JP2927245B2 - MOSFET output type photocoupler - Google Patents
MOSFET output type photocouplerInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、MOSFET出力
形フォトカプラにかかわり、特にノイズ耐量の向上に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOSFET output type photocoupler, and more particularly to an improvement in noise immunity.
【0002】[0002]
【従来の技術】図6は特開昭60−119124号公報
記載のMOSFET出力形フォトカプラの回路図であ
る。この回路において、発光素子1に順方向の入力電流
が流れると発光素子1が発光し、この光によってフォト
ダイオードアレイ2の両端に光起電圧が生じる。この起
電圧はMOSFET3のゲートに印加され、MOSFE
T3が動作状態となる。このとき、ダイオード16には
順方向の電流が流れており、ダイオード16の降下電圧
はトランジスタ17のベースとエミッタを逆バイアスす
る。そのためトランジスタ17は非導通状態を維持する
ので、フォトダイオードアレイ2から発生する光起電流
はMOSFET3のみに流入する。次に、発光素子1に
順方向の電流が流れなくなると、MOSFET3のゲー
トに蓄積された電荷が放電を開始する。放電開始直後の
放電電流は、MOSFET3のゲート→フォトダイオー
ドアレイ2→トランジスタ17のベース→トランジスタ
17のエミッタという経路で流れるので、トランジスタ
17が導通状態となる。そして次の瞬間、放電電流はM
OSFET3のゲートからトランジスタ17のコレク
タ、エミッタ間を通って放電される。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a circuit diagram of a MOSFET output type photocoupler described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-119124. In this circuit, when a forward input current flows through the light emitting element 1, the light emitting element 1 emits light, and this light generates a photovoltaic voltage at both ends of the photodiode array 2. This electromotive voltage is applied to the gate of MOSFET3, and MOSFE
T3 enters the operating state. At this time, a forward current flows through the diode 16, and the voltage drop of the diode 16 reverse-biases the base and the emitter of the transistor 17. Therefore, the transistor 17 maintains the non-conductive state, so that the photovoltaic current generated from the photodiode array 2 flows only into the MOSFET 3. Next, when the forward current stops flowing through the light emitting element 1, the electric charge accumulated in the gate of the MOSFET 3 starts discharging. The discharge current immediately after the start of the discharge flows through the path of the gate of the MOSFET 3, the photodiode array 2, the base of the transistor 17, and the emitter of the transistor 17, so that the transistor 17 is turned on. At the next moment, the discharge current is M
Discharge occurs from the gate of the OSFET 3 through the collector and the emitter of the transistor 17.
【0003】このダイオード16およびトランジスタ1
7からなる回路(放電時間短縮回路と呼ぶ)がないと、
放電時間が数十から数百msもかかってしまい、実用的
ではない。ところで、発光素子1とフォトダイオードア
レイ2は、水平もしくは対向する位置に配置されている
ため、両者の間には電気的な容量(発光側−受光側結合
容量と呼ぶ)が存在する。このため、図6のようなMO
SFET出力形フォトカプラでは、発光素子1が発光し
ていないときに発光側−受光側間にコモンモードノイズ
が入ると、発光側−受光側結合容量によって発光側から
受光側に過渡電流が流れる。そして、この過渡電流がM
OSFET3のゲートに流入し、MOSFET3が誤動
作してしまう。この問題を解決するために特開昭63−
99616号公報の例では、図6のトランジスタ17の
代わりに図7に示すようにnチャネル・ノーマリオン形
の静電誘導形トランジスタ(SIT)19を用いてい
る。The diode 16 and the transistor 1
Without the circuit consisting of 7 (called the discharge time shortening circuit),
The discharge time takes tens to hundreds of ms, which is not practical. By the way, since the light emitting element 1 and the photodiode array 2 are arranged in horizontal or opposed positions, an electric capacitance (referred to as a light emitting side-light receiving side coupling capacitance) exists between them. Therefore, the MO shown in FIG.
In the SFET output type photocoupler, when common mode noise enters between the light emitting side and the light receiving side when the light emitting element 1 is not emitting light, a transient current flows from the light emitting side to the light receiving side due to the light emitting side-light receiving side coupling capacitance. And this transient current is M
The current flows into the gate of the OSFET 3 and the MOSFET 3 malfunctions. To solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open
In the example of Japanese Patent No. 99616, an n-channel normally-on type static induction transistor (SIT) 19 is used as shown in FIG. 7 instead of the transistor 17 of FIG.
【0004】図7に示す回路において、発光素子1に順
方向電流が流れると発光素子1が発光し、この光によっ
てフォトダイオードアレイ2に光起電圧が生じる。この
起電圧はMOSFET3のゲートに印加され、MOSF
ET3が動作状態となる。このとき、電流はMOSFE
T3およびSIT19を介して流れる。この2つの経路
を流れた電流はダイオード16に流れ、ダイオード16
の降下電圧がSIT19のゲートとエミッタを逆バイア
スすると、SIT19は非導通状態となる。以後、電流
はSIT19には流れず、MOSFET3にのみ流入す
る。ところで、このような回路構成によると、発光素子
1が発光していないときにコモンモードノイズが入って
も、過渡電流はMOSFET3より低インピーダンスで
あるSIT19に流入するため、MOSFET3が誤動
作することはない。このように、MOSFET3の誤動
作を防ぐ機能を持つ回路を総称して、誤動作防止回路と
呼ぶ。しかし、発光素子1が発光してフォトダイオード
アレイ2に光起電圧が発生した場合でも、同じ理由で、
はじめのうちは光起電流の大半がSIT19に流入して
しまう。その後、SIT19が非導通状態になり、光起
電流の大半がMOSFET3のゲートに流入して、MO
SFET3が動作状態になるまでにはある程度の時間が
かかり、今度はオンタイムが遅延するという問題が生じ
た。In the circuit shown in FIG. 7, when a forward current flows through the light emitting element 1, the light emitting element 1 emits light, and this light generates a photovoltaic voltage in the photodiode array 2. This electromotive voltage is applied to the gate of MOSFET 3 and MOSF
ET3 enters the operating state. At this time, the current is MOSFE
Flows through T3 and SIT19. The current flowing through these two paths flows to the diode 16 and the diode 16
SIT19 becomes non-conductive when the voltage drop of SIT19 reverse biases the gate and emitter of SIT19. Thereafter, the current does not flow through the SIT 19 but flows only into the MOSFET 3. By the way, according to such a circuit configuration, even if common mode noise enters when the light emitting element 1 does not emit light, the transient current flows into the SIT 19 having a lower impedance than the MOSFET 3, so that the MOSFET 3 does not malfunction. . The circuits having the function of preventing the malfunction of the MOSFET 3 as described above are collectively called a malfunction prevention circuit. However, even when the light emitting element 1 emits light and a photovoltaic voltage is generated in the photodiode array 2, for the same reason,
At first, most of the photovoltaic current flows into the SIT 19. Thereafter, the SIT 19 becomes non-conductive, and most of the photovoltaic current flows into the gate of the MOSFET 3 and
It takes a certain amount of time until the SFET 3 enters the operating state, and this causes a problem that the on-time is delayed.
【0005】これに対して特開平6−29813号公報
の例では、図8に示すような発光素子21およびフォト
トランジスタ22からなる別のフォトカプラを接続して
いる。この回路において、発光素子1に順方向電流が流
入すると発光素子1が発光し、この光によってフォトダ
イオードアレイ2に光起電圧が生じる。この起電圧はM
OSFET3のゲートに印加され、MOSFET3が動
作状態となる。発光素子1に順方向電流が流れるとき、
インバータ20の出力はローであり、インバータ20の
入力はハイである。したがって、このとき発光素子21
には電流は流れないから、フォトトランジスタ22は非
導通状態を維持し、MOSFET3の動作に影響を与え
ない。逆に、発光素子1に順方向電流が流れていないと
きには、発光素子21に順方向電流が流れ、フォトトラ
ンジスタ22は導通状態になる。このときコモンモード
ノイズが入っても、過渡電流は導通状態のフォトトラン
ジスタ22に流入するため、MOSFET3は誤動作し
ない。また、オンタイムが遅延することもないが、別の
フォトカプラ(発光素子21およびフォトトランジスタ
22)およびインバータ20が必要なため、コストがか
かる上に余分なスペースを要する。On the other hand, in the example of JP-A-6-29813, another photocoupler including a light emitting element 21 and a phototransistor 22 as shown in FIG. 8 is connected. In this circuit, when a forward current flows into the light emitting element 1, the light emitting element 1 emits light, and this light generates a photovoltaic voltage in the photodiode array 2. This electromotive voltage is M
The voltage is applied to the gate of the OSFET 3, and the MOSFET 3 is activated. When a forward current flows through the light emitting element 1,
The output of inverter 20 is low and the input of inverter 20 is high. Therefore, at this time, the light emitting element 21
, No current flows, so that the phototransistor 22 maintains the non-conductive state, and does not affect the operation of the MOSFET 3. Conversely, when no forward current flows through the light emitting element 1, a forward current flows through the light emitting element 21 and the phototransistor 22 is turned on. At this time, even if common mode noise enters, the transient current flows into the phototransistor 22 in a conductive state, so that the MOSFET 3 does not malfunction. Further, although the on-time is not delayed, another photocoupler (the light emitting element 21 and the phototransistor 22) and the inverter 20 are required, so that the cost is increased and an extra space is required.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このように、MOSF
ET出力形フォトカプラが誤動作しないようにコモンモ
ードノイズ耐量(CMRR:Common Mode
Rejection Ratio)を向上させようとす
ると、従来の技術ではオンタイム遅延が生じたり、ある
いは、コストアップや大型化につながるという問題があ
った。本発明は以上の課題を解決するためになされたも
のであり、その目的は、オンタイム等の特性およびパッ
ケージサイズを維持したまま、安価にCMRRを向上す
ることができるMOSFET出力形フォトカプラを提供
することにある。As described above, the MOSF
Common mode noise immunity (CMRR: Common Mode) so that the ET output type photocoupler does not malfunction.
In order to improve the rejection ratio, the conventional technology has a problem that an on-time delay occurs, or the cost increases and the device becomes larger. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a MOSFET output type photocoupler capable of improving CMRR at low cost while maintaining characteristics such as on-time and a package size. Is to do.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、入力信号に応答して光信号を発生す
る発光素子を配し、その発光素子と電気的には絶縁さ
れ、光学的には結合されており、その発光素子の光信号
を受光して光起電力を発生する受光素子を配し、その受
光素子の光起電力によって動作する出力用のMOSFE
Tの入力端を受光素子の出力端に直接接続し、その発光
素子の光信号に対して遮光され、ノイズ流入時に導通し
てその受光素子の出力を短絡する遮光形フォトトランジ
スタをその受光素子の出力端に接続するとともに受光素
子の近傍に配して、MOSFET出力形フォトカプラを
構成する。According to the present invention, there is provided a light emitting device which generates an optical signal in response to an input signal, and is electrically insulated from the light emitting device. An optically coupled light receiving element for receiving a light signal of the light emitting element and generating a photoelectromotive force is provided, and an output MOSFE operated by the photoelectromotive force of the light receiving element.
The input terminal of T is directly connected to the output terminal of the light-receiving element, and the light-shielded phototransistor which is shielded from the light signal of the light-emitting element, conducts when noise flows in and short-circuits the output of the light-receiving element is connected to the light-receiving element. Connect to the output terminal and
The MOSFET output type photocoupler is arranged near the element.
【0008】このようにすれば、発光素子が発光してい
ないときにコモンモードノイズが発生しても、受光素子
の近傍に遮光形フォトトランジスタが配置されているの
で、このコモンモードノイズによって遮光形フォトトラ
ンジスタが導通状態になる。そのため、回路内に流入し
た過渡電流は遮光形フォトトランジスタを流れて、MO
SFETのゲートには流入しないので、MOSFETの
誤動作を防ぐことができる。一方、遮光形フォトトラン
ジスタは遮光が施されているため、発光素子が発光して
も遮光形フォトトランジスタは非導通状態を状態を維持
する。そのため、受光素子の光起電力による電流は遮光
形フォトトランジスタには流れず、MOSFETのゲー
トに流れ込む。したがって、MOSFETが動作状態に
なるまでに時間的なロスはなく、オンタイムの遅延は起
こらない。With this configuration, even if common mode noise is generated when the light emitting element does not emit light, the light shielding type phototransistor is arranged near the light receiving element. The phototransistor is turned on. Therefore, the transient current flowing into the circuit flows through the light-shielded phototransistor, and the
Since it does not flow into the gate of the SFET, malfunction of the MOSFET can be prevented. On the other hand, since the light-blocking phototransistor is shielded from light, the light-blocking phototransistor maintains a non-conductive state even when the light-emitting element emits light. Therefore, the current due to the photoelectromotive force of the light receiving element does not flow to the light-shielding phototransistor but flows to the gate of the MOSFET. Therefore, there is no time loss until the MOSFET enters the operating state, and no delay in the on-time occurs.
【0009】しかも、遮光形フォトトランジスタは受光
素子と合わせて1つのチップに構成できるので、パッケ
ージサイズを大きくする必要はない。さらに、上述のM
OSFET出力形フォトカプラに、受光素子の光起電力
による電流がMOSFETを経て流れる通路に順方向に
ダイオードを接続し、そのダイオードに電流が流れてい
るときは非導通状態になり、電流が流れなくなったとき
は導通状態になってそのMOSFETの入力回路を短絡
するトランジスタを接続する。この回路では、受光素子
の光起電力による電流が流れなくなると、ダイオードに
電流が流れなくなるので、トランジスタが導通状態にな
る。そのため、MOSFETのゲートに蓄積された電荷
が放電を開始すると、その放電電流はそのトランジスタ
を流れるので、放電時間を短縮することができる。In addition, since the light-shielding type phototransistor can be formed on one chip together with the light receiving element, it is not necessary to increase the package size. Further, M
A diode is connected to the OSFET output type photocoupler in the forward direction through a path through which the current due to the photovoltaic power of the light receiving element flows through the MOSFET. When the current flows through the diode, the diode is turned off, and the current stops flowing. When this occurs, a transistor is brought into a conductive state and short-circuits the input circuit of the MOSFET. In this circuit, when no current flows due to the photoelectromotive force of the light receiving element, no current flows to the diode, and the transistor is turned on. Therefore, when the electric charge accumulated in the gate of the MOSFET starts discharging, the discharging current flows through the transistor, so that the discharging time can be shortened.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。 (一実施の形態)図1は本発明による高CMRRのMO
SFET出力形フォトカプラの一実施の形態を示す回路
図である。本実施の形態の回路は、図1に示すように、
入力信号に応答して光信号を発生する発光素子1と、そ
の光信号を受光して光起電力を発生する受光素子として
のフォトダイオードアレイ2と、フォトダイオードアレ
イ2の光起電力によって動作する出力用のMOSFET
3と、コモンモードノイズが流入したときに導通してフ
ォトダイオードアレイ2の出力を短絡するベース遮光形
フォトトランジスタ4とによって構成されている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Embodiment) FIG. 1 shows a high CMRR MO according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of an SFET output type photocoupler. The circuit of the present embodiment, as shown in FIG.
A light emitting element 1 that generates an optical signal in response to an input signal, a photodiode array 2 as a light receiving element that receives the optical signal and generates a photovoltaic power, and operates by the photovoltaic power of the photodiode array 2 Output MOSFET
3 and a base light-shielded phototransistor 4 that conducts when common mode noise flows in and short-circuits the output of the photodiode array 2.
【0011】発光素子1とフォトダイオードアレイ2と
は電気的には絶縁されているが、光学的には結合されて
いる。そして、フォトダイオードアレイ2のアノード
(出力端)とMOSFET3のゲート(入力端)とベー
ス遮光形フォトトランジスタ4のコレクタとが直接接続
されており、また、フォトダイオードアレイ2のカソー
ドとMOSFET3のソースとベース遮光形フォトトラ
ンジスタ4のエミッタとが接続されている。The light emitting element 1 and the photodiode array 2 are electrically insulated, but optically coupled. Then, the anode of the photodiode array 2
(The output terminal) , the gate (input terminal) of the MOSFET 3 and the collector of the base light-shielding phototransistor 4 are directly connected, and the cathode of the photodiode array 2, the source of the MOSFET 3 and the emitter of the base light-shielding phototransistor 4 And are connected.
【0012】次に、本実施の形態による製品の断面図を
図2に示す。フォトダイオードアレイ2とベース遮光形
フォトトランジスタ4は同一チップ内に構成されてお
り、これを受光装置2′と呼ぶ。このチップのサイズは
1mm角程度である。図2に示すように、発光素子1と
受光装置2′とは0.5〜1.0mm程度の間隔で対向
して配置され、光結合路はシリコン樹脂6により形成さ
れている。発光素子1はリードフレーム5に接着され、
受光装置2′とMOSFET3はリードフレーム5′に
接着されている。そして、全体が黒色のエポキシ系樹脂
7でモールドされた構造になっている。Next, FIG. 2 is a sectional view of a product according to the present embodiment. The photodiode array 2 and the light-shielded base phototransistor 4 are formed in the same chip, and are called a light receiving device 2 '. The size of this chip is about 1 mm square. As shown in FIG. 2, the light emitting element 1 and the light receiving device 2 ′ are arranged facing each other at an interval of about 0.5 to 1.0 mm, and the optical coupling path is formed of the silicon resin 6. The light emitting element 1 is bonded to a lead frame 5,
The light receiving device 2 'and the MOSFET 3 are bonded to a lead frame 5'. The entire structure is molded with a black epoxy resin 7.
【0013】次に、受光装置2′の断面図を図3に示
す。基板は、各素子が誘電体8によって分離される誘電
体分離方式を用いている。ベース遮光形フォトトランジ
スタ4のベース領域は、酸化膜13などの絶縁膜を介し
て、厚さ数μmのアルミニウム膜14′により遮光され
ている。このアルミニウム膜14′はフローティング状
態であり、いずれの配線ともコンタクトを取らない。さ
らに、チップ全体は窒化膜15などの保護膜で覆われて
いる。なお図3において、9はn+ 領域、10はp+ 領
域、11はコンタクトn+ 領域、12はエミッタn+ 領
域、14はアルミニウム配線である。フォトダイオード
アレイ2の数は通常12〜20個程度で、光起電圧は6
〜8V程度であり、MOSFET3のスレッシュホール
ド電圧は3〜5V程度である。Next, a sectional view of the light receiving device 2 'is shown in FIG. The substrate uses a dielectric isolation method in which each element is separated by a dielectric 8. The base region of the base light-shielding phototransistor 4 is shielded from light by an aluminum film 14 ′ having a thickness of several μm via an insulating film such as an oxide film 13. This aluminum film 14 'is in a floating state and does not make contact with any wiring. Further, the entire chip is covered with a protective film such as a nitride film 15. In FIG. 3, 9 is an n + region, 10 is a p + region, 11 is a contact n + region, 12 is an emitter n + region, and 14 is an aluminum wiring. The number of photodiode arrays 2 is usually about 12 to 20, and the photovoltaic voltage is 6
88V, and the threshold voltage of the MOSFET 3 is about 3-5V.
【0014】次に、再び図1を用いて、本実施の形態の
回路の動作について説明する。発光素子1に順方向の入
力電流が流れると発光素子1が発光し、この光によって
フォトダイオードアレイ2の両端に光起電圧が生じる。
この光起電圧はMOSFET3のゲートに印加され、M
OSFET3が動作状態となる。一方、ベース遮光形フ
ォトトランジスタ4は前述のようにアルミニウム膜1
4′により遮光されているので、発光素子1が発光して
もベース電流は流れず、非導通状態を維持する。したが
って、光起電流はベース遮光形フォトトランジスタ4に
流れることなくMOSFET3に流入するので、オンタ
イムの遅延は起こらない。Next, the operation of the circuit of this embodiment will be described with reference to FIG. When a forward input current flows through the light emitting element 1, the light emitting element 1 emits light, and this light generates a photoelectromotive voltage across the photodiode array 2.
This photovoltaic voltage is applied to the gate of MOSFET3,
OSFET3 is activated. On the other hand, the base light-shielding type phototransistor 4 has the aluminum film 1 as described above.
Since the light is shielded by 4 ', no base current flows even when the light emitting element 1 emits light, and the non-conductive state is maintained. Therefore, the photovoltaic current flows into the MOSFET 3 without flowing through the base light-shielded phototransistor 4, so that the delay of the on-time does not occur.
【0015】次に、発光素子1が発光していないときに
発光側−受光側間にコモンモードノイズが入ると、発光
側−受光側結合容量によって発光側から受光側に過渡電
流が流れる。ベース遮光形フォトトランジスタ4はフォ
トダイオードアレイ2の近傍に配置されているので、ベ
ース遮光形フォトトランジスタ4のベースにもこの過渡
電流が流れて、ベース遮光形フォトトランジスタ4は導
通状態になる。このため、従来の技術ではMOSFET
3に流入していた過渡電流は、ベース遮光形フォトトラ
ンジスタ4に流れるようになり、MOSFET3の誤動
作を防ぐことができる。Next, when common mode noise enters between the light emitting side and the light receiving side when the light emitting element 1 is not emitting light, a transient current flows from the light emitting side to the light receiving side due to the light emitting side / light receiving side coupling capacitance. Since the base light-shielding type phototransistor 4 is arranged near the photodiode array 2, this transient current also flows through the base of the base light-shielding type phototransistor 4, and the base light-shielding type phototransistor 4 becomes conductive. For this reason, in the conventional technology, MOSFET
The transient current flowing into the transistor 3 flows into the base light-shielding type phototransistor 4, so that the malfunction of the MOSFET 3 can be prevented.
【0016】(他の実施の形態)図4は本発明による高
CMRRのMOSFET出力形フォトカプラの他の実施
の形態を示す回路図である。図1の実施の形態と異なる
のは、この回路に図4に示すようなダイオード16とト
ランジスタ17からなる放電時間短縮回路を付加した点
である。すなわち、MOSFET3のソースからベース
遮光形フォトトランジスタ4のエミッタに向かって順方
向電流が流れるようにダイオード16を接続する。そし
て、トランジスタ17のコレクタをMOSFET3のゲ
ートに接続し、トランジスタ17のエミッタをMOSF
ET3のソースに接続し、トランジスタ17のベースを
ベース遮光形フォトトランジスタ4のエミッタに接続す
る。FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of a high CMRR MOSFET output type photocoupler according to the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 1 is that a discharge time reducing circuit including a diode 16 and a transistor 17 as shown in FIG. 4 is added to this circuit. That is, the diode 16 is connected so that a forward current flows from the source of the MOSFET 3 to the emitter of the base light-shielding phototransistor 4. Then, the collector of the transistor 17 is connected to the gate of the MOSFET 3, and the emitter of the transistor 17 is connected to the MOSF.
ET3 is connected to the source, and the base of the transistor 17 is connected to the emitter of the base light-shielded phototransistor 4.
【0017】次に、本実施の形態の回路の動作について
説明する。発光素子1が発光し、この光によってフォト
ダイオードアレイ2に光起電圧が生じると、この光起電
圧はMOSFET3のゲートに印加され、MOSFET
3が動作状態となる。このときダイオード16には順方
向の電流が流れており、ダイオード16の降下電圧はト
ランジスタ17のベースとエミッタを逆バイアスする。
そのためトランジスタ17は非導通状態を維持するの
で、フォトダイオードアレイ2から発生する光起電流は
トランジスタ17には流れない。また上述のように、こ
のときベース遮光形フォトトランジスタ4も非導通状態
にあるから、光起電流はMOSFET3にのみ流れ込
む。Next, the operation of the circuit of this embodiment will be described. When the light emitting element 1 emits light and this light generates a photovoltaic voltage in the photodiode array 2, the photovoltaic voltage is applied to the gate of the MOSFET 3 and
3 is in operation. At this time, a forward current flows through the diode 16, and the voltage drop of the diode 16 reverse-biases the base and the emitter of the transistor 17.
Therefore, the transistor 17 maintains the non-conductive state, so that the photovoltaic current generated from the photodiode array 2 does not flow through the transistor 17. Further, as described above, at this time, the base light-shielding type phototransistor 4 is also in a non-conductive state, so that the photovoltaic current flows only into the MOSFET 3.
【0018】次に、フォトダイオードアレイ2に光起電
圧が生じなくなると、MOSFET3のゲートに蓄積さ
れた電荷が放電を開始する。放電開始直後の放電電流
は、MOSFET3のゲート→フォトダイオードアレイ
2→トランジスタ17のベース→トランジスタ17のエ
ミッタという経路で流れ、トランジスタ17が導通状態
となる。そして次の瞬間、放電電流はMOSFET3の
ゲートからトランジスタ17のコレクタ、エミッタ間を
通って放電される。このように、MOSFET3の入力
回路を短絡することで、放電時間を短縮することができ
る。なお、誤動作防止回路に加えて放電時間短縮回路を
付加できるのは、本実施の形態における誤動作防止回路
がベース遮光形フォトトランジスタ4のみによって構成
されているので、誤動作防止回路のために広いスペース
要しないためである。Next, when no photovoltaic voltage is generated in the photodiode array 2, the electric charge accumulated in the gate of the MOSFET 3 starts discharging. The discharge current immediately after the start of the discharge flows through the path of the gate of the MOSFET 3, the photodiode array 2, the base of the transistor 17, the emitter of the transistor 17, and the transistor 17 is turned on. At the next moment, the discharge current is discharged from the gate of the MOSFET 3 to the collector and the emitter of the transistor 17. As described above, by short-circuiting the input circuit of the MOSFET 3, the discharge time can be reduced. The reason why the discharge time shortening circuit can be added in addition to the malfunction prevention circuit is that the malfunction prevention circuit in the present embodiment is constituted only by the base light-shielding type phototransistor 4, so that a large space is required for the malfunction prevention circuit. This is because they do not.
【0019】次に、本実施の形態で用いるフォトダイオ
ードアレイ2を含むチップの平面図を図5に示す。チッ
プサイズは1mm角程度で、フォトダイオードアレイ2
の他、ベース遮光形フォトトランジスタ4、ダイオード
16、トランジスタ17、アノード側ボンディングパッ
ド18およびカソード側ボンディングパッド18′を備
えている。図5に示すように、ベース遮光形フォトトラ
ンジスタ4、ダイオード16およびトランジスタ17は
厚さ数μmのアルミニウム膜14′で表面全体を覆わ
れ、遮光されている。このアルミニウム膜14′はフロ
ーティング状態であり、いずれの配線ともコンタクトを
取らない。Next, a plan view of a chip including the photodiode array 2 used in the present embodiment is shown in FIG. The chip size is about 1 mm square, and the photodiode array 2
In addition, a light shielding base phototransistor 4, a diode 16, a transistor 17, an anode-side bonding pad 18, and a cathode-side bonding pad 18 'are provided. As shown in FIG. 5, the entire surface of the base light-shielded phototransistor 4, diode 16 and transistor 17 is covered with an aluminum film 14 'having a thickness of several μm and is shielded from light. This aluminum film 14 'is in a floating state and does not make contact with any wiring.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、遮
光形フォトトランジスタを用いることによって、発光素
子が発光していないときにコモンモードノイズが発生し
ても、これによって生ずる過渡電流は遮光形フォトトラ
ンジスタを流れ、MOSFETのゲートには流れ込まな
い。よってMOSFETの誤動作を防ぐことができ、C
MRRを約2倍向上させることができる。一方、発光素
子が発光して受光素子から光起電流が生じても、遮光形
フォトトランジスタには流れず、MOSFETに流入す
る。そのため、MOSFETが動作状態になるまでの時
間的なロスがないので、オンタイムが遅延しない。As described above, according to the present invention, even if common mode noise is generated when the light emitting element is not emitting light, the transient current caused by the light is blocked by using the light shielding type phototransistor. And does not flow into the gate of the MOSFET. Therefore, malfunction of the MOSFET can be prevented, and C
The MRR can be improved about twice. On the other hand, even if the light emitting element emits light and a photoelectromotive current is generated from the light receiving element, it does not flow to the light-shielded phototransistor but flows to the MOSFET. Therefore, there is no time loss until the MOSFET is brought into the operating state, so that the on-time is not delayed.
【0021】しかも、遮光形フォトトランジスタは受光
素子と合わせて1つのチップに構成できるので、パッケ
ージサイズを大きくすることなく、また、安価にCMR
Rを向上させることができる。さらに、前記した遮光形
フォトトランジスタと受光素子を有するチップ内にダイ
オードとトランジスタとを備えれば、受光素子の光起電
力がなくなったときに、MOSFETのゲートにたまっ
た電荷を速く放電することができる。Further, since the light-shielding type phototransistor can be formed on one chip together with the light receiving element, the CMR can be performed at a low cost without increasing the package size.
R can be improved. Furthermore, if a diode and a transistor are provided in a chip having the above-mentioned light-shielding phototransistor and light-receiving element, the charge accumulated in the gate of the MOSFET can be quickly discharged when the photoelectromotive force of the light-receiving element is lost. it can.
【図1】 本発明による高CMRRのMOSFET出力
形フォトカプラの一実施の形態を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a high CMRR MOSFET output type photocoupler according to the present invention.
【図2】 本発明による高CMRRのMOSFET出力
形フォトカプラの一実施の形態による製品の断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view of a product according to an embodiment of a high CMRR MOSFET output type photocoupler according to the present invention.
【図3】 本発明による高CMRRのMOSFET出力
形フォトカプラの一実施の形態における受光素子を含む
チップの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a chip including a light receiving element in one embodiment of a high CMRR MOSFET output type photocoupler according to the present invention.
【図4】 本発明による高CMRRのMOSFET出力
形フォトカプラの他の実施の形態を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of a high CMRR MOSFET output type photocoupler according to the present invention.
【図5】 本発明による高CMRRのMOSFET出力
形フォトカプラの他の実施の形態における受光素子を含
むチップの平面図である。FIG. 5 is a plan view of a chip including a light receiving element in another embodiment of a high CMRR MOSFET output type photocoupler according to the present invention.
【図6】 従来のMOSFET出力形フォトカプラの回
路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional MOSFET output type photocoupler.
【図7】 従来のMOSFET出力形フォトカプラの回
路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional MOSFET output type photocoupler.
【図8】 従来のMOSFET出力形フォトカプラの回
路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional MOSFET output type photocoupler.
1…発光素子、2…フォトダイオードアレイ、2′…受
光素子、3…MOSFET、4…ベース遮光形フォトト
ランジスタ、5、5′…リードフレーム、6…シリコン
樹脂、7…エポキシ系樹脂、8…誘電体、13…酸化
膜、14…アルミニウム配線、14′…アルミニウム
膜、15…窒化膜、16…ダイオード、17…トランジ
スタ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting element, 2 ... Photodiode array, 2 '... Light receiving element, 3 ... MOSFET, 4 ... Base light-shielding phototransistor, 5 and 5' ... Lead frame, 6 ... Silicon resin, 7 ... Epoxy resin, 8 ... Dielectric, 13 oxide film, 14 aluminum wiring, 14 'aluminum film, 15 nitride film, 16 diode, 17 transistor.
Claims (4)
光素子と、 前記発光素子と電気的に絶縁されるとともに光学的に結
合されかつ前記光信号を受光して光起電力を発生する受
光素子と、前記受光素子の出力端に入力端が直接接続されかつ 前記
受光素子の光起電力によって動作する出力用のMOSF
ETと、前記受光素子の出力端に接続されるとともに 前記受光素
子の近傍に配置されかつ前記発光素子の光信号に対して
遮光されておりノイズ流入時に導通して前記受光素子の
出力を短絡する遮光形フォトトランジスタとを有するこ
とを特徴とするMOSFET出力形フォトカプラ。1. A light emitting element in response to an input signal to generate an optical signal, the light emitting element and is electrically be insulated Rutotomoni optically engaged binding <br/> and by receiving the optical signal A light-receiving element for generating photovoltaic power, and an output MOSF whose input terminal is directly connected to an output terminal of the light- receiving element and operates by the photovoltaic force of the light-receiving element
And ET, to short-circuit the output of said light receiving element is rendered conductive during which noise flows is shielded against arranged near and optical signal of the light emitting element of the light receiving element is connected to an output terminal of said light receiving element A MOSFET output type photocoupler comprising a light shielding type phototransistor.
膜が形成されていることを特徴とするMOSFET出力
形フォトカプラ。2. The MOSFET output type photocoupler according to claim 1, wherein a light shielding film is formed in a base light receiving region of the light shielding type phototransistor.
を経て流れる通路に順方向に接続されたダイオードと、 前記ダイオードに電流が流れているときは非導通状態に
なり、電流が流れなくなったときは導通状態になって前
記MOSFETの入力回路を短絡するトランジスタとを
有することを特徴とするMOSFET出力形フォトカプ
ラ。3. The MOSFET according to claim 1, wherein the current generated by the photovoltaic force of the light receiving element is the MOSFET.
And a diode connected in the forward direction to a path flowing through the diode, and becomes non-conductive when current flows through the diode, and becomes conductive when current stops flowing to short-circuit the input circuit of the MOSFET. A MOSFET output type photocoupler having a transistor.
ンジスタの全体に遮光膜が形成されていることを特徴と
するMOSFET出力形フォトカプラ。4. The MOSFET output type photocoupler according to claim 3, wherein a light shielding film is formed on the whole of the light shielding type phototransistor, the diode and the transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH1032478A JPH1032478A (en) | 1998-02-03 |
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