JP3504168B2 - 光結合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と受光素
子とが光学的に結合され一体化されてなる光結合装置に
関し、より詳しくはフォトサイリスタ型、又はフォトト
ライアック型の半導体リレーに使用される光結合装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光結合装置は、従来より、フォトサイリ
スタ型、フォトトライアック型、フォトトランジスタ型
のもの等が使用されている。以下に、これらの各光結合
装置の構成を図面を用いて説明する。

【０００３】図８に、従来のフォトサイリスタ型の光結
合装置の等価回路を示す（従来例１）。

【０００４】この従来例１の光結合装置は、図８に示す
ように、入力側に発光素子１を有し、出力側に発光素子
１の光を受けてオンするフォトサイリスタ素子８１を有
する。

【０００５】このフォトサイリスタ素子８１は、ＰＮＰ
トランジスタ８２とＮＰＮトランジスタ８３で構成され
ており、ＰＮＰトランジスタ８２のエミッタＥ１がアノ
ード端子６に接続され、コレクタＣ１がＮＰＮトランジ
スタ８３のベースＢ２に接続され、ベースＢ１がＮＰＮ
トランジスタ８３のコレクタＣ２に接続されている。ま
た、カソード端子７に接続されているＮＰＮトランジス
タ８３のベースＢ２とエミッタＥ２の間には、抵抗Ｒ８
１が設けられている。

【０００６】この従来例１の光結合装置の動作は、入力
側の発光素子１に電流が流れると、発光素子１からの光
を受けてフォトサイリスタ素子８１がオンする。

【０００７】ここで、このフォトサイリスタ素子８１が
オンする動作の詳細を説明する。まず、フォトサイリス
タ素子８１のアノード−カソード間にプラス電圧が加わ
っている状態で入力側の発光素子１に電流を流すと、フ
ォトサイリスタ素子８１の下段のＮＰＮトランジスタ８
３のコレクタＣ２−ベースＢ２間に光電流が流れて、Ｎ
ＰＮトランジスタ８３がオンしてコレクタ電流ｉ_C2が流
れる。この電流ｉ_C2が上段のＰＮＰトランジスタ８２の
ベース電流として働き、ＰＮＰトランジスタ８２をオン
させる。電流ｉ_C1が下段のＮＰＮトランジスタ８３のベ
ース電流として働き、フォトサイリスタ素子８１はオン
状態を維持する。

【０００８】図９に、従来のフォトトライアック型の光
結合装置の等価回路を示す（従来例２）。

【０００９】この従来例２の光結合装置は、図９に示す
ように、入力側に発光素子１を有し、出力側に発光素子
１の光を受けてオンするフォトトライアック素子９１を
有する。このフォトトライアック素子９１は、順方向の
フォトサイリスタ部９２と逆方向のフォトサイリスタ部
９３で構成されている。

【００１０】順方向のフォトサイリスタ部９２は、ＰＮ
Ｐトランジスタ９４とＮＰＮトランジスタ９５で構成さ
れており、ＰＮＰトランジスタ９４のエミッタＥ１がア
ノード／カソード端子８に接続され、コレクタＣ１がＮ
ＰＮトランジスタ９５のベースＢ２に接続され、ベース
Ｂ１がＮＰＮトランジスタ９５のコレクタＣ２に接続さ
れている。また、カソード／アノード端子９に接続され
ているＮＰＮトランジスタ９５のベースＢ２とエミッタ
Ｅ２の間には、抵抗Ｒ９１が設けられている。

【００１１】逆方向のフォトサイリスタ部９３は、ＰＮ
Ｐトランジスタ９７とＮＰＮトランジスタ９６で構成さ
れており、ＰＮＰトランジスタ９７のエミッタＥ４がカ
ソード／アノード端子９に接続され、コレクタＣ４がＮ
ＰＮトランジスタ９６のベースＢ３に接続され、ベース
Ｂ４がＮＰＮトランジスタ９６のコレクタＣ３に接続さ
れている。また、アノード／カソード端子８に接続され
ているＮＰＮトランジスタ９６のベースＢ３とエミッタ
Ｅ３の間には、抵抗Ｒ９２が設けられている。

【００１２】この従来例２の光結合装置の動作は、入力
側の発光素子１に電流が流れると発光素子１からの光を
受けてフォトトライアック素子９１がオンする。

【００１３】ここで、このフォトトライアック素子９１
がオンする動作の詳細を説明する。まず、順方向のフォ
トサイリスタ部９２のアノード−カソード間にプラス電
圧が加わっている状態で入力側の発光素子１に電流を流
すと、順方向のフォトサイリスタ部９２の下段のＮＰＮ
トランジスタ９５のコレクタＣ２−ベースＢ２間に光電
流が流れて、ＮＰＮトランジスタ９５がオンしてコレク
タ電流ｉ_C2が流れる。この電流ｉ_C2が上段のＰＮＰトラ
ンジスタ９４のベース電流として働き、ＰＮＰトランジ
スタ９４をオンさせる。電流ｉ_C1が下段のＮＰＮトラン
ジスタ９５のベース電流として働き、順方向のフォトサ
イリスタ部９２はオン状態を維持する。逆方向のフォト
サイリスタ部９３においても、同様の動作が行われる。

【００１４】図１０に、従来のフォトトランジスタ型の
光結合装置の等価回路を示す（従来例３）。

【００１５】この従来例３の光結合装置は、図１０に示
すように、入力側に発光素子１を有し、出力側に発光素
子１の光を受けてオンするフォトトランジスタ素子１０
１を有する。この光結合装置の動作は、入力側の発光素
子１に電流が流れると発光素子１からの光を受けてフォ
トトランジスタ素子１０１がオンする。

【００１６】従来の光結合素子のパッケージは、図１１
（ａ）の断面図に示すように、発光素子１１１を上側に
配置し、その下側にフォトトライアック素子１１２を配
置し、外装樹脂１１６で全体を覆う構造をとっている。
この光結合素子における受光チップ部は、図１１（ｂ）
のボンディング図に示すように、リードフレーム１１４
とフォトトライアック素子１１２間が、ワイヤ１１５で
ボンディングされている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例１のフォトサイリスタ型の光結合装置、及び従
来例２のフォトトライアック型の光結合装置による場合
には、交流電源における負荷の駆動はできるが、直流電
源における負荷の駆動はできないという問題がある。

【００１８】また、交流電源において負荷を位相制御で
駆動することはできるが、オンするタイミングのみトリ
ガして交流電源のゼロクロスまでオフしない方法をとる
ため、交流における任意のタイミングでのきめ細かい駆
動ができないという問題がある。

【００１９】上記した従来例３のフォトトランジスタ型
の光結合装置による場合には、直流電源における負荷の
駆動はできるが、交流電源における負荷の駆動はできな
いという問題がある。

【００２０】また、このフォトトランジスタ型の光結合
装置による場合には、電流増幅率を高くする必要がある
ため、一般的には、従来例１のフォトサイリスタ型や従
来例２のフォトトライアック型の光結合装置のように、
高コレクタ耐圧を得ることが難しいという問題がある。

【００２１】本発明は、こうした従来技術の課題を解決
するものであり、交流電源及び直流電源のいずれでも負
荷を駆動することができる光結合装置を提供することを
目的とする。

【００２２】また、本発明の他の目的は、負荷を位相制
御で駆動する場合に、オンするタイミングのみならずオ
フするタイミングもコントロールすることができ、交流
における任意のタイミングでのきめ細かい駆動を行うこ
とができる光結合装置を提供することにある。

【００２３】更に、本発明の他の目的は、複数の発光素
子を用いなくても、１個の発光素子で発光素子に流す電
流を大小させるだけで、受光素子のオン／オフを制御す
ることができる光結合装置を提供することにある。

【００２４】加えて、本発明の他の目的は、パルス駆動
ができ、低消費電流化を図ることができる光結合装置を
提供することにある。

【００２５】また、本発明の他の目的は、従来のフォト
トランジスタ型のものに比べて高い電圧で使用すること
ができる光結合装置を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の光結合装置は、
入力側に設けられた１つの発光素子と、出力側に設けら
れ、該発光素子からの光を受けてオンするフォトサイリ
スタ素子又はフォトトライアック素子からなる受光素子
と、出力側に設けられており、該受光素子とは所定の感
度差が設けられて、該発光素子から所定値以上の光量の
光を受けることによってオンして、オン状態になった前
記受光素子をオフするフォトトランジスタ素子とを有し
ており、そのことにより上記目的が達成される。

【００２７】 好ましくは、前記受光素子が、アノード
端子とカソード端子との間に直列に接続されたＰＮＰト
ランジスタとＮＰＮトランジスタとを有するフォトサイ
リスタであり、該ＰＮＰトランジスタのコレクタが該Ｎ
ＰＮトランジスタのベースに、該ＰＮＰトランジスタの
ベースが該ＮＰＮトランジスタのコレクタにそれぞれ接
続されており、前記フォトトランジスタ素子が、該ＰＮ
Ｐトランジスタのエミッタとベースとの間に接続されて
いる。

【００２８】 好ましくは、前記受光素子が、アノード
端子とカソード端子との間に直列に接続されたＰＮＰト
ランジスタとＮＰＮトランジスタとを有するフォトサイ
リスタであり、該ＰＮＰトランジスタのコレクタが該Ｎ
ＰＮトランジスタのベースに、該ＰＮＰトランジスタの
ベースが該ＮＰＮトランジスタのコレクタにそれぞれ接
続されており、前記フォトトランジスタ素子が、該ＮＰ
Ｎトランジスタのエミッタとベースとの間に接続されて
いる。

【００２９】 好ましくは、前記受光素子が、アノード
端子とカソード端子との間に並列に接続された順方向の
フォトサイリスタ部と逆方向のフォトサイリスタ部とを
有し、該順方向のフォトサイリスタ部がＰＮＰトランジ
スタとＮＰＮトランジスタとを有し、該ＰＮＰトランジ
スタのコレクタが該ＮＰＮトランジスタのベースに、該
ＰＮＰトランジスタのベースが該ＮＰＮトランジスタの
コレクタにそれぞれ接続されており、該逆方向のフォト
サイリスタ部がＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジス
タとを有し、該ＰＮＰトランジスタのコレクタが該ＮＰ
Ｎトランジスタのベースに、該ＰＮＰトランジスタのベ
ースが該ＮＰＮトランジスタのコレクタにそれぞれ接続
されており、前記フォトトランジスタ素子が、該順方向
のフォトサイリスタ部の該ＰＮＰトランジスタのエミッ
タとベースとの間に接続されている。

【００３０】 また、本発明の光結合装置は、入力側に
設けられた１つの発光素子と、出力側に設けられ、該発
光素子からの光を受けてオンするフォトサイリスタ素子
又はフォトトライアック素子からなる受光素子と、出力
側に設けられており、前記受光素子に対して、前記発光
素子の光を受ける強度に差が生じるような位置関係に配
置されて、該発光素子から所定値以上の光量の光を受け
ることによってオンして、オン状態になった前記受光素
子をオフするフォトトランジスタ素子とを有する。

【００３１】以下に、本発明の作用について説明する。

【００３２】上記構成によれば、入力側の発光素子に電
流を流すと、フォトサイリスタ素子又はフォトトライア
ック素子からなる受光素子がオンする。発光素子の光量
がある値以上になると、フォトトランジスタ素子が動作
し、受光素子を強制的にオフする。即ち、入力側の発光
素子に流す電流の大小により受光素子をオン及びオフす
ることが可能となる。

【００３３】このフォトトランジスタ素子を、受光素子
のＰＮＰトランジスタのエミッタとベース間、又はＮＰ
Ｎトランジスタのベースとエミッタの間に付加する構成
とする場合には、発光素子の光量がある値以上になる
と、フォトトランジスタ素子が動作し、受光素子のＰＮ
Ｐトランジスタ又はＮＰＮトランジスタをカットオフさ
せて、受光素子をオフさせるように働く。

【００３４】また、受光素子とフォトトランジスタ素子
との間にベース抵抗を付加する等により感度差を設けて
なる構成とする場合、並びに、受光素子とフォトトラン
ジスタ素子との位置関係に差を設けてなる構成とする場
合には、受光素子のオン及びオフをより効果的に働かせ
ることが可能となる。

【００３５】従って、光結合装置を、交流電源及び直流
電源のいずれでも負荷を駆動することが可能となる。

【００３６】また、負荷を位相制御で駆動する場合に、
光結合装置をオンするタイミングのみならずオフするタ
イミングもコントロールすることが可能となるので、交
流における任意のタイミングでのきめ細かい駆動を行う
ことが可能となる。

【００３７】更に、複数の発光素子を用いなくても、１
個の発光素子で発光素子に流す電流を大小させるだけ
で、光結合装置の受光素子のオン／オフを制御すること
が可能となる。

【００３８】加えて、光結合装置をパルス駆動すること
が可能となるので、低消費電流化を図ることができる。
また、光結合装置を、フォトサイリスタ型又はフォトト
ライアック型としているので、従来のフォトトランジス
タ型のものに比べて高い電圧で使用することが可能とな
る。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。

【００４０】（実施形態１）図１に、本発明の実施形態
１によるフォトサイリスタ型の光結合装置の等価回路を
示す。

【００４１】この実施形態１は、図１に示すように、入
力側に発光素子１を有し、出力側に発光素子１の光を受
けてオンする受光素子であるフォトサイリスタ素子２
と、発光素子１からの光を受けてフォトサイリスタ素子
２をオフするフォトトランジスタ素子３を有する。

【００４２】このフォトサイリスタ素子２は、ＰＮＰト
ランジスタ４とＮＰＮトランジスタ５で構成されてお
り、ＰＮＰトランジスタ４のエミッタＥ２がアノード端
子６に接続され、コレクタＣ２がＮＰＮトランジスタ５
のベースＢ３に接続され、ベースＢ２がＮＰＮトランジ
スタ５のコレクタＣ３に接続されている。また、カソー
ド端子７に接続されているＮＰＮトランジスタ５のベー
スＢ３とエミッタＥ３の間には、抵抗Ｒ２が設けられて
いる。

【００４３】更に、このフォトサイリスタ素子２のＰＮ
Ｐトランジスタ４のエミッタＥ２とベースＢ２間にフォ
トトランジスタ素子３が接続されており、このフォトト
ランジスタ素子３のベースＢ１とエミッタＥ１間に抵抗
Ｒ１を付加してフォトサイリスタ素子２との間に感度差
を大きく設けて、入力側の発光素子１に流す電流の大小
によりフォトサイリスタ素子２をオン及びオフすること
を可能としている。

【００４４】ここで、この実施形態１によるフォトサイ
リスタ型の光結合装置の動作の詳細を説明する。

【００４５】まず、入力側の発光素子１に電流が流れる
と、発光素子１からの光を受けてフォトサイリスタ素子
２がオンする。このフォトサイリスタ素子２がオンする
動作の詳細は、フォトサイリスタ素子２のアノード−カ
ソード間にプラス電圧が加わっている状態で入力側の発
光素子１に電流を流すと、フォトサイリスタ素子２の下
段のＮＰＮトランジスタ５のコレクタＣ３−ベースＢ３
間に光電流が流れて、ＮＰＮトランジスタ５がオンして
コレクタ電流ｉ_C3が流れる。この電流ｉ_C3が上段のＰＮ
Ｐトランジスタ４のベース電流として働き、ＰＮＰトラ
ンジスタ４をオンさせる。電流ｉ_C2が下段のＮＰＮトラ
ンジスタ５のベース電流として働き、フォトサイリスタ
素子２はオン状態を維持する。

【００４６】このフォトサイリスタ素子２のＰＮＰトラ
ンジスタ４のエミッタＥ２とベースＢ２間にフォトトラ
ンジスタ素子３が接続されている。このフォトトランジ
スタ素子３のベースＢ１とエミッタＥ１間に抵抗Ｒ１を
付加して、フォトサイリスタ素子２との間に感度差を大
きく設けている。このため、入力側の発光素子１に流す
電流を更に大きくすると、フォトトランジスタ素子３が
オンし、コレクタ電流ｉ_C1が流れ、この電流ｉ_C1が上段
のＰＮＰトランジスタ４のエミッタＥ２に流れること
で、ＰＮＰトランジスタ４をカットオフさせて、フォト
サイリスタ素子２をオフさせる。このように、入力側の
発光素子１に流す電流の大小によりフォトサイリスタ素
子２をオン及びオフすることを可能としている。

【００４７】（実施形態２）図２に、本発明の実施形態
２によるフォトトライアック型の光結合装置の等価回路
を示す。

【００４８】この実施形態２は、図２に示すように、入
力側に発光素子１を有し、出力側に発光素子１の光を受
けてオンする受光素子であるフォトトライアック素子２
１と、発光素子１からの光を受けてフォトトライアック
素子２１をオフするフォトトランジスタ素子２４、２７
を有する。

【００４９】このフォトトライアック素子２１は、順方
向のフォトサイリスタ部２２と逆方向のフォトサイリス
タ部２３で構成されている。

【００５０】順方向のフォトサイリスタ部２２は、ＰＮ
Ｐトランジスタ２５とＮＰＮトランジスタ２６で構成さ
れており、ＰＮＰトランジスタ２５のエミッタＥ２がア
ノード／カソード端子８に接続され、コレクタＣ２がＮ
ＰＮトランジスタ２６のベースＢ３に接続され、ベース
Ｂ２がＮＰＮトランジスタ２６のコレクタＣ３に接続さ
れている。また、カソード／アノード端子９に接続され
ているＮＰＮトランジスタ２６のベースＢ３とエミッタ
Ｅ３の間には、抵抗Ｒ２３が設けられている。

【００５１】逆方向のフォトサイリスタ部２３は、ＰＮ
Ｐトランジスタ２８とＮＰＮトランジスタ２９で構成さ
れており、ＰＮＰトランジスタ２８のエミッタＥ５がカ
ソード／アノード端子９に接続され、コレクタＣ５がＮ
ＰＮトランジスタ２９のベースＢ６に接続され、ベース
Ｂ５がＮＰＮトランジスタ２９のコレクタＣ６に接続さ
れている。また、アノード／カソード端子８に接続され
ているＮＰＮトランジスタ２９のベースＢ６とエミッタ
Ｅ６の間には、抵抗Ｒ２４が設けられている。

【００５２】更に、このフォトトライアック素子２１の
ＰＮＰトランジスタ２５のエミッタＥ２とベースＢ２間
にフォトトランジスタ素子２４が接続されており、フォ
トトランジスタ素子２４のべースＢ１とエミッタＥ１間
に抵抗Ｒ２１を付加してフォトトライアック素子２１と
の間に感度差を大きく設けて、入力側の発光素子１に流
す電流の大小によりフォトトライアック素子２１をオン
及びオフすることを可能としている。

【００５３】同様にして、フォトトライアック素子２１
のＰＮＰトランジスタ２８のエミッタＥ５とベースＢ５
間にフォトトランジスタ素子２７が接続されており、フ
ォトトランジスタ素子２７のべースＢ４とエミッタＥ４
間に抵抗Ｒ２２を付加してフォトトライアック素子２１
との間に感度差を大きく設けて、入力側の発光素子１に
流す電流の大小によりフォトトライアック素子２１をオ
ン及びオフすることを可能としている。

【００５４】ここで、この実施形態２によるフォトトラ
イアック型の光結合装置の動作の詳細を説明する。

【００５５】まず、順方向のフォトサイリスタ部２２の
アノード−カソード間にプラス電圧が加わっている状態
で入力側の発光素子１に電流を流すと、順方向のフォト
サイリスタ部２２の下段のＮＰＮトランジスタ２６のコ
レクタＣ３−ベースＢ３間に光電流が流れて、ＮＰＮト
ランジスタ２６がオンしてコレクタ電流ｉ_C3が流れる。
この電流ｉ_C3が上段のＰＮＰトランジスタ２５のベース
電流として働き、ＰＮＰトランジスタ２５をオンさせ
る。電流ｉ_C2が下段のＮＰＮトランジスタ２６のベース
電流として働き、順方向のフォトサイリスタ部２２はオ
ン状態を維持する。逆方向のフォトサイリスタ部２３に
おいても、同様の動作が行われる。

【００５６】このフォトトライアック素子２１のＰＮＰ
トランジスタ２５のエミッタＥ２とベースＢ２間にフォ
トトランジスタ素子２４が接続されている。このフォト
トランジスタ素子２４のべースＢ１とエミッタＥ１間に
抵抗Ｒ２１を付加してフォトトライアック素子２１との
間に感度差を大きく設けている。このため、入力側の発
光素子１に流す電流を更に大きくすると、フォトトラン
ジスタ素子２４がオンし、コレクタ電流ｉ_C1が流れ、こ
の電流ｉ_C1が上段のＰＮＰトランジスタ２５のエミッタ
Ｅ２に流れることで、ＰＮＰトランジスタ２５をカット
オフさせて、フォトトライアック素子２１をオフさせ
る。逆方向のフォトサイリスタ部２３においても、同様
の動作が行われる。このように、入力側の発光素子１に
流す電流の大小によりフォトトライアック素子２１をオ
ン及びオフすることを可能としている。

【００５７】（実施形態３）図３に、本発明の実施形態
３によるフォトサイリスタ型の光結合装置の等価回路を
示す。

【００５８】この実施形態３は、図３に示すように、入
力側に発光素子１を有し、出力側に発光素子１の光を受
けてオンする受光素子であるフォトサイリスタ素子３１
と、発光素子１からの光を受けてフォトサイリスタ素子
３１をオフするフォトトランジスタ素子３２を有する。

【００５９】このフォトサイリスタ素子３１は、ＰＮＰ
トランジスタ３３とＮＰＮトランジスタ３４で構成され
ており、ＰＮＰトランジスタ３３のエミッタＥ３がアノ
ード端子６に接続され、コレクタＣ３がＮＰＮトランジ
スタ３４のベースＢ２に接続され、ベースＢ３がＮＰＮ
トランジスタ３４のコレクタＣ２に接続されている。ま
た、カソード端子７に接続されているＮＰＮトランジス
タ３４のベースＢ２とエミッタＥ２の間には、抵抗Ｒ３
２が設けられている。

【００６０】更に、このフォトサイリスタ素子３１のＮ
ＰＮトランジスタ３４のエミッタＥ２とベースＢ２間に
フォトトランジスタ素子３２が接続されており、このフ
ォトトランジスタ素子３２のベースＢ１とエミッタＥ１
間に抵抗Ｒ３１を付加してフォトサイリスタ素子３１と
の間に感度差を大きく設けて、入力側の発光素子１に流
す電流の大小によりフォトサイリスタ素子３１をオン及
びオフすることを可能としている。

【００６１】尚、この実施形態３によるフォトサイリス
タ型の光結合装置は、上述した実施形態１に対し、フォ
トトランジスタ素子をＮＰＮトランジスタ側に設ける構
成をとり、ＮＰＮトランジスタをカットオフさせて、受
光素子をオフさせる動作をとる点で相違するだけで、上
述した実施形態１に準ずる動作をするため、ここでは詳
細な動作の説明を省略する。

【００６２】（実施形態４）図４に、本発明の実施形態
４によるフォトトライアック型の光結合装置の等価回路
を示す。

【００６３】この実施形態４は、図４に示すように、入
力側に発光素子１を有し、出力側に発光素子１の光を受
けてオンする受光素子であるフォトトライアック素子４
１と、発光素子１からの光を受けてフォトトライアック
素子４１をオフするフォトトランジスタ素子４４、４７
を有する。

【００６４】このフォトトライアック素子４１は、順方
向のフォトサイリスタ部４２と逆方向のフォトサイリス
タ部４３で構成されている。

【００６５】順方向のフォトサイリスタ部４２は、ＰＮ
Ｐトランジスタ４６とＮＰＮトランジスタ４５で構成さ
れており、ＰＮＰトランジスタ４６のエミッタＥ３がア
ノード／カソード端子８に接続され、コレクタＣ３がＮ
ＰＮトランジスタ４５のベースＢ２に接続され、ベース
Ｂ３がＮＰＮトランジスタ４５のコレクタＣ２に接続さ
れている。また、カソード／アノード端子９に接続され
ているＮＰＮトランジスタ４５のベースＢ２とエミッタ
Ｅ２の間には、抵抗Ｒ４３が設けられている。

【００６６】逆方向のフォトサイリスタ部４３は、ＰＮ
Ｐトランジスタ４９とＮＰＮトランジスタ４８で構成さ
れており、ＰＮＰトランジスタ４９のエミッタＥ６がカ
ソード／アノード端子９に接続され、コレクタＣ６がＮ
ＰＮトランジスタ４８のベースＢ５に接続され、ベース
Ｂ６がＮＰＮトランジスタ４８のコレクタＣ５に接続さ
れている。また、アノード／カソード端子８に接続され
ているＮＰＮトランジスタ４８のベースＢ５とエミッタ
Ｅ５の間には、抵抗Ｒ４４が設けられている。

【００６７】更に、このフォトトライアック素子４１の
順方向のフォトサイリスタ部４２のＮＰＮトランジスタ
４５のエミッタＥ２とベースＢ２間にフォトトランジス
タ素子４４が接続されており、このフォトトランジスタ
素子４４のべースＢ１とエミッタＥ１間に抵抗Ｒ４１を
付加してフォトトライアック素子４１との間に感度差を
大きく設けて、入力側の発光素子１に流す電流の大小に
よりフォトトライアック素子４１をオン及びオフするこ
とを可能としている。

【００６８】同様にして、このフォトトライアック素子
４１の逆方向のフォトサイリスタ部４３のＮＰＮトラン
ジスタ４８のエミッタＥ５とベースＢ５間にフォトトラ
ンジスタ素子４７が接続されており、このフォトトラン
ジスタ素子４７のべースＢ４とエミッタＥ４間に抵抗Ｒ
４２を付加してフォトトライアック素子４１との間に感
度差を大きく設けて、入力側の発光素子１に流す電流の
大小によりフォトトライアック素子４１をオン及びオフ
することを可能としている。

【００６９】尚、この実施形態４によるフォトトライア
ック型の光結合装置は、上述した実施形態２に対し、フ
ォトトランジスタ素子をＮＰＮトランジスタ側に設ける
構成をとり、ＮＰＮトランジスタをカットオフさせて、
受光素子をオフさせる動作をとる点で相違するだけで、
上述した実施形態２に準ずる動作をするため、ここでは
詳細な動作の説明を省略する。

【００７０】（実施形態５）図５に、本発明の実施形態
５による光結合装置の構成を示す。

【００７１】この実施形態５の光結合装置は、フォトサ
イリスタ素子又はフォトトライアック素子からなる受光
素子と、フォトトランジスタ素子との位置関係に差を設
けてなるものである。

【００７２】具体的には、例えば、図５（ａ）のパッケ
ージの断面図に示すように、上側に発光素子５１を配置
し、その下側にフォトトライアック素子５２を配置する
と共に、その両側に２個のフォトトランジスタ素子５３
を配置し、外装樹脂５６で全体を覆う構造とする。この
場合の受光チップ部のボンディングは、図５（ｂ）に示
すように、位置関係に差が設けられたフォトトライアッ
ク素子５２とフォトトランジスタ素子５３、及びリード
フレーム５４との間を、ワイヤ５５でボンディングする
ことになる。

【００７３】このように、フォトトライアック素子５２
とフォトトランジスタ素子５３との位置関係に差を設け
ることで、フォトトライアック素子５２とフォトトラン
ジスタ素子５３において、入力側の発光素子５１の光を
受ける強度に差を生じさせ、これを利用して、フォトト
ライアック素子５２をオン及びオフすることを可能とす
るものである。

【００７４】上述した各実施形態による光結合装置を用
いることで、交流電源における負荷の駆動のみならず、
直流電源における負荷の駆動が可能となる。具体的に、
図６に交流電源における負荷の駆動のタイミングチャー
トを、図７に直流電源における負荷の駆動のタイミング
チャートを示す。

【００７５】図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、
Ｔ１及びＴ３の時点で発光素子にＯＮ信号として低い入
力電流Ｉａを流すことで受光素子をオンさせ、他方、Ｔ
２及びＴ４の時点でＯＦＦ信号として発光素子に高い入
力電流Ｉｂ（Ｉｂ＞Ｉａ）を流すことで、受光素子をオ
フさせる。これにより、図６（ａ）及び図７（ａ）にお
いて斜線で示す、Ｔ１とＴ２の間、及びＴ３とＴ４の間
にＯＮとなるように、交流電源及び直流電源のいずれで
も負荷を駆動することができる。

【００７６】また、図６のタイミングチャートに示すよ
うに、負荷を位相制御で駆動する場合に、光結合装置を
オンするタイミングのみならずオフするタイミングもコ
ントロールすることができるため、交流における任意の
タイミングでのきめ細かい駆動を行うことができる。

【００７７】更には、複数の発光素子を用いなくても、
１個の発光素子で発光素子に流す電流を大小させるだけ
で、光結合装置の受光素子のオン／オフを制御すること
ができる。

【００７８】加えて、光結合装置をパルス駆動すること
が可能となるので、低消費電流化を図ることができる。
また、光結合装置を、フォトサイリスタ型又はフォトト
ライアック型としているので、従来のフォトトランジス
タ型のものに比べて高い電圧で使用することができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光結合装
置によれば、入力側の発光素子に電流を流し、フォトサ
イリスタ素子又はフォトトライアック素子からなる受光
素子をオンすることができ、他方、発光素子の光量をあ
る値以上にして、フォトトランジスタ素子を動作させ、
受光素子を強制的にオフすることができる。即ち、入力
側の発光素子に流す電流の大小により光結合装置の受光
素子をオン及びオフすることができる。

【００８０】特に、受光素子とフォトトランジスタ素子
との間にベース抵抗を付加する等により感度差を設けて
なる構成とする場合、並びに、受光素子とフォトトラン
ジスタ素子との位置関係に差を設けてなる構成とする場
合には、受光素子のオン及びオフをより効果的に働かせ
ることができる。

【００８１】従って、光結合装置を、交流電源及び直流
電源のいずれでも負荷を駆動することができる。

【００８２】また、負荷を位相制御で駆動する場合に、
光結合装置をオンするタイミングのみならずオフするタ
イミングもコントロールすることが可能となるので、交
流における任意のタイミングでのきめ細かい駆動を行う
ことができる。

【００８３】更に、複数の発光素子を用いなくても、１
個の発光素子で発光素子に流す電流を大小させるだけ
で、光結合装置の受光素子のオン／オフを制御すること
ができる。

【００８４】加えて、光結合装置をパルス駆動すること
が可能となるので、低消費電流化を図ることができる。
また、従来のフォトトランジスタ型のものに比べて高い
電圧で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１によるフォトサイリスタ型
の光結合装置の等価回路を示す図である。

【図２】本発明の実施形態２によるフォトトライアック
型の光結合装置の等価回路を示す図である。

【図３】本発明の実施形態３によるフォトサイリスタ型
の光結合装置の等価回路を示す図である。

【図４】本発明の実施形態４によるフォトトライアック
型の光結合装置の等価回路を示す図である。

【図５】本発明の実施形態５による光結合装置におけ
る、（ａ）パッケージの一例を示す断面図と、（ｂ）受
光チップ部のボンディング図である。

【図６】本発明の光結合装置による交流電源における負
荷の駆動を示すタイミングチャートである。

【図７】本発明の光結合装置による直流電源における負
荷の駆動を示すタイミングチャートである。

【図８】従来例１のフォトサイリスタ型の光結合装置の
等価回路を示す図である。

【図９】従来例２のフォトトライアック型の光結合装置
の等価回路を示す図である。

【図１０】従来例３のフォトトランジスタ型の光結合装
置の等価回路を示す図である。

【図１１】従来の光結合装置における、（ａ）パッケー
ジの一例を示す断面図と、（ｂ）受光チップ部のボンデ
ィング図である。

【符号の説明】

１、５１ 発光素子 ２、３１ フォトサイリスタ素子 ２１、４１、５２ フォトトライアック素子 ２２、４２ 順方向のフォトサイリスタ部 ２３、４３ 逆方向のフォトサイリスタ部 ３、２４、２７、３２、４４、４７、５３ フォトトラ
ンジスタ素子 ５４ リードフレーム ５５ ワイヤ ５６ 外装樹脂

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力側に設けられた１つの発光素子と、 出力側に設けられ、該発光素子からの光を受けてオンす
   るフォトサイリスタ素子又はフォトトライアック素子か
   らなる受光素子と、 出力側に設けられており、該受光素子とは所定の感度差
   が設けられて、該発光素子から所定値以上の光量の光を
   受けることによってオンして、オン状態になった前記受
   光素子をオフするフォトトランジスタ素子とを有する光
   結合装置。
2. 【請求項２】 前記受光素子が、アノード端子とカソー
   ド端子との間に直列に接続されたＰＮＰトランジスタと
   ＮＰＮトランジスタとを有するフォトサイリスタであ
   り、該ＰＮＰトランジスタのコレクタが該ＮＰＮトラン
   ジスタのベースに、該ＰＮＰトランジスタのベースが該
   ＮＰＮトランジスタのコレクタにそれぞれ接続されてお
   り、 前記フォトトランジスタ素子が、該ＰＮＰトランジスタ
   のエミッタとベースとの間に接続されている、請求項１
   記載の光結合装置。
3. 【請求項３】 前記受光素子が、アノード端子とカソー
   ド端子との間に直列に接続されたＰＮＰトランジスタと
   ＮＰＮトランジスタとを有するフォトサイリスタであ
   り、該ＰＮＰトランジスタのコレクタが該ＮＰＮトラン
   ジスタのベースに、該ＰＮＰトランジスタのベースが該
   ＮＰＮトランジスタのコレクタにそれぞれ接続されてお
   り、 前記フォトトランジスタ素子が、該ＮＰＮトランジスタ
   のエミッタとベースとの間に接続されている、請求項１
   記載の光結合装置。
4. 【請求項４】 前記受光素子が、アノード端子とカソー
   ド端子との間に並列に接続された順方向のフォトサイリ
   スタ部と逆方向のフォトサイリスタ部とを有し、 該順方向のフォトサイリスタ部がＰＮＰトランジスタと
   ＮＰＮトランジスタとを有し、該ＰＮＰトランジスタの
   コレクタが該ＮＰＮトランジスタのベースに、該ＰＮＰ
   トランジスタのベースが該ＮＰＮトランジスタのコレク
   タにそれぞれ接続されており、 該逆方向のフォトサイリスタ部がＰＮＰトランジスタと
   ＮＰＮトランジスタとを有し、該ＰＮＰトランジスタの
   コレクタが該ＮＰＮトランジスタのベースに、該ＰＮＰ
   トランジスタのベースが該ＮＰＮトランジスタのコレク
   タにそれぞれ接続されており、 前記フォトトランジスタ素子が、該順方向のフォトサイ
   リスタ部の該ＰＮＰトランジスタのエミッタとベースと
   の間に接続されている、請求項１ 記載の光結合装置。
5. 【請求項５】 入力側に設けられた１つの発光素子と、 出力側に設けられ、該発光素子からの光を受けてオンす
   るフォトサイリスタ素子又はフォトトライアック素子か
   らなる受光素子と、 出力側に設けられており、前記受光素子に対して、前記
   発光素子の光を受ける強度に差が生じるような位置関係
   に配置されて、該発光素子から所定値以上の光量の光を
   受けることによってオンして、オン状態になった前記受
   光素子をオフするフォトトランジスタ素子とを有する 光
   結合装置。