位であるため、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）とｐ型半導体基板５０（ｐ型半導体領域）との間は逆バイアスされ、寄生ダイオードＤｎｖが発生する。
【００８０】
光信号がない場合、寄生ダイオードＤｎｖは逆バイアスされているため、電流はほとんど流れない。従って、コンデンサ２６に向け、バイアス回路４０ａから起動電流を引き抜くことはない。
【００８１】
次に光信号がある場合の動作について説明する。寄生ダイオードＤｎｖは逆バイアスされているため、光信号が入射した場合には、接合面で光電変換され、寄生ダイオードのカソードからアノードへ向けて電流が流れる。ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）は、ｎ＋コンタクト層２６Ｃ（ｎ型半導体領域）を介して高電位側に接続されているため、寄生ダイオードＤｎｖに流れる電流は、ｎ＋コンタクト層２６Ｃ（ｎ型半導体領域）より供給される。寄生ダイオードＤｎｖには、ｎ−ウェル領域５２（ｎ型半導体領域）からｐ型半導体基板５０（ｐ型半導体領域）に向けて電流が流れる。従って、寄生ダイオードＤｎｖに流れる電流はコンデンサ２６の端子Ｃ１から引き抜かれる。
【００８２】
電源が投入された後に光信号が入射される、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合、コンデンサ２６の端子Ｃ１に電流が引き抜かれ、ダイオード４２を介して起動電流ＩＴをバイアス回路４０ａへ流す。このように、コンデンサ２６と制限抵抗２７とは起動回路として動作する。なお、制限抵抗２７はなくてもよいことは、電源回路６１ａと同様である。
【００８３】
このように、本実施例の電源回路６１ｃは、光信号により起動制御が可能な電源回路である。また、強い光が照射された場合、起動回路２０ｃの起動電流の引き込みも大きくなるため、安定にバイアス回路４０ａを起動することができる。
【００８４】
なお、電源回路６１〜６１ｃにおいては、バイアス回路４０ａの出力電流Ｉ１、Ｉ２の２つのバイアスＯＵＴを出力する構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、同様の構成により、任意数の電流を出力することもできる。また、バイアス回路４０ａは、上記の電流源回路に限らず、電圧源回路についても適用可能である。
【００８５】
（第３の実施形態）
上記の起動回路１０〜１０ｃにおいては、起動電流ＩＴは起動素子の面積で決まるが、必要な起動電流を得るために起動素子の面積を極めて大きくする場合もある。そこで、起動回路１０〜１０ｃの起動電流ＩＴを増幅する増幅回路７０を設けた電源回路６２が考えられる。
【００８６】
図１４は、本発明の他の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
図１４に表したように、電源回路６２においては、起動回路１０とバイアス回路３０との間に増幅回路７０を挿入している。すなわち、起動回路１０のｐ型半導体領域と増幅回路７０の入力を電気的に接続し、増幅回路７０の出力は、バイアス回路３０と電気的に接続する。これにより、起動回路１０の面積を小さくすることができる。これ以外は、図１に表した電源回路６０と同一なので説明を省略する。
【００８７】
図１５は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図１５に表したように、電源回路６２ａは、バイアス回路３０ａと、起動回路１０ａと、増幅回路７０ａとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。増幅回路７０ａの入力は、起動回路１０ａのトランジスタ１３のベース１３Ｂに接続されている。すなわち、起動回路１０ａのｐ型半導体領域と電気的に接続されている。また、増幅回路７０ａの出力は、ダイオード３２を介して、バイアス回路３０ａに接続されている。起動回路１０ａ及びバイアス回路３０ａについては、図２に表した電源回路６０ａと同様なので説明を省略する。
【００８８】
増幅回路７０ａは、ＮＰＮトランジスタ７９及び制限抵抗７３を有し、起動回路１０ａの出力である起動電流ＩＴを入力して増幅し、バイアス回路３０ａに出力する。増幅回路７０ａの電流増幅率をβとすると、起動回路１０ａから出力される起動電流ＩＴは、β倍されβ×ＩＴとして、バイアス回路３０ａに入力される。
このように、バイアス回路３０ａに入力される起動電流は、増幅回路７０ａによりβ倍されるので、起動回路１０ａに用いているＮＰＮトランジスタ１３の面積を１／βにすることができる。なお、制限抵抗７３はなくてもよい。
【００８９】
図１６は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図１６に表したように、電源回路６２ｂは、バイアス回路３０ａと、起動回路１０ｂと、増幅回路７０ａとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。増幅回路７０ａの入力は、起動回路１０ｂのトランジスタ１４のコレクタ１４Ｃ及びエミッタ１４Ｅに接続されている。すなわち、起動回路１０ｂのｐ型半導体領域と電気的に接続されている。また、増幅回路７０ａの出力は、ダイオード３２を介して、バイアス回路３０ａに接続されている。起動回路１０ｂ及びバイアス回路３０ａについては、図５に表した電源回路６０ｂと同様なので説明を省略する。
【００９０】
増幅回路７０ａについては、図１５に表した電源回路６２ａと同様である。
電源回路６２ｂにおいても、増幅回路７０ａの電流増幅率をβとすると、起動電流はβ倍されるので、起動回路１０ｂに用いているＰＮＰトランジスタ１４の面積を１／βにすることができる。なお、本実施例においても、制限抵抗７３はなくてもよい。
【００９１】
図１７は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図１７に表したように、電源回路６２ｃは、バイアス回路３０ａと、起動回路１０ｃと、増幅回路７０ａとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。増幅回路７０ａの入力は、起動回路１０ｃの拡散抵抗１５の両端子１５ａ、１５ｂに接続されている。すなわち、起動回路１０ｃのｐ型半導体領域と電気的に接続されている。また、増幅回路７０ａの出力は、ダイオード３２を介して、バイアス回路３０ａに接続されている。起動回路１０ｃ及びバイアス回路３０ａについては、図７に表した電源回路６０ｃと同様なので説明を省略する。
【００９２】
増幅回路７０ａについては、図１５に表した電源回路６２ａと同様である。
電源回路６２ｃにおいても、増幅回路７０ａの電流増幅率をβとすると、起動電流はβ倍されるので、起動回路１０ｃ用いている拡散抵抗１５の面積を１／βにすることができる。なお、本実施例においても、制限抵抗７３はなくてもよい。
【００９３】
（第４の実施形態）
同様に、起動回路２０〜２０ｃにおいては、起動電流ＩＴは起動素子の面積で決まるが、必要な起動電流を得るために起動素子の面積を極めて大きくする場合もある。そこで、起動回路２０〜２０ｃの起動電流ＩＴを増幅する、増幅回路７１を設けた電源回路６３が考えられる。
【００９４】
図１８は、本発明の他の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
図１８に表したように、電源回路６３においては、起動回路２０とバイアス回路４０との間に増幅回路７１を挿入している。すなわち、起動回路２０のｎ型半導体領域と増幅記７１の入力を電気的に接続し、増幅回路７１の出力は、バイアス回路４０と電気的に接続する。これにより、起動回路２０の面積を小さくすることができる。これ以外は、図９に表した電源回路６１と同様なので説明を省略する。
【００９５】
図１９は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図１９に表したように、電源回路６３ａは、バイアス回路４０ａと、起動回路２０ａと、増幅回路７１ａとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。増幅回路７１ａの入力は、起動回路２０ａのトランジスタ２４のコレクタ２４Ｃ及びエミッタ２４Ｅに接続されている。すなわち、起動回路２０ａのｎ型半導体領域と電気的に接続されている。また、増幅回路７１ａの出力は、ダイオード４２を介して、バイアス回路４０ａに接続されている。起動回路２０ａ及びバイアス回路４０ａについては、図１０に表した電源回路６１ａと同様なので説明を省略する。
【００９６】
増幅回路７１ａは、ＰＮＰトランジスタ７３及び制限抵抗７２を有し、起動回路２０ａに入力される起動電流ＩＴを増幅し、バイアス回路４０ａから引き抜く。増幅回路７１ａの電流増幅率をβとすると、起動回路１０ａに入力される起動電流ＩＴの、β倍されたβ×ＩＴがバイアス回路４０ａから引き抜かれる。
このように、バイアス回路４０ａから引き抜かれる起動電流は、増幅回路７１ａによりβ倍されるので、起動回路２０ａに用いているＮＰＮトランジスタ２４の面積を１／βにすることができる。なお、制限抵抗７２はなくてもよい。
【００９７】
図２０は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図２０に表したように、電源回路６３ｂは、バイアス回路４０ａと、起動回路２０ｂと、増幅回路７１ａとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。増幅回路７１ａの入力は、起動回路２０ｂのトランジスタ２５のベース２５Ｂに接続されている。すなわち、起動回路２０ｂのｎ型半導体領域と電気的に接続されている。また、増幅回路７１ａの出力は、ダイオード４２を介して、バイアス回路４０ａに接続されている。起動回路２０ｂ及びバイアス回路４０ａについては、図１１に表した電源回路６１ｂと同様なので説明を省略する。
【００９８】
増幅回路７１ａについては、図１９に表した電源回路６３ａと同様である。
電源回路６３ｂにおいても、増幅回路７１ａの電流増幅率をβとすると、バイアス回路４０ａから引き抜かれる起動電流は、増幅回路７１ａによりβ倍されるので、起動回路２０ｂに用いているＰＮＰトランジスタ２５の面積を１／βにすることができる。なお、制限抵抗７２はなくてもよい。
【００９９】
図２１は、本発明の他の実施例を例示する回路図である。
図２１に表したように、電源回路６３ｃは、バイアス回路４０ａと、起動回路２０ｃと、増幅回路７１ａとを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。増幅回路７１ａの入力は、起動回路２０ａのコンデンサ２６の端子Ｃ１に接続されている。すなわち、起動回路２０ａのｎ型半導体領域と電気的に接続されている。また、増幅回路７１ａの出力は、ダイオード４２を介して、バイアス回路４０ａに接続されている。起動回路２０ｃ及びバイアス回路４０ａについては、図１２に表した電源回路６１ｃと同様なので説明を省略する。
【０１００】
増幅回路７１ａについては、図１９に表した電源回路６３ａと同様である。
電源回路６３ｃにおいても、増幅回路７１ａの電流増幅率をβとすると、バイアス回路４０ａから引き抜かれる起動電流は、増幅回路７１ａによりβ倍されるので、起動回路２０ｃに用いているコンデンサ２６の面積を１／βにすることができる。なお、制限抵抗７２はなくてもよい。
【０１０１】
このように、電源回路６２〜６２ｃ、６３〜６３ｃは、光信号により起動制御が可能な電源回路である。また、強い光が照射された場合でも安定にバイアス回路３０〜３０ａ、４０〜４０ａを起動することができる。
【０１０２】
（第５の実施形態）
上記の電源回路６０〜６３ｃにおいては、光によって動作する起動回路を例示したが、本発明の起動回路を補助するため従来の起動回路を起動補助回路として用いることができる。
図２２は、本発明の他の実施形態に係る電源回路の構成を例示するブロック図である。
図２２に表したように、電源回路６４は、バイアス回路３０と、光で動作する起動回路１０と、ダイオードなどからなる起動補助回路１１０とを同一半導体基板に形成して１チップ化した構造を有する。起動補助回路１１０による起動電流を起動回路１０による起動電流とともに、バイアス回路３０に入力する。これ以外については、図１に表した電源回路６０と同様なので説明を省略する。
【０１０３】
電源回路６４においては、起動電流を流し込む場合の構成を例示している。ダイオードなどからなる起動補助回路１１０は、起動回路を必要とするバイアス回路３０に起動電流を流し込む動作をする。また、起動補助回路１１０と並列に、光で動作する起動回路１０を接続する。起動回路１０及び起動補助回路１１０は互いに補助する。これにより、光で動作する起動回路１０に必要な面積を小さくすることができる。
【０１０４】
特に、起動回路を必要とするバイアス回路３０が、ＴＩＡ(Trans Impedance Amplifier)回路のバイアス回路である場合、ＴＩＡが光信号の有無で消費電流が変わるため、これに対処する必要がある。光が有るときに消費電流が増える回路構成の場合、強い光が入射した場合にバイアス回路３０の消費電流が大きく増加し、既存の起動補助回路１１０による起動電流だけでは不足する場合がある。この場合、既存の起動補助回路１１０のみで対応しようとすると大きな起動電流が発生するように回路設計を行う必要があり、消費電流の増加を招いてしまう。
【０１０５】
また、起動補助回路１１０に従来のダイオードなどの構成を用いた場合、強い光があると起動補助回路１１０の特性が変化する。そのため、バイアス回路３０を確実に起動するためには、大きな電流を流す必要がある。
そこで、光で動作する起動回路１０を起動補助回路１１０と並列に入れることによって、起動補助回路１１０の消費電流を抑えたまま、強い光が入射した場合でも対応することができる。
なお、本実施例においては、光で起動する起動回路１０を用いる場合を例示したが、他の起動回路１０ａ〜ｃ、２０〜２０ｃを用いることもできる。
【０１０６】
以上のように、電源回路６０〜６４によれば、起動回路を構成する部分の面積を小さくすることができ、電子装置全体の回路面積が小さくなる。また、強い光があるときも、確実にバイアス回路を起動し、電源回路を動作させることができる。
【０１０７】
このような電源回路は、光を受信する電子回路に用いるのが望ましい。例えば、フォトカプラ、光伝送モジュールに使用することが望ましい。
図２３は、本発明の他の実施形態に係る光受信回路の構成を例示するブロック図である。
図２３に表したように、光受信回路８０は、電源回路６０、光電流変換素子８１、ＴＩＡ８２及び出力回路８３を有し、これらを１チップ化した構造を有する。
【０１０８】
光電流変換素子８１は、光信号を光電流に変換する素子である。光電流は、ＴＩＡ８２により電圧に変換され、さらに出力回路８３により出力Ｖｏに変換される。
電源回路６０は、起動回路１０及びバイアス回路３０を有し、ＴＩＡ８２、出力回路８３にバイアスを供給する。
【０１０９】
光信号がない場合、電源回路６０は、光電流変換素子８１、ＴＩＡ８２及び出力回路８３にバイアスを供給しない。そのため、電源を投入しても、出力Ｖｏはゼロであり、電源投入時に出力Ｖｏでノイズを発生しない。
電源が投入された後に光信号が入射される、または光信号が入射されているときに電源が投入された場合、バイアス回路３０は起動回路１０により起動し、電源回路６０は、光電流変換素子８１、ＴＩＡ８２及び出力回路８３にバイアスの供給を開始する。
【０１１０】
このように、本実施例の光受信回路８０は、光信号により起動制御が可能な光受信回路である。また、小さいチップ面積で、強い光が照射された場合にも安定に動作することができる。さらに、光信号がない場合、電源投入時に出力Ｖｏでノイズを発生しない。
【０１１１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、電源回路及び光受信回路を構成する各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１１２】
その他、本発明の実施形態として上述した電源回路及び光受信回路を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電源回路及び光受信回路も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１１３】
１０、１０ａ〜ｃ、２０、２０ａ〜ｃ  起動回路
１３、２４  ＮＰＮトランジスタ
１４、２５  ＰＮＰトランジスタ
１５  拡散抵抗
１６、２７、７２、７３  制限抵抗
２６  コンデンサ
３０、３０ａ、４０、４０ａ  バイアス回路
３１、３９  抵抗
３２、４２  ダイオード
３３〜３８、４３〜４８  トランジスタ
５０  ｐ型半導体基板
５１  ｎ＋埋め込み層
５２  ｎ−ウェル領域
５３Ｂ  ｐウェル領域
５３Ｃ、５３Ｅ、５４Ｂ、５５Ｖ  ｎ＋コンタクト層
５４Ｃ、５４Ｅ  ｐ型半導体領域
５５Ｒ  ｐ型拡散層
６０、６０ａ〜ｃ、６１、６１ａ〜ｃ、６２、６２ａ〜ｃ、６３、６３ａ〜ｃ、６４  電源回路
７０、７０ａ、７１、７１ａ  増幅回路
８０  光受信回路
８１  光電流変換素子
８２  ＴＩＡ
８３  出力回路
１１０  起動回路
Ｄｃｖ、Ｄｃｂ、Ｄｅｂ、Ｄｂｖ、Ｄｂｃ、Ｄｂｅ、Ｄｎｒ、Ｄｎｖ  寄生ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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