[发明专利]单片线性光耦合器

说明书

                        技术领域

本发明涉及光耦合器。本发明尤其涉及提供线性度提高的光耦合器的单片结构。

与本发明同日提交申请的同一发明人的标题为“单片线性光耦合器的制造方法”的相关申请纳入本文以资参考。

                        背景技术

光耦合器用于使输入信号与对应的输出信号互相电绝缘。例如，光耦合器可用在数据接入装置(“DAA”)中。数据接入装置(DAA)用于把数据终端设备(“DTE”)(例如数据调制解调器，传真机，非蜂窝手持电话机，扬声器电话机和自动留言机)与公共交换电话网络(“PSTN”)接口。网络(PSTN)必须受保护免遭由于数据终端设备(DTE)故障或由于不留心经过数据终端设备(DTE)短接到其电源线而造成的可能的损坏。事实上，美国联邦通信委员会(“FCC”)要求在数据终端设备(DTE)和网络(PSTN)之间有1500V的绝缘。在过去，数据接入设备(DAA)使用变压器来提供这样的电气绝缘。然而由于它们相对昂贵而且尺寸和重量大，变压器是不利的，尤其当用在便携式数据终端设备(DTE)中的时候。必须为这种减小体积/重量的应用采用别的隔离部件，例如光隔离器。

已知的光耦合器包括可与光电二极管耦合但是与之电绝缘的LED(发光二极管)。该光电二极管(“输出信号光电二极管”)根据它检测到的由LED发出的光的强度来产生输出信号。

已知的光耦合器也可包括附加的光电二极管(“反馈控制信号光电二极管”)，用于根据该附加光电二极管检测到的由LED发光的强度来产生伺服反馈信号。反馈控制信号光电二极管使光耦合器能更加线性地工作。在这些已知光耦合器中，输出信号光电二极管和反馈控制信号光电二极管是分立元件。因此，由LED和输出信号光电二极管之间确定的第一方向不同于由LED和反馈控制信号光电二极管之间确定的第二方向。不幸的是，LED可以发出各方向不均匀的光。结果，由输出信号光电二极管检测的光强一般不同于由反馈控制信号光电二极管检测的光强。因此，反馈控制信号光电二极管的输出不能准确地表示由输出信号光电二极管检测的来自LED的光强，从而妨碍对光耦合器工作的非线性进行充分的补偿。

解决光发射在各方向不均匀问题的一种方案是使输出信号光电二极管紧靠反馈控制信号光电二极管安放。不幸的是，这只能部分解决问题，因为各方向不均匀的光依然能产生非线性，虽然会少一些。此外，必须使反馈控制信号光电二极管充分地与输出信号光电二极管隔离以提供足够的电气绝缘。当二个光电二极管的位置彼此靠近时，这种绝缘是难于实现的。

鉴于已知光耦合器电路上述的问题，需要一种不受LED各向不均匀发光影响的光耦合器。此外，这种光耦合器中的任何光电二极管应该互相间有足够的电气绝缘。此外，此种光耦合器的制造应该相对简单和经济。如果可能，这种光耦合器应该集成在单一的芯片上。

                        发明内容

简言之，本发明提供一种单片线形光耦合器，包括：发光二极管，用于发射光线；与所述发光二极管在同一单片上形成的第一光电二极管，用于根据其感测的光产生电流；与所述发光二极管在同一单片上形成的第二光电二极管，用于根据其感测的光产生电流；以及绝缘体，用于使所述发光二极管与所述第一光电二极管电绝缘，所述绝缘体对于由所述发光二极管发射的光透明；其特征在于所述第二光电二极管围绕所述发光二极管，并且所述第一光电二极管围绕所述第二光电二极管，使得由所述发光二极管发出的光的各方向不均匀性得到补偿。具体说，由各光电二极管检测的发射光代表在所有方向发射的光的方向平均值。

第一和第二光电二极管最好由使这两个光电二极管电绝缘的氧化物，例如二氧化硅隔开。

第一和第二光电二极管最好有相同的形状，从而对由LED发射的光的任何方向不均匀性作进一步补偿。

在该单片结构之上可以设一反射罩，从而形成光学腔。反射罩增加光耦合器的信号噪声比。

                        附图说明

为了更好地理解本发明，以下结合附图对其示例性实施例作详细说明，其中：

图1是按照本发明构成的光耦合器的从由图2的线I-I确定的剖面看去的侧视图；

图2是图1的光耦合器的从由图1的线II-II确定的剖面看去的平面图；

图3是具有外部耦合的反馈控制环的常规光耦合器芯片的示意图；

图4a至4d表示本发明的光耦合器的单片结构的制造方法。

                     具体实施方式