JP3468033B2 - 光結合型半導体リレ− - Google Patents
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Description
子とを光結合し、受光素子の出力によってMOSFET
にスイッチング動作を行わせる光結合型半導体リレ−に
関するものである。 【0002】 【従来の技術】図3に示すように、従来の縦型MOSF
ETを出力用MOSFETとして用いたフォトモスリレ
−は、受光素子である太陽電池1がGND端子フレ−ム
8上に配設され、このGND端子フレ−ム8の両側に並
設された出力端子フレ−ム6a,6b上に縦型MOSF
ET9,10が配設されている。 【0003】また、図4に示すように、GND端子フレ
−ム8に対向して配置された入力端子フレ−ム12上に
は発光素子である発光ダイオ−ド11が配設され、太陽
電池1のアノ−ド1a,1bと縦型MOSFET9,1
0のゲ−ト電極9a,10aとは、それぞれボンディン
グワイヤ5により電気的に接続され、太陽電池1のカソ
−ド1c及び縦型MOSFET9,10のソ−ス電極9
b,10bは、ボンディングワイヤ5によりGND端子
フレ−ム8に電気的に接続されている。 【0004】そして、全体を不透明な樹脂パッケ−ジ7
でモ−ルドして1パッケ−ジ化し、太陽電池1と発光ダ
イオ−ド11との間を透明なシリコン樹脂13からなる
導光路により光結合し、発光ダイオ−ド11からの光を
受光素子である太陽電池1で受光できるようになってい
る。 【0005】このように構成されたフォトモスリレ−
は、発光ダイオ−ド11を外部駆動信号で発光させ、そ
の発光ダイオ−ド11からの光を受光した太陽電池1は
電圧を発生し、この電圧が一定レベルに達すると出力用
の縦型MOSFET9,10がスイッチングし、フォト
モスリレ−がオン、またはオフする。 【0006】また、上述のようなフォトモスリレ−にお
いては、出力端子フレ−ム6a,6bの間に負荷をかけ
る場合と、一方の出力端子フレ−ム6a,6bとGND
端子フレ−ム8との間に負荷をかける場合とで、交流電
流用途と直流電流用途とに使い分けることが可能であ
る。 【0007】ところで、このようなフォトモスリレ−に
おいて、リレ−の出力端子間容量は、リレ−オフ時の絶
縁特性に関わる重要な特性である。出力端子間容量は、
出力用MOSFETの特性によって決まり、出力端子間
容量が小さいほど、リレ−の高周波絶縁性は大きくな
る。 【0008】近年、リレ−オフ時の出力容量低減化を目
的として、出力用MOSFETとして縦型MOSFET
9,10の代わりに、SOI(Silicon on Insulato
r)構造を有する横型2重拡散MOS電解効果トランジ
スタ、いわゆるLDMOSFET(Lateral Double D
iffused MOSFET)が用いられている。 【0009】これは、MOSFETの出力容量は、ドレ
イン・ソ−ス関容量Cds、ゲ−ト・ドレイン間容量Cgd
の和で表され、SOI構造を有するLDMOSFETは
縦型MOSFETに比べ、ドレイン・ソ−ス間容量Cds
を大幅に小さくできるからである。 【0010】図5に示すように、SOI構造を有するL
DMOSFET2,3を出力用MOSFETとして用い
たフォトモスリレ−は、出力用MOSFETとして縦型
MOSFET9,10を用いた場合と同様、受光素子で
ある太陽電池1がGND端子フレ−ム8上に配設され、
このGND端子フレ−ム8の両側に並設された出力端子
フレ−ム6a,6b上にLDMOSFET2,3が配設
されている。そして、太陽電池1のアノ−ド1a,1b
とLDMOSFET2,3のゲ−ト電極2a,3aと
は、それぞれボンディングワイヤ5により電気的に接続
され、太陽電池1のカソ−ド1c及びLDMOSFET
2,3のソ−ス電極2b,3bは、ボンディングワイヤ
5によりGND端子フレ−ム8に電気的に接続され、L
DMOSFET2,3のドレイン電極2c,3cは出力
端子フレ−ム6a,6bにボンディングワイヤ5により
電気的に接続されている。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】ところが、SOI構造
を有するLDMOSFET2,3を出力用MOSFET
として用いた場合においては、出力用MOSFETが出
力端子フレ−ム6a,6b上に配設されていると、リレ
−オフ時の出力端子間容量の増加を引き起こしてしまう
という問題が発生する。 【0012】つまり、LDMOSFET2,3におい
て、リレ−オフ時の出力端子間容量は、通常、ドレイン
・ソ−ス間容量Cdsとゲ−ト・ドレイン間容量Cgdの和
であるが、図5に示すような実装状態において出力端子
フレ−ム6a,6bの電位が上がった場合には、図6に
示すように、LDMOSFET2,3の支持基板14a
がドレインの電位まで上昇するので、埋込酸化膜14b
を介してゲ−ト・支持基板間容量Cgsubとソ−ス・支持
基板間容量Cssubが発生する。 【0013】その結果、図7に示すように、通常のドレ
イン・ソ−ス間容量Cds,ゲ−ト・ドレイン間容量Cgd
に加え、ゲ−ト・支持基板間容量Cgsub,ソ−ス・支持
基板間容量Cssubが並列に重畳されるため、出力端子間
容量の増加を引き起こしてしまうことになる。 【0014】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、リレ−オフ時の出力
端子間容量の増加を引き起こすことのない光結合型半導
体リレ−を提供することにある。 【0015】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
入力側の信号に応答して発光する発光素子と、該発光素
子からの光信号を受けて光起電力を発生する受光素子
と、該受光素子の光起電力に呼応してオン/オフする出
力開閉素子とから成る光結合型半導体リレーにおいて、
前記出力開閉素子としてSOI構造を有するLDMOS
FETを用い、前記受光素子と前記LDMOSFETの
内、少なくとも前記LDMOSFETが電気的に浮遊状
態で外部電位に依存しないフローティングフレーム上に
配設され、前記受光素子のアノードと前記LDMOSF
ETのゲート電極とがフローティングフレームを介する
ことなく電気的に接続され、前記受光素子のカソードと
前記LDMOSFETのソース電極とがフローティング
フレームを介することなく電気的に接続され、前記LD
MOSFETのドレイン電極が出力端子フレームに電気
的に接続されて成ることを特徴とするものである。 【0016】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図1は、本発明の一実施形態
に係るSOI構造を有するLDMOSFET2,3を出
力用MOSFETとして用いたフォトモスリレ−の実装
状態を示す略平面図である。本実施形態に係るフォトモ
スリレ−は、樹脂パッケ−ジ7内に収納され、電気的に
外部電位に依存しない浮遊状態のフロ−ティングフレ−
ム4上に、受光素子である太陽電池1とSOI構造を有
するLDMOSFET2,3が配設されている。 【0017】また、太陽電池1のアノ−ド1a,1bと
LDMOSFET2,3のゲ−ト電極2a,3aとがフ
ロ−ティングフレ−ム4を介することなく、それぞれ直
接にボンディングワイヤ5により電気的に接続され、太
陽電池1のカソ−ド1c,1dとLDMOSFET2,
3のソ−ス電極2b,3bとがフロ−ティングフレ−ム
4を介することなく、それぞれ直接にボンディングワイ
ヤ5により電気的に接続され、LDMOSFET2,3
のドレイン電極2c,3cは出力端子フレ−ム6a,6
bにそれぞれボンディングワイヤ5により電気的に接続
されている。 【0018】従って、本実施形態においては、LDMO
SFET2,3のソ−ス電極2b,3bと太陽電池1の
カソ−ド1c,1dとがフロ−ティングフレ−ム4を介
さずに直接に接続されているので、フロ−ティングフレ
−ム4は、外部電位にもLDMOSFET2,3のソ−
ス電極2b,3bの電位にも依存しない。このため、L
DMOSFET2,3の支持基板に起因する寄生容量成
分が発生せず、出力端子間容量は低減化される。 【0019】なお、本実施形態においては、LDMOS
FET2,3として図6に示すようなn型MOSFET
を用いたが、これに限定される必要はなく、p型MOS
FETを用いても良い。 【0020】また、本実施形態においては、出力開閉素
子としてSOI構造を有するLDMOSFET2,3を
用いたが、これに限定される必要はなく、SOI構造を
有するJFET,IGBT,UMOSFET,バイポ−
ラトランジスタでも良く、また、エピ基板上に形成され
たLDMOSFET,JFET,IGBT,UMOSF
ETでも良く、また、バルク基板上に形成されたLDM
OSFET,JFET,IGBT,UMOSFETでも
良い。 【0021】また、本実施形態においては、太陽電池1
及びLDMOSFET2,3を同一のフロ−ティングフ
レ−ム4上に配設したが、これに限定される必要はな
く、図2に示すように、異なるフロ−ティングフレ−ム
4a〜4c上にそれぞれ配設するようにしてもよい。 【0022】更に、図2に示すフォトモスリレ−におい
て、太陽電池1が配設されたフロ−ティングフレ−ム4
bをGND端子に接地するようにしても良い。 【0023】 【発明の効果】請求項1記載の発明は、入力側の信号に
応答して発光する発光素子と、該発光素子からの光信号
を受けて光起電力を発生する受光素子と、該受光素子の
光起電力に呼応してオン/オフする出力開閉素子とから
成る光結合型半導体リレーにおいて、前記出力開閉素子
としてSOI構造を有するLDMOSFETを用い、前
記受光素子と前記LDMOSFETの内、少なくとも前
記LDMOSFETが電気的に浮遊状態で外部電位に依
存しないフローティングフレーム上に配設され、前記受
光素子のアノードと前記LDMOSFETのゲート電極
とがフローティングフレームを介することなく電気的に
接続され、前記受光素子のカソードと前記LDMOSF
ETのソース電極とがフローティングフレームを介する
ことなく電気的に接続され、前記LDMOSFETのド
レイン電極が出力端子フレームに電気的に接続されて成
るので、LDMOSFETの支持基板に起因する寄生容
量成分が発生せず、リレーオフ時の出力端子間容量の増
加を引き起こすことのない光結合型半導体リレーを提供
することができた。
LDMOSFETを出力用MOSFETとして用いたフ
ォトモスリレ−の実装状態を示す略平面図である。 【図2】本発明の他の実施形態に係るSOI構造を有す
るLDMOSFETを出力用MOSFETとして用いた
フォトモスリレ−の実装状態を示す略平面図である。 【図3】従来例に係る縦型MOSFETを出力用MOS
FETとして用いたフォトモスリレ−の実装状態を示す
略平面図である。 【図4】従来例に係るフォトモスリレ−の概略構成図で
ある。 【図5】従来例に係るSOI構造を有するLDMOSF
ETを出力用MOSFETとして用いたフォトモスリレ
−の実装状態を示す略平面図である。 【図6】従来例に係るフォトモスリレ−のLDMOSF
ETの略断面図である。 【図7】従来例に係るフォトモスリレ−のLDMOSF
ETの出力端子間容量の等価回路図である。 【符号の説明】 1 太陽電池 1a,1b アノ−ド 1c,1d カソ−ド 2,3 LDMOSFET 2a,3a ゲ−ト電極 2b,3b ソ−ス電極 2c,3c ドレイン電極 4,4a〜4c フロ−ティングフレ−ム 5 ボンディングワイヤ 6a,6b 出力端子フレ−ム 7 樹脂パッケ−ジ 8 GND端子フレ−ム 9,10 縦型MOSFET 9a,10a ゲ−ト電極 9b,10b ソ−ス電極 11 発光ダイオ−ド 12 入力端子フレ−ム 13 シリコン樹脂 14a 支持基板 14b 埋込酸化膜 14c SOI層 15 p型ウェル領域 16 n+型ドレイン領域 17 n+型ソ−ス領域
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 入力側の信号に応答して発光する発光素
子と、該発光素子からの光信号を受けて光起電力を発生
する受光素子と、該受光素子の光起電力に呼応してオン
/オフする出力開閉素子とから成る光結合型半導体リレ
ーにおいて、前記出力開閉素子としてSOI構造を有す
るLDMOSFETを用い、前記受光素子と前記LDM
OSFETの内、少なくとも前記LDMOSFETが電
気的に浮遊状態で外部電位に依存しないフローティング
フレーム上に配設され、前記受光素子のアノードと前記
LDMOSFETのゲート電極とがフローティングフレ
ームを介することなく電気的に接続され、前記受光素子
のカソードと前記LDMOSFETのソース電極とがフ
ローティングフレームを介することなく電気的に接続さ
れ、前記LDMOSFETのドレイン電極が出力端子フ
レームに電気的に接続されて成ることを特徴とする光結
合型半導体リレー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17430797A JP3468033B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 光結合型半導体リレ− |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17430797A JP3468033B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 光結合型半導体リレ− |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1126804A JPH1126804A (ja) | 1999-01-29 |
JP3468033B2 true JP3468033B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=15976376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP17430797A Expired - Lifetime JP3468033B2 (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 光結合型半導体リレ− |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3468033B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007123314A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Yazaki Corp | リレーモジュール及び電装ユニット |
CN106020284A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-10-12 | 南京工程学院 | 一种用于电动车控制系统的电冷却系统 |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP17430797A patent/JP3468033B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH1126804A (ja) | 1999-01-29 |
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