17 feb. 1999
2 minuten
Promovendus Vishal Agarwal van de Universiteit Twente heeft een zeer compacte optokoppelaar gebouwd die een snelheid haalt van enkele Megabits per seconde bij minimaal energieverbruik. Hiermee kan hij lichtverbindingen leggen tussen twee delen van een elektronica-chip.
Een lichtverbinding kan een galvanische scheiding aanbrengen op een chip. Twee delen kunnen dan wel met elkaar communiceren, maar er is geen elektrische verbinding. Zo wordt bijvoorbeeld voorkomen dat een hoogvermogen gedeelte van een chip ongewenste effecten heeft op de digitale aansturing. Dit speelt in chips voor de auto-industrie, in medische toepassingen en in ‘smart power’ elektronica.
Een lichtverbinding leg je met een optocoupler. Dat waren tot nu toe losse, vrij grote componenten. De nu ontwikkelde optocoupler is mee te integreren met de elektronica, neemt niet meer dan 0,008 mm2 in beslag en verbruikt weinig energie.
Verkeerd-om aansluiten
Een lichtbron mee-integreren met de elektronica op een chip, is allesbehalve vanzelfsprekend. Vaak zijn er speciale materialen voor nodig die niet passen in het standaard-CMos-proces. Een Led op een chip zou infrarood licht uitzenden met een lage efficiëntie, terwijl lichtdetectie in silicium ook matig werkt.
Eerder liet UT-promovendus Satadal Dutta al zien dat je betere resultaten boekt door de Led ‘verkeerd om’ aan te sluiten. Dan treedt het ‘lawine-effect’ op, waarbij wél zichtbaar licht vrijkomt. Op een vergelijkbare manier is ook een lichtdetector te maken waarbij een lawine van elektronen optreedt als er een of enkele fotonen op vallen.
Snelheid kan nog factor 10 omhoog
Het principe werkt, maar dan is het nog de kunst om de Led en de detector zo aan te sturen dat ze in het goede gebied werken. Welke hoeveelheid licht heb je nodig voor een efficiënte verbinding, bij welke spanning werkt de combinatie van een Avalanche Mode LED (AMLed) en een Single Photon Avalanche Diode (Spad) het best, en hoe plaats je ze het best op de chip? Agarwal heeft een ontwerp gemaakt dat nu een bitrate van 1 Megabit/sec levert bij een minimaal energieverbruik. Dit zijn voor de toepassingen al mooie specificaties – en Agarwal verwacht dat de snelheid nog wel een factor tien omhoog kan.
Anderen lazen ook
