JPH01110780A

JPH01110780A - フォトカップラ

Info

Publication number: JPH01110780A
Application number: JP63225429A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nishizawa; 潤一西澤
Original assignee: Semiconductor Research Foundation
Current assignee: Semiconductor Research Foundation
Priority date: 1988-09-08
Filing date: 1988-09-08
Publication date: 1989-04-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明者の提案に係る光源としてのＦ　ｉ！９休レ体し
グイΔ−ド、伝送線路としての光ノｉ・イバ及び受光素
子としてのｐ　−１−ｎダイＡ−ド及びアバランシエフ
Ａ１−ダイオードは、今［」世界的に］ス１〜の低い人
容早通イハシステムとして開発され、大規模な実用化が
各所で旧道されている１゜従来の７４トカツプラの受光素子である１）＝ｉ−ｎグ
イＡ°−ド、アバランシエフ４トダイオード、バイポー
ラ１〜ランジスタのフＡ１・１−ランジスタは多くの欠
点を右している。

ｐ−１−ｎダイオード、アバランシエフ４トダイオード
は、二端子素子であるために次段の素子とのアイソレー
ジシン作用がないという欠点を有している。ｐ　−１−
ｎダイオードとアバランシエフ第１−ダイオードは、空
乏層に光を照射して動作させる為に比較的大きな電圧を
印加している。アバランシェフォトダイオードは、光に
より雪崩増倍をさせている為に非常に雑音が大きいとい
う重大な欠点を有している。

バイポーラトランジスタを用いたフォトトランジスタは
利１１ｇが１００程度と小さく、ベース抵抗が大ぎいた
めに非常に低速であるという欠点を右している。

第１図（イ）、（ロ）は従来のフォトカップラの一例で
ある。

第１図（イ）は発光素子としてＧａＡＳの発光ダイオー
ド１、受光素子としてｐ　−１−ｎダ、イＡ−ド２を用
いたフ第１〜カップうである。

３は発光ダイオード１とｐ　−１−ｎフォトダイオード
を収容する容器（外（ｌＪｌ器〉である。２はアバラン
シェフォトダイオードの場合もある。動作は入力信号■
１が発光ダイオード１に流れ、ｈｖという光が発生し、
２のｐ　−１−ｎの〕４トダイオードに１２という電流
が流れ、＜１伺抵抗ＲＬに出力信号が出てくる。比較的
大さしｉバイアス電源を必要とすることと、ダイオード
が二端子索Ｔであるために、次段の回路との結合に工人
を要する欠点がある１゜第１図（ロ）ｔ、１バイポーラ１〜ランジスタ４を受光
素子とした従来の７４１−カップラである。

発光ダイオード１からの光ｈｖはベースをフ【」−−フ
ィングにしたパイボーラノＡ１〜トランジスタによっ−
Ｃ増幅される。バイポーラトランジスタはベース抵抗が
大きく、動１’ｆ速痘がバいという欠点を右している。

すむわｔ５、従来は、高速ぐ動作し１．微弱光にら応答
し、次段との接続が容易であるフォトカップラはへかっ
た。

本発明の目的は、静電誘導リーイリスクにＪ、リフＡト
カツブラの受光素子を形成することにより従来１９られ
なかった高感度、ｔ′））虫度、１１（電Ｉｒ、低電流
で動作するフォトカップラを提供Ｊることにある。

以下図面を参照して本発明を説町Ｊる１゜第２図（イ）
、（ロ）は本発明の実施例である。第２図〈イ）はノー
マリオフ型の静電誘導サイリスタ３３と発光素子３１及
び光を遮光する外囲器３２よりなるフォトカップラであ
る。

３４はアノード、３５はカソード、３６はゲート端子で
あり、アノード・カソード間にＶＡにという電源とｃ２
荷抵抗ＲＬが接続され、ゲート・カソード間にはゲート
抵抗Ｒ０が接続されている。光が照（ト）されないとき
には、３３のサイリスタはノーマリオフぐあるので電流
は流れない、１光が照射され、ゲート・カソード間に電
流が、“／１れ、ＲＣｒに電圧降下が生じ、ゲート・カ
ソード間が導通状態になりアノード・カソード間に大き
な電流が流れ、負荷抵抗ＲＬに出力信号が生じる。。

次に光が照射されなくなると、ゲート・カソード間にた
まっていたギヤリアは徐々にＲ６を通して６５［２Ｍす
ることによつＣ１ゲート・カソード間Ｇ：Ｌ元の状態に
戻り、雷γＡＬは遮断される。

第２図（ロ）は遮断状態を更に早くするためにゲート・
カソード間にＶＧＫの逆方向バイアス電源を接続したも
のである。３８はノーマリオンあるいはノーマリオフ型
のｎチャンネルの静電誘導サイリスタぐある他は第２図
（イ）と同じ構成のフォトカップラである。

ノーマリオン型の静電誘導サイリスタの場合には、希望
づ゛る区１止電圧を与えるゲート・カソード間電圧を与
えでＪ′３り。オンするときは第２図（イ）と同じであ
るが、光が消えて遮断−するときには、ゲート・カソー
ド間に逆方向電圧が加わっているので、第２図（イ）に
承り実施例のものよＶ）らターンオフする時局ｔよ短く
むるという利点を有している。静電ｇ４ナイリスタは、
従来のｐ　−ｎ　−ｐ−ｎサイリスタがゲー１−による
ターンオフ能力がないのにくらべて、完全にゲー１−で
ターンオフさせることができること、Ａン電圧が小さい
こと、スイッチング速度が１μｓｅｃ以下と非常に短く
できるので、非常に能率の高いスイッチングができるの
で、フィトカップラとした場合に大電力用に非常に価値
が高いといえる。

第３図は発光素子と受光素子の静電誘導サイリスタを光
ファイバで接続した構造のフォトカップラである。

４０は発光素子で例えば発光ダイオードやレーザダイオ
ード、４１は光ファイバであって、任意の長さのもので
あり、４２は静電誘導サイリスタである。４２見本発明
の実施例、第２図のように電源、負荷抵抗を接続してお
く。４０により入カイ３号によって発光された光は光フ
ァイバを伝播して４２の静電誘導サイリスタによって増
幅され出力信号が得られる。光ファイバを発光素子４０
からの光のための伝送路とすることによって、遠隔地か
らの信号伝送等には非常にＳ／Ｎ比良く高速なフォトカ
ップラとすることができる。

受光素子としての静電誘導υイリスタはＳｌに限らず他
の半導体でも良いし、ｎチャンネルに限らずｐチ１１ン
ネルでも良いことは勿論である。

外囲器は気密士１１、耐久力を増づために、光を減泉さ
せない程痘に樹脂等を入れたもので５良い。

光にＪ、り高効率でスイッチングが行なえる静電誘導型
サイリスタは本発明省により、１）訂第１３４９４１８
号（特公昭６１−１９０８＠）「静電誘導形光ザイリス
ク」に示されているが、本発明のごとく、発光素子と受
光素子を一体に形成したフォトカップラとすることによ
り、外部光ににる誤動作を防ぎ、かつ耐久性が増し、信
頼性も向上し、取り扱いも容易となる。

以上ｉＪと明したように本発明のフォトカップラは、一
つの発光素子と光を通づ一絶縁物を介して結合された静
電誘導ザイリスタを接続した部分を右しており、非常に
高感１立、高速位、低電圧、低電流で動作を行うと共に
、受光素子以降の回路構成が簡単である等の利点を右し
、工業的価値は非常に高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は従来の受光素子として二端子のダイオー
ドを用いたフォトカップラの構造図、第１図（ロ）は、
従来の受光素子としてバイポーラ１〜ランジスタのフォ
トトランジスタを用いたフォトカップラの構造図、第２
図（イ）、（ロ）は静ｆｆ１ｔ、ｉ導サイリスタを受光
素子とした本発明のフォトカップラの別の実施例、第３
図は光の伝送路を光ファイバとしたことを特徴とする本
発明の別の実施例のフォト力・ンブラである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一つの発光素子と受光素子としてのノーマリオフ
型静電誘導サイリスタから構成されたフオトカップラで
あって前記発光素子と前記静電誘導サイリスタは一つの
外囲器におさめられていて、前記発光素子からの光を透
過する絶縁物材料が前記発光素子と前記静電誘導サイリ
スタとの間に介在し、全体が外囲器の中に一体型でおさ
められていて、かつ前記静電誘導サイリスタのゲート・
カソード間に受光感度調整用の可変ゲート抵抗が接続さ
れていることを特徴とするフォトカップラ。
（２）一つの発光素子と受光素子としてのノーマリオン
型静電誘導サイリスタおよび前記発光素子と前記受光素
子との間に介在し、光を透過する絶縁物材料から構成さ
れたフォトカップラであって、全体ツメ外囲器の中に一
体型でおさめられていて、かつ前記静電誘導サイリスタ
の受光感度調整用としての可変ゲート抵抗および逆方向
バイアス電圧が前記静電誘導トランジスタのゲート・カ
ソード問に互いに直列に接続されていることを特徴とす
るフォトカップラ。