JP2024054640A - Solid State Relays - Google Patents

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洋 岡田
保司 小西
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Abstract

【課題】高出力化が図れるとともに、駆動信号の変動に対する出力電流の変動を抑制できる半導体リレーを提供する。
【解決手段】半導体リレー1は、第1及び第2入力端子14,15と第1及び第2出力端子16,17と駆動回路2と第1FET12とツェナーダイオード11とを備えている。第1FET12は化合物半導体で構成される。第1FET12は、第1及び第2出力端子16,17にそれぞれ接続され、駆動回路2からの駆動信号によりオンオフする。駆動回路2の第1出力端子3は第1FET12のゲート電極12aに、第2出力端子4はソース電極12bにそれぞれ接続される。ツェナーダイオード11のアノード電極11aは第1FET12のソース電極12bに、カソード電極11bはゲート電極12aにそれぞれ接続される。
【選択図】図1

A semiconductor relay is provided that can achieve high output and suppress fluctuations in output current in response to fluctuations in a drive signal.
[Solution] A semiconductor relay 1 includes first and second input terminals 14, 15, first and second output terminals 16, 17, a drive circuit 2, a first FET 12, and a Zener diode 11. The first FET 12 is made of a compound semiconductor. The first FET 12 is connected to the first and second output terminals 16, 17, respectively, and is turned on and off by a drive signal from the drive circuit 2. A first output terminal 3 of the drive circuit 2 is connected to a gate electrode 12a of the first FET 12, and a second output terminal 4 is connected to a source electrode 12b, respectively. An anode electrode 11a of the Zener diode 11 is connected to a source electrode 12b of the first FET 12, and a cathode electrode 11b is connected to the gate electrode 12a, respectively.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本開示は半導体リレーに関する。 This disclosure relates to semiconductor relays.

従来から、信号伝送手段として、半導体リレーが知られている。半導体リレーは、MOS電界効果トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor;以下、MOSFETと言う。)を出力用素子として用いており、フォトMOSリレーとも呼ばれる。 Semiconductor relays have long been known as a means of transmitting signals. Semiconductor relays use MOS field effect transistors (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors; hereafter referred to as MOSFETs) as output elements, and are also called photo MOS relays.

ところで、近年、半導体リレーのさらなる低オン抵抗化及び低容量化、さらに高耐圧化が求められてきている。これらの要請に応えるため、従来使用されていた半導体シリコン(Si;以下、単にシリコンという)を用いたMOSFETを、シリコンよりも耐圧の高い化合物半導体を用いたMOSFETに置き換えることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, semiconductor relays have been required to have lower on-resistance, lower capacitance, and higher voltage resistance. In order to meet these demands, studies are being conducted on replacing conventionally used MOSFETs using semiconductor silicon (Si; hereafter simply referred to as silicon) with MOSFETs using compound semiconductors that have a higher voltage resistance than silicon (see, for example, Patent Document 1).

特開2012-182188公報JP 2012-182188 A

ところで、半導体リレーの出力用素子としてMOSFETを用いる場合、出力を安定化させるため、ゲート(G)-ソース(S)間電圧の変化に対してオン抵抗の変化が小さい動作領域で使用することが求められる。 When using a MOSFET as the output element of a semiconductor relay, in order to stabilize the output, it is required to use it in an operating region where the change in on-resistance is small relative to changes in the gate (G)-source (S) voltage.

しかし、一般に、炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)等の高耐圧特性を有する化合物半導体を用いたMOSFETでは、ゲート(G)-ソース(S)間電圧の変化に対するオン抵抗の変化が小さい領域は、シリコンを用いた場合に比べて狭くなる。オン抵抗の変化が大きくなると、それに応じて、MOSFETの出力電流、ひいては、半導体リレーの出力電流の変動が大きくなるおそれがあった。 However, in general, in MOSFETs using compound semiconductors with high breakdown voltage characteristics, such as silicon carbide (SiC) or gallium nitride (GaN), the region in which the change in on-resistance relative to the change in gate (G)-source (S) voltage is small is narrower than in the case of using silicon. If the change in on-resistance becomes large, there is a risk that the fluctuation in the output current of the MOSFET, and therefore the output current of the semiconductor relay, will increase accordingly.

本実施形態はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、高出力化が図れるとともに、駆動信号の変動に対する出力電流の変動を抑制可能な半導体リレーを提供することにある。 This embodiment was made in consideration of these points, and its purpose is to provide a semiconductor relay that can achieve high output and suppress fluctuations in the output current in response to fluctuations in the drive signal.

上記目的を達成するため、本開示に係る半導体リレーは、第1入力端子と、第2入力端子と、前記第1入力端子と前記第2入力端子とに接続され、前記第1入力端子と前記第2入力端子との間に加わる入力信号に応じて駆動信号を出力する駆動回路と、前記駆動回路から出力された前記駆動信号によりオンオフする、第1FETと、前記第1FETに接続される第1出力端子と、前記第1FETに接続される第2出力端子と、前記駆動回路と接続されるツェナーダイオードと、を備え、前記駆動回路の第1出力端子は、前記第1FETのゲートに接続され、前記駆動回路の第2出力端子は、前記第1FETのソースに接続され、前記ツェナーダイオードのアノードは前記第1FETのソースに接続され、前記ツェナーダイオードのカソードは前記第1FETのゲートに接続され、前記第1FETは、化合物半導体で構成されていることを特徴とする。 To achieve the above object, the semiconductor relay according to the present disclosure includes a first input terminal, a second input terminal, a drive circuit connected to the first input terminal and the second input terminal and outputting a drive signal in response to an input signal applied between the first input terminal and the second input terminal, a first FET that is turned on and off by the drive signal output from the drive circuit, a first output terminal connected to the first FET, a second output terminal connected to the first FET, and a Zener diode connected to the drive circuit, the first output terminal of the drive circuit being connected to the gate of the first FET, the second output terminal of the drive circuit being connected to the source of the first FET, the anode of the Zener diode being connected to the source of the first FET, and the cathode of the Zener diode being connected to the gate of the first FET, and the first FET being made of a compound semiconductor.

本開示によれば、半導体リレーの高出力化が図れる。また、駆動信号の変動に対する出力電流の変動を抑制できる。 This disclosure makes it possible to increase the output of semiconductor relays. It also makes it possible to suppress fluctuations in the output current in response to fluctuations in the drive signal.

実施形態1に係る半導体リレーの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor relay according to the first embodiment. 駆動回路の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a drive circuit. 実施形態1に係る半導体リレーの要部の上面図である。FIG. 2 is a top view of a main part of the semiconductor relay according to the first embodiment. フォトダイオードアレイの出力電圧とツェナーダイオードのツェナー電圧の温度依存性を示す図である。11 is a diagram showing the temperature dependence of the output voltage of a photodiode array and the Zener voltage of a Zener diode. FIG. 実施形態2に係る半導体リレーの等価回路図である。FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to a second embodiment. 実施形態2に係る半導体リレーの要部の上面図である。FIG. 11 is a top view of a main part of a semiconductor relay according to a second embodiment. 実施形態3に係る半導体リレーの等価回路図である。FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to a third embodiment. 実施形態3に係る半導体リレーの要部の上面図である。FIG. 11 is a top view of a main part of a semiconductor relay according to a third embodiment. 実施形態4に係る半導体リレーの等価回路図である。FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to a fourth embodiment. 実施形態4に係る半導体リレーの要部の上面図である。FIG. 13 is a top view of a main part of a semiconductor relay according to a fourth embodiment. 実施形態5に係る半導体リレーの等価回路図である。FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to a fifth embodiment. 実施形態5に係る半導体リレーの要部の上面図である。FIG. 13 is a top view of a main part of a semiconductor relay according to a fifth embodiment. 実施形態6に係る半導体リレーの等価回路図である。FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to a sixth embodiment. 実施形態6に係る半導体リレーの要部の上面図である。FIG. 13 is a top view of a main part of a semiconductor relay according to a sixth embodiment. 実施形態1に対応する別の半導体リレーの要部の上面図である。FIG. 13 is a top view of a main part of another semiconductor relay corresponding to the first embodiment. 実施形態4に対応する別の半導体リレーの要部の上面図である。FIG. 13 is a top view of a main part of another semiconductor relay corresponding to the fourth embodiment.

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that the following description of the preferred embodiments is merely illustrative in nature and is not intended to limit the present disclosure, its applications, or its uses.

(実施形態1)
[半導体リレーの構成]
図1は、実施形態1に係る半導体リレーの等価回路図を示し、図2は、駆動回路の等価回路図を示す。図3は、実施形態1に係る半導体リレーの要部の上面図を示す。
(Embodiment 1)
[Configuration of solid-state relay]
Fig. 1 shows an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to the first embodiment, Fig. 2 shows an equivalent circuit diagram of a drive circuit, and Fig. 3 shows a top view of a main part of the semiconductor relay according to the first embodiment.

なお、以降の説明において、第1入力端子14と第2入力端子15との配列方向をX方向と呼ぶことがある。また、第1入力端子14と第2出力端子17の配列方向をY方向と呼ぶことがある。X方向及びY方向のそれぞれと直交する方向をZ方向と呼ぶことがある。また、Z方向において、LED5が配置された側を上または上方と、光駆動IC6が配置された側を下または下方とそれぞれ呼ぶことがある。 In the following description, the arrangement direction of the first input terminal 14 and the second input terminal 15 may be referred to as the X direction. Furthermore, the arrangement direction of the first input terminal 14 and the second output terminal 17 may be referred to as the Y direction. The direction perpendicular to each of the X direction and the Y direction may be referred to as the Z direction. Furthermore, in the Z direction, the side on which the LEDs 5 are arranged may be referred to as the top or upper side, and the side on which the light-driving IC 6 is arranged may be referred to as the bottom or lower side.

なお、本願明細書において、「直交」または「平行」とは、半導体リレー1を構成する各部品の加工公差や製造公差、また部品間の組立公差を含んで直交している、または平行であると言う意味である。「同じ」とは、半導体リレー1を構成する各部品の加工公差や製造公差、また部品間の組立公差、あるいは、部品間の電気特性のばらつきを同じであると言う意味である。比較対象同士が、厳密な意味で直交している、または平行である、あるいは同じであるということを意味するものではない。 In this specification, "orthogonal" or "parallel" means that they are orthogonal or parallel, including the processing tolerances and manufacturing tolerances of each component that constitutes the semiconductor relay 1, and the assembly tolerances between the components. "The same" means that the processing tolerances and manufacturing tolerances of each component that constitutes the semiconductor relay 1, the assembly tolerances between the components, or the variations in electrical characteristics between the components are the same. This does not mean that the objects being compared are orthogonal, parallel, or the same in the strict sense.

また、説明の便宜上、図3及び以降に示す図6,8,10,12,14において、LED5と光駆動IC6とがY方向に離間しているように図示しているが、実際とは異なっている。 For ease of explanation, in FIG. 3 and the following FIGS. 6, 8, 10, 12, and 14, the LED 5 and the light driving IC 6 are shown spaced apart in the Y direction, but this is different from the actual situation.

実際には、LED5と光駆動IC6とは、Y方向に離間するとともに、上方から見て、LED5と光駆動IC6に形成されたフォトダイオードアレイ7とが対向するように配置されている。したがって、第2入力端子15の内部配置部15aと光駆動IC6が配置された第2基板19とは、Y方向に離間するとともに、上方から見て、それぞれの一部が互いに重なるように配置されている。 In reality, the LED 5 and the light-driving IC 6 are spaced apart in the Y direction, and are arranged so that the LED 5 and the photodiode array 7 formed on the light-driving IC 6 face each other when viewed from above. Therefore, the internal arrangement portion 15a of the second input terminal 15 and the second substrate 19 on which the light-driving IC 6 is arranged are spaced apart in the Y direction, and are arranged so that a portion of each overlaps with the other when viewed from above.

また、図3及び以降に示す図6,8,10,12,14において、第1入力端子14と第2入力端子15と第1出力端子16と第2出力端子17の形状は実際のものとは異なっている。 In addition, in FIG. 3 and the following FIGS. 6, 8, 10, 12, and 14, the shapes of the first input terminal 14, the second input terminal 15, the first output terminal 16, and the second output terminal 17 are different from the actual shapes.

図1,3に示すように、半導体リレー1は、第1入力端子14と第2入力端子15と第1出力端子16と第2出力端子17と第2基板19と駆動回路2とツェナーダイオード11と第1MOSFET12とを備えている。 As shown in Figures 1 and 3, the semiconductor relay 1 includes a first input terminal 14, a second input terminal 15, a first output terminal 16, a second output terminal 17, a second substrate 19, a drive circuit 2, a Zener diode 11, and a first MOSFET 12.

図1に示すように、第1入力端子14と第2入力端子15が駆動回路2に接続されている。また、駆動回路2の第1出力端子3と第2出力端子4との間にツェナーダイオード11が接続されている。具体的には、ツェナーダイオード11のカソード電極11bが駆動回路2の第1出力端子3に接続され、ツェナーダイオード11のアノード電極11aが駆動回路2の第2出力端子4に接続されている。 As shown in FIG. 1, the first input terminal 14 and the second input terminal 15 are connected to the drive circuit 2. In addition, the Zener diode 11 is connected between the first output terminal 3 and the second output terminal 4 of the drive circuit 2. Specifically, the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 is connected to the first output terminal 3 of the drive circuit 2, and the anode electrode 11a of the Zener diode 11 is connected to the second output terminal 4 of the drive circuit 2.

また、ツェナーダイオード11のアノード電極11aは、第1MOSFET12のソース電極12bに、ツェナーダイオード11のカソード電極11bは、第1MOSFET12のゲート電極12aにそれぞれ接続されている。第1MOSFET12のドレイン電極12cは、第1出力端子16に、第1MOSFET12のソース電極12bは、第2出力端子17にそれぞれ接続されている。各端子と各電極間の接続関係については後で詳述する。 The anode electrode 11a of the Zener diode 11 is connected to the source electrode 12b of the first MOSFET 12, and the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 is connected to the gate electrode 12a of the first MOSFET 12. The drain electrode 12c of the first MOSFET 12 is connected to the first output terminal 16, and the source electrode 12b of the first MOSFET 12 is connected to the second output terminal 17. The connection relationship between each terminal and each electrode will be described in detail later.

なお、本願明細書において、単に「接続されている」とは、複数の部品が電気的に接続されていることを言う。この場合、複数の部品が金属ワイヤ23等の導電部材で接続されているだけでなく、金属ワイヤ23以外の導電部材やインダクタや抵抗等を介して電気的に接続されていてもよい。 In this specification, the term "connected" simply means that multiple components are electrically connected. In this case, multiple components may be electrically connected not only through a conductive member such as metal wire 23, but also through a conductive member other than metal wire 23, an inductor, a resistor, etc.

また、「直接接続されている」とは、2つの部品が電気的に接続されており、かつ物理的に互いに固着または固定された状態を言う。本実施形態では、2つの部品が直接接続される際、銀ペーストやクリームはんだ等の導電性接着材を介して、2つの部品が互いに固着されている。 "Directly connected" refers to a state in which two components are electrically connected and are also physically attached or fixed to each other. In this embodiment, when two components are directly connected, the two components are attached to each other via a conductive adhesive such as silver paste or cream solder.

また、第1MOSFET12及び後で述べる第2MOSFET13において、等価回路におけるゲート、ソース、ドレインを、それぞれ、ゲート(G)、ソース(S)、ドレイン(D)と呼ぶことがある。 In addition, in the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 described later, the gate, source, and drain in the equivalent circuit are sometimes referred to as the gate (G), source (S), and drain (D), respectively.

また、図3に示すように、半導体リレー1において、第1入力端子14と第2入力端子15と第1出力端子16と第2出力端子17とは、それぞれ、ハウジング22の外部に露出した部分と当該部分に連続してハウジング22の内部に収容された部分とを有している。 As shown in FIG. 3, in the semiconductor relay 1, the first input terminal 14, the second input terminal 15, the first output terminal 16, and the second output terminal 17 each have a portion exposed to the outside of the housing 22 and a portion that is continuous with the exposed portion and is housed inside the housing 22.

以降の説明において、第1入力端子14、第2入力端子15、第1出力端子16及び第2出力端子17のそれぞれにおいて、ハウジング22の内部に収容された部分を内部配置部14a,15a,16a,17aとそれぞれ呼ぶことがある。各内部配置部14a,15a,16a,17aの上面及び下面は、それぞれの法線がZ方向と平行になるように形成されている。 In the following description, the portions of the first input terminal 14, the second input terminal 15, the first output terminal 16, and the second output terminal 17 housed within the housing 22 may be referred to as the internally disposed portions 14a, 15a, 16a, and 17a, respectively. The upper and lower surfaces of the internally disposed portions 14a, 15a, 16a, and 17a are formed so that their respective normals are parallel to the Z direction.

また、ハウジング22の下面を基準として、第1入力端子14の内部配置部14aと第2入力端子15の内部配置部15aとは同じ高さに位置している。後で述べる第2基板19と第1出力端子16の内部配置部16aと第2出力端子17の内部配置部17aとは、第2入力端子15の内部配置部15aよりも下方に位置している。本実施形態では、ハウジング22の下面を基準として、第1出力端子16の内部配置部16aと第2出力端子17の内部配置部17aとは同じ高さに位置している。ただし、ハウジング22の下面を基準として、これらが互いに異なる高さに位置していてもよい。 Furthermore, the internal placement portion 14a of the first input terminal 14 and the internal placement portion 15a of the second input terminal 15 are located at the same height, using the bottom surface of the housing 22 as a reference. The internal placement portion 16a of the second board 19, the first output terminal 16, and the internal placement portion 17a of the second output terminal 17, which will be described later, are located lower than the internal placement portion 15a of the second input terminal 15. In this embodiment, the internal placement portion 16a of the first output terminal 16 and the internal placement portion 17a of the second output terminal 17 are located at the same height, using the bottom surface of the housing 22 as a reference. However, they may be located at different heights, using the bottom surface of the housing 22 as a reference.

また、第1出力端子16の内部配置部16aを第1基板18と呼び、第2出力端子17の内部配置部17aを第3基板20と呼ぶことがある。 The internal arrangement portion 16a of the first output terminal 16 is sometimes referred to as the first board 18, and the internal arrangement portion 17a of the second output terminal 17 is sometimes referred to as the third board 20.

また、図示しないが、外部に露出した部分のそれぞれは、ハウジング22の側面からハウジング22の下面と平行に突出している。また、外部に露出した部分のそれぞれは、ハウジング22の下面よりも下方に位置している。つまり、半導体リレー1は、面実装型の半導体リレー1である。 Although not shown, each of the parts exposed to the outside protrudes from the side of the housing 22 in parallel with the bottom surface of the housing 22. Each of the parts exposed to the outside is located below the bottom surface of the housing 22. In other words, the semiconductor relay 1 is a surface-mount type semiconductor relay 1.

また、図2に示すように、駆動回路2は、LED5(発光素子5)と光駆動IC6とを備えている。光駆動IC6は、シリコンで構成された集積回路であり、フォトダイオードアレイ7(受光素子7)とゲート充放電回路8とを備えている。 As shown in FIG. 2, the driving circuit 2 includes an LED 5 (light-emitting element 5) and an optical driving IC 6. The optical driving IC 6 is an integrated circuit made of silicon, and includes a photodiode array 7 (light-receiving element 7) and a gate charge/discharge circuit 8.

フォトダイオードアレイ7は、複数のフォトダイオードが直列に接続されてなる受光素子である。互いに隣り合うフォトダイオードでは、一方のカソードと他方のアノードとが接続される。よって、フォトダイオードアレイ7の両端のうち一方はアノードであり、他方はカソードである。以降の説明において、フォトダイオードの両端の一方に配置されたアノードをフォトダイオードアレイ7のアノードと呼び、両端の他方に配置されたカソードをフォトダイオードアレイ7のカソードと呼ぶことがある。 The photodiode array 7 is a light receiving element consisting of multiple photodiodes connected in series. Adjacent photodiodes are connected at the cathode of one end and the anode of the other end. Thus, one end of the photodiode array 7 is an anode, and the other end is a cathode. In the following explanation, the anode located at one end of the photodiode is sometimes referred to as the anode of the photodiode array 7, and the cathode located at the other end is sometimes referred to as the cathode of the photodiode array 7.

ゲート充放電回路8は、フォトダイオードアレイ7に並列に接続されたMOSFET9と、MOSFET9のゲートとソースとを接続する抵抗10とで構成される。MOSFET9は、デプレッション型のMOSFETである。なお、ゲート充放電回路8の構成は、図2に示したものに特に限定されない。フォトダイオードアレイ7の出力電流または出力電圧に応じて、第1MOSFET12、また、後で述べる第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間容量を充電し、あるいは放電可能に構成されていればよい。 The gate charge/discharge circuit 8 is composed of a MOSFET 9 connected in parallel to the photodiode array 7, and a resistor 10 connecting the gate and source of the MOSFET 9. The MOSFET 9 is a depletion-type MOSFET. The configuration of the gate charge/discharge circuit 8 is not particularly limited to that shown in FIG. 2. It is sufficient that the gate charge/discharge circuit 8 is configured to be able to charge or discharge the gate (G)-source (S) capacitance of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 (described later) according to the output current or output voltage of the photodiode array 7.

また、図2に示すように、ゲート充放電回路8を介して、ツェナーダイオード11は、フォトダイオードアレイ7に並列に接続されている。また、フォトダイオードアレイ7のアノードは、光駆動IC6の第1出力端子3、つまり、駆動回路2の第1出力端子3に接続されている。フォトダイオードアレイ7のカソードは、光駆動IC6の第2出力端子4、つまり、駆動回路2の第2出力端子4に接続されている。なお、本実施形態のツェナーダイオード11は、シリコン(Si)で構成されている。 As shown in FIG. 2, the Zener diodes 11 are connected in parallel to the photodiode array 7 via the gate charge/discharge circuit 8. The anode of the photodiode array 7 is connected to the first output terminal 3 of the light driving IC 6, that is, the first output terminal 3 of the driving circuit 2. The cathode of the photodiode array 7 is connected to the second output terminal 4 of the light driving IC 6, that is, the second output terminal 4 of the driving circuit 2. The Zener diodes 11 in this embodiment are made of silicon (Si).

なお、フォトダイオードアレイ7のアノードは、駆動回路2の第1出力端子3を介して、ツェナーダイオード11のカソード電極11bに接続されている。また、フォトダイオードアレイ7のカソードは、駆動回路2の第2出力端子4を介して、ツェナーダイオード11のアノード電極11aに接続されている。つまり、フォトダイオードアレイ7で電圧が発生した場合、その出力電圧により、ツェナーダイオード11は逆方向バイアスされる。 The anode of the photodiode array 7 is connected to the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 via the first output terminal 3 of the drive circuit 2. The cathode of the photodiode array 7 is connected to the anode electrode 11a of the Zener diode 11 via the second output terminal 4 of the drive circuit 2. In other words, when a voltage is generated in the photodiode array 7, the Zener diode 11 is reverse-biased by the output voltage.

図3に示すように、第1入力端子14は、銅等の金属導体からなる導電部材である。第2入力端子15と第1出力端子16と第2出力端子17と第2基板19も第1入力端子14と同じ材質からなる導電部材である。通常、これら同じ材質の部材は、1枚のリードフレームを打ち抜き加工し、さらに曲げ加工等して得られる。 As shown in FIG. 3, the first input terminal 14 is a conductive member made of a metal conductor such as copper. The second input terminal 15, the first output terminal 16, the second output terminal 17, and the second substrate 19 are also conductive members made of the same material as the first input terminal 14. Usually, these members made of the same material are obtained by punching a single lead frame and then bending it, etc.

第1入力端子14の内部配置部14aは、金属ワイヤ23(以下、単にワイヤ23と言う。)により、LED5のアノード電極(図示せず)に接続されている。 The internal portion 14a of the first input terminal 14 is connected to the anode electrode (not shown) of the LED 5 by a metal wire 23 (hereinafter simply referred to as wire 23).

第2入力端子15の内部配置部15aの下面にLED5が実装されている。具体的には、前述した導電性接着材(図示せず)を介して、内部配置部15aにLED5のカソード電極(図示せず)が直接接続されている。よって、第1入力端子14と第2入力端子15との間に所定の電圧値を有する信号が入力されると、LED5は、所定の波長の光、この場合は近赤外光を出力する。 The LED 5 is mounted on the underside of the internal placement portion 15a of the second input terminal 15. Specifically, the cathode electrode (not shown) of the LED 5 is directly connected to the internal placement portion 15a via the conductive adhesive (not shown) described above. Therefore, when a signal having a predetermined voltage value is input between the first input terminal 14 and the second input terminal 15, the LED 5 outputs light of a predetermined wavelength, in this case near-infrared light.

第1出力端子16は、第2入力端子15とY方向に所定の間隔をあけて対向して配置されている。また、第1出力端子16の内部配置部16aに、第1MOSFET12が配置されている。また、第1出力端子16は、ワイヤ23を介して、第1MOSFET12のドレイン電極12cに接続されている。 The first output terminal 16 is arranged opposite the second input terminal 15 at a predetermined distance in the Y direction. The first MOSFET 12 is arranged in the internal arrangement portion 16a of the first output terminal 16. The first output terminal 16 is also connected to the drain electrode 12c of the first MOSFET 12 via a wire 23.

なお、本実施形態では、第1MOSFET12が、前述した導電性接着材により、第1出力端子16の内部配置部16aに直接接続されている。ただし、ソース電位が基板電位と同じになるように第1MOSFET12が構成されている場合は、絶縁性接着材を介して、第1MOSFET12が第1出力端子16の内部配置部16aに固着されていてもよい。 In this embodiment, the first MOSFET 12 is directly connected to the internal portion 16a of the first output terminal 16 by the conductive adhesive material described above. However, if the first MOSFET 12 is configured so that the source potential is the same as the substrate potential, the first MOSFET 12 may be fixed to the internal portion 16a of the first output terminal 16 via an insulating adhesive material.

第2基板19は、第1出力端子16と第2出力端子17との間に、かつそれぞれと間隔をあけて配置されている。第2基板19には、光駆動IC6とツェナーダイオード11とがそれぞれ配置されている。光駆動IC6は、前述した導電性接着材により、第2基板19に直接接続されている。ただし、絶縁性接着材を介して、光駆動IC6が第2基板19に固着されていてもよい。 The second substrate 19 is disposed between the first output terminal 16 and the second output terminal 17 and at a distance from each other. The light-driving IC 6 and the Zener diode 11 are disposed on the second substrate 19. The light-driving IC 6 is directly connected to the second substrate 19 by the conductive adhesive material described above. However, the light-driving IC 6 may also be fixed to the second substrate 19 via an insulating adhesive material.

ツェナーダイオード11のカソード電極11b(図2参照)が前述した導電性接着材により、第2基板19に直接接続されている。また、駆動回路2の第1出力端子3が、ワイヤ23を介して、第2基板19に接続されている。第1MOSFET12のゲート電極12aが、ワイヤ23を介して、第2基板19に接続されている。つまり、第2基板19とワイヤ23とを介して、ツェナーダイオード11のカソード電極11b及び駆動回路2の第1出力端子3が第1MOSFET12のゲート電極12aに接続されている。 The cathode electrode 11b (see FIG. 2) of the Zener diode 11 is directly connected to the second substrate 19 by the conductive adhesive material described above. The first output terminal 3 of the drive circuit 2 is connected to the second substrate 19 via a wire 23. The gate electrode 12a of the first MOSFET 12 is connected to the second substrate 19 via a wire 23. In other words, the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 and the first output terminal 3 of the drive circuit 2 are connected to the gate electrode 12a of the first MOSFET 12 via the second substrate 19 and the wire 23.

第2出力端子17は、第1入力端子14とY方向に所定の間隔をあけて対向して配置されている。ツェナーダイオード11のアノード電極11aが、ワイヤ23を介して、第2出力端子17に接続されている。また、駆動回路2の第2出力端子4が、ワイヤ23を介して、第2出力端子17に接続されている。第1MOSFET12のソース電極12bが、ワイヤ23を介して、第2基板19に接続されている。つまり、ワイヤ23を介して、ツェナーダイオード11のアノード電極11a及び駆動回路2の第2出力端子4が第1MOSFET12のソース電極12bに接続されている。 The second output terminal 17 is disposed opposite the first input terminal 14 at a predetermined interval in the Y direction. The anode electrode 11a of the Zener diode 11 is connected to the second output terminal 17 via a wire 23. The second output terminal 4 of the drive circuit 2 is connected to the second output terminal 17 via a wire 23. The source electrode 12b of the first MOSFET 12 is connected to the second substrate 19 via a wire 23. In other words, the anode electrode 11a of the Zener diode 11 and the second output terminal 4 of the drive circuit 2 are connected to the source electrode 12b of the first MOSFET 12 via the wire 23.

図3に示すように、第1MOSFET12は、公知の横型MOSFETであり、炭化ケイ素(以下、SiCと言う。)で構成されている。なお、第1MOSFET12が公知の縦型MOSFETであってもよいが、その場合、第1MOSFET12の下面にドレイン電極12cが形成され、ドレイン電極12cが第1出力端子16に直接接続される。また、第1MOSFET12が横型MOSFETである場合、ゲート電極12aを挟んで、ドレイン領域とソース領域の形状は対称となるように形成されている。ただし、上方から見て、ドレイン領域の面積が、ソース領域の面積よりも広くなっていてもよい。 As shown in FIG. 3, the first MOSFET 12 is a known lateral MOSFET and is made of silicon carbide (hereinafter referred to as SiC). The first MOSFET 12 may be a known vertical MOSFET, in which case a drain electrode 12c is formed on the underside of the first MOSFET 12, and the drain electrode 12c is directly connected to the first output terminal 16. When the first MOSFET 12 is a lateral MOSFET, the drain and source regions are formed so as to be symmetrical with respect to the gate electrode 12a. However, the area of the drain region may be larger than the area of the source region when viewed from above.

ハウジング22は、半導体リレー1の各部品を封止して、各部品の位置を固定するとともに、ハウジング22の外部に露出した部分を除き、各部品を機械的に保護するために設けられている。ハウジング22は、LED5とフォトダイオードアレイ7との間を除いて、遮光性樹脂からなる。つまり、本実施形態におけるハウジング22は、半導体リレー1の各部品を樹脂モールドしてなる樹脂成形体である。ただし、LED5の発光面とフォトダイオードアレイ7の受光面との間は、LED5の出力光を透過する透光性樹脂(図示せず)で充填されている。よって、LED5の出力光は、透光性樹脂の配置空間のみを通ってフォトダイオードアレイ7で受光される。このことにより、他の部品、例えば、ゲート充放電回路8や第1MOSFET12で、LED5の出力光に起因した誤動作の発生を防止できる。 The housing 22 is provided to seal each component of the semiconductor relay 1, fix the position of each component, and mechanically protect each component except for the part exposed to the outside of the housing 22. The housing 22 is made of light-shielding resin except for the space between the LED 5 and the photodiode array 7. In other words, the housing 22 in this embodiment is a resin molded body obtained by resin-molding each component of the semiconductor relay 1. However, the space between the light-emitting surface of the LED 5 and the light-receiving surface of the photodiode array 7 is filled with a translucent resin (not shown) that transmits the output light of the LED 5. Therefore, the output light of the LED 5 is received by the photodiode array 7 only through the arrangement space of the translucent resin. This makes it possible to prevent malfunctions caused by the output light of the LED 5 in other components, such as the gate charge/discharge circuit 8 and the first MOSFET 12.

また、遮光性樹脂及び透光性樹脂はいずれも絶縁樹脂である。ハウジング22をこのように構成することで、ハウジング22の内部に収容された各部品間の絶縁を確保し、半導体リレー1における意図しない動作の発生を防止できる。 In addition, both the light-shielding resin and the light-transmitting resin are insulating resins. By configuring the housing 22 in this way, insulation between the components housed inside the housing 22 is ensured, and unintended operation of the semiconductor relay 1 can be prevented.

なお、各部品間の絶縁が確保されていれば、ハウジング22は、中空パッケージであってもよい。ただし、この場合は、LED5の発光面とフォトダイオードアレイ7の受光面との間とそれ以外の空間とを遮光材(図示せず)等を用いて光学的に分離する必要がある。 The housing 22 may be a hollow package as long as insulation between the components is ensured. In this case, however, it is necessary to optically separate the space between the light-emitting surface of the LED 5 and the light-receiving surface of the photodiode array 7 from the rest of the space using a light-shielding material (not shown) or the like.

[半導体リレーの動作]
第2出力端子17に対して第1出力端子16が高電位となるように、第1出力端子16と第2出力端子17との間に所定の信号が印加された状態とする。
[Semiconductor relay operation]
A predetermined signal is applied between the first output terminal 16 and the second output terminal 17 so that the first output terminal 16 has a higher potential than the second output terminal 17 .

第1入力端子14と第2入力端子15との間にLED5のしきい値電圧を超える電圧値の信号が入力されると、LED5は、前述したように近赤外光を出力する。LED5で発生した光が図示しない透光性樹脂の内部を伝搬して、フォトダイオードアレイ7で受光される。 When a signal with a voltage value exceeding the threshold voltage of LED5 is input between the first input terminal 14 and the second input terminal 15, LED5 outputs near-infrared light as described above. The light generated by LED5 propagates inside the translucent resin (not shown) and is received by the photodiode array 7.

フォトダイオードアレイ7に含まれるそれぞれのフォトダイオードで、光電変換により電流が発生し、フォトダイオードの両端の電圧が上昇する。また、前述したように、フォトダイオードアレイ7は、それぞれのフォトダイオードが直列に接続されている。よって、フォトダイオードアレイ7の両端の電圧、つまり、フォトダイオードアレイ7の出力電圧は、それぞれのフォトダイオードの出力電圧を合計した値となる。 In each photodiode included in the photodiode array 7, a current is generated by photoelectric conversion, and the voltage across the photodiode increases. As described above, the photodiodes in the photodiode array 7 are connected in series. Therefore, the voltage across the photodiode array 7, that is, the output voltage of the photodiode array 7, is the sum of the output voltages of the individual photodiodes.

また、フォトダイオードアレイ7に流れる電流は、ゲート充放電回路8の抵抗10に流れる。このことにより、MOSFET9において、ソースに対しゲートが負にバイアスされ、MOSFET9がオフする。その結果、フォトダイオードアレイ7に流れる電流により、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間が充電される。なお、MOSFET9がオフすることで、駆動回路2の第1出力端子3と第2出力端子4との間の電圧、言い換えると、駆動回路2から出力される駆動信号が、フォトダイオードアレイ7の出力電圧と同じになる。 The current flowing through the photodiode array 7 also flows through resistor 10 of the gate charge/discharge circuit 8. This causes the gate of MOSFET 9 to be negatively biased with respect to the source, turning MOSFET 9 off. As a result, the current flowing through the photodiode array 7 charges between the gate (G) and source (S) of the first MOSFET 12. Note that by turning MOSFET 9 off, the voltage between the first output terminal 3 and the second output terminal 4 of the drive circuit 2, in other words the drive signal output from the drive circuit 2, becomes the same as the output voltage of the photodiode array 7.

また、駆動回路2の第1出力端子3と第2出力端子4は、それぞれ、第1MOSFET12のゲート電極12aとソース電極12bに接続されている。よって、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧もフォトダイオードアレイ7の出力電圧と同じになる。当該出力電圧が第1MOSFET12のしきい値電圧を超えると、第1MOSFET12のソース(S)-ドレイン(D)間がオン状態となり、第1出力端子16と第2出力端子17との間が導通状態となる。つまり、第1出力端子16と第2出力端子17との間に流れる出力信号がオン状態となる。 The first output terminal 3 and the second output terminal 4 of the drive circuit 2 are connected to the gate electrode 12a and the source electrode 12b of the first MOSFET 12, respectively. Therefore, the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12 is also the same as the output voltage of the photodiode array 7. When the output voltage exceeds the threshold voltage of the first MOSFET 12, the source (S)-drain (D) of the first MOSFET 12 is turned on, and the first output terminal 16 and the second output terminal 17 are in a conductive state. In other words, the output signal flowing between the first output terminal 16 and the second output terminal 17 is turned on.

第1入力端子14と第2入力端子15との間で、信号の入力が停止すると、LED5からの発光も停止する。これに応じて、フォトダイオードアレイ7では電流が発生しなくなり、ゲート充放電回路8において、抵抗10の両端の電圧は低下する。抵抗10での電圧降下が小さくなると、MOSFET9がオフからオン状態に遷移する。第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間がMOSFET9でショートされることで、ゲート(G)-ソース(S)間に蓄積された電荷が放電される。 When the input of the signal between the first input terminal 14 and the second input terminal 15 stops, the LED 5 also stops emitting light. In response, no current is generated in the photodiode array 7, and the voltage across the resistor 10 in the gate charge/discharge circuit 8 drops. When the voltage drop across the resistor 10 becomes small, the MOSFET 9 transitions from the off state to the on state. The gate (G)-source (S) of the first MOSFET 12 is shorted by the MOSFET 9, and the charge accumulated between the gate (G)-source (S) is discharged.

このことにより、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間で電圧が低下する。当該電圧が、第1MOSFET12のしきい値電圧を下回ると、第1MOSFET12のソース(S)-ドレイン(D)間がオフ状態となり、第1出力端子16と第2出力端子17との間が非導通状態となる。つまり、第1出力端子16と第2出力端子17との間に流れる出力信号がオフ状態となる。 As a result, the voltage drops between the gate (G) and source (S) of the first MOSFET 12. When this voltage falls below the threshold voltage of the first MOSFET 12, the source (S) and drain (D) of the first MOSFET 12 are turned off, and the first output terminal 16 and the second output terminal 17 are turned off. In other words, the output signal flowing between the first output terminal 16 and the second output terminal 17 is turned off.

本実施形態では、LED5からの出力光を受光して、フォトダイオードアレイ7に電流が流れ、駆動回路2が動作している場合、フォトダイオードアレイ7の出力電圧が、第1MOSFET12のしきい値電圧よりも十分に高くなるように設計されている。一方、フォトダイオードアレイ7と並列にツェナーダイオード11が接続されており、かつ、駆動回路2の動作中、ツェナーダイオード11が逆方向にバイアスされている。よって、フォトダイオードアレイ7の出力電圧が大幅に上昇しても、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧は、ツェナーダイオード11のツェナー電圧でクランプされ、ツェナー電圧以上には上昇しない。 In this embodiment, when the output light from the LED 5 is received, a current flows through the photodiode array 7, and the drive circuit 2 is operating, the output voltage of the photodiode array 7 is designed to be sufficiently higher than the threshold voltage of the first MOSFET 12. Meanwhile, the Zener diode 11 is connected in parallel with the photodiode array 7, and is reverse biased while the drive circuit 2 is operating. Therefore, even if the output voltage of the photodiode array 7 increases significantly, the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12 is clamped by the Zener voltage of the Zener diode 11, and does not increase above the Zener voltage.

[効果等]
以上説明したように、本実施形態に係る半導体リレー1は、第1入力端子14と第2入力端子15と第1出力端子16と第2出力端子17と駆動回路2と第1MOSFET12とを少なくとも備えている。
[Effects, etc.]
As described above, the semiconductor relay 1 according to this embodiment at least includes the first input terminal 14, the second input terminal 15, the first output terminal 16, the second output terminal 17, the drive circuit 2, and the first MOSFET 12.

駆動回路2は、第1入力端子14と第2入力端子15とに接続され、第1入力端子14と第2入力端子15との間に印加される入力信号に応じて駆動信号を出力する。さらに言うと、駆動回路2は、LED5(発光素子5)と、LED5とY方向に対向し、LED5から発光された光を受光するフォトダイオードアレイ7(受光素子7)と、を有している。 The drive circuit 2 is connected to the first input terminal 14 and the second input terminal 15, and outputs a drive signal in response to an input signal applied between the first input terminal 14 and the second input terminal 15. More specifically, the drive circuit 2 has an LED 5 (light-emitting element 5) and a photodiode array 7 (light-receiving element 7) that faces the LED 5 in the Y direction and receives the light emitted from the LED 5.

また、駆動回路2はツェナーダイオード11に接続されている。さらに言うと、ツェナーダイオード11は、駆動回路2のフォトダイオードアレイ7に並列接続されている。また、フォトダイオードアレイ7のアノードがツェナーダイオード11のカソード電極11bに接続され、かつフォトダイオードアレイ7のカソードがツェナーダイオード11のアノード電極11aに接続されている。 The drive circuit 2 is also connected to a Zener diode 11. More specifically, the Zener diode 11 is connected in parallel to the photodiode array 7 of the drive circuit 2. The anode of the photodiode array 7 is connected to the cathode electrode 11b of the Zener diode 11, and the cathode of the photodiode array 7 is connected to the anode electrode 11a of the Zener diode 11.

第1MOSFET12は、駆動回路2から出力された駆動信号によりオンオフされる。また、第1MOSFET12は、第1出力端子16及び第2出力端子17にそれぞれ接続される。また、第1MOSFET12は、化合物半導体であるSiCで構成されている。 The first MOSFET 12 is turned on and off by a drive signal output from the drive circuit 2. The first MOSFET 12 is also connected to a first output terminal 16 and a second output terminal 17. The first MOSFET 12 is made of SiC, which is a compound semiconductor.

駆動回路2の第1出力端子3と同電位であるフォトダイオードアレイ7のアノードは、第1MOSFET12のゲート電極12aに接続されている。駆動回路2の第2出力端子4と同電位であるフォトダイオードアレイ7のカソードは、第1MOSFET12のソース電極12bに接続されている。 The anode of the photodiode array 7, which has the same potential as the first output terminal 3 of the drive circuit 2, is connected to the gate electrode 12a of the first MOSFET 12. The cathode of the photodiode array 7, which has the same potential as the second output terminal 4 of the drive circuit 2, is connected to the source electrode 12b of the first MOSFET 12.

また、ツェナーダイオード11のアノード電極11aは第1MOSFET12のソース電極12bに接続され、ツェナーダイオード11のカソード電極11bは第1MOSFET12のゲート電極12aに接続されている。 The anode electrode 11a of the Zener diode 11 is connected to the source electrode 12b of the first MOSFET 12, and the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 is connected to the gate electrode 12a of the first MOSFET 12.

本実施形態によれば、第1MOSFET12をシリコンよりも高耐圧であるSiCで構成することで、シリコンを用いたMOSFETを用いた場合と比べて、半導体リレー1の高耐圧化が図れる。また、同じ耐圧のシリコンを用いたMOSFETと比較して、MOSFETが形成されるエピタキシャル層の抵抗を大幅に低くできるため、これに応じて、オン抵抗を2桁程度低下させることができる。また、同じ耐圧のMOSFETを得るのに、シリコンに比べて、MOSFETの面積を小さくできる。よって、半導体リレー1の低容量化が図れる。これらのことにより、半導体リレー1の高出力化が図れる。 According to this embodiment, by constructing the first MOSFET 12 from SiC, which has a higher withstand voltage than silicon, the semiconductor relay 1 can have a higher withstand voltage than when a MOSFET made of silicon is used. Furthermore, compared to a MOSFET made of silicon with the same withstand voltage, the resistance of the epitaxial layer in which the MOSFET is formed can be significantly reduced, and the on-resistance can be reduced by about two orders of magnitude accordingly. Furthermore, to obtain a MOSFET with the same withstand voltage, the area of the MOSFET can be made smaller than that of silicon. This allows the semiconductor relay 1 to have a lower capacitance. As a result, the semiconductor relay 1 can have a higher output.

また、本実施形態によれば、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間にツェナーダイオード11を並列に接続している。 In addition, according to this embodiment, a Zener diode 11 is connected in parallel between the gate (G) and source (S) of the first MOSFET 12.

前述したように、SiCを用いたMOSFETでは、オン抵抗の変化が小さくなるゲート(G)-ソース(S)間電圧の変動幅が、シリコンを用いた場合に比べて狭くなる。例えば、本実施形態に示す例では、ゲート(G)-ソース(S)間電圧の目標値を20Vに設定している。この目標値は、ゲート(G)-ソース(S)間電圧を定格範囲としつつ、第1MOSFET12を十分に低オン抵抗で動作させられる値である。一方、この場合、目標値±2V程度の範囲が、オン抵抗の変動の小さい使用可能な動作領域である。 As mentioned above, in a MOSFET using SiC, the fluctuation range of the gate (G)-source (S) voltage, over which the change in on-resistance is small, is narrower than in the case of using silicon. For example, in the example shown in this embodiment, the target value of the gate (G)-source (S) voltage is set to 20 V. This target value is a value that allows the first MOSFET 12 to operate with a sufficiently low on-resistance while keeping the gate (G)-source (S) voltage within the rated range. Meanwhile, in this case, a range of about the target value ±2 V is a usable operating region with small fluctuations in on-resistance.

一方、シリコンを用いたMOSFETでは、ゲート(G)-ソース(S)間電圧の使用可能な範囲は、5V~20Vと、上記の場合に比べて広くなる。 On the other hand, in a silicon MOSFET, the usable range of gate (G)-source (S) voltage is 5V to 20V, which is wider than the above case.

なお、LED5の発光効率は、半導体リレー1の周囲温度に応じて変化し、これに応じて、駆動信号に相当するフォトダイオードアレイ7の出力電圧は変動する。なお、半導体リレー1の周囲温度とは、半導体リレー1の内部の温度及び半導体リレー1の外部環境の温度を総称したものである。半導体リレー1の動作中において、ハウジング22の内部に収容された各素子の温度が上昇した場合、周囲温度も上昇する。 The light emission efficiency of the LED 5 changes according to the ambient temperature of the semiconductor relay 1, and the output voltage of the photodiode array 7, which corresponds to the drive signal, fluctuates accordingly. The ambient temperature of the semiconductor relay 1 collectively refers to the temperature inside the semiconductor relay 1 and the temperature of the external environment of the semiconductor relay 1. When the temperature of each element housed inside the housing 22 rises during operation of the semiconductor relay 1, the ambient temperature also rises.

例えば、周囲温度が低くなると、LED5の出力光の光量は大きくなり、フォトダイオードアレイ7の出力電圧が上昇する。一方、周囲温度が高くなると、LED5の出力光の光量は小さくなり、フォトダイオードアレイ7の出力電圧が低下する。 For example, when the ambient temperature drops, the amount of light output from LED 5 increases, and the output voltage from photodiode array 7 rises. On the other hand, when the ambient temperature rises, the amount of light output from LED 5 decreases, and the output voltage from photodiode array 7 drops.

このように、フォトダイオードアレイ7の出力電圧、つまり、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間に加わる電圧が変動してしまう。この変動幅が前述の範囲を超えると、半導体リレー1における第1MOSFET12の適正な使用領域から外れることとなる。 In this way, the output voltage of the photodiode array 7, that is, the voltage applied between the gate (G) and source (S) of the first MOSFET 12, fluctuates. If the fluctuation range exceeds the aforementioned range, it will fall outside the appropriate operating range of the first MOSFET 12 in the semiconductor relay 1.

一方、本実施形態に示すように、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間にツェナーダイオード11を並列に接続することで、ゲート(G)-ソース(S)間電圧はツェナーダイオード11のツェナー電圧にクランプされる。 On the other hand, as shown in this embodiment, by connecting a Zener diode 11 in parallel between the gate (G) and source (S) of the first MOSFET 12, the gate (G)-source (S) voltage is clamped to the Zener voltage of the Zener diode 11.

また、ツェナーダイオード11は、フォトダイオードアレイ7に並列接続されている。フォトダイオードアレイ7のアノードがツェナーダイオード11のカソード電極11bに接続され、かつフォトダイオードアレイ7のカソードがツェナーダイオード11のアノード電極11aに接続されている、
このようにすることで、例えば、ツェナー電圧が20Vであるツェナーダイオード11を用いることで、駆動信号に相当するフォトダイオードアレイ7の出力電圧が変動しても、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧を使用可能領域で安定化させることができる。つまり、第1MOSFET12の出力電流の変動を抑制できる。また、第1MOSFET12のオン抵抗を低くでき、出力電流を高められる。
The Zener diode 11 is connected in parallel to the photodiode array 7. The anode of the photodiode array 7 is connected to the cathode electrode 11b of the Zener diode 11, and the cathode of the photodiode array 7 is connected to the anode electrode 11a of the Zener diode 11.
In this way, for example, by using a Zener diode 11 with a Zener voltage of 20 V, even if the output voltage of the photodiode array 7 corresponding to the drive signal fluctuates, the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12 can be stabilized in the usable region. In other words, fluctuations in the output current of the first MOSFET 12 can be suppressed. In addition, the on-resistance of the first MOSFET 12 can be reduced, and the output current can be increased.

また、本実施形態によれば、半導体リレー1の周囲温度の大幅な変化に対しても、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧を使用可能領域で安定化させ、半導体リレー1を高出力化できる。このことについて、図4を参照しながらさらに説明する。 In addition, according to this embodiment, the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12 can be stabilized within the usable range even when the ambient temperature of the semiconductor relay 1 changes significantly, and the semiconductor relay 1 can be made to have a high output. This will be further explained with reference to FIG. 4.

図4は、フォトダイオードアレイの出力電圧とツェナーダイオードのツェナー電圧の温度依存性を示す。 Figure 4 shows the temperature dependence of the output voltage of the photodiode array and the Zener voltage of the Zener diode.

第1MOSFET12の出力電流を高めるために、使用可能領域内で、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧をできる限り高くすることが考えられる。 In order to increase the output current of the first MOSFET 12, it is possible to increase the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12 as much as possible within the usable region.

しかし、第1MOSFET12の出力電流が高くなると、それに伴った第1MOSFET12の発熱量も大きくなり、半導体リレー1の内部温度が上昇してしまう。また、これとは別に、半導体リレー1が配置された外部環境の温度が上昇することも考えられる。以降の説明において、半導体リレー1の内部の温度及び半導体リレー1の外部環境の温度を総称して、半導体リレー1の周囲温度と呼ぶ。 However, as the output current of the first MOSFET 12 increases, the amount of heat generated by the first MOSFET 12 also increases, causing the internal temperature of the semiconductor relay 1 to rise. Apart from this, the temperature of the external environment in which the semiconductor relay 1 is placed may also rise. In the following explanation, the temperature inside the semiconductor relay 1 and the temperature of the external environment of the semiconductor relay 1 are collectively referred to as the ambient temperature of the semiconductor relay 1.

一般に、フォトダイオードの出力電圧は負の温度依存性を有するため、半導体リレー1の周囲温度が高くなるにつれて、フォトダイオードアレイ7の出力電圧も低下する。このことにより、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧、ひいては、半導体リレー1の出力電流が低下してしまう。 In general, the output voltage of a photodiode has a negative temperature dependency, so as the ambient temperature of the semiconductor relay 1 increases, the output voltage of the photodiode array 7 also decreases. This causes the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12, and therefore the output current of the semiconductor relay 1, to decrease.

一方、本実施形態によれば、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧がツェナー電圧でクランプされるため、前述した半導体リレー1の出力電流の低下は起こらないように見える。 On the other hand, in this embodiment, the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12 is clamped to the Zener voltage, so the aforementioned decrease in the output current of the semiconductor relay 1 does not appear to occur.

しかし、ツェナーダイオード11のツェナー電圧が、フォトダイオードアレイ7の出力電圧と同様に負の温度依存性を有していると、周囲温度の上昇につれて、フォトダイオードアレイ7の出力電圧とツェナー電圧の両方ともに低下する。この場合、ツェナー電圧の低下に伴い、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧が所望の値にクランプされず、半導体リレー1の出力電流が所望の範囲よりも低下してしまうことがある。 However, if the Zener voltage of the Zener diode 11 has a negative temperature dependency, like the output voltage of the photodiode array 7, then as the ambient temperature rises, both the output voltage of the photodiode array 7 and the Zener voltage will decrease. In this case, as the Zener voltage decreases, the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12 is not clamped to the desired value, and the output current of the semiconductor relay 1 may fall below the desired range.

一方、ツェナーダイオード11のツェナー電圧は、一般に、その値に応じて異なる温度依存性を有する。ツェナー電圧が5Vである場合を境界として、ツェナー電圧が5V以下である場合、周囲温度の上昇に伴い、ツェナー電圧は低下する。つまり、この場合のツェナー電圧は負の温度依存性を有する。一方、ツェナー電圧が5Vを超える場合、周囲温度の上昇に伴い、ツェナー電圧は上昇する。つまり、この場合のツェナー電圧は正の温度依存性を有する。 On the other hand, the Zener voltage of the Zener diode 11 generally has different temperature dependencies depending on its value. When the Zener voltage is 5V or less, the Zener voltage decreases as the ambient temperature increases, with the Zener voltage being 5V as the boundary. In other words, the Zener voltage in this case has a negative temperature dependency. On the other hand, when the Zener voltage exceeds 5V, the Zener voltage increases as the ambient temperature increases. In other words, the Zener voltage in this case has a positive temperature dependency.

このことに鑑み、本実施形態では、半導体リレー1にツェナー電圧が正の温度依存性を有するツェナーダイオード11を適用している。その結果、図4に四角枠で示すように、周囲温度が-40℃~+100℃の範囲で、ツェナー電圧は18V~23Vの範囲で変化する。つまり、周囲温度が-40℃~+100℃の範囲で、フォトダイオードアレイ7の出力電圧は、18V~23Vの範囲にクランプされる。このことにより、半導体リレー1の出力電流が所望の範囲を外れてさらに低下するのを抑制できる。 In consideration of this, in this embodiment, a Zener diode 11 whose Zener voltage has a positive temperature dependency is applied to the semiconductor relay 1. As a result, as shown by the rectangular frame in FIG. 4, when the ambient temperature is in the range of -40°C to +100°C, the Zener voltage varies in the range of 18V to 23V. In other words, when the ambient temperature is in the range of -40°C to +100°C, the output voltage of the photodiode array 7 is clamped in the range of 18V to 23V. This makes it possible to prevent the output current of the semiconductor relay 1 from falling outside the desired range.

なお、図4に示す例では、フォトダイオードを29個、直列に接続したフォトダイオードアレイ7が用いられており、その出力電圧の温度依存性は、-0.068V/℃(フォトダイオード1個あたりで、-2.34mV/℃)であった。ただし、フォトダイオードアレイ7に含まれるフォトダイオードの個数は特にこれに限定されない。また、フォトダイオードの個数が同じであっても、LED5の出力光の光量が多くなれば、フォトダイオードアレイ7の出力電圧は上昇する。 In the example shown in FIG. 4, a photodiode array 7 is used in which 29 photodiodes are connected in series, and the temperature dependency of the output voltage is -0.068 V/°C (-2.34 mV/°C per photodiode). However, the number of photodiodes included in the photodiode array 7 is not particularly limited to this. Also, even if the number of photodiodes is the same, if the amount of light output by the LED 5 increases, the output voltage of the photodiode array 7 will increase.

また、ツェナーダイオード11のツェナー電圧は、第1MOSFET12のゲート(G)-ソース(S)間電圧の目標値に応じて、適宜変更されうる。なお、ツェナー電圧の温度依存性が正である範囲において、ツェナー電圧が増加するにつれて電圧増加の温度係数も増加する。図4に示す例では、ツェナー電圧の温度係数は、+16mV/℃であるが、異なるツェナー電圧のツェナーダイオード11を用いれば、温度係数も変化する。よって、周囲温度の変化に対して、第1MOSFET12を安定して動作させるために、フォトダイオードアレイ7に含まれるフォトダイオードの個数やLED5の出力光の光量、さらに、ツェナーダイオード11のツェナー電圧を適切に選択する必要がある。 The Zener voltage of the Zener diode 11 can be changed as appropriate according to the target value of the gate (G)-source (S) voltage of the first MOSFET 12. In addition, in the range in which the temperature dependency of the Zener voltage is positive, the temperature coefficient of the voltage increase increases as the Zener voltage increases. In the example shown in FIG. 4, the temperature coefficient of the Zener voltage is +16 mV/°C, but if a Zener diode 11 with a different Zener voltage is used, the temperature coefficient also changes. Therefore, in order to operate the first MOSFET 12 stably against changes in the ambient temperature, it is necessary to appropriately select the number of photodiodes included in the photodiode array 7, the amount of light output by the LED 5, and further the Zener voltage of the Zener diode 11.

また、本実施形態では、第1出力端子16の内部配置部16a(第1基板18)が第1MOSFET12に直接接続されている。このことにより、第1MOSFET12の動作中に生じた熱を第1出力端子16を介して外部に排出でき、第1MOSFET12の動作安定性を高められる。 In addition, in this embodiment, the internal arrangement portion 16a (first substrate 18) of the first output terminal 16 is directly connected to the first MOSFET 12. This allows heat generated during operation of the first MOSFET 12 to be discharged to the outside via the first output terminal 16, thereby improving the operational stability of the first MOSFET 12.

(実施形態2)
図5は、実施形態2に係る半導体リレーの等価回路図を示し、図6は、実施形態2に係る半導体リレーの要部の上面図を示す。なお、説明の便宜上、図5,6及び以降に示す各図面において、実施形態1と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
Fig. 5 shows an equivalent circuit diagram of the semiconductor relay according to the second embodiment, and Fig. 6 shows a top view of the main part of the semiconductor relay according to the second embodiment. For ease of explanation, in Figs. 5 and 6 and the subsequent drawings, the same reference numerals are used for the same parts as those in the first embodiment, and detailed explanations thereof will be omitted.

図5,6に示す本実施形態の半導体リレー1は、以下に示す点で、図1,3に示す実施形態1の半導体リレー1と異なる。 The semiconductor relay 1 of this embodiment shown in Figures 5 and 6 differs from the semiconductor relay 1 of embodiment 1 shown in Figures 1 and 3 in the following ways.

第1に、半導体リレー1は、出力用素子として第2MOSFET13をさらに備えている。第1MOSFET12と同様に、第2MOSFET13はSiCで構成されている。また、第2MOSFET13の入出力特性は、第1MOSFET12の入出力特性と同じになるように構成されている。例えば、第2MOSFET13のしきい値電圧は、第1MOSFET12のしきい値電圧と同じである。 First, the semiconductor relay 1 further includes a second MOSFET 13 as an output element. Like the first MOSFET 12, the second MOSFET 13 is made of SiC. The input/output characteristics of the second MOSFET 13 are configured to be the same as those of the first MOSFET 12. For example, the threshold voltage of the second MOSFET 13 is the same as the threshold voltage of the first MOSFET 12.

第2に、駆動回路2の第1出力端子3、言い換えると、フォトダイオードアレイ7のアノードは、ワイヤ23と第2基板19とを介して、第2MOSFET13のゲート電極13aにも接続されている。また、ツェナーダイオード11のカソード電極11bは、第2基板19に直接接続されている。よって、ツェナーダイオード11のカソード電極11bは、第2MOSFET13のゲート電極13aにも接続されている。 Secondly, the first output terminal 3 of the drive circuit 2, in other words, the anode of the photodiode array 7, is also connected to the gate electrode 13a of the second MOSFET 13 via the wire 23 and the second substrate 19. In addition, the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 is directly connected to the second substrate 19. Therefore, the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 is also connected to the gate electrode 13a of the second MOSFET 13.

第3に、駆動回路2の第2出力端子4、言い換えると、フォトダイオードアレイ7のカソードは、ワイヤ23とツェナーダイオード11のアノード電極11aとを介して、第2MOSFET13のソース電極13bにも接続されている。つまり、ツェナーダイオード11のアノード電極11aは、第2MOSFET13のソース電極13bにも接続されている。 Thirdly, the second output terminal 4 of the drive circuit 2, in other words, the cathode of the photodiode array 7, is also connected to the source electrode 13b of the second MOSFET 13 via the wire 23 and the anode electrode 11a of the Zener diode 11. In other words, the anode electrode 11a of the Zener diode 11 is also connected to the source electrode 13b of the second MOSFET 13.

本実施形態における半導体リレー1は、以下に示すように動作する。 The semiconductor relay 1 in this embodiment operates as follows:

第2出力端子17に対して第1出力端子16が異なる電位となるように、第1出力端子16と第2出力端子17との間に所定の信号が印加された状態であるとする。 It is assumed that a predetermined signal is applied between the first output terminal 16 and the second output terminal 17 so that the first output terminal 16 has a different potential relative to the second output terminal 17.

第1入力端子14と第2入力端子15との間に入力信号が印加されると、前述したように、駆動回路2の第1出力端子3と第2出力端子4との間の電圧、言い換えると、駆動回路2から出力される駆動信号が、フォトダイオードアレイ7の出力電圧と同じになる。 When an input signal is applied between the first input terminal 14 and the second input terminal 15, as described above, the voltage between the first output terminal 3 and the second output terminal 4 of the drive circuit 2, in other words, the drive signal output from the drive circuit 2, becomes the same as the output voltage of the photodiode array 7.

駆動回路2の第1出力端子3は、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のそれぞれのゲート電極12a,13aに接続されている。駆動回路2の第2出力端子4は、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のそれぞれのソース電極12b,13bに接続されている。フォトダイオードアレイ7の出力電圧が第1MOSFET12及び第2MOSFET13のしきい値電圧のそれぞれを超えて上昇すると、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のソース(S)-ドレイン(D)間がそれぞれオン状態となる。その結果、第1出力端子16と第2出力端子17との間が導通状態となる。つまり、第1入力端子14と第2入力端子15との間に印加された入力信号に基づいて、第1出力端子16及び第2出力端子17との間で出力信号がオン状態となる。 The first output terminal 3 of the drive circuit 2 is connected to the gate electrodes 12a, 13a of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13. The second output terminal 4 of the drive circuit 2 is connected to the source electrodes 12b, 13b of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13. When the output voltage of the photodiode array 7 rises above the threshold voltages of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13, the source (S)-drain (D) of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 are turned on. As a result, the first output terminal 16 and the second output terminal 17 are turned on. In other words, the output signal is turned on between the first output terminal 16 and the second output terminal 17 based on the input signal applied between the first input terminal 14 and the second input terminal 15.

第1入力端子14と第2入力端子15との間で、信号の入力が停止すると、LED5からの発光も停止する。これに応じて、フォトダイオードアレイ7では電流が発生しなくなり、その結果、駆動回路2は停止する。 When the input of the signal between the first input terminal 14 and the second input terminal 15 stops, the light emission from the LED 5 also stops. In response, the current stops flowing in the photodiode array 7, and as a result, the drive circuit 2 stops.

このことにより、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間のそれぞれで電圧が低下する。当該電圧が、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のしきい値電圧を下回ると、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のソース(S)-ドレイン(D)間がそれぞれオフ状態となり、第1出力端子16と第2出力端子17との間が非導通状態となる。このことにより、第1出力端子16と第2出力端子17との間で出力信号がオフ状態となる。 As a result, the voltage drops between the gate (G) and source (S) of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13. When this voltage falls below the threshold voltage of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13, the source (S) and drain (D) of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 are each turned off, and a non-conductive state is established between the first output terminal 16 and the second output terminal 17. As a result, the output signal between the first output terminal 16 and the second output terminal 17 is turned off.

また、実施形態1に示すのと同様に、フォトダイオードアレイ7の出力電圧が大幅に上昇しても、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間電圧は、ツェナーダイオード11のツェナー電圧でそれぞれクランプされ、ツェナー電圧以上には上昇しない。 Also, as in the first embodiment, even if the output voltage of the photodiode array 7 increases significantly, the gate (G)-source (S) voltages of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 are clamped to the Zener voltage of the Zener diode 11, and do not increase above the Zener voltage.

以上の通りであるから、本実施形態によれば、実施形態1に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、半導体リレー1の高耐圧化、低オン抵抗化及び低容量化が図れる。これらのことにより、半導体リレー1の出力電流を高められる。 As described above, this embodiment can achieve the same effects as the configuration shown in embodiment 1. In other words, the semiconductor relay 1 can have a high withstand voltage, low on-resistance, and low capacitance. As a result, the output current of the semiconductor relay 1 can be increased.

また、駆動信号に相当するフォトダイオードアレイ7の出力電圧が変動しても、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間電圧をそれぞれ使用可能領域で安定化させることができる。さらに、半導体リレー1の周囲温度の大幅な変化に対しても、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間電圧をそれぞれ使用可能領域で安定化させることができる。これらのことにより、半導体リレー1の出力電流を高められる。 In addition, even if the output voltage of the photodiode array 7, which corresponds to the drive signal, fluctuates, the gate (G)-source (S) voltages of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 can be stabilized in their respective usable ranges. Furthermore, even if the ambient temperature of the semiconductor relay 1 changes significantly, the gate (G)-source (S) voltages of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 can be stabilized in their respective usable ranges. As a result, the output current of the semiconductor relay 1 can be increased.

また、実施形態1に示す構成とは異なり、本実施形態によれば、第1出力端子16から第2出力端子17に信号を伝送できるとともに、第2出力端子17から第1出力端子16にも信号を伝送できる。つまり、第1出力端子16と第2出力端子17との間で、双方向に信号を伝送することができる。 In addition, unlike the configuration shown in embodiment 1, according to this embodiment, a signal can be transmitted from the first output terminal 16 to the second output terminal 17, and also from the second output terminal 17 to the first output terminal 16. In other words, a signal can be transmitted in both directions between the first output terminal 16 and the second output terminal 17.

なお、本実施形態では、第1出力端子16の内部配置部16a(第1基板18)が第1MOSFET12に直接接続されているだけでなく、第2出力端子17の内部配置部17a(第3基板20)が第2MOSFET13に直接接続されている。このことにより、第1MOSFET12の動作中に生じた熱を第1出力端子16を介して外部に排出でき、第1MOSFET12の動作安定性を高められる。同時に、第2MOSFET13の動作中に生じた熱を第2出力端子17を介して外部に排出でき、第2MOSFET13の動作安定性を高められる。 In this embodiment, not only is the internal portion 16a (first substrate 18) of the first output terminal 16 directly connected to the first MOSFET 12, but the internal portion 17a (third substrate 20) of the second output terminal 17 is directly connected to the second MOSFET 13. This allows heat generated during operation of the first MOSFET 12 to be discharged to the outside via the first output terminal 16, improving the operational stability of the first MOSFET 12. At the same time, heat generated during operation of the second MOSFET 13 can be discharged to the outside via the second output terminal 17, improving the operational stability of the second MOSFET 13.

(実施形態3)
図7は、実施形態3に係る半導体リレーの等価回路図を示し、図8は、実施形態3に係る半導体リレーの要部の上面図を示す。
(Embodiment 3)
FIG. 7 shows an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to the third embodiment, and FIG. 8 shows a top view of a main part of the semiconductor relay according to the third embodiment.

図7,8に示す本実施形態の半導体リレー1は、以下に示す点で、図5,6に示す実施形態2の半導体リレー1と異なる。 The semiconductor relay 1 of this embodiment shown in Figures 7 and 8 differs from the semiconductor relay 1 of embodiment 2 shown in Figures 5 and 6 in the following ways.

図8に示すように、第1MOSFET12と第2MOSFET13は同一チップ上に形成されている。また、第1MOSFET12及び第2MOSFET13において、それぞれのゲート(G)とソース(S)とが共通している。 As shown in FIG. 8, the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 are formed on the same chip. In addition, the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 share the same gate (G) and source (S).

具体的には、同じチップに、第1MOSFET12のドレイン(D)と第2MOSFET13のドレイン(D)が互いに離間して形成されている。それぞれのドレイン(D)の外縁を囲むように、共通のゲート(G)が形成されている。また、ゲート(G)を挟んでドレイン(D)と対向する位置に共通のソース(S)が形成されている。 Specifically, the drain (D) of the first MOSFET 12 and the drain (D) of the second MOSFET 13 are formed on the same chip, spaced apart from each other. A common gate (G) is formed to surround the outer edge of each drain (D). In addition, a common source (S) is formed at a position facing the drain (D) across the gate (G).

また、同一チップ上に形成された第1MOSFET12及び第2MOSFET13は、第4基板21に直接接続されている。第4基板21は、ハウジング22の内部に収容され、第1入力端子14、第2入力端子15、第1入力端子14、第2入力端子15及び第2基板19と同じ材質からなる導電部材である。なお、第4基板21は、第1出力端子16、第2出力端子17及び第2基板19と物理的に分離されている。 The first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 formed on the same chip are directly connected to the fourth substrate 21. The fourth substrate 21 is housed inside the housing 22 and is a conductive member made of the same material as the first input terminal 14, the second input terminal 15, the first input terminal 14, the second input terminal 15, and the second substrate 19. The fourth substrate 21 is physically separated from the first output terminal 16, the second output terminal 17, and the second substrate 19.

第1MOSFET12及び第2MOSFET13の共通のゲート電極12a(13a)は、ワイヤ23により、第2基板19に接続されている。また、第1MOSFET12のソース電極12bは、ワイヤ23により、駆動回路2の第2出力端子4に接続されている。第2MOSFET13のソース電極13bは、ワイヤ23により、駆動回路2の第2出力端子4と同電位であるツェナーダイオード11のアノード電極11aに接続されている。また、第1MOSFET12のドレイン電極12cは第1出力端子16に、第2MOSFET13のドレイン電極13cは第2出力端子17に、ワイヤ23により、それぞれ接続されている。 The common gate electrode 12a (13a) of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 is connected to the second substrate 19 by a wire 23. The source electrode 12b of the first MOSFET 12 is connected to the second output terminal 4 of the drive circuit 2 by a wire 23. The source electrode 13b of the second MOSFET 13 is connected to the anode electrode 11a of the Zener diode 11, which has the same potential as the second output terminal 4 of the drive circuit 2, by a wire 23. The drain electrode 12c of the first MOSFET 12 is connected to the first output terminal 16, and the drain electrode 13c of the second MOSFET 13 is connected to the second output terminal 17 by a wire 23.

本実施形態によれば、実施形態2に示す構成と同様の効果を奏することができる。つまり、半導体リレー1の高耐圧化、低オン抵抗化及び低容量化が図れる。これらのことにより、半導体リレー1の高出力化が図れる。 According to this embodiment, it is possible to achieve the same effects as the configuration shown in embodiment 2. In other words, it is possible to achieve a high voltage resistance, low on-resistance, and low capacitance of the semiconductor relay 1. As a result, it is possible to achieve a high output of the semiconductor relay 1.

また、駆動信号に相当するフォトダイオードアレイ7の出力電圧の変動や、半導体リレー1の周囲温度の大幅な変化に対しても、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間電圧をそれぞれ使用可能領域で安定化させることができる。これらのことにより、半導体リレー1の出力電流を高められる。 In addition, even if there is a fluctuation in the output voltage of the photodiode array 7, which corresponds to the drive signal, or a large change in the ambient temperature of the semiconductor relay 1, the gate (G)-source (S) voltages of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 can be stabilized within their respective usable ranges. As a result, the output current of the semiconductor relay 1 can be increased.

また、本実施形態によれば、第1出力端子16から第2出力端子17に信号を伝送できるとともに、第2出力端子17から第1出力端子16にも信号を伝送できる。つまり、第1出力端子16と第2出力端子17との間で、双方向に信号を伝送することができる。 Furthermore, according to this embodiment, a signal can be transmitted from the first output terminal 16 to the second output terminal 17, and also from the second output terminal 17 to the first output terminal 16. In other words, a signal can be transmitted in both directions between the first output terminal 16 and the second output terminal 17.

また、本実施形態によれば、第1MOSFET12と第2MOSFET13とを同一チップ上に形成するとともに、それぞれのゲート(G)とソース(S)とが共通している。このようにすることで、第1MOSFET12及び第2MOSFET13の合計の面積を、実施形態2に示す例に比べて小さくできる。このことにより、半導体リレー1を小型化できる。 In addition, according to this embodiment, the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 are formed on the same chip, and each has a common gate (G) and source (S). In this way, the total area of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 can be made smaller than that of the example shown in embodiment 2. This allows the semiconductor relay 1 to be made smaller.

また、第1MOSFET12及び第2MOSFET13と、他の部品や部材とを接続するワイヤ23の本数を、実施形態2に示す例に比べて削減できる。このことにより、ワイヤボンディング工程を簡素化でき、半導体リレー1の製造時間や製造コストを低減できる。また、ワイヤ23の本数を削減することで、半導体リレー1における伝送信号の高周波特性を良化できる。 In addition, the number of wires 23 connecting the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 to other components and members can be reduced compared to the example shown in embodiment 2. This simplifies the wire bonding process, and reduces the manufacturing time and manufacturing costs of the semiconductor relay 1. Furthermore, by reducing the number of wires 23, the high-frequency characteristics of the transmission signal in the semiconductor relay 1 can be improved.

(実施形態4)
図9は、実施形態4に係る半導体リレーの等価回路図を示し、図10は、実施形態4に係る半導体リレーの要部の上面図を示す。
(Embodiment 4)
FIG. 9 shows an equivalent circuit diagram of the semiconductor relay according to the fourth embodiment, and FIG. 10 shows a top view of a main part of the semiconductor relay according to the fourth embodiment.

図9,10に示す本実施形態の半導体リレー1は、ツェナーダイオード11が光駆動IC6に内蔵されている、言い換えると、ツェナーダイオード11が駆動回路2と同一チップ上に配置されている点で、図1,3に示す実施形態1の半導体リレー1と異なる。つまり、光駆動IC6の内部で、ツェナーダイオード11のカソード電極11bが駆動回路2の第1出力端子3に、アノード電極11aが駆動回路2の第2出力端子4にそれぞれ接続されている。 The semiconductor relay 1 of this embodiment shown in Figures 9 and 10 differs from the semiconductor relay 1 of embodiment 1 shown in Figures 1 and 3 in that the Zener diode 11 is built into the light-driven IC 6, in other words, the Zener diode 11 is arranged on the same chip as the drive circuit 2. In other words, inside the light-driven IC 6, the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 is connected to the first output terminal 3 of the drive circuit 2, and the anode electrode 11a is connected to the second output terminal 4 of the drive circuit 2.

本実施形態によれば、実施形態1に示す構成と同様の効果を奏することができる。つまり、半導体リレー1の高耐圧化、低オン抵抗化及び低容量化が図れる。これらのことにより、半導体リレー1の高出力化が図れる。 According to this embodiment, it is possible to achieve the same effects as the configuration shown in the first embodiment. In other words, it is possible to achieve a high voltage resistance, low on-resistance, and low capacitance of the semiconductor relay 1. As a result, it is possible to achieve a high output of the semiconductor relay 1.

また、駆動信号に相当するフォトダイオードアレイ7の出力電圧の変動や、半導体リレー1の周囲温度の大幅な変化に対しても、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間電圧をそれぞれ使用可能領域で安定化させることができる。これらのことにより、半導体リレー1の出力電流を高められる。 In addition, even if there is a fluctuation in the output voltage of the photodiode array 7, which corresponds to the drive signal, or a large change in the ambient temperature of the semiconductor relay 1, the gate (G)-source (S) voltages of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 can be stabilized within their respective usable ranges. As a result, the output current of the semiconductor relay 1 can be increased.

また、第1MOSFET12及び第2MOSFET13と、他の部品や部材とを接続するワイヤ23の本数を、実施形態1に示す例に比べて削減できる。さらに、ツェナーダイオード11が駆動回路2に内蔵されることによっても、ワイヤ23の本数を削減できる。これらのことにより、ワイヤボンディング工程を簡素化でき、半導体リレー1の製造時間や製造コストを低減できる。また、ワイヤ23の本数を削減することで、半導体リレー1における伝送信号の高周波特性を良化できる。 In addition, the number of wires 23 connecting the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 to other components and members can be reduced compared to the example shown in embodiment 1. Furthermore, the number of wires 23 can be reduced by incorporating the Zener diode 11 in the drive circuit 2. As a result, the wire bonding process can be simplified, and the manufacturing time and manufacturing costs of the semiconductor relay 1 can be reduced. Furthermore, by reducing the number of wires 23, the high-frequency characteristics of the transmission signal in the semiconductor relay 1 can be improved.

(実施形態5)
図11は、実施形態5に係る半導体リレーの等価回路図を示し、図12は、実施形態5に係る半導体リレーの要部の上面図を示す。
(Embodiment 5)
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to the fifth embodiment, and FIG. 12 is a top view of a main part of the semiconductor relay according to the fifth embodiment.

図11,12に示す本実施形態の半導体リレー1は、ツェナーダイオード11が光駆動IC6に内蔵されている、言い換えると、ツェナーダイオード11が駆動回路2と同一チップ上に配置されている点で、図5,6に示す実施形態2の半導体リレー1と異なる。実施形態4に示すのと同様に、光駆動IC6の内部で、ツェナーダイオード11のカソード電極11bが駆動回路2の第1出力端子3に、アノード電極11aが駆動回路2の第2出力端子4にそれぞれ接続されている。 The semiconductor relay 1 of this embodiment shown in Figures 11 and 12 differs from the semiconductor relay 1 of embodiment 2 shown in Figures 5 and 6 in that the Zener diode 11 is built into the light-driven IC 6, in other words, the Zener diode 11 is arranged on the same chip as the drive circuit 2. As in embodiment 4, inside the light-driven IC 6, the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 is connected to the first output terminal 3 of the drive circuit 2, and the anode electrode 11a is connected to the second output terminal 4 of the drive circuit 2.

なお、本実施形態において、駆動回路2の第1出力端子3は2個設けられており、これらは、光駆動IC6の内部で電気的に接続されている。一方の第1出力端子3と第1MOSFET12のゲート電極12aとが、ワイヤ23により接続されている。他方の第1出力端子3と第2MOSFET13のゲート電極13aとが、ワイヤ23により接続されている。 In this embodiment, the drive circuit 2 has two first output terminals 3, which are electrically connected inside the light drive IC 6. One of the first output terminals 3 is connected to the gate electrode 12a of the first MOSFET 12 by a wire 23. The other first output terminal 3 is connected to the gate electrode 13a of the second MOSFET 13 by a wire 23.

本実施形態によれば、実施形態2に示す構成と同様の効果を奏することができる。つまり、半導体リレー1の高耐圧化、低オン抵抗化及び低容量化が図れる。これらのことにより、半導体リレー1の高出力化が図れる。 According to this embodiment, it is possible to achieve the same effects as the configuration shown in embodiment 2. In other words, it is possible to achieve a high voltage resistance, low on-resistance, and low capacitance of the semiconductor relay 1. As a result, it is possible to achieve a high output of the semiconductor relay 1.

また、駆動信号に相当するフォトダイオードアレイ7の出力電圧の変動や、半導体リレー1の周囲温度の大幅な変化に対しても、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間電圧をそれぞれ使用可能領域で安定化させることができる。これらのことにより、半導体リレー1の出力電流を高められる。 In addition, even if there is a fluctuation in the output voltage of the photodiode array 7, which corresponds to the drive signal, or a large change in the ambient temperature of the semiconductor relay 1, the gate (G)-source (S) voltages of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 can be stabilized within their respective usable ranges. As a result, the output current of the semiconductor relay 1 can be increased.

また、第1出力端子16と第2出力端子17との間で、双方向に信号を伝送することができる。 In addition, signals can be transmitted in both directions between the first output terminal 16 and the second output terminal 17.

また、第1MOSFET12及び第2MOSFET13と、他の部品や部材とを接続するワイヤ23の本数を、実施形態2に示す例に比べて削減できる。さらに、ツェナーダイオード11が駆動回路2に内蔵されることによっても、ワイヤ23の本数を削減できる。これらのことにより、ワイヤボンディング工程を簡素化でき、半導体リレー1の製造時間や製造コストを低減できる。また、ワイヤ23の本数を削減することで、半導体リレー1における伝送信号の高周波特性を良化できる。 In addition, the number of wires 23 connecting the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 to other components and members can be reduced compared to the example shown in embodiment 2. Furthermore, the number of wires 23 can be reduced by incorporating the Zener diode 11 in the drive circuit 2. As a result, the wire bonding process can be simplified, and the manufacturing time and manufacturing costs of the semiconductor relay 1 can be reduced. Furthermore, by reducing the number of wires 23, the high-frequency characteristics of the transmission signal in the semiconductor relay 1 can be improved.

(実施形態6)
図13は、実施形態6に係る半導体リレーの等価回路図を示し、図14は、実施形態6に係る半導体リレーの要部の上面図を示す。
(Embodiment 6)
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor relay according to the sixth embodiment, and FIG. 14 is a top view of a main part of the semiconductor relay according to the sixth embodiment.

図13,14に示す本実施形態の半導体リレー1は、ツェナーダイオード11が光駆動IC6に内蔵されている、言い換えると、ツェナーダイオード11が駆動回路2と同一チップ上に配置されている点で、図7,8に示す実施形態3の半導体リレー1と異なる。実施形態4に示すのと同様に、光駆動IC6の内部で、ツェナーダイオード11のカソード電極11bが駆動回路2の第1出力端子3に、アノード電極11aが駆動回路2の第2出力端子4にそれぞれ接続されている。 The semiconductor relay 1 of this embodiment shown in Figures 13 and 14 differs from the semiconductor relay 1 of embodiment 3 shown in Figures 7 and 8 in that the Zener diode 11 is built into the light-driven IC 6, in other words, the Zener diode 11 is arranged on the same chip as the drive circuit 2. As in embodiment 4, inside the light-driven IC 6, the cathode electrode 11b of the Zener diode 11 is connected to the first output terminal 3 of the drive circuit 2, and the anode electrode 11a is connected to the second output terminal 4 of the drive circuit 2.

なお、本実施形態において、第1MOSFET12及び第2MOSFET13の共通のゲート電極12a(13a)は、ワイヤ23により、ツェナーダイオード11のカソード電極11bと同電位である駆動回路2の第1出力端子3に接続されている。また、第1MOSFET12のソース電極12bと同電位である第2MOSFET13のソース電極13bは、ワイヤ23により、ツェナーダイオード11のアノード電極11aと同電位である第2基板19に接続されている。また、第1MOSFET12のドレイン電極12cは第1出力端子16に、第2MOSFET13のドレイン電極13cは第2出力端子17に、ワイヤ23により、それぞれ接続されている。 In this embodiment, the common gate electrode 12a (13a) of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 is connected by a wire 23 to the first output terminal 3 of the drive circuit 2, which is at the same potential as the cathode electrode 11b of the Zener diode 11. The source electrode 13b of the second MOSFET 13, which is at the same potential as the source electrode 12b of the first MOSFET 12, is connected by a wire 23 to the second substrate 19, which is at the same potential as the anode electrode 11a of the Zener diode 11. The drain electrode 12c of the first MOSFET 12 is connected to the first output terminal 16, and the drain electrode 13c of the second MOSFET 13 is connected to the second output terminal 17, by wires 23.

本実施形態によれば、実施形態3に示す構成と同様の効果を奏することができる。つまり、半導体リレー1の高耐圧化、低オン抵抗化及び低容量化が図れる。これらのことにより、半導体リレー1の出力電流を高められる。 According to this embodiment, it is possible to achieve the same effect as the configuration shown in the third embodiment. In other words, it is possible to achieve a high withstand voltage, a low on-resistance, and a low capacitance of the semiconductor relay 1. As a result, it is possible to increase the output current of the semiconductor relay 1.

また、駆動信号に相当するフォトダイオードアレイ7の出力電圧の変動や、半導体リレー1の周囲温度の大幅な変化に対しても、第1MOSFET12及び第2MOSFET13のゲート(G)-ソース(S)間電圧をそれぞれ使用可能領域で安定化させることができる。これらのことにより、半導体リレー1の出力電流を高められる。 In addition, even if there is a fluctuation in the output voltage of the photodiode array 7, which corresponds to the drive signal, or a large change in the ambient temperature of the semiconductor relay 1, the gate (G)-source (S) voltages of the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 can be stabilized within their respective usable ranges. As a result, the output current of the semiconductor relay 1 can be increased.

また、第1出力端子16と第2出力端子17との間で、双方向に信号を伝送することができる。 In addition, signals can be transmitted in both directions between the first output terminal 16 and the second output terminal 17.

また、第1MOSFET12及び第2MOSFET13と、他の部品や部材とを接続するワイヤ23の本数を、実施形態3に示す例に比べて削減できる。さらに、ツェナーダイオード11が駆動回路2に内蔵されることによっても、ワイヤ23の本数を削減できる。これらのことにより、ワイヤボンディング工程を簡素化でき、半導体リレー1の製造時間や製造コストを低減できる。また、ワイヤ23の本数を削減することで、半導体リレー1における伝送信号の高周波特性を良化できる。 In addition, the number of wires 23 connecting the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 to other components and members can be reduced compared to the example shown in embodiment 3. Furthermore, the number of wires 23 can be reduced by incorporating the Zener diode 11 in the drive circuit 2. As a result, the wire bonding process can be simplified, and the manufacturing time and manufacturing costs of the semiconductor relay 1 can be reduced. Furthermore, by reducing the number of wires 23, the high-frequency characteristics of the transmission signal in the semiconductor relay 1 can be improved.

(その他の実施形態)
本願明細書では、第1出力端子16及び第2出力端子17ともに、ハウジング22の内部に収容された内部配置部16a,17aを有しているが、内部配置部16a,17aが、それぞれ第1出力端子16及び第2出力端子17と物理的に分離されていてもよい。
Other Embodiments
In this specification, both the first output terminal 16 and the second output terminal 17 have internal portions 16a, 17a accommodated inside the housing 22, but the internal portions 16a, 17a may be physically separated from the first output terminal 16 and the second output terminal 17, respectively.

例えば、実施形態1,4に示す半導体リレー1において、第1MOSFET12が配置された第1基板18がハウジング22の内部に収容され、第1出力端子16と物理的に分離されていてもよい。ただし、その場合も、第1基板18と第1出力端子16とは、1本または複数本のワイヤ23により電気的に接続される。同様に、実施形態2,5に示す半導体リレー1において、第2MOSFET13が配置された第3基板20がハウジング22の内部に収容され、第2出力端子17と物理的に分離されていてもよい。ただし、その場合も、第3基板20と第2出力端子17とは、1本または複数本のワイヤ23により電気的に接続される。 For example, in the semiconductor relay 1 shown in the first and fourth embodiments, the first board 18 on which the first MOSFET 12 is arranged may be housed inside the housing 22 and physically separated from the first output terminal 16. However, even in this case, the first board 18 and the first output terminal 16 are electrically connected by one or more wires 23. Similarly, in the semiconductor relay 1 shown in the second and fifth embodiments, the third board 20 on which the second MOSFET 13 is arranged may be housed inside the housing 22 and physically separated from the second output terminal 17. However, even in this case, the third board 20 and the second output terminal 17 are electrically connected by one or more wires 23.

第1MOSFET12及び第2MOSFET13を構成する材料が、シリコンよりも高い耐圧を有する別の化合物半導体、例えば、窒化ガリウム(以下、GaNと言う。)や酸化ガリウム(以下、Gaと言う。)であってもよい。 The material forming the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 may be another compound semiconductor having a higher breakdown voltage than silicon, such as gallium nitride (hereinafter referred to as GaN) or gallium oxide (hereinafter referred to as Ga 2 O 3 ).

また、GaNを用いる場合、MOSFETでなくてもよく、別の構造の電界効果トランジスタ(FET)、例えば、接合型FET(J-FET;Junction Field Effect Transistor)や高電子移動度トランジスタ(HEMT; High Electron Mobility Transistor)であってもよい。 In addition, when using GaN, it does not have to be a MOSFET, but a field effect transistor (FET) of a different structure, such as a junction field effect transistor (J-FET) or a high electron mobility transistor (HEMT), may be used.

したがって、本願明細書における第1MOSFET12及び第2MOSFET13は、それぞれ、第1FET12及び第2FET13と読み替えることができる。 Therefore, the first MOSFET 12 and the second MOSFET 13 in this specification can be read as the first FET 12 and the second FET 13, respectively.

また、半導体リレー1の出力用素子として、GaNで構成された第1FET12や第2FET13を用いる場合、ツェナーダイオード11のツェナー電圧が負の温度依存性を有していてもよい。GaNで構成された横型J-FETにおいて、しきい値電圧は5Vよりも小さくなる場合が多い。よって、ツェナー電圧も5V程度またはそれ以下に設定することとなる。この場合、シリコンで構成されたツェナーダイオード11のツェナー電圧の温度依存性は負となるが、温度係数自体がツェナー電圧に応じて小さくなる。したがって、半導体リレー1の周囲温度が大幅に変化しても、ツェナー電圧の変動幅は小さく抑えられる。このため、第1FET12や第2FET13の使用可能な温度範囲は、大幅に狭くなることは無い。 In addition, when the first FET 12 and the second FET 13 made of GaN are used as the output elements of the semiconductor relay 1, the Zener voltage of the Zener diode 11 may have a negative temperature dependency. In a horizontal J-FET made of GaN, the threshold voltage is often smaller than 5V. Therefore, the Zener voltage is set to about 5V or less. In this case, the temperature dependency of the Zener voltage of the Zener diode 11 made of silicon is negative, but the temperature coefficient itself becomes smaller according to the Zener voltage. Therefore, even if the ambient temperature of the semiconductor relay 1 changes significantly, the fluctuation range of the Zener voltage is kept small. Therefore, the usable temperature range of the first FET 12 and the second FET 13 is not significantly narrowed.

また、本願明細書では、駆動回路2におけるLED5と光駆動IC6とが、それぞれ別の部材に配置された例を示したが、特にこれに限定されない。駆動回路2が、LED5と光駆動IC6とが同じパッケージ(図示せず)の内部に収容された構造であり、この駆動回路2が第2基板19に配置されていてもよい。 In addition, in the present specification, an example has been shown in which the LEDs 5 and the light driving IC 6 in the drive circuit 2 are arranged on separate members, but this is not particularly limited. The drive circuit 2 may have a structure in which the LEDs 5 and the light driving IC 6 are housed inside the same package (not shown), and this drive circuit 2 may be arranged on the second substrate 19.

その場合、LED5への電力供給端子として、駆動回路2に第1入力端子24と第2入力端子25とが設けられる。例えば、図15や図16に示すように、駆動回路2の第1入力端子24が、ワイヤ23により、半導体リレー1の第1入力端子14に接続され、駆動回路2の第2入力端子25が、ワイヤ23により、半導体リレー1の第2入力端子15に接続される。 In this case, a first input terminal 24 and a second input terminal 25 are provided in the drive circuit 2 as power supply terminals for the LED 5. For example, as shown in FIG. 15 and FIG. 16, the first input terminal 24 of the drive circuit 2 is connected to the first input terminal 14 of the semiconductor relay 1 by a wire 23, and the second input terminal 25 of the drive circuit 2 is connected to the second input terminal 15 of the semiconductor relay 1 by a wire 23.

また、本願明細書では、駆動回路2が、LED5と光駆動IC6とで構成された、いわゆる、光結合型の回路である例を示したが、特にこれに限定されない。例えば、駆動回路2が、容量結合型の回路や磁気結合型の回路であってもよい。 In addition, in the present specification, an example has been shown in which the drive circuit 2 is a so-called optically coupled circuit composed of an LED 5 and an optically driven IC 6, but this is not particularly limited. For example, the drive circuit 2 may be a capacitively coupled circuit or a magnetically coupled circuit.

本開示の半導体リレーによれば、高出力化が図れるとともに、駆動信号の変動に対する出力電流の変動を抑制可能であり、有用である。 The semiconductor relay disclosed herein is useful because it can achieve high output and suppress fluctuations in the output current in response to fluctuations in the drive signal.

1 半導体リレー
2 駆動回路
3 駆動回路の第1出力端子
4 駆動回路の第2出力端子
5 LED(発光素子)
6 光駆動IC
7 フォトダイオードアレイ(受光素子)
8 ゲート充放電回路
9 MOSFET
10 抵抗
11 ツェナーダイオード
11a アノード電極
11b カソード電極
12 第1MOSFET(第1FET)
12a ゲート電極
12b ソース電極
12c ドレイン電極
13 第2MOSFET(第2FET)
13a ゲート電極
13b ソース電極
13c ドレイン電極
14 第1入力端子
14a 内部配置部
15 第2入力端子
15a 内部配置部
16 第1出力端子
16a 内部配置部
17 第2出力端子
17a 内部配置部
18 第1基板
19 第2基板
20 第3基板
21 第4基板
22 ハウジング
23 ワイヤ
1 Semiconductor relay 2 Drive circuit 3 First output terminal of drive circuit 4 Second output terminal of drive circuit 5 LED (light emitting element)
6 Light driving IC
7 Photodiode array (light receiving element)
8 Gate charge/discharge circuit 9 MOSFET
10 Resistor 11 Zener diode 11a Anode electrode 11b Cathode electrode 12 First MOSFET (first FET)
12a: gate electrode 12b: source electrode 12c: drain electrode 13: second MOSFET (second FET)
13a Gate electrode 13b Source electrode 13c Drain electrode 14 First input terminal 14a Internally disposed portion 15 Second input terminal 15a Internally disposed portion 16 First output terminal 16a Internally disposed portion 17 Second output terminal 17a Internally disposed portion 18 First substrate 19 Second substrate 20 Third substrate 21 Fourth substrate 22 Housing 23 Wire

Claims (13)

第1入力端子と、
第2入力端子と、
前記第1入力端子と前記第2入力端子とに接続され、前記第1入力端子と前記第2入力端子との間に加わる入力信号に応じて駆動信号を出力する駆動回路と、
前記駆動回路から出力された前記駆動信号によりオンオフする、第1FETと、
前記第1FETに接続される第1出力端子と、
前記第1FETに接続される第2出力端子と、
前記駆動回路と接続されるツェナーダイオードと、
を備え、
前記駆動回路の第1出力端子は、前記第1FETのゲートに接続され、
前記駆動回路の第2出力端子は、前記第1FETのソースに接続され、
前記ツェナーダイオードのアノードは前記第1FETのソースに接続され、
前記ツェナーダイオードのカソードは前記第1FETのゲートに接続され、
前記第1FETは、化合物半導体で構成されている、
半導体リレー。
A first input terminal;
A second input terminal;
a drive circuit connected to the first input terminal and the second input terminal, and configured to output a drive signal in response to an input signal applied between the first input terminal and the second input terminal;
a first FET that is turned on and off by the drive signal output from the drive circuit;
a first output terminal connected to the first FET;
a second output terminal connected to the first FET;
a Zener diode connected to the drive circuit;
Equipped with
a first output terminal of the drive circuit is connected to a gate of the first FET;
a second output terminal of the drive circuit connected to a source of the first FET;
the anode of the Zener diode is connected to the source of the first FET;
the cathode of the Zener diode is connected to the gate of the first FET;
The first FET is made of a compound semiconductor.
Solid state relay.
前記化合物半導体は、炭化ケイ素(SiC)または窒化ガリウム(GaN)である、
請求項1に記載の半導体リレー。
The compound semiconductor is silicon carbide (SiC) or gallium nitride (GaN);
2. The semiconductor relay according to claim 1.
前記第1出力端子は、前記第1FETに直接接続されている、
請求項1または2に記載の半導体リレー。
the first output terminal is directly connected to the first FET;
3. The semiconductor relay according to claim 1 or 2.
第2FETをさらに備え、
前記駆動回路の前記第1出力端子は、さらに前記第2FETのゲートに接続され、
前記駆動回路の前記第2出力端子は、さらに前記第2FETのソースに接続され、
前記ツェナーダイオードの前記アノードは、さらに前記第2FETのソースに接続され、
前記ツェナーダイオードの前記カソードは、さらに前記第2FETのゲートに接続されている、
請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体リレー。
Further comprising a second FET;
the first output terminal of the drive circuit is further connected to the gate of the second FET;
the second output terminal of the drive circuit is further connected to the source of the second FET;
the anode of the Zener diode is further connected to the source of the second FET;
The cathode of the Zener diode is further connected to the gate of the second FET.
The semiconductor relay according to any one of claims 1 to 3.
前記第2出力端子は、前記第2FETに直接接続されている、
請求項4に記載の半導体リレー。
the second output terminal is directly connected to the second FET;
5. The semiconductor relay according to claim 4.
前記第1FETと前記第2FETは同一チップ上に形成され、
前記第1FETの前記ゲートと前記第2FETの前記ゲートは、共通であり、
前記第1FETの前記ソースと前記第2FETの前記ソースは、共通である、
請求項4または5に記載の半導体リレー。
the first FET and the second FET are formed on the same chip;
the gate of the first FET and the gate of the second FET are common to each other;
the source of the first FET and the source of the second FET are common to each other;
6. The semiconductor relay according to claim 4 or 5.
前記第1FETが配置された第1基板と、
前記駆動回路と前記ツェナーダイオードとが、配置された第2基板と、
をさらに備え、
請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体リレー。
a first substrate on which the first FET is disposed;
a second substrate on which the drive circuit and the Zener diode are disposed;
Further equipped with
The semiconductor relay according to any one of claims 1 to 6.
前記第1出力端子は前記第1基板に接続されている、
請求項7に記載の半導体リレー。
the first output terminal is connected to the first substrate;
8. The semiconductor relay according to claim 7.
第2FETが配置された第3基板をさらに備え、
前記第2出力端子は前記第3基板に接続されている、
請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体リレー。
Further comprising a third substrate on which the second FET is disposed;
the second output terminal is connected to the third substrate;
The semiconductor relay according to any one of claims 1 to 8.
前記ツェナーダイオードは、前記駆動回路と同一チップ上に配置されている、
請求項1から9のいずれか1項に記載の半導体リレー。
The Zener diode is disposed on the same chip as the drive circuit.
The semiconductor relay according to any one of claims 1 to 9.
前記駆動回路は、
発光素子と、
前記発光素子と対向し、前記発光素子から発光された光を受光する受光素子と、
を有する、
請求項1から10のいずれか1項に記載の半導体リレー。
The drive circuit includes:
A light-emitting element;
a light receiving element facing the light emitting element and receiving light emitted from the light emitting element;
having
The semiconductor relay according to any one of claims 1 to 10.
前記受光素子は、フォトダイオードが直列に接続されてなるフォトダイオードアレイであり、
前記ツェナーダイオードは、前記フォトダイオードアレイに並列接続され、さらに
前記フォトダイオードアレイのアノードが前記ツェナーダイオードのカソードに接続され、
前記フォトダイオードアレイのカソードが前記ツェナーダイオードのアノードに接続されている、
請求項11に記載の半導体リレー。
the light receiving element is a photodiode array in which photodiodes are connected in series;
the Zener diode is connected in parallel with the photodiode array, and the anode of the photodiode array is connected to the cathode of the Zener diode;
the cathode of the photodiode array is connected to the anode of the Zener diode;
The solid state relay according to claim 11.
前記フォトダイオードアレイの出力電圧は、温度が上昇するにつれて低下する負の温度依存性を有する一方、
前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、温度が上昇するにつれて上昇する正の温度依存性を有する、
請求項12に記載の半導体リレー。
The output voltage of the photodiode array has a negative temperature dependency that decreases as the temperature increases, while
The Zener voltage of the Zener diode has a positive temperature dependency that increases as the temperature increases.
The solid state relay according to claim 12.
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