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JP2015049043A - 赤外線検出装置 - Google Patents

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JP2015049043A
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Japan
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resistor
pyroelectric
terminal
nmos transistor
infrared detection
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Pending
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JP2013178501A
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English (en)
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宇都宮　文靖
Fumiyasu Utsunomiya
文靖 宇都宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Priority to TW103126592A priority patent/TW201514453A/zh
Priority to KR20140111709A priority patent/KR20150026892A/ko
Priority to CN201410426064.8A priority patent/CN104422528A/zh
Priority to US14/470,586 priority patent/US9063013B2/en
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
    • G01J5/35—Electrical features thereof

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract

【課題】簡便な構成で、増幅率が高く、かつ低電圧で動作する赤外線検出装置を提供する。【解決手段】焦電型赤外線検出素子１００の出力段であるＮＭＯＳトランジスタ１０２のソース端子１０５を抵抗１０７と容量１０８によりＧＮＤに並列に接続したソース接地増幅回路を構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、焦電型赤外線検出素子を用いた赤外線検出装置に関する。
図２に、従来の焦電型赤外線検出素子を用いた赤外線検出装置の回路図を示す。
従来の焦電型赤外線検出素子を用いた赤外線検出装置は、焦電型赤外線検出素子１００と、抵抗１０７及び１０９と、定電圧回路２００と、出力端子１１０とを備えている。
焦電型赤外線検出素子１００は、焦電素子１０１と、ＮＭＯＳトランジスタ１０２と、抵抗１０３と、を備えている。
ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、ゲートに焦電素子１０１と抵抗１０３が接続され、ドレインに出力端子１１０と抵抗１０９を介して定電圧回路２００が接続され、ソースは抵抗１０７を介してＧＮＤに接続される。すなわち、焦電型赤外線検出素子１００の出力段は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のソース接地増幅回路を構成する。
上述したような焦電型赤外線検出素子１００は、以下のように動作して赤外線を検出する。
赤外線が焦電型赤外線検出素子１００に入射されると、焦電素子１０１に発生した電荷を抵抗１０３が電圧に変換して、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲート電圧が上昇する。ゲート電圧が上昇すると、ＮＭＯＳトランジスタ１０２にドレイン電流が流れて、ドレインと抵抗１０９の接続点の電圧、すなわち出力端子１１０の電圧が変動する。このように、ＮＭＯＳトランジスタ１０２をソース接地増幅回路としたので、抵抗１０９の抵抗値を適当な値にすることによって、焦電型赤外線検出素子１００の出力段は所望の増幅率を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−３４０８０７号公報
上述の赤外線検出装置の出力段は、抵抗１０７と抵抗１０９の抵抗値の比で増幅率が決定する。すなわち、増幅率を高くする場合は、抵抗１０７に対して抵抗１０９の抵抗値を大きくする必要がある。従って、増幅率を高くすると、抵抗１０９に発生する電圧が高くなるため、定電圧回路２００の出力する電圧を高くする必要がある。すなわち、従来の赤外線検出装置は、低電圧動作ができないという課題があった。
本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、増幅率が高く、かつ低電圧で動作する赤外線検出装置を提供するものである。
従来の課題を解決するために、焦電型赤外線検出素子の出力段を、ＮＭＯＳトランジスタのソースとＧＮＤの間に並列に接続した抵抗と容量を設けたソース接地増幅回路とした。
本発明の赤外線検出装置によれば、焦電型赤外線検出素子の出力段であるＮＭＯＳトランジスタを、ソースを並列に接続した抵抗と容量によりＧＮＤに接続したソース接地増幅回路としたので、ＮＭＯＳトランジスタのドレインに接続される抵抗の抵抗値を大きくする必要がないため、増幅率が高く、かつ低電圧で動作することが出来るという効果がある。
本実施形態の焦電型赤外線検出素子を用いた赤外線検出装置の回路図である。 従来の焦電型赤外線検出素子を用いた赤外線検出装置の回路図である。
以下、本実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の焦電型赤外線検出素子を用いた赤外線検出装置の回路図である。
本実施形態の赤外線検出装置は、焦電型赤外線検出素子１００と、抵抗１０７及び１０９と、容量１０８と、出力端子１１０とを備えている。
焦電型赤外線検出素子１００は、焦電素子１０１と、ＮＭＯＳトランジスタ１０２と、抵抗１０３と、ドレイン端子１０４、ソース端子１０５、接地端子１０６とを備えている。
ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、ゲートに焦電素子１０１及び抵抗１０３の一方の端子が接続され、ドレインにドレイン端子１０４が接続され、ソースにソース端子１０５が接続される。焦電素子１０１及び抵抗１０３の他方の端子は、接地端子１０６に接続される。ドレイン端子１０４は、出力端子１１０と、抵抗１０９を介してＶＤＤに接続される。ソース端子１０５は、抵抗１０７と容量１０８を介してＧＮＤに接続される。すなわち、焦電型赤外線検出素子１００の出力段は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のソース接地増幅回路を構成する。
上述したような赤外線検出装置は、以下のように動作して赤外線を検出する。
赤外線が焦電型赤外線検出素子１００に入射されると、焦電素子１０１に発生した電荷を抵抗１０３が電圧に変換して、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲート電圧が上昇する。ＮＭＯＳトランジスタ１０２は、駆動能力が高いので、ゲート電圧が上昇すると、ソース電圧も上昇しようとする。ここで、ソース端子１０５には、抵抗１０７と並列に容量１０８が接続されているので、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のソース電圧は、ゲート電圧が上昇する前の電圧が維持される。従って、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲート−ソース間電圧は高くなり、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のドレイン電流は容量１０８が無いときよりも多く流れる。このドレイン電流の増加量は、ＮＭＯＳトランジスタ１０２のゲート電圧の増加量をＮＭＯＳトランジスタ１０２のＫ値倍した値である。このドレイン電流が抵抗１０９に流れるため、抵抗１０７に対して抵抗１０９に抵抗値を大きくすること無く、赤外線検出装置の出力段の増幅率を高くすることが出来る。
以上記載したように、本実施形態の焦電型赤外線検出素子を用いた赤外線検出装置は、ソースを並列に接続した抵抗と容量によりＧＮＤに接続したソース接地増幅回路としたので、抵抗１０７に対して抵抗１０９に抵抗値を大きくすること無く、赤外線検出装置の出力段の増幅率を高くすることが出来る。従って、従来技術に比較して低電圧で動作することが可能となった。
なお、本実施形態の赤外線検出装置は、焦電型赤外線検出素子のドレイン端子に抵抗を介して電源電圧（ＶＤＤ）を印加する構成としたが、定電圧回路の出力する定電圧を印加するように構成してもよい。
１００ 焦電型赤外線検出素子
１０１ 焦電素子
２００ 定電圧回路

Claims (1)

  1. 赤外線の入射量の変化を検出する赤外線検出装置であって、
    前記赤外線検出装置の出力端子と接続されたドレイン端子と、ソース端子と、ＧＮＤと接続された接地端子と、を備えた焦電型赤外線検出素子と、
    前記ドレイン端子と電源端子の間に接続された第一抵抗と、
    前記ソース端子とＧＮＤの間に接続されたに第二抵抗と、
    前記ソース端子とＧＮＤの間に接続されたに容量と、
    を備えたことを特徴とする赤外線検出装置。
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