JP2001313555A - Semiconductor relay and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor relay and its manufacturing method

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JP2001313555A
JP2001313555A JP2000129389A JP2000129389A JP2001313555A JP 2001313555 A JP2001313555 A JP 2001313555A JP 2000129389 A JP2000129389 A JP 2000129389A JP 2000129389 A JP2000129389 A JP 2000129389A JP 2001313555 A JP2001313555 A JP 2001313555A
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JP
Japan
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gate
mosfet
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output
current
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JP2000129389A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Okada
洋 岡田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To change an output MOSFET into a conductive state at higher speed. SOLUTION: The semiconductor relay of this invention is provided with a light emitting element 1 that emits an optical signal in response to an input signal, a light receiving element 2 that generates a photovoltaic force on the basis of the optical signal from the light emitting element 1, an output MOSFET 3 whose drain and source are connected in series with a power supply 50, whose gate and source are connected to the light receiving element 2, and that is driven when electric charges are charged to the gate, a control circuit 60 that controls charging/discharging of gate charges of the output MOSFET 3, an advanced conduction TR 6 that is connected in parallel between the drain and the source of the output MOSFET 3, driven earlier than the output MOSFET 3 when receiving the photovoltaic force by the light receiving element 2, and conductive, and a current supply TR 9 that is driven by a current supplied from the power supply 50 through the conduction of the advanced conduction TR 6 and supplies a current from the power supply 50 to the gate of the output MOSFET 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速ターンオン型
の半導体リレーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed turn-on type semiconductor relay.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体リレーとして、図
4及び図5に示すものがある。このものは、発光ダイオ
ード(発光素子)101、フォトダイオードアレイ(受
光素子)102、エンハンスメント型の出力用MOSF
ET103、制御用抵抗104、ディプレッション型の
制御用MOSFET105、フォトトランジスタ10
6、ダイオード107を備えて構成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of semiconductor relay, there is one shown in FIGS. This device includes a light emitting diode (light emitting element) 101, a photodiode array (light receiving element) 102, an enhancement type output MOSF.
ET103, control resistor 104, depletion-type control MOSFET 105, phototransistor 10
6. It includes the diode 107.

【0003】次に、動作を説明する。両入力端子X1間
に入力信号が入力されると、発光ダイオード101が光
信号を発光する。この光信号は、フォトダイオードアレ
イ102及びフォトトランジスタ106に受光される。
Next, the operation will be described. When an input signal is input between both input terminals X1, the light emitting diode 101 emits an optical signal. This optical signal is received by the photodiode array 102 and the phototransistor 106.

【0004】フォトトランジスタ106は、発光ダイオ
ード101の発光した光信号を受光することにより導通
して、両出力端子X2間に接続された電源Eからの電流
がダイオードを介して流れるようになる。その結果、出
力用MOSFET103は、ゲートに電源Eからの電流
が流れて、ゲートソース間が充電されて、出力用MOS
FET103のドレインソース間が、遮断状態から導通
状態に高速に変化する。
The phototransistor 106 is turned on by receiving an optical signal emitted by the light emitting diode 101, and a current from a power supply E connected between both output terminals X2 flows through the diode. As a result, in the output MOSFET 103, a current flows from the power supply E to the gate, the gate-source is charged, and the output MOSFET 103 is charged.
The state between the drain and source of the FET 103 changes from the cutoff state to the conduction state at a high speed.

【0005】一方、フォトダイオードアレイ102は、
発光ダイオード101の発光した光信号を受光すること
により、光起電力を発生する。この光起電力は、出力用
MOSFET103のゲートソース間に印加されて、出
力用MOSFET103のゲートソース間を充電し、出
力用MOSFET103のゲートソース間を充電する電
流が、制御用MOSFET105のドレインソース間を
制御用抵抗104を介して流れるようになる。制御用抵
抗104の両端には電圧が発生するので、制御用MOS
FET105は、ゲートがソースに対して負のバイアス
電圧を有するようになり、ドレインソース間が導通状態
から遮断状態に変化する。その結果、出力用MOSFE
T103のゲートソース間は、効率良く充電され続け
て、導通状態が保持され、電源Eの電圧及び電流によら
ずに、安定動作するようになっている。
On the other hand, the photodiode array 102
By receiving an optical signal emitted by the light emitting diode 101, a photoelectromotive force is generated. This photovoltaic voltage is applied between the gate and the source of the output MOSFET 103, and charges between the gate and the source of the output MOSFET 103. The current that charges between the gate and the source of the output MOSFET 103 flows between the drain and the source of the control MOSFET 105. It flows through the control resistor 104. Since a voltage is generated at both ends of the control resistor 104, the control MOS
In the FET 105, the gate has a negative bias voltage with respect to the source, and the state between the drain and the source changes from the conductive state to the cutoff state. As a result, the output MOSFE
Between the gate and the source of T103, charging is continued efficiently, the conduction state is maintained, and stable operation is performed irrespective of the voltage and current of the power supply E.

【0006】両入力端子X1間に入力信号が入力されな
くると、発光素子101が光信号を発光しなくなり、フ
ォトダイオードアレイ102が光起電力を発生しなくな
るので、光起電力による電流が制御用抵抗104に流れ
なくなって、制御用MOSFET105のドレインソー
ス間を遮断状態としていた負のバイアス電圧がなくな
り、ドレインソース間が遮断状態から導通状態に復帰す
る。
If an input signal is not input between the two input terminals X1, the light emitting element 101 does not emit a light signal, and the photodiode array 102 does not generate photovoltaic power. The negative bias voltage that cuts off between the drain and source of the control MOSFET 105 disappears, and the drain and source of the control MOSFET 105 returns from the cut-off state to the conductive state.

【0007】出力用主MOSFET103は、ゲートソ
ース間に充電されていた電荷が、制御用MOSFET1
05のドレインソースを介して放電され、出力用MOS
FET103のドレインソース間が、導通状態から遮断
状態に変化する。
In the output main MOSFET 103, the electric charge charged between the gate and the source is changed to the control MOSFET 1
The output MOS is discharged through the drain source
The state between the drain and source of the FET 103 changes from the conductive state to the cutoff state.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
リレーにあっては、発光ダイオード101の発光する光
信号をフォトダイオードアレイ102及びフォトトラン
ジスタ106に分配して、フォトトランジスタ106を
早期に導通させることにより、出力用MOSFET10
3のドレインソース間を高速に導通させるとともに、フ
ォトダイオードアレイ102に起電力を発生させて、そ
の起電力が出力用MOSFET103に印加するように
して、電源Eの電圧及び電流によらずに、安定動作させ
るようにしている。
In the above-described conventional semiconductor relay, the light signal emitted from the light emitting diode 101 is distributed to the photodiode array 102 and the phototransistor 106, and the phototransistor 106 is turned on early. As a result, the output MOSFET 10
3 at a high speed, an electromotive force is generated in the photodiode array 102, and the electromotive force is applied to the output MOSFET 103, so that the power is stable regardless of the voltage and current of the power source E. It works.

【0009】そのために、図5に示すように、パッケー
ジ200a中に支持された入力側リードフレーム200
bに発光ダイオード101を設けるとともに、パッケー
ジ200a中に入力側リードフレーム200bと対向し
て支持された出力側リードフレーム200cに、フォト
ダイオードアレイ102及びフォトトランジスタ106
を設ける場合に、出力用MOSFET103をさらに高
速に導通状態へ変化させるために、発光ダイオード10
1の発光する光信号が、フォトダイオードアレイ102
及びフォトトランジスタ106に適度に分配されるよう
に、出力側リードフレーム200cに設けるフォトダイ
オードアレイ102及びフォトトランジスタ106の最
適な配置を設計していた。
For this purpose, as shown in FIG. 5, an input side lead frame 200 supported in a package 200a is provided.
b, the light emitting diode 101 is provided, and the photodiode array 102 and the phototransistor 106 are mounted on the output side lead frame 200c supported in the package 200a so as to face the input side lead frame 200b.
Is provided, in order to change the output MOSFET 103 to the conducting state more rapidly, the light emitting diode 10 is used.
1 emits an optical signal to the photodiode array 102
In addition, the optimal arrangement of the photodiode array 102 and the phototransistor 106 provided on the output side lead frame 200c is designed so as to be appropriately distributed to the phototransistor 106.

【0010】しかしながら、出力側リードフレーム20
0cに設けるフォトダイオードアレイ102及びフォト
トランジスタ106の配置の最適化をしても、出力用M
OSFET103をさらに高速に導通状態へ変化させる
には限界がある。
However, the output side lead frame 20
0c, the output M
There is a limit to changing the OSFET 103 to the conductive state more quickly.

【0011】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、出力用MOSFETを
さらに高速に導通状態へ変化させることができる半導体
リレーを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor relay capable of changing an output MOSFET to a conductive state more quickly.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項1記載の半導体リレーは、入力信号に応
じて光信号を発光する発光素子と、発光素子の光信号に
基づいて光起電力を発生する受光素子と、ドレインソー
ス間が電源に直列接続されるとともに光起電力が印加さ
れるようゲートソース間が受光素子に接続されゲートに
電荷を充電すると駆動される出力用MOSFETと、出
力用MOSFETのゲート電荷の充放電を制御する制御
回路と、出力用MOSFETのドレインソース間に並列
接続され受光素子による光起電力が印加されると出力用
MOSFETよりも先に駆動されて導通する先行導通ト
ランジスタと、先行導通トランジスタが導通することに
より前記電源から流れた電流により駆動されて前記電源
からの電流を出力用MOSFETのゲートに供給する電
流供給用トランジスタと、を備えた構成にしている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor relay which emits an optical signal in response to an input signal, and a light emitting element which emits an optical signal based on the optical signal of the light emitting element. A light-receiving element that generates an electromotive force, an output MOSFET that is connected in series with a power supply between the drain and source, is connected to the light-receiving element between the gate and source so that the photoelectromotive force is applied, and is driven when the gate is charged with electric charge. A control circuit for controlling the charging and discharging of the gate charge of the output MOSFET, and a photoconductive element connected in parallel between the drain and the source of the output MOSFET. And a current from the power supply is driven by the current flowing from the power supply when the preceding conduction transistor is turned on. It is configured to include a current supply transistor to the gate of the MOSFET.

【0013】請求項2記載の半導体リレーは、請求項1
記載の半導体リレーにおいて、前記先行導通トランジス
タは、MOSFETである構成にしている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor relay according to the first aspect.
In the semiconductor relay described above, the preceding conduction transistor is configured to be a MOSFET.

【0014】請求項3記載の半導体リレーは、両端間に
前記電流が流れることにより前記電流供給用トランジス
タを駆動するための電圧差を発生させる駆動用抵抗を設
け、その駆動用抵抗を介して前記先行導通トランジスタ
が前記出力用MOSFETのドレインソース間に並列接
続され、駆動用抵抗のインピーダンスを前記出力用MO
SFETが駆動されて導通したときのインピーダンスよ
りも大きくした構成にしている。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor relay, a driving resistor for generating a voltage difference for driving the current supply transistor when the current flows between both ends is provided, and the driving resistor is provided through the driving resistor. A leading conduction transistor is connected in parallel between the drain and the source of the output MOSFET, and the impedance of the driving resistor is adjusted by the output MO.
The configuration is such that the impedance is higher than when the SFET is driven and turned on.

【0015】請求項4記載の半導体リレーの製造方法
は、入力信号に応じて光信号を発光する発光素子と、発
光素子の光信号に基づいて光起電力を発生する受光素子
と、ドレインソース間が電源に直列接続されるとともに
光起電力が印加されるようゲートソース間が受光素子に
接続されゲートに電荷を充電すると駆動される出力用M
OSFETと、出力用MOSFETのゲート電荷の充放
電を制御する制御回路と、出力用MOSFETのドレイ
ンソース間に並列接続され受光素子による光起電力が印
加されると出力用MOSFETよりも先に駆動されて導
通する先行導通トランジスタと、先行導通トランジスタ
が導通することにより前記電源から流れた電流により駆
動されて前記電源からの電流を出力用MOSFETのゲ
ートに供給する電流供給用トランジスタと、を備えた半
導体リレーを製造する半導体リレーの製造方法であっ
て、前記先行導通トランジスタ及び電流供給用トランジ
スタを前記制御回路と同一工程で設けるようにしてい
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor relay, comprising: a light emitting element that emits an optical signal in response to an input signal; a light receiving element that generates a photoelectromotive force based on the optical signal of the light emitting element; Are connected in series to a power supply, and between the gate and the source are connected to a light receiving element so that a photovoltaic voltage is applied.
An OSFET, a control circuit for controlling the charge and discharge of the gate charge of the output MOSFET, and a drive circuit which is connected in parallel between the drain and source of the output MOSFET and which is driven before the output MOSFET when a photoelectromotive force is applied by the light receiving element. And a current supply transistor which is driven by a current flowing from the power supply when the preceding conduction transistor is turned on to supply a current from the power supply to a gate of the output MOSFET. A method for manufacturing a semiconductor relay for manufacturing a relay, wherein the preceding conduction transistor and the current supply transistor are provided in the same step as the control circuit.

【0016】請求項5記載の半導体リレーの製造方法
は、入力信号に応じて光信号を発光する発光素子と、発
光素子の光信号に基づいて光起電力を発生する受光素子
と、ドレインソース間が電源に直列接続されるとともに
光起電力が印加されるようゲートソース間が受光素子に
接続されゲートに電荷を充電すると駆動される出力用M
OSFETと、出力用MOSFETのゲート電荷の充放
電を制御する制御回路と、出力用MOSFETのドレイ
ンソース間に並列接続され受光素子による光起電力が印
加されると出力用MOSFETよりも先に駆動されて導
通する先行導通トランジスタと、先行導通トランジスタ
が導通することにより前記電源から流れた電流により駆
動されて前記電源からの電流を出力用MOSFETのゲ
ートに供給する電流供給用トランジスタと、両端間に前
記電流が流れることにより前記電流供給用トランジスタ
を駆動するための電圧差を発生させる駆動用抵抗と、を
備えた半導体リレーを製造する半導体リレーの製造方法
であって、前記先行導通トランジスタ及び前記電流供給
用トランジスタ並びに前記駆動用抵抗を前記制御回路と
同一工程で設けるようにしている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor relay, comprising: a light emitting element for emitting an optical signal in response to an input signal; a light receiving element for generating a photovoltaic power based on the optical signal of the light emitting element; Are connected in series to a power supply, and between the gate and the source are connected to a light receiving element so that a photovoltaic voltage is applied.
An OSFET, a control circuit for controlling the charge and discharge of the gate charge of the output MOSFET, and a drive circuit which is connected in parallel between the drain and source of the output MOSFET and which is driven before the output MOSFET when a photoelectromotive force is applied by the light receiving element. And a current supply transistor that is driven by a current flowing from the power supply to supply a current from the power supply to the gate of the output MOSFET and that is connected between both ends. A driving resistor for generating a voltage difference for driving the current supply transistor by flowing a current, the method comprising: a. Transistor and the driving resistor are provided in the same step as the control circuit. Unishi to have.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の半導体リレ
ーを図1乃至図3に基づいて以下に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor relay according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0018】1は発光ダイオード(発光素子)で、入力
端子20a,20bの間に入力される入力信号に応じ
て、光信号を発光する。この発光ダイオード1は、図2
に示すように、パッケージ30a内に支持された入力側
フレーム30bに設けられている。
Reference numeral 1 denotes a light emitting diode (light emitting element) which emits an optical signal according to an input signal inputted between the input terminals 20a and 20b. FIG.
As shown in FIG. 2, the input side frame 30b is provided in the package 30a.

【0019】2はフォトダイオードアレイ(受光素子)
で、複数個のフォトダイオード2aが直列接続されてな
り、発光ダイオード1からの光信号を受光して、光起電
力を発生する。このフォトダイオードアレイ2は、パッ
ケージ30a内に支持された入力側フレーム30bと対
向して支持された出力側フレーム30cに設けられてい
る。このフォトダイオードアレイ2及び発光ダイオード
1は、透明樹脂30dにより包囲され、さらに、この透
明樹脂30dとパッケージ30aの内面との間に、封止
樹脂30eが封止される。
2 is a photodiode array (light receiving element)
Thus, a plurality of photodiodes 2a are connected in series to receive an optical signal from the light emitting diode 1 and generate a photoelectromotive force. The photodiode array 2 is provided on an output side frame 30c supported opposite to an input side frame 30b supported inside a package 30a. The photodiode array 2 and the light emitting diode 1 are surrounded by a transparent resin 30d, and a sealing resin 30e is sealed between the transparent resin 30d and the inner surface of the package 30a.

【0020】3は出力用MOSFET3で、エンハンス
メントモードであって、そのゲートがフォトダイオード
アレイ2のアノードに接続され、ドレインが出力端子2
0cに接続され、ソースが後述する制御用抵抗4を介し
て、フォトダイオードアレイ2のカソードに接続される
とともに、出力端子20dに接続されている。これらの
出力端子20c,20dの間には、負荷40及び電源5
0が直列接続されている。
Reference numeral 3 denotes an output MOSFET 3 in an enhancement mode, the gate of which is connected to the anode of the photodiode array 2 and the drain of which is the output terminal 2.
0c, the source is connected to the cathode of the photodiode array 2 via the control resistor 4 described later, and is connected to the output terminal 20d. The load 40 and the power supply 5 are connected between these output terminals 20c and 20d.
0 is connected in series.

【0021】4は制御用抵抗で、その一端がフォトダイ
オードアレイ2のカソード及び後述する制御用MOSF
ET5のゲートに接続され、他端が制御用MOSFET
5のソース及び出力用MOSFET3のソースに接続さ
れている。
Reference numeral 4 denotes a control resistor, one end of which is connected to the cathode of the photodiode array 2 and a control MOSFET to be described later.
Connected to the gate of ET5, the other end is a control MOSFET
5 and the source of the output MOSFET 3.

【0022】5は制御用MOSFETで、ディプレッシ
ョンモードであって、前述したように、そのゲートソー
ス間に制御用抵抗4が接続され、ドレインがフォトダイ
オードアレイ2のアノード及び出力用MOSFET3の
ゲートに接続されている。この制御用MOSFET5
は、制御用抵抗4と共に、出力用MOSFET3のゲー
トソース間の電荷(ゲート電荷)の充放電を制御する制
御回路60を構成している。
Reference numeral 5 denotes a control MOSFET, which is a depletion mode. As described above, the control resistor 4 is connected between its gate and source, and its drain is connected to the anode of the photodiode array 2 and the gate of the output MOSFET 3. Have been. This control MOSFET 5
Constitutes, together with the control resistor 4, a control circuit 60 that controls charging and discharging of a charge (gate charge) between the gate and the source of the output MOSFET 3.

【0023】6は先行導通MOSFET(先行導通トラ
ンジスタ)で、エンハンスメントモードであって、出力
用MOSFET3よりもゲート容量が小さく、そのドレ
インが後述する駆動用抵抗7及び接続用抵抗8並びに後
述するダイオード10を介して、出力用MOSFET3
のドレインに接続されるとともに、ソースが出力用MO
SFET3のソースに接続され、さらに、ゲートが出力
用MOSFET3のゲートに接続されることにより、出
力用MOSFET3に並列接続されている。
Reference numeral 6 denotes a preceding conduction MOSFET (preceding conduction transistor), which is in an enhancement mode, has a gate capacitance smaller than that of the output MOSFET 3, and its drain has a driving resistor 7 and a connection resistor 8 described later and a diode 10 described later. Through the output MOSFET 3
And the source is connected to the output MO.
The source is connected to the source of the SFET 3, and the gate is connected to the gate of the output MOSFET 3, thereby being connected in parallel to the output MOSFET 3.

【0024】また、この先行導通MOSFET6は、出
力用MOSFET3と同様に、そのゲートがフォトダイ
オードアレイ2のアノードに接続されるとともに、ソー
スが制御用抵抗4を介してフォトダイオードアレイ2の
カソードに接続され、さらに、駆動用抵抗7及びその駆
動用抵抗7に直列接続された接続用抵抗8並びにダイオ
ード10を介して、ドレインが出力端子20cに接続さ
れるとともに、ソースが出力端子20dに接続されてい
る。
Further, like the output MOSFET 3, the gate of the preceding conduction MOSFET 6 is connected to the anode of the photodiode array 2, and the source is connected to the cathode of the photodiode array 2 via the control resistor 4. Further, the drain is connected to the output terminal 20c and the source is connected to the output terminal 20d via the driving resistor 7, the connecting resistor 8 connected in series to the driving resistor 7, and the diode 10. I have.

【0025】駆動用抵抗7は、接続用抵抗8と共に、導
通時の出力用MOSFET3のドレインソース間の抵抗
よりも大きくなっている。この駆動用抵抗7は、接続用
抵抗8並びに先行導通MOSFET6及び後述する電流
供給用MOSFET9と共に、前述した制御回路60と
同一の工程で設けられる。
The driving resistor 7 together with the connection resistor 8 is larger than the resistance between the drain and source of the output MOSFET 3 when conducting. The drive resistor 7 is provided in the same step as the control circuit 60 described above, together with the connection resistor 8, the preceding conduction MOSFET 6, and the current supply MOSFET 9 described later.

【0026】9は電流供給用MOSFET(電流供給用
トランジスタ)で、エンハンスメントモードであって、
そのソースがダイオード10を介して出力用MOSFE
T3のドレインに接続されるとともに、ドレインが出力
用MOSFET3のゲートに接続され、さらにゲートが
駆動用抵抗7と接続用抵抗8との接続点に接続されるこ
とにより、駆動用抵抗7を介してソースに接続されてい
る。
Reference numeral 9 denotes a current supply MOSFET (current supply transistor) in an enhancement mode.
The source is an output MOSFET through a diode 10.
The drain is connected to the drain of T3, the drain is connected to the gate of the output MOSFET 3, and the gate is connected to the connection point between the driving resistor 7 and the connecting resistor 8, so that the driving resistor 7 is connected. Connected to source.

【0027】10はダイオードで、そのアノードが出力
用MOSFET3のドレインに接続されるとともに、カ
ソードが電流供給用MOSFET9のソースに接続され
ることにより、順方向が電源からの電流が流れる方向と
同一となっている。
Reference numeral 10 denotes a diode whose anode is connected to the drain of the output MOSFET 3 and whose cathode is connected to the source of the current supply MOSFET 9 so that the forward direction is the same as the direction in which the current flows from the power supply. Has become.

【0028】次に、動作を説明する。両入力端子20
a,20b間に入力信号が入力されると、発光ダイオー
ド1が光信号を発光する。この光信号は、フォトダイオ
ードアレイ2に受光される。フォトダイオードアレイ2
は、発光ダイオード1の発光した光信号を受光すること
により、光起電力を発生する。この光起電力は、出力用
MOSFET3のゲートソース間及び先行導通MOSF
ET6のゲートソース間に印加される。
Next, the operation will be described. Both input terminals 20
When an input signal is input between a and 20b, the light emitting diode 1 emits an optical signal. This optical signal is received by the photodiode array 2. Photodiode array 2
Generates a photoelectromotive force by receiving an optical signal emitted by the light emitting diode 1. This photoelectromotive force is generated between the gate and the source of the output MOSFET 3 and the preceding conduction MOSFET.
Applied between the gate and source of ET6.

【0029】ところで、先行導通MOSFET6は、前
述したように、出力用MOSFET3よりもゲート容量
が小さいから、出力用MOSFET3と同条件で、ゲー
トソース間に光起電力が印加された場合に、出力用MO
SFET3よりも先に駆動されて導通する。
Since the leading conductive MOSFET 6 has a smaller gate capacitance than the output MOSFET 3 as described above, when a photovoltaic voltage is applied between the gate and the source under the same conditions as the output MOSFET 3, the output conductive MOSFET 6 has a smaller output capacitance. MO
It is driven before the SFET 3 and becomes conductive.

【0030】すると、電源50からの電流が、ダイオー
ド10の順方向に沿って、駆動用抵抗7、接続用抵抗
8、先行導通MOSFET6の順に流れ、その結果、駆
動用抵抗7と接続用抵抗8との接続点、すなわち電流供
給用MOSFET9のゲートの電位が、電流供給用MO
SFET9のソースの電位よりも降下する。このように
して、ゲートの電位がソースの電位よりも低くなること
により、電流供給用MOSFET9が駆動されて導通す
る。
Then, a current from the power supply 50 flows in the forward direction of the diode 10 in the order of the driving resistor 7, the connecting resistor 8, and the preceding conductive MOSFET 6, and as a result, the driving resistor 7 and the connecting resistor 8 Connection point, that is, the potential of the gate of the current supply MOSFET 9 is
It drops below the source potential of SFET 9. In this way, when the potential of the gate becomes lower than the potential of the source, the current supply MOSFET 9 is driven to conduct.

【0031】電流供給MOSFET9が導通すると、出
力用MOSFET3は、電源50からの電流が電流供給
MOSFET9を通してゲートに供給されてゆき、ゲー
トソース間に電荷が充電されて駆動されることにより、
図3に実線で示すように、充電された電荷量が閾値Th
を超えて、ドレインソース間が遮断状態から導通状態に
高速に変化する。
When the current supply MOSFET 9 is turned on, the output MOSFET 3 is supplied with a current from the power supply 50 to the gate through the current supply MOSFET 9, and is charged and driven between the gate and the source.
As shown by the solid line in FIG.
, The drain-source state changes from the cutoff state to the conduction state at high speed.

【0032】また、出力用MOSFET3は、前述した
ように、フォトダイオードアレイ2による光起電力がゲ
ートソース間に印加されることによっても、ゲートソー
ス間が充電される。フォトダイオードアレイ2による光
起電力に基づいて、出力用MOSFET3のゲートソー
ス間を充電する電流は、制御用MOSFET5のドレイ
ンソース間を制御用抵抗4を介して流れるようになる。
As described above, the output MOSFET 3 is charged between the gate and the source by the photoelectromotive force of the photodiode array 2 being applied between the gate and the source. Based on the photoelectromotive force of the photodiode array 2, a current for charging the gate and source of the output MOSFET 3 flows between the drain and source of the control MOSFET 5 via the control resistor 4.

【0033】すると、制御用抵抗4の両端には電圧が発
生するので、制御用MOSFET5は、ゲートがソース
に対して負のバイアス電圧を有するようになり、ドレイ
ンソース間が導通状態から遮断状態に変化する。その結
果、出力用MOSFET3のゲートソース間は、効率良
く充電され続けてて、導通状態が保持され、電源50の
電圧及び電流によらずに、安定動作するようになってい
る。
Then, a voltage is generated at both ends of the control resistor 4, so that the gate of the control MOSFET 5 has a negative bias voltage with respect to the source, and the state between the drain and the source is changed from the conductive state to the cutoff state. Change. As a result, between the gate and the source of the output MOSFET 3 is continuously charged efficiently, the conduction state is maintained, and the operation is stabilized irrespective of the voltage and current of the power supply 50.

【0034】そして、両入力端子20a,20b間に入
力信号が入力されなくると、発光ダイオード1が光信号
を発光しなくなり、フォトダイオードアレイ2が光起電
力を発生しなくなるので、光起電力による電流が、制御
用抵抗4に流れなくなって、制御用MOSFET5のド
レインソース間を遮断状態としていたバイアス電圧がな
くなるので、制御用MOSFET5のドレインソース間
が導通状態に復帰する。
If an input signal is not input between the two input terminals 20a and 20b, the light emitting diode 1 does not emit a light signal, and the photodiode array 2 does not generate photovoltaic power. Current does not flow through the control resistor 4 and the bias voltage that has cut off the drain and source of the control MOSFET 5 disappears, so that the drain and source of the control MOSFET 5 return to the conductive state.

【0035】その結果、出力用MOSFET3のゲート
ソース間に充電されていた電荷が、制御用MOSFET
5のドレインソースを介して放電されるので、出力用M
OSFET3は、そのドレインソース間が遮断状態に復
帰する。
As a result, the electric charge charged between the gate and the source of the output MOSFET 3 becomes the control MOSFET.
5 is discharged through the drain source of the output M.
The OSFET 3 returns to the cutoff state between its drain and source.

【0036】かかる半導体リレーにあっては、フォトダ
イオードアレイ2による光起電力が印加されることによ
り、出力用MOSFET3が駆動される前に先行導通M
OSFET6が導通し、その先行導通MOSFET6が
導通することにより駆動された電流供給用MOSFET
9が、電源50からの電流を出力用MOSFET3のゲ
ートに供給するから、出力用MOSFET3が高速に駆
動される。
In such a semiconductor relay, the application of the photovoltaic force by the photodiode array 2 causes the leading MOSFET M to be driven before the output MOSFET 3 is driven.
The current supply MOSFET driven by the conduction of the OSFET 6 and the conduction of the preceding conduction MOSFET 6
9 supplies the current from the power supply 50 to the gate of the output MOSFET 3, so that the output MOSFET 3 is driven at high speed.

【0037】しかも、出力用MOSFETを高速に駆動
させるために発光ダイオードの光信号がフォトダイオー
ドアレイと共に分配されるフォトトランジスタを設けた
従来例とは異なって、発光ダイオード1の光信号をフォ
トダイオードアレイ2に集中して照射することができ、
図3に一点鎖線で示した従来例よりもさらに高速に、出
力用MOSFET3を駆動することができ、フォトダイ
オードアレイ2による起電力発生時から駆動されるまで
の、いわゆるターンオン時間tが、従来例の場合による
ターンオン時間Tよりも短くなる。
Further, unlike the conventional example in which a phototransistor in which the light signal of the light emitting diode is distributed together with the photodiode array in order to drive the output MOSFET at a high speed, the light signal of the light emitting diode 1 is converted to the photodiode array. 2 can be focused on,
The output MOSFET 3 can be driven at a higher speed than the conventional example shown by the dashed line in FIG. 3, and the so-called turn-on time t from when the electromotive force is generated by the photodiode array 2 to when it is driven is reduced. Is shorter than the turn-on time T in the case of (1).

【0038】また、先行導通トランジスタは、MOSF
ETという、フォトダイオードアレイ2による起電力が
印加されることにより発生する微少な光電流でも駆動さ
れるトランジスタであるから、高速に駆動され、ひいて
は、出力用MOSFET3を駆動することができるとい
う効果をさらに奏することができる。
The preceding conduction transistor is a MOSF
ET, which is a transistor driven by a small photocurrent generated by application of an electromotive force generated by the photodiode array 2, has the effect of being driven at high speed and, consequently, of driving the output MOSFET 3. You can play more.

【0039】また、駆動用抵抗7及び接続用抵抗8のイ
ンピーダンスは、出力用MOSFET3が駆動されて導
通したときのインピーダンスよりも大きいから、出力用
MOSFET3間ドレインソース間の出力信号のリニア
リティの損失を少なくすることができる。
Further, since the impedance of the driving resistor 7 and the connection resistor 8 is larger than the impedance when the output MOSFET 3 is driven and turned on, the loss of the linearity of the output signal between the drain and the source between the output MOSFETs 3 is reduced. Can be reduced.

【0040】また、先行導通MOSFET6及び電流供
給用MOSFET9並びに接続用抵抗8及びを駆動用抵
抗7を制御回路60と同一工程で設けるから、先行導通
MOSFET6及び電流供給用MOSFET9並びに接
続用抵抗8及びを駆動用抵抗7を設ける工程を、制御回
路60を設ける工程とは別にしなくてもよくなり、製作
が容易になる。
Since the leading conductive MOSFET 6, the current supplying MOSFET 9, and the connecting resistor 8 and the driving resistor 7 are provided in the same step as the control circuit 60, the leading conductive MOSFET 6, the current supplying MOSFET 9, and the connecting resistor 8 are connected. The step of providing the driving resistor 7 does not need to be separate from the step of providing the control circuit 60, which facilitates manufacturing.

【0041】なお、本実施形態では、先行導通トランジ
スタ及び電流供給トランジスタは、いずれもMOSFE
Tであるが、MOSFETに限るわけではなく、例え
ば、バイポーラトランジスタでもよい。
In this embodiment, both the preceding conduction transistor and the current supply transistor are MOSFE
T is not limited to MOSFET, but may be, for example, a bipolar transistor.

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1記載の半導体リレーは、受光素
子による光起電力が印加されることにより、出力用MO
SFETが駆動される前に先行導通トランジスタが導通
し、その先行導通トランジスタが導通することにより駆
動された電流供給用トタンジスタが、電源からの電流を
出力用MOSFETのゲートに供給するから、出力用M
OSFETが高速に駆動され、しかも、出力用MOSF
ETを高速に駆動させるために発光素子の光信号が受光
素子と共に分配されるフォトトランジスタを設けた従来
例とは異なって、発光素子の光信号を受光素子に集中し
て照射することができ、従来例よりもさらに高速に、出
力用MOSFETを駆動することができる。
According to the first aspect of the present invention, an output MO is provided by applying a photoelectromotive force by a light receiving element.
Before the SFET is driven, the preceding conduction transistor conducts, and the current supply transistor driven by the conduction of the preceding conduction transistor supplies current from the power supply to the gate of the output MOSFET.
OSFET is driven at high speed, and output MOSF
Unlike the conventional example in which a phototransistor in which the light signal of the light emitting element is distributed together with the light receiving element in order to drive the ET at a high speed, the light signal of the light emitting element can be intensively irradiated to the light receiving element, The output MOSFET can be driven at a higher speed than in the conventional example.

【0043】請求項2記載の半導体リレーは、先行導通
トランジスタは、MOSFETという、受光素子による
起電力が印加されることによる微少な光電流でも駆動さ
れるトランジスタであるから、高速に駆動され、ひいて
は、出力用MOSFETを駆動することができるという
請求項1記載の半導体リレーの効果をさらに奏すること
ができる。
In the semiconductor relay according to the second aspect, the preceding conduction transistor is a MOSFET, which is a transistor driven by a small photocurrent caused by application of an electromotive force by a light receiving element, and is therefore driven at a high speed. In addition, the effect of the semiconductor relay according to claim 1, which can drive the output MOSFET, can be further obtained.

【0044】請求項3記載の半導体リレーは、請求項1
又は請求項2のいずれかに記載の半導体リレーの効果に
加えて、駆動用抵抗のインピーダンスは、出力用MOS
FETが駆動されて導通したときのインピーダンスより
も大きいから、出力用MOSFET間ドレインソース間
の出力信号のリニアリティの損失を少なくすることがで
きる。
The semiconductor relay according to the third aspect is the first aspect.
Or, in addition to the effect of the semiconductor relay according to claim 2, the impedance of the driving resistor is the output MOS.
Since the impedance is larger than the impedance when the FET is driven and turned on, the loss of the linearity of the output signal between the drain and the source between the output MOSFETs can be reduced.

【0045】請求項4記載の半導体リレーの製造方法に
よれば、先行導通トランジスタ及び電流供給用トランジ
スタを制御回路と同一工程で設けるから、先行導通トラ
ンジスタ及び電流供給用トランジスタを設ける工程を、
制御回路を設ける工程とは別にしなくてもよくなり、製
作が容易になる。
According to the method for manufacturing a semiconductor relay according to the fourth aspect, since the preceding conduction transistor and the current supply transistor are provided in the same step as the control circuit, the step of providing the preceding conduction transistor and the current supply transistor is omitted.
The step of providing the control circuit does not need to be performed separately, and the manufacturing is facilitated.

【0046】請求項5記載の半導体リレーの製造方法に
よれば、先行導通トランジスタ及び電流供給用トランジ
スタ並びに駆動用抵抗を制御回路と同一工程で設けるか
ら、先行導通トランジスタ及び電流供給用トランジスタ
並びに駆動用抵抗を設ける工程を、制御回路を設ける工
程とは別にしなくてもよくなり、製作が容易になる。
According to the method of manufacturing a semiconductor relay of the present invention, since the preceding conduction transistor, the current supply transistor and the driving resistor are provided in the same step as the control circuit, the preceding conduction transistor, the current supply transistor and the driving transistor are provided. The step of providing the resistor does not need to be separate from the step of providing the control circuit, which facilitates manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】同上の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the same.

【図3】出力用MOSFETのターンオン時間を示す説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a turn-on time of an output MOSFET.

【図4】従来例の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional example.

【図5】同上の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光ダイオード(発光素子) 2 フォトダイオードアレイ(受光素子) 3 出力用MOSFET 6 先行導通MOSFET(先行導通トランジスタ) 7 駆動用抵抗 8 電流供給用MOSFET(電流供給用トランジス
タ) 50 電源 60 制御回路
Reference Signs List 1 light emitting diode (light emitting element) 2 photodiode array (light receiving element) 3 output MOSFET 6 preceding conduction MOSFET (preceding conduction transistor) 7 driving resistor 8 current supply MOSFET (current supply transistor) 50 power supply 60 control circuit

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号に応じて光信号を発光する発光
素子と、発光素子の光信号に基づいて光起電力を発生す
る受光素子と、ドレインソース間が電源に直列接続され
るとともに光起電力が印加されるようゲートソース間が
受光素子に接続されゲートに電荷を充電すると駆動され
る出力用MOSFETと、出力用MOSFETのゲート
電荷の充放電を制御する制御回路と、出力用MOSFE
Tのドレインソース間に並列接続され受光素子による光
起電力が印加されると出力用MOSFETよりも先に駆
動されて導通する先行導通トランジスタと、先行導通ト
ランジスタが導通することにより前記電源から流れた電
流により駆動されて前記電源からの電流を出力用MOS
FETのゲートに供給する電流供給用トランジスタと、
を備えたことを特徴とする半導体リレー。
A light-emitting element that emits an optical signal in response to an input signal; a light-receiving element that generates a photovoltaic power based on the optical signal of the light-emitting element; An output MOSFET that is connected between a gate and a source so that power is applied to the light receiving element and is driven when the gate is charged, a control circuit that controls charging and discharging of the gate charge of the output MOSFET, and an output MOSFET
When a photovoltaic voltage is applied by a light receiving element and connected in parallel between the drain and source of T, a preceding conduction transistor which is driven prior to the output MOSFET and conducts, and which flows from the power supply when the preceding conduction transistor conducts An output MOS which is driven by a current and outputs the current from the power supply
A current supply transistor to be supplied to the gate of the FET;
A semiconductor relay comprising:
【請求項2】 前記先行導通トランジスタは、MOSF
ETであることを特徴とする請求項1記載の半導体リレ
ー。
2. The method according to claim 1, wherein the preceding conduction transistor is a MOSF.
2. The semiconductor relay according to claim 1, wherein the semiconductor relay is ET.
【請求項3】 両端間に前記電流が流れることにより前
記電流供給用トランジスタを駆動するための電圧差を発
生させる駆動用抵抗を設け、その駆動用抵抗を介して前
記先行導通トランジスタが前記出力用MOSFETのド
レインソース間に並列接続され、駆動用抵抗のインピー
ダンスを前記出力用MOSFETが駆動されて導通した
ときのインピーダンスよりも大きくしたことを特徴とす
る請求項1又は請求項2のいずれかに記載の半導体リレ
ー。
3. A driving resistor for generating a voltage difference for driving the current supply transistor when the current flows between both ends, and the preceding conduction transistor is connected to the output transistor via the driving resistor. 3. The device according to claim 1, wherein the impedance of the driving resistor is connected in parallel between the drain and the source of the MOSFET, and is higher than the impedance when the output MOSFET is driven and turned on. Semiconductor relay.
【請求項4】 入力信号に応じて光信号を発光する発光
素子と、発光素子の光信号に基づいて光起電力を発生す
る受光素子と、ドレインソース間が電源に直列接続され
るとともに光起電力が印加されるようゲートソース間が
受光素子に接続されゲートに電荷を充電すると駆動され
る出力用MOSFETと、出力用MOSFETのゲート
電荷の充放電を制御する制御回路と、出力用MOSFE
Tのドレインソース間に並列接続され受光素子による光
起電力が印加されると出力用MOSFETよりも先に駆
動されて導通する先行導通トランジスタと、先行導通ト
ランジスタが導通することにより前記電源から流れた電
流により駆動されて前記電源からの電流を出力用MOS
FETのゲートに供給する電流供給用トランジスタと、
を備えた半導体リレーを製造する半導体リレーの製造方
法であって、前記先行導通トランジスタ及び電流供給用
トランジスタを前記制御回路と同一工程で設けることを
特徴とする半導体リレーの製造方法。
4. A light-emitting element that emits an optical signal in response to an input signal, a light-receiving element that generates photovoltaic power based on an optical signal of the light-emitting element, An output MOSFET that is connected between a gate and a source so that power is applied to the light receiving element and is driven when the gate is charged, a control circuit that controls charging and discharging of the gate charge of the output MOSFET, and an output MOSFET
When a photovoltaic voltage is applied by a light receiving element and connected in parallel between the drain and source of T, a preceding conduction transistor which is driven prior to the output MOSFET and conducts, and which flows from the power supply when the preceding conduction transistor conducts An output MOS which is driven by a current and outputs the current from the power supply
A current supply transistor to be supplied to the gate of the FET;
A method for manufacturing a semiconductor relay, comprising: providing the preceding conduction transistor and the current supply transistor in the same step as the control circuit.
【請求項5】 入力信号に応じて光信号を発光する発光
素子と、発光素子の光信号に基づいて光起電力を発生す
る受光素子と、ドレインソース間が電源に直列接続され
るとともに光起電力が印加されるようゲートソース間が
受光素子に接続されゲートに電荷を充電すると駆動され
る出力用MOSFETと、出力用MOSFETのゲート
電荷の充放電を制御する制御回路と、出力用MOSFE
Tのドレインソース間に並列接続され受光素子による光
起電力が印加されると出力用MOSFETよりも先に駆
動されて導通する先行導通トランジスタと、先行導通ト
ランジスタが導通することにより前記電源から流れた電
流により駆動されて前記電源からの電流を出力用MOS
FETのゲートに供給する電流供給用トランジスタと、
両端間に前記電流が流れることにより前記電流供給用ト
ランジスタを駆動するための電圧差を発生させる駆動用
抵抗と、を備えた半導体リレーを製造する半導体リレー
の製造方法であって、前記先行導通トランジスタ及び前
記電流供給用トランジスタ並びに前記駆動用抵抗を前記
制御回路と同一工程で設けることを特徴とする半導体リ
レーの製造方法。
5. A light-emitting element that emits an optical signal in response to an input signal, a light-receiving element that generates photovoltaic power based on an optical signal of the light-emitting element, and a photovoltaic element that has a drain-source connected in series to a power supply. An output MOSFET that is connected between a gate and a source so that power is applied to the light receiving element and is driven when the gate is charged, a control circuit that controls charging and discharging of the gate charge of the output MOSFET, and an output MOSFET
When a photovoltaic voltage is applied by a light receiving element and connected in parallel between the drain and source of T, a preceding conduction transistor which is driven prior to the output MOSFET and conducts, and which flows from the power supply when the preceding conduction transistor conducts An output MOS which is driven by a current and outputs the current from the power supply
A current supply transistor to be supplied to the gate of the FET;
A driving resistor for generating a voltage difference for driving the current supply transistor by causing the current to flow between both ends, and a method for manufacturing a semiconductor relay including: And providing the current supply transistor and the driving resistor in the same step as the control circuit.
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