专利名称：光检测电路和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测可见光及红外光等的光的光检测电路，特别涉及消耗电流比以往 更小的光检测电路。
背景技术：
近年来，有的电子设备具有挂钟报时等在周围暗的情况下不需要的功能以及移动 电话的背景灯等在周围暗的情况下需要的功能，该电子设备通过内置的光检测电路来检测 周围的明暗，仅在需要时才使这些功能动作，从而实现了低功耗化。但是，随着近年来对低 功耗化进一步的要求，还需要削减该光检测电路的功耗。图5示出了使用现有的光检测电路来控制挂钟的报时的电路。如图5所示，光电 二极管120的N型端子与正电源端子VDD连接，P型端子与电流限制电阻501的第1电极 连接，晶体管510的集电极及基极与电流限制电阻501的第2电极以及晶体管511的基极 连接，发射极与基准电源端子GND连接，晶体管511的集电极与判定第1节点m连接，发射 极与基准电源端子GND连接，晶体管520的集电极与判定第1节点m连接，基极与晶体管 521的基极相同地与晶体管521的集电极以及基准电阻502的第1电极连接，发射极与开关 530的第2电极以及晶体管521的发射极连接，开关530的第1电极与正电源端子VDD连 接，基准电阻502的第2电极与基准电源端子GND连接，P沟道M0S晶体管104的源极与正 电源端子VDD连接，栅极与判定第1节点m连接，漏极与输出节点N2连接，N沟道M0S晶体 管107的源极与基准电源端子GND连接，栅极与判定第1节点m连接，漏极与输出节点N2 连接，输出节点N2与钟表控制部540连接，未作图示，将来自电源的正电压提供给正电源端 子VDD，将来自电源的零伏电压提供给基准电源端子GND。通过上述结构，现有的光检测电路在开关530接通的状态下，进行如下动作来进 行光的检测。光电二极管120产生的与亮度成比例的光电流经由晶体管510被镜像到晶体管 511。流过基准电阻502的基准电流经由晶体管521被镜像到晶体管520。因此，利用判定 第1节点m对基于该光电流的晶体管511的电流与基于基准电流的晶体管520的电流进 行比较。由此，在周围亮的情况下，基于光电流的晶体管511的电流比基于基准电流的晶体 管520的电流大，所以，判定节点为低电平(low)，输出节点N2为高电平(high)，所以，钟表 控制部540根据该高电平的信号而使报时工作。另一方面，在周围暗的情况下，基于光电流 的晶体管511的电流比基于基准电流的晶体管520的电流�。裕卸ń诘阄叩缙剑� 出节点N2为低电平，所以，钟表控制部540根据该低电平信号而使报时停止。(例如参照专 利文献1)专利文献1日本特开2006-287658号公报在现有的光检测电路中，只在需要光检测动作时，才使开关530接通必要的时间， 由此实现了低消耗电流。但是，为了对该开关530进行间歇控制，需要脉冲电路，存在电路 规模变大的课题。而且，脉冲电路的消耗电流始终存在，所以，存在无法削减这部分消耗电流的课题。并且，在现有的光检测电路中，光电二极管的光电流不是由该开关来切断，所以 存在这样的课题在周围亮的情况下始终消耗着光电流。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种在不增大电路规模的情 况下、在待机时几乎不消耗电流的光检测电路。进一步，提供一种在周围亮的情况下也不消 耗光电二极管的光电流的光检测电路。即，提供一种电路规模小且消耗电流极小的光检测 电路。为了解决上述课题，本发明的光检测电路为以下结构。光检测电路具有第1P沟 道M0S晶体管，其利用导通电流对第1节点进行充电；第2P沟道型晶体管，其利用导通电流 对第2节点进行充电；第1N沟道M0S晶体管，其栅极被输入由光发电元件的发电电力产生 的电压，利用导通电流使第1节点放电；以及耗尽型N沟道M0S晶体管，其栅极被输入基准 电源端子的电压，源极被输入由所述光发电元件的发电电力产生的电压，利用导通电流使 所述第2节点放电，在由光发电元件的发电电力产生的电压高的情况下，第1N沟道M0S晶 体管导通，耗尽型N沟道M0S晶体管截止，第1P沟道M0S晶体管截止，第2P沟道M0S晶体 管导通，在由光发电元件的发电电力产生的电压低的情况下，第1N沟道M0S晶体管截止，耗 尽型N沟道M0S晶体管导通，第1P沟道M0S晶体管导通，第2P沟道M0S晶体管截止。本发明的光检测电路构成为，与周围亮度无关，利用任意的M0S晶体管来切断电 流流经的路径，因此，能够利用简单的电路结构将消耗电流控制为极小。
图1是示出本发明的光检测电路的第1实施方式的概略电路图。图2是示出本发明的光检测电路的第2实施方式的概略电路图。图3是示出本发明的光检测电路的第3实施方式的概略电路图。图4是示出本发明的光检测电路的恒流电路的一例的电路图。图5是利用现有的光检测电路来控制挂钟报时的概略电路图。图6是使第3实施方式中的各M0S晶体管的沟道类型反型时的概略电路图。标号说明101 103 :P沟道M0S晶体管；105、402 耗尽型N沟道M0S晶体管；106 :N沟道 M0S晶体管；110 113 恒流电路；120 :PN接合元件；601 603 :N沟道M0S晶体管；605 耗尽型P沟道M0S晶体管；606 :P沟道M0S晶体管；610 613 恒流电路。
具体实施例方式下面，参照附图来说明本发明的实施方式。<第1实施方式>图1是示出本发明的光检测电路的第1实施方式的概略电路图。P沟道M0S晶体 管101的源极与正电源端子VDD连接，栅极与第1节点m连接，漏极与输出端子130连接。 N沟道M0S晶体管106的源极与基准电源端子GND连接，栅极与第2节点N2连接，漏极与输 出端子130连接。P沟道M0S晶体管102的源极与正电源端子VDD连接，栅极与输出端子130连接，漏极与第1节点m连接。耗尽型N沟道M0S晶体管105的源极与第2节点N2连 接，栅极与基准电源端子GND连接，漏极与第1节点m连接。恒流电路110的流入端子与 第2节点N2连接，流出端子与基准电源端子GND连接。PN接合元件120的P型端子与第2 节点N2连接，N型端子与基准电源端子GND连接。未作图示，从电源向正电源端子VDD提 供正电压，从电源向基准电源端子GND提供零伏电压。第1实施方式的光检测电路通过采用上述结构，从而按如下方式工作来进行光的 检测。当光入射到PN接合元件120上时，PN接合元件120的发电电力使第2节点N2的 电压上升。恒流电路110根据第2节点N2而放出恒定电流，所以，第2节点N2的电压降低。在周围亮、从而应检测出的光量以上的光入射到PN接合元件120的情况下，通过 PN接合元件120的发电电力，使第2节点N2的电压上升。当第2节点N2的电压上升时，N 沟道M0S晶体管106导通，耗尽型N沟道M0S晶体管105截止。因此，由于N沟道M0S晶体 管106的导通电流的作用，输出端子130放电至基准电源端子GND的电压附近。然后，由于 输出端子130放电至基准电源端子GND的电压附近，因此，P沟道M0S晶体管102导通，由 于P沟道M0S晶体管102的导通电流的作用，第1节点m被充电至正电源端子VDD的电压 附近。然后，由于第1节点m被充电至正电源端子VDD的电压附近，因此，P沟道M0S晶体 管101截止。而在周围暗、从而低于应检测出的光量的光入射到PN接合元件120的情况下，PN 接合元件120的发电电力�。裕�2节点N2的电压因恒流电路110的恒流放电而降低。 当第2节点N2的电压降低时，N沟道M0S晶体管106截止，耗尽型N沟道M0S晶体管105导 通。因此，由于耗尽型N沟道M0S晶体管105的导通电流的作用，第1节点m放电至基准 电源端子GND的电压附近。然后，当第1节点m放电至基准电源端子GND的电压附近时， P沟道M0S晶体管101导通，所以，由于P沟道M0S晶体管101的导通电流的作用，输出端 子130被充电至正电源端子VDD的电压附近。然后，由于输出端子130被充电至正电源端 子VDD的电压附近，所以，P沟道M0S晶体管102截止。因此，本发明的光检测电路具有根 据周围的明暗而向输出端子130输出检测信号的功能。如上所述，对于第1实施方式的光检测电路，当周围亮时，耗尽型N沟道M0S晶体 管105和P沟道M0S晶体管101截止，而在周围暗的情况下，N沟道M0S晶体管106和P沟 道M0S晶体管102截止。因此，与周围的明暗无关，始终切断电流流过的路径。S卩，第1实 施方式的光检测电路与周围的明暗无关，消耗电流非常小。因此，不需要进行用于实现低消 耗电流的间歇动作，电路规模变小。而且，还能够削减用于间歇动作的电路的消耗电流以及 流过光电二极管等PN接合元件的光电流。<第2实施方式>图2是示出本发明的光检测电路的第2实施方式的概略电路图。第2实施方式的光检测电路构成为，在第1实施方式的光检测电路的结构中追加 了恒流电路111和恒流电路112。恒流电路111的流入端子与P沟道M0S晶体管101的漏 极连接，流出端子与输出端子130连接。恒流电路112的流入端子与P沟道M0S晶体管102 的漏极连接，流出端子与第1节点m连接。恒流电路112流出的恒定电流值比恒流电路 110流出的恒定电流值小。
上述结构的第2实施方式的光检测电路的动作与第1实施方式的光检测电路的动 作相同。不同点在于，P沟道M0S晶体管101的导通电流经由恒流电路111供给到输出端 子130，P沟道M0S晶体管102的导通电流经由恒流电路112供给到第1节点附。因此，仅 针对恒流电路111和恒流电路112的效果进行说明。在本发明的光检测电路中，通过使第2节点N2的电压随周围亮度而变化，由此来 进行光的检测。由于第2节点N2的电压的原因，无法完全切断电流所流经的路径，从而导 致有贯通电流流过。第2实施方式的光检测电路的目的在于，减小该贯通电流的电流值，进 一步削减消耗电流。为了实现上述目的，需要减小P沟道M0S晶体管101和P沟道M0S晶体管102的 导通电流。但是，在电源电压高的情况下，栅极与源极之间的电压非常高，所以，需要大幅增 长L的长度。S卩，将导致P沟道M0S晶体管101和P沟道M0S晶体管102的面积变得非常 大。因此，采用了通过设置恒流电路111和恒流电路112来限制各晶体管的导通电流的结 构。由此，能够在不增大P沟道M0S晶体管101和P沟道M0S晶体管102的面积的情况下， 减小导通电流。即，在第2实施方式的光检测电路中，仅需追加2个恒流电路，即可减小贯 通电流的电流值，能够进一步削减消耗电流。<第3实施方式>图3是示出本发明的光检测电路的第3实施方式的概略电路图。第3实施方式的 光检测电路构成为，在第2实施方式的光检测电路的结构中追加了恒流电路113和P沟道 M0S晶体管103。恒流电路113的流入端子与PN接合元件120的P型端子连接，流出端子 与基准电源端子GND连接。P沟道M0S晶体管103的源极与PN接合元件120的P型端子以 及恒流电路113的流入端子连接，栅极与基准电源端子GND连接，漏极与第2节点N2连接。上述结构的第3实施方式的光检测电路的动作与第2实施方式的光检测电路的动 作相同。因此，仅针对追加的恒流电路113和P沟道M0S晶体管103的动作和效果进行说 明。第3实施方式的光检测电路的目的在于，进一步减少贯通电流流过的时间，进一 步削减消耗电流。为了实现上述目的，使N沟道M0S晶体管106的栅极电压、即第2节点N2的电压 不成为致使N沟道M0S晶体管106弱导通的电压。P沟道M0S晶体管103向第2节点N2提供从PN接合元件120的发电电力中减去 恒流电路113放电出的电力后剩余的电力。然后，P沟道M0S晶体管103在其源极的电压 达到超过阈值的绝对值的电压时，将该电压提供到第2节点N2。因此，通过将P沟道M0S晶 体管103的阈值的绝对值设定得比使N沟道M0S晶体管106弱导通的电压高，能够减少有 贯通电流流过的时间。另外，在第2实施方式的光检测电路中，在PN接合元件120采用了发电电压也与 光量成比例地增加的类型的情况下，第2节点N2为中途不彻底电压的期间变长，贯通电流 增多。这种情况下，在第3实施方式的光检测电路中，能够缩短第2节点N2的电压处于中 途不彻底状态的期间，所以，能够减少消耗电流。图4是本发明的光检测电路的恒流电路的电路图。图4所示的恒流电路由耗尽型 N沟道M0S晶体管402构成。耗尽型N沟道M0S晶体管402的漏极与流入端子401连接，源极和栅极与流出端子402连接。通过上述结构，能够减小电路规模。而且，仅在耗尽型N沟道M0S晶体管402的漏 极与源极之间存在电流路径，因此只需切断该电流路径，即可使消耗电流达到零。因此是非 常适于本发明的光检测电路的恒流电路。另夕卜，在电路结构中，P沟道M0S晶体管101和102的栅极与由相对的P沟道M0S 晶体管充电的节点连接，不过，只要能够进行同样的控制，则不限于该电路结构。另外，在本发明中，N沟道M0S晶体管106的栅极与耗尽型N沟道M0S晶体管105 的源极为相同的节点，但是，只要是利用PN接合元件的发电电力使电压上升的节点，则也 可以是不同的节点，且PN接合元件的个数也可以是多个。而且，在本发明中，也可以采用在检测到光的情况下，利用该检测信号来减小恒流 电路110和113的电流量的结构，且针对检测的光的光量设置磁滞。而且，PN接合元件120不限于PN接合元件，只要是色素敏化型的光发电元件等、 可通过光的入射来进行发电的光发电元件即可。图6是反型地构成各M0S晶体管的沟道类型的光检测电路的概略电路图。是在图 3所示的第3实施方式的结构中、使各M0S晶体管的沟道类型反型而成的电路。S卩，是对P 沟道M0S晶体管与N沟道M0S晶体管、N沟道M0S晶体管与P沟道M0S晶体管、耗尽型N沟 道M0S晶体管与耗尽型P沟道M0S晶体管进行置换而成的电路。各节点的电压也与图3的光检测电路相反，所以，当从PN接合元件120提供了发 电电力时，输出端子130为高电平。这种结构也具有与上述第3实施方式的光检测电路相 同的效果。另外，恒流电路610 612的结构也可以是图4所示的将耗尽型N沟道M0S晶体 管的栅极与源极连接的结构，虽未作图示，不过当然也可以是将耗尽型P沟道M0S晶体管的 栅极与源极连接的结构。如上所述，本发明的光检测电路与光的有无无关，消耗电流非常�。裕魑� 子设备的起动电路，能够基本上消除电子设备待机时的功耗。例如，可以将本发明的光检测电路用于洗手间的自动清洗器。在用手遮住向本发 明的光检测电路入射的光的情况下，对洗手间进行一定时间的清洗，通过这种结构，能够使 洗手间的自动清洗器待机时的功耗基本为零。但是，该情况下，无法区分是洗手间暗还是用手遮住了光。因此，只要进一步追加 仅检测周围亮度的光检测电路，即可区分是洗手间暗还是用手遮住了光。此时，通过以如下方式构成2个光发电元件，能够与亮度无关地进行稳定的检测。 即，构成为，从一个光发电元件的发电电力减去另一个光发电元件的发电电力。例如，将2 个光发电元件的电极相互相反地连接，从一个光发电元件的发电电力减去另一个光发电元 件的光电流。当采用这种结构时，将由入射到2个光发电元件的光的强度差产生的电力输 入到第2节点N2。而且，在采用仅用手遮住入射到减去的一方的光发电元件的光的结构的 情况下，不仅能够区分是洗手间暗还是用手遮住了光，还能够与手的遮光量和洗手间的亮 度无关地，进行稳定的检测。另外，例如，可以将本发明的光检测电路用于电视等、利用遥控器来接通电源的电 子设备。只要构成为在本发明的光检测电路检测到光的情况下接通�？亟邮栈纯墒拐庵值缱由璞复钡南牡缌骰疚�。但是，该情况下，显然，为了不因周围的光导致本 发明的光检测电路发生误动作，需要从�？仄魅肷淝抗饣蛲ǔ２换岵穆龀宓墓猓蛘� 使本发明的光检测电路采用仅检测红外线等某个波长的光的结构，并从�？仄魅肷浔痉⒚� 的光检测电路所能检测的波长的光。
权利要求
一种光检测电路，该光检测电路具有当入射的光量多时发电电力增加的光发电元件，并利用该光发电元件的发电电力量来检测入射的光量，其特征在于，该光检测电路具有第1P沟道MOS晶体管，其利用导通电流对输出端子进行充电；第2P沟道MOS晶体管，其利用导通电流对第1节点进行充电；第1N沟道MOS晶体管，其栅极被输入由所述光发电元件的发电电力产生的电压，利用导通电流使所述输出端子放电；以及第1耗尽型N沟道MOS晶体管，其栅极被输入基准电源端子的电压，源极被输入由所述光发电元件的发电电力产生的电压，利用导通电流使所述第1节点放电，该光检测电路构成为在由所述光发电元件的发电电力产生的电压高的情况下，所述第1N沟道MOS晶体管导通，所述第1耗尽型N沟道MOS晶体管截止，所述第1P沟道MOS晶体管截止，所述第2P沟道MOS晶体管导通，在由所述光发电元件的发电电力产生的电压低的情况下，所述第1N沟道MOS晶体管截止，所述第1耗尽型N沟道MOS晶体管导通，所述第1P沟道MOS晶体管导通，所述第2P沟道MOS晶体管截止。
2.根据权利要求1所述的光检测电路，其特征在于，所述第2P沟道M0S晶体管的导通电流经由第1恒流电路对所述第1节点进行充电，所 述第1耗尽型N沟道M0S晶体管的源极电流经由流出的恒定电流值比所述第1恒流电路大 的第2恒流电路而流入基准电源端子。
3.根据权利要求2所述的光检测电路，其特征在于，所述第1P沟道M0S晶体管的导通电流经由第3恒流电路对所述输出端子进行充电。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的光检测电路，其特征在于，所述光发电元件的发电电力经由栅极被输入基准电源端子的电压的第3P沟道M0S晶 体管而提供给所述第1N沟道M0S晶体管的栅极。
5.一种光检测电路，该光检测电路具有当入射的光量多时发电电力增加的光发电元 件，并利用该光发电元件的发电电力量来检测入射的光量，其特征在于，该光检测电路具 有第1N沟道M0S晶体管，其利用导通电流使输出端子放电； 第2N沟道M0S晶体管，其利用导通电流使第1节点放电；第1P沟道M0S晶体管，其栅极被输入由所述光发电元件的发电电力产生的电压，利用 导通电流对所述输出端子进行充电；以及第1耗尽型P沟道M0S晶体管，其栅极被输入正电源端子的电压，源极被输入由所述光 发电元件的发电电力产生的电压，利用导通电流对所述第1节点进行充电， 该光检测电路构成为在由所述光发电元件的发电电力产生的电压高的情况下，所述第1P沟道M0S晶体管导 通，所述第1耗尽型P沟道M0S晶体管截止，所述第1N沟道M0S晶体管截止，所述第2N沟 道M0S晶体管导通，在由所述光发电元件的发电电力产生的电压低的情况下，所述第1P沟道M0S晶体管截止，所述第1耗尽型P沟道M0S晶体管导通，所述第1N沟道M0S晶体管导通，所述第2N沟 道M0S晶体管截止。
6. 一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有 权利要求1 5中的任一项所述的光检测电路；以及 根据所述光检测电路的输出信号而起动的控制部。
全文摘要
本发明提供光检测电路和电子设备，其消耗电流极小。作为解决手段，构成为具有栅极分别与相对的P沟道MOS晶体管的漏极连接的2个相对的P沟道MOS晶体管，一个P沟道MOS晶体管的漏极利用N沟道MOS晶体管的导通电流而放电，该N沟道MOS晶体管根据由光发电元件产生的电压而导通，另一个P沟道MOS晶体管的漏极利用耗尽型N沟道MOS晶体管的导通电流而放电，该耗尽型N沟道MOS晶体管的栅极被输入基准电源端子的电压，源极被输入由光发电元件产生的电压。
文档编号G01J1/44GK101858784SQ20101016358
公开日2010年10月13日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者宇都宫文靖 申请人:精工电子有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
