JPH0298978A - 光カプラ素子 - Google Patents
光カプラ素子Info
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- JPH0298978A JPH0298978A JP63251200A JP25120088A JPH0298978A JP H0298978 A JPH0298978 A JP H0298978A JP 63251200 A JP63251200 A JP 63251200A JP 25120088 A JP25120088 A JP 25120088A JP H0298978 A JPH0298978 A JP H0298978A
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Landscapes
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、発光ダイオード(以下LEDと略す)光源と
光半導体素子とで構成された光カプラ素子に関する。詳
しくは光カプラ素子のLED光源に規定の電流を流した
とき光カプラ素子の光半導体素子に発生する起電力をト
ランジスタ特にMO5型FET等の半導体素子に印加し
、該半導体素子を駆動する様fR成された半導体スイッ
チ、半導体リレーに用いられる半導体素子駆動用の光カ
プラ素子に関する。
光半導体素子とで構成された光カプラ素子に関する。詳
しくは光カプラ素子のLED光源に規定の電流を流した
とき光カプラ素子の光半導体素子に発生する起電力をト
ランジスタ特にMO5型FET等の半導体素子に印加し
、該半導体素子を駆動する様fR成された半導体スイッ
チ、半導体リレーに用いられる半導体素子駆動用の光カ
プラ素子に関する。
[従来の技術]
従来より、MO9型F’ETを利用した半導体スイッチ
、半導体リレーが存在し、その回路図を第16図に示す
。
、半導体リレーが存在し、その回路図を第16図に示す
。
この半導体リレーは例えばL E D光ねとして赤外L
ED80と、光半導体素子81として多結晶又は単結晶
系シリコン半導体と、MO5型F’ET82とから構成
されている。
ED80と、光半導体素子81として多結晶又は単結晶
系シリコン半導体と、MO5型F’ET82とから構成
されている。
すなわち、光半導体素子8Iのアノード側はパワーMO
S型FET82のゲートに接続され、光半導体素子81
のカソード側はパワーMOS型FET82のソース及び
出力端子83に接続され、パワーMOS型FET82の
ドレインは出力端子84に接続される。
S型FET82のゲートに接続され、光半導体素子81
のカソード側はパワーMOS型FET82のソース及び
出力端子83に接続され、パワーMOS型FET82の
ドレインは出力端子84に接続される。
動作としては、外部回路(図示せず)よりLED80に
規定の電流を流すことによりLED80が発光し、この
光が光半導体素子81に照射され光半導体素子8Iに起
電力が発生する。この起電力がMOS型FET82のゲ
ート・ソース間に印加されてMOS型FETのドレイン
・ソース間がオンし、外部負荷(図示せず)を駆動する
。
規定の電流を流すことによりLED80が発光し、この
光が光半導体素子81に照射され光半導体素子8Iに起
電力が発生する。この起電力がMOS型FET82のゲ
ート・ソース間に印加されてMOS型FETのドレイン
・ソース間がオンし、外部負荷(図示せず)を駆動する
。
[発明が解決しようとする課題]
このような半導体リレーに於いては、光半導体素子とし
て多結晶又は単桔品ソリコン系半導体を使用しているた
め歩留り、コスト等の点より光半導体素子の素子面積を
大きくすることができず、該光半導体素子の分光感度上
有IIIな赤外L E DをLED光源として使用して
もMOS型FETに印加する起電力、特に光起電流が数
μAないし10μ八程度しか得られない。従って、特に
駆動負荷電流の大きいパワーMO5FETをオン・オフ
しようとすると光起電流が不足して高速駆動ができない
という問題点があった。
て多結晶又は単桔品ソリコン系半導体を使用しているた
め歩留り、コスト等の点より光半導体素子の素子面積を
大きくすることができず、該光半導体素子の分光感度上
有IIIな赤外L E DをLED光源として使用して
もMOS型FETに印加する起電力、特に光起電流が数
μAないし10μ八程度しか得られない。従って、特に
駆動負荷電流の大きいパワーMO5FETをオン・オフ
しようとすると光起電流が不足して高速駆動ができない
という問題点があった。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
で、大きな光起電流を発生ずることができる光カプラ素
子を提供することを目的とする。
で、大きな光起電流を発生ずることができる光カプラ素
子を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明は、複数個のLED光源と、絶縁性堰板上に下部
電極、アモルファスシリコン系半導体、上部電極及び保
護膜を順次積層した光半導体セルが複数個並べて形成さ
れかつ上記光半導体セルが直列接続され、前記LED光
源からの光照射により起電力を発生ずる光半導体素子と
、を備えたことを特徴とする。
電極、アモルファスシリコン系半導体、上部電極及び保
護膜を順次積層した光半導体セルが複数個並べて形成さ
れかつ上記光半導体セルが直列接続され、前記LED光
源からの光照射により起電力を発生ずる光半導体素子と
、を備えたことを特徴とする。
[作用]
上述の様に構成することで、アモルファスシリコン系半
導体を使用することで光半導体セルの大面積化が可能と
なる。そして、光半導体セルは複数段直列に接続される
とともに、適正に配置された複数のLED光源からの光
照射を受け、起電力を発生する。
導体を使用することで光半導体セルの大面積化が可能と
なる。そして、光半導体セルは複数段直列に接続される
とともに、適正に配置された複数のLED光源からの光
照射を受け、起電力を発生する。
[実施例]
本発明の一実施例を示す第1図(a)ないし第1図(c
)において、 本発明の光カプラlは、第1図(a)に示すように、外
形形状が直方体形状をなすもので、ケース2の側面2a
より細長い板状の形状をなす、後述するLED3のカソ
ードに接続される入力側カソード端子4、前記LED3
のアノードに接続される入力端アノード端子5、後述す
る光半導体素子6のカソードに接続される出力側カソー
ド端子7及び前記光半導体素子6のアノードに接続され
る出力側アノード端子8が、入力側カソード端子4と入
力側アノード端子5とを隣接し、又、出力側カソード端
子7及び出力側アノード端子8とを隣接させ側面2aの
長辺方向に一列状に並んで突出延在する。
)において、 本発明の光カプラlは、第1図(a)に示すように、外
形形状が直方体形状をなすもので、ケース2の側面2a
より細長い板状の形状をなす、後述するLED3のカソ
ードに接続される入力側カソード端子4、前記LED3
のアノードに接続される入力端アノード端子5、後述す
る光半導体素子6のカソードに接続される出力側カソー
ド端子7及び前記光半導体素子6のアノードに接続され
る出力側アノード端子8が、入力側カソード端子4と入
力側アノード端子5とを隣接し、又、出力側カソード端
子7及び出力側アノード端子8とを隣接させ側面2aの
長辺方向に一列状に並んで突出延在する。
上記のような形状にてなる光カプラ1において、第2図
(a)に示すように、本実施例では4個の■。
(a)に示すように、本実施例では4個の■。
ED3の光源を用い、これを4pI直列に接続した構成
としている。この他第2図(b)に示すように、2個ず
つ直列接続したLED3の対を並列に接続した構成とす
ることら可能である。光半導体素子6は、本実施例では
後述する様に、アモルファスシリコン系半導体を用いた
光半導体セルを16段直列接続した構造としている。そ
して、LED3と光半導体素子6とは適宜な間隔を有し
てケース2内で固定される。
としている。この他第2図(b)に示すように、2個ず
つ直列接続したLED3の対を並列に接続した構成とす
ることら可能である。光半導体素子6は、本実施例では
後述する様に、アモルファスシリコン系半導体を用いた
光半導体セルを16段直列接続した構造としている。そ
して、LED3と光半導体素子6とは適宜な間隔を有し
てケース2内で固定される。
このような光カプラIは入力端カソード端子4及び入力
側アノード端子5に外部電源(図示せず)を接続し、第
2図(a)に示す矢印へ方向に規定の電流を流すことで
LED3が発光する。この光が光半導体素子6に照射さ
れ起電力か発生し、二の起電力を出力側アノード端子7
及び出力側アノード端子8から取り出すことができる。
側アノード端子5に外部電源(図示せず)を接続し、第
2図(a)に示す矢印へ方向に規定の電流を流すことで
LED3が発光する。この光が光半導体素子6に照射さ
れ起電力か発生し、二の起電力を出力側アノード端子7
及び出力側アノード端子8から取り出すことができる。
具体的には、前記端子7及び8に負荷抵抗Rを接続した
場合、光半導体素子6のv−r特性を示す第3図に記載
されるVop、の値の電圧が前記端子7及び8に印加さ
れ、Iop、なる値の電流が第2図(a)に示すB方向
に流れる。
場合、光半導体素子6のv−r特性を示す第3図に記載
されるVop、の値の電圧が前記端子7及び8に印加さ
れ、Iop、なる値の電流が第2図(a)に示すB方向
に流れる。
尚、第3図において、Iscは端子7及び8を短絡した
ときの短絡電流、Vocは前記端子7及び8を開放すな
わち、前記負荷抵抗の抵抗値Rを無限大にしたときの開
放電圧を示す。
ときの短絡電流、Vocは前記端子7及び8を開放すな
わち、前記負荷抵抗の抵抗値Rを無限大にしたときの開
放電圧を示す。
次に、本実施例の光半導体素子6について説明する。
第4図は光半導体素子6の一構成例の外観を示す図であ
り、後述する保護膜を取り除いた状聾を示すしのである
。
り、後述する保護膜を取り除いた状聾を示すしのである
。
本実愼例では光半導体素子6の絶縁性基板として方形状
のガラス基板20を用い、このガラス基板20の上表面
には第4図に示すように例えば行、列それぞれ、4gず
つ格子状にセルが設けられ、概略方形状の下部電極21
が計16個形成される。
のガラス基板20を用い、このガラス基板20の上表面
には第4図に示すように例えば行、列それぞれ、4gず
つ格子状にセルが設けられ、概略方形状の下部電極21
が計16個形成される。
下部電極2Iは、透明導電膜(TCO)にて形成され、
各下部電極2Iは互いに電気的に絶縁されている。それ
ぞれの下部電極2Iの上表面には、アモルファスシリコ
ン系半導体にてなる、光を電気に変換する光半導体22
が互いに電気的に絶縁されて形成される。光半導体22
の上表面にはΔaにてなる上部電極23が形成され、こ
れらの構成部分21.22及び23にて光半導体素子6
を構成するセルが共通平面上にマトリクス状に並んで構
成される。尚、ガラス基板20の上表面中央部に形成さ
れるセルaの下部電極21は第4図に示すように、取出
電極を上面に形成するための方形状の突出部21aを有
している。そして突出部2Iaの上表面には方形状のA
Cにてなる取出電極24aが形成される。又、光半導体
素子6の中央部に設けられ前記セルaに隣接するセルq
の上部電極23は、第4図に示すように方形状の取出電
極24bを備えている。これらの取出電極24a及び2
4bは光半導体素子6の中央部に互いに隣接して設けら
れる。
各下部電極2Iは互いに電気的に絶縁されている。それ
ぞれの下部電極2Iの上表面には、アモルファスシリコ
ン系半導体にてなる、光を電気に変換する光半導体22
が互いに電気的に絶縁されて形成される。光半導体22
の上表面にはΔaにてなる上部電極23が形成され、こ
れらの構成部分21.22及び23にて光半導体素子6
を構成するセルが共通平面上にマトリクス状に並んで構
成される。尚、ガラス基板20の上表面中央部に形成さ
れるセルaの下部電極21は第4図に示すように、取出
電極を上面に形成するための方形状の突出部21aを有
している。そして突出部2Iaの上表面には方形状のA
Cにてなる取出電極24aが形成される。又、光半導体
素子6の中央部に設けられ前記セルaに隣接するセルq
の上部電極23は、第4図に示すように方形状の取出電
極24bを備えている。これらの取出電極24a及び2
4bは光半導体素子6の中央部に互いに隣接して設けら
れる。
又、各セルの大きさは、約4.n+m”ないし約25m
Cの面積にてなり、取出電極24a及び24bの大きさ
は約0 、2 mm″ないし約4mm’の面積にてなる
ものである。
Cの面積にてなり、取出電極24a及び24bの大きさ
は約0 、2 mm″ないし約4mm’の面積にてなる
ものである。
又、第4図内A部の部分拡大図である第5図(a)及び
第5図(b)に示すように、各セルに形成される上部電
極23の四隅の一つは、隣接する一つのセル方向へ延在
する突出部23aを形成し、突出部23aは隣接するセ
ルの下部電極2Iの四隅の一つに形成される突出部21
aと接続される。そして、セルaないしセルqは第4図
内Aに示すようなかぎ形部にて各セルの上部電極23と
下部電極21とを接続することで第6図に示すように直
列に接続される。尚、セルaの下部電極21は取出電極
24aに接続され、セルqの上部電極23は取出電照2
4bを有する。
第5図(b)に示すように、各セルに形成される上部電
極23の四隅の一つは、隣接する一つのセル方向へ延在
する突出部23aを形成し、突出部23aは隣接するセ
ルの下部電極2Iの四隅の一つに形成される突出部21
aと接続される。そして、セルaないしセルqは第4図
内Aに示すようなかぎ形部にて各セルの上部電極23と
下部電極21とを接続することで第6図に示すように直
列に接続される。尚、セルaの下部電極21は取出電極
24aに接続され、セルqの上部電極23は取出電照2
4bを有する。
尚、取出爪1fi24a及び24bを設けることで電極
部周囲のセルa、h、i、qの面積がセルc、f、に、
nに比べて小さくなるため、セルa、h、i、qの外形
寸法を少し大きくしてセルc、f、に、nとほぼ同面積
になるよう構成している。
部周囲のセルa、h、i、qの面積がセルc、f、に、
nに比べて小さくなるため、セルa、h、i、qの外形
寸法を少し大きくしてセルc、f、に、nとほぼ同面積
になるよう構成している。
さらにエポキシ系黒色樹脂にてなる保護膜25が、前記
2つの取出電極24.a及び24bを除いて各セルを覆
うようにコーティングされ、光半導体素子6を形成する
。
2つの取出電極24.a及び24bを除いて各セルを覆
うようにコーティングされ、光半導体素子6を形成する
。
第1図(a)に示す光カプラ1内部に備えられる上述し
た構成を有する光半導体素子6は、LED3が発する光
をガラス基板20側から入射し、発生した起電力を取出
電極24a及び24bより取り出す。
た構成を有する光半導体素子6は、LED3が発する光
をガラス基板20側から入射し、発生した起電力を取出
電極24a及び24bより取り出す。
次に本実施例における光半導体素子6及びLED3の固
定方法及び光カプラ素子としての構造について説明する
。
定方法及び光カプラ素子としての構造について説明する
。
光半導体素子6を固定するリードフレーム50は、導電
材料にてなる薄板であり、第7図(b)に示すように、
光半導体素子6を構成するセルが形成された平面をほぼ
2分する面積をもつ方形状の平坦部50c及び50dを
有する2つのリードフレーム50a及び50bからなる
。よって、リードフレーム50aの平坦部50cは、第
4図に示す、取付電極24.aと、セル3ないしhを覆
い、リードフレーム50bの平坦部50dは、取付電極
24. bと、セルiないしqを覆うようにして、光半
導体素子6は、取付電極24a及び24bがリードフレ
ーム50a及び50bと接触するように載置固定される
。
材料にてなる薄板であり、第7図(b)に示すように、
光半導体素子6を構成するセルが形成された平面をほぼ
2分する面積をもつ方形状の平坦部50c及び50dを
有する2つのリードフレーム50a及び50bからなる
。よって、リードフレーム50aの平坦部50cは、第
4図に示す、取付電極24.aと、セル3ないしhを覆
い、リードフレーム50bの平坦部50dは、取付電極
24. bと、セルiないしqを覆うようにして、光半
導体素子6は、取付電極24a及び24bがリードフレ
ーム50a及び50bと接触するように載置固定される
。
取付電極24a及び24.bとリードフレーム50a及
び50bとの接続は、第7図(C)に示すように、取付
電極24aとリードフレーム50a間に導電性の樹脂5
1を介して行なわれる。このように樹脂51にて電極間
を接続することは、固定と電気的接続が同時に行え、ワ
イヤボンディングするより行程の簡略化が図れる。又、
リードフレーム50a及び50bと光半導体素子6とは
、それぞれのリードフレームに2ケ所ずつ例えば第7図
(b)に点線にて示す円形の範囲に、第7図(d)に示
すような絶縁性樹脂52を設けることで接着固定される
。
び50bとの接続は、第7図(C)に示すように、取付
電極24aとリードフレーム50a間に導電性の樹脂5
1を介して行なわれる。このように樹脂51にて電極間
を接続することは、固定と電気的接続が同時に行え、ワ
イヤボンディングするより行程の簡略化が図れる。又、
リードフレーム50a及び50bと光半導体素子6とは
、それぞれのリードフレームに2ケ所ずつ例えば第7図
(b)に点線にて示す円形の範囲に、第7図(d)に示
すような絶縁性樹脂52を設けることで接着固定される
。
よって、光半導体素子6は、絶縁性樹脂52の早さ分だ
けリードフレーム50a及び50bより離れて固定され
る。
けリードフレーム50a及び50bより離れて固定され
る。
そして、リードフレーム50aの平坦部50cの四隅の
一つはm&<延在し、光半導体素子6を載置した方向へ
かぎ形に屈曲し、出力側アノード端子8を形成する。又
、リードフレーム50bの平坦部50dの一部が適宜延
在屈曲し、出力側アノード端子8に接近して出力側カソ
ード端子7を形成する。
一つはm&<延在し、光半導体素子6を載置した方向へ
かぎ形に屈曲し、出力側アノード端子8を形成する。又
、リードフレーム50bの平坦部50dの一部が適宜延
在屈曲し、出力側アノード端子8に接近して出力側カソ
ード端子7を形成する。
従って、出力側カソード端子7と、光半導体素子6に備
わるカソード側の取出電極24bとが接続され、出ツノ
側アノード端子8と、光半導体素子6に備わるアノード
側の取出電極24aとが接続される。
わるカソード側の取出電極24bとが接続され、出ツノ
側アノード端子8と、光半導体素子6に備わるアノード
側の取出電極24aとが接続される。
又、前記端子7及び8には、第7図(a)及び(b)に
示すように両端子7及び8間に負荷抵抗器53や定電圧
ダイオード54が導電性の樹脂等によl)接続されても
よい。
示すように両端子7及び8間に負荷抵抗器53や定電圧
ダイオード54が導電性の樹脂等によl)接続されても
よい。
一方、LED3は本実施例では4個設けられろ。
そして、第8図(いに示すように、適宜な平面形状を有
し導電性材料にてなる薄板で、各ケミ気的に絶縁された
リードフレーム55ないし58の同一方向の平面にLE
D3は、1個ずつ導電性樹脂51にて接続固定される。
し導電性材料にてなる薄板で、各ケミ気的に絶縁された
リードフレーム55ないし58の同一方向の平面にLE
D3は、1個ずつ導電性樹脂51にて接続固定される。
そして、それぞれ隣接するり一ドフレームより延在する
金にてなる細いワイヤ59の一端がそれぞれのLED3
に接続される。尚、リードフレーム55に設けられるL
ED3には、入力端カソード端子4を形成するリードフ
レーム60より延在するワイヤ59が接続される。又、
II−ドフレーム58は適宜な形状を有しながら延在し
入力側アノード端子5を形成している。従って、入力側
カソード端子4と入力側アノ′−ド端子5とは直列に接
続されていることとなる。
金にてなる細いワイヤ59の一端がそれぞれのLED3
に接続される。尚、リードフレーム55に設けられるL
ED3には、入力端カソード端子4を形成するリードフ
レーム60より延在するワイヤ59が接続される。又、
II−ドフレーム58は適宜な形状を有しながら延在し
入力側アノード端子5を形成している。従って、入力側
カソード端子4と入力側アノ′−ド端子5とは直列に接
続されていることとなる。
又、4つ、’)LED3は、これらL E D ’3が
正方形状の4−+ +7ノ項へに位置するように配置さ
れろものであり、L E D 3の発光側は、第1図(
C)に示すように光半導体素子6のガラス法板20と対
向して配置される。各々のLED3は第4図に示す光半
導体素子6のC,D、E、F点のガラス基板20を透過
した延長線上に配置される。尚、前記CないしF点は、
4つの前記セルが互いに接近して形成される正方形の中
央点すなわち対角線の交点であり、例えばC点はセルa
ないしdにて形成される正方形の対角線の交点である。
正方形状の4−+ +7ノ項へに位置するように配置さ
れろものであり、L E D 3の発光側は、第1図(
C)に示すように光半導体素子6のガラス法板20と対
向して配置される。各々のLED3は第4図に示す光半
導体素子6のC,D、E、F点のガラス基板20を透過
した延長線上に配置される。尚、前記CないしF点は、
4つの前記セルが互いに接近して形成される正方形の中
央点すなわち対角線の交点であり、例えばC点はセルa
ないしdにて形成される正方形の対角線の交点である。
又、LED3の配光特性は、第9図に示すように、LE
D3の光軸下にある場所が最ら照度が高く光軸より離れ
るに従い照度は低くなり、光軸より距離L′離れた場所
での照度は光軸上照度に対しほぼ0となるものである。
D3の光軸下にある場所が最ら照度が高く光軸より離れ
るに従い照度は低くなり、光軸より距離L′離れた場所
での照度は光軸上照度に対しほぼ0となるものである。
本実施例においては、L E D 3と光半導体素子6
との距離を約2++++11とすることで、前記距離L
″と各セルの対角線距離1゜とをほぼ等しくシ、た。
このようにLED3を配置することで1例えば0点上
方に配置されたLED3は、C点周りの4つのセルaな
いしdに対し無駄なく、又:1ぼ均等に照射する二とが
できも。同様にり、E、Faのガラス桟板20を透過し
た上方のL E D 33し源により、全′1:のセル
aないしqがIIぼ均等に照qtすれる。 尚、L E
D 3は、光半導体22としてアモルファスシリコン系
半導体を用いた場合、第10図に示すアモルファスシリ
コン系半導体の分光、感度特性から可曳域のIL、 E
D光源を用いる必要かある。分光感度上縁色L E
Dが有利であるが、これは従来例の半導体リレーで使用
されている赤外LEDに対し発光強度がほぼ1/100
以下と低い。そこで分光感度上多少不利ではあるが、赤
外LEDの1/10程度以上の発光強度をもつ高輝度タ
イプ赤色LEDを用いている。
との距離を約2++++11とすることで、前記距離L
″と各セルの対角線距離1゜とをほぼ等しくシ、た。
このようにLED3を配置することで1例えば0点上
方に配置されたLED3は、C点周りの4つのセルaな
いしdに対し無駄なく、又:1ぼ均等に照射する二とが
できも。同様にり、E、Faのガラス桟板20を透過し
た上方のL E D 33し源により、全′1:のセル
aないしqがIIぼ均等に照qtすれる。 尚、L E
D 3は、光半導体22としてアモルファスシリコン系
半導体を用いた場合、第10図に示すアモルファスシリ
コン系半導体の分光、感度特性から可曳域のIL、 E
D光源を用いる必要かある。分光感度上縁色L E
Dが有利であるが、これは従来例の半導体リレーで使用
されている赤外LEDに対し発光強度がほぼ1/100
以下と低い。そこで分光感度上多少不利ではあるが、赤
外LEDの1/10程度以上の発光強度をもつ高輝度タ
イプ赤色LEDを用いている。
以上のような構成にてなるLED3及び光半導体素子6
は、前述したような適宜な間隔を存し、第1図(c)に
示すように、LED3及び光半導体素子6が固定される
リードフレームとともに透明な樹脂61にて固定される
。LED3及び光半導体素子6を保持する透明樹脂61
は、光カプラのケース2の内壁と接触しないようにケー
ス2内部の中央部に挿入され、前記端子4.5.7.8
のみをケース2の側面2aより突出させた状聾で、ケー
ス2内部に白色の絶縁性樹脂62が注入される。よって
、前記透明樹脂61は、ケース2内部に封止される。
は、前述したような適宜な間隔を存し、第1図(c)に
示すように、LED3及び光半導体素子6が固定される
リードフレームとともに透明な樹脂61にて固定される
。LED3及び光半導体素子6を保持する透明樹脂61
は、光カプラのケース2の内壁と接触しないようにケー
ス2内部の中央部に挿入され、前記端子4.5.7.8
のみをケース2の側面2aより突出させた状聾で、ケー
ス2内部に白色の絶縁性樹脂62が注入される。よって
、前記透明樹脂61は、ケース2内部に封止される。
上記のような構成にてなる本発明の光カプラ素子におい
て、実際に従来例の半導体リレーや本発明の光カプラ素
子で、MO9型PETを高速駆動する場合、第1I図の
ような回路図となる。
て、実際に従来例の半導体リレーや本発明の光カプラ素
子で、MO9型PETを高速駆動する場合、第1I図の
ような回路図となる。
すなわち、光半導体素子6のアノード側である光カプラ
1の出力側アノード端子8は、MOS型FET65のゲ
ートに接続され、光半導体素子6のカソード側である光
カプラ1の出力側カソード端子7はMOS型FET65
のソース及び出力端子66に接続される。
1の出力側アノード端子8は、MOS型FET65のゲ
ートに接続され、光半導体素子6のカソード側である光
カプラ1の出力側カソード端子7はMOS型FET65
のソース及び出力端子66に接続される。
又、前記端子7及び8には抵抗68又は後述する定電圧
ダイオード71が並列に接続され、MOS型FET65
のドレインは、出力端子67に接続される。ここで、抵
抗68又は定電圧ダイオード71は前述のように光カプ
ラ素子l内に含めることも可能である。
ダイオード71が並列に接続され、MOS型FET65
のドレインは、出力端子67に接続される。ここで、抵
抗68又は定電圧ダイオード71は前述のように光カプ
ラ素子l内に含めることも可能である。
このように接続される回路において、図中MOS型FE
T65がゲートに例えば5Vの電圧が印加されることで
駆動するとした場合、例えば負荷抵抗68の両端電圧V
opが6V程度となるよう負荷抵抗値を設定する。これ
は前述第3図のV−I特性から決定できる。この設定に
よりLED3に流す電流をオン・オフすることでMOS
型FET65をオン・オフすることができる。
T65がゲートに例えば5Vの電圧が印加されることで
駆動するとした場合、例えば負荷抵抗68の両端電圧V
opが6V程度となるよう負荷抵抗値を設定する。これ
は前述第3図のV−I特性から決定できる。この設定に
よりLED3に流す電流をオン・オフすることでMOS
型FET65をオン・オフすることができる。
ところが、光カプラを使用し実際にLED3をオン・オ
フしたときのMOS型F’ET65の動作は第12図に
示す様なTon69及びTofr70の遅れを生ずる。
フしたときのMOS型F’ET65の動作は第12図に
示す様なTon69及びTofr70の遅れを生ずる。
MOS型FET65は実際にはゲートi圧5v以下でオ
ン・オフしているが、十分なドライブをかけるために5
V程度のゲート電圧か必要となる。第12図に於けろT
on69 、T’off70の遅れはMOS型FET6
5のゲート電圧波形のなまりによる乙ので、このなまり
は光半導体素子6の負荷抵抗68の抵抗値RとMOS型
FET65の人力容量の合成容1cinとの充放電の時
定数nXcinてほぼ決定されてしまう。小電力用MO
S型FETではこのCinは数100pF程度であるか
大電力用MOS型F’ETではCinり<数1000p
Fにらなる。従って大電力用MOS型FETを例えばI
ms以下の高速で駆動するためには負荷抵抗68の抵抗
値を100KΩ以下程度に設定する必要があり、この抵
抗値でゲート電圧即ちVopを6V程度とするためには
lopとして60μA以上必要となる。従来の光カプラ
では、前述のごと<rop=IOμA程度で、更に前述
の理由により60μ八以上の電流を得ることが困難であ
ったが、本発明に係る光半導体素子6は、前述したよう
に、アモルファスシリコン系半導体を使用することで、
光半導体素子6に備わる各半導体セルaないしqの面積
は、約4mmX4n+n+の大きさとし、取出電極24
a及び24hの電極の大きさを約1mm×111II1
1としている。
ン・オフしているが、十分なドライブをかけるために5
V程度のゲート電圧か必要となる。第12図に於けろT
on69 、T’off70の遅れはMOS型FET6
5のゲート電圧波形のなまりによる乙ので、このなまり
は光半導体素子6の負荷抵抗68の抵抗値RとMOS型
FET65の人力容量の合成容1cinとの充放電の時
定数nXcinてほぼ決定されてしまう。小電力用MO
S型FETではこのCinは数100pF程度であるか
大電力用MOS型F’ETではCinり<数1000p
Fにらなる。従って大電力用MOS型FETを例えばI
ms以下の高速で駆動するためには負荷抵抗68の抵抗
値を100KΩ以下程度に設定する必要があり、この抵
抗値でゲート電圧即ちVopを6V程度とするためには
lopとして60μA以上必要となる。従来の光カプラ
では、前述のごと<rop=IOμA程度で、更に前述
の理由により60μ八以上の電流を得ることが困難であ
ったが、本発明に係る光半導体素子6は、前述したよう
に、アモルファスシリコン系半導体を使用することで、
光半導体素子6に備わる各半導体セルaないしqの面積
は、約4mmX4n+n+の大きさとし、取出電極24
a及び24hの電極の大きさを約1mm×111II1
1としている。
よって、L E D 3に規定の電流を流すことで、上
述した負荷抵抗値にて目標のゲート電圧を得ることがで
き、負荷容量の大きなパワーM OS !!′!FET
の高速駆動を可能とした。
述した負荷抵抗値にて目標のゲート電圧を得ることがで
き、負荷容量の大きなパワーM OS !!′!FET
の高速駆動を可能とした。
次に、本実施例で示す光カプラ素子1を用いて、パワー
MO5型FETをさらに高速に駆動する装置について説
明する。
MO5型FETをさらに高速に駆動する装置について説
明する。
第1+図及び第12図を用いて説明した様にMO8型F
ETの高速駆動のためには負荷抵抗68の抵抗値をでき
る限り小さくし、かつ、この抵抗値でMOS型FETの
規定のゲート電圧を得るために光半導体素子6の出力電
流rapをできる限り大きくする必要があった。しかし
ながら、光半導体素子6の出力電流が十分得られれば負
荷抵抗68の抵抗値を大きくすることで、第13図に示
す様に少なくともTonにて示される時間をT on’
にて示される時間に小さくすることが可能である。
ETの高速駆動のためには負荷抵抗68の抵抗値をでき
る限り小さくし、かつ、この抵抗値でMOS型FETの
規定のゲート電圧を得るために光半導体素子6の出力電
流rapをできる限り大きくする必要があった。しかし
ながら、光半導体素子6の出力電流が十分得られれば負
荷抵抗68の抵抗値を大きくすることで、第13図に示
す様に少なくともTonにて示される時間をT on’
にて示される時間に小さくすることが可能である。
ところが抵抗値を大きくすることによりゲート電圧が高
くなり、MOS型FETが深くドライブされるため逆に
TOfrにて示される時間がTofT’にて示される時
間のように大きくなってしまう。
くなり、MOS型FETが深くドライブされるため逆に
TOfrにて示される時間がTofT’にて示される時
間のように大きくなってしまう。
そこで、この問題を解決する回路として第14図に示す
様に、負荷抵抗68と並列に例えば5Vの定電圧ダイオ
ードZd71を接続することにより、第15図に示す様
に、T on’は同じ時間で、TofT’にて示される
時間を少なくともTofTにて示される時間と同程まで
小さくすることができる。
様に、負荷抵抗68と並列に例えば5Vの定電圧ダイオ
ードZd71を接続することにより、第15図に示す様
に、T on’は同じ時間で、TofT’にて示される
時間を少なくともTofTにて示される時間と同程まで
小さくすることができる。
よって、よりMOS型FETの動作の高速化を図ること
かできる。
かできる。
[発明の効果]
以上詳述した様に本発明によれば、光半導体素子として
アモルファスシリコン系半導体セルを複数個用いること
により光半導体素子面積を大きくし、これに対応してL
ED光源の個数、配置及び光半導体素子LED光源間距
離を適正化することにより、従来より大きい光起電流を
発生でき、従って、大きい起電流を必要とする例えばパ
ワーMOS型FET等の半導体素子を直接高速駆動でき
る光カプラを提供することができる。
アモルファスシリコン系半導体セルを複数個用いること
により光半導体素子面積を大きくし、これに対応してL
ED光源の個数、配置及び光半導体素子LED光源間距
離を適正化することにより、従来より大きい光起電流を
発生でき、従って、大きい起電流を必要とする例えばパ
ワーMOS型FET等の半導体素子を直接高速駆動でき
る光カプラを提供することができる。
第1図(a)は、本発明の光カプラを示す正面図、第1
図(b)は第1図(a)の側面図、第1図(c)は第1
図(a)のA−Aにおける断面図、第2図(a)及び第
2図(b)は本発明の光カプラの構成を示すブロック図
、第3図は本発明に係る光半導体素子のVl特性を示す
グラフ、第4図は本発明に係る光半導体素子の平面図、
第5図(a)は第4図内A部における部分拡大図、第5
図(b)は第5図(a)内B−Bにおけ、る断面図、第
6図は本発明に係る光半導体素子の構成を示すブロック
図、第7図(a)は本発明に係る光半導体素子の取付状
態を示す側面図、第7図(b)は第7図(a)の正面図
、第7図(c)は第7図(b)内A−Aにおける断面図
、第7図(d)は第7図(b)内B−Bにおけろ断面図
、第8図(a)は本発明に係るLEDの取付状態を示す
側面図、第8図(b)は第8図(a)の正面図、第9図
は本発明に係るLEDO配光特性を示すグラフ、第10
図はLEDの分光感度特性を示すグラフ、第11図は本
発明の光カプラを利用した一実施例を示す回路図、第1
2図及び第13図は光カプラを利用したMOS型FET
の動作状態を示すタイムチャート、第14図は本発明の
光カプラを利用した一実施例を示す回路図、第15図は
光カプラを利用したMOS型FETの動作状聾を示すタ
イムチャート、第16図は従来の光カプラを利用した回
路図である。 25・・・保護膜、 65・・・MO5型F’ET0 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 和泉電気株式会社
図(b)は第1図(a)の側面図、第1図(c)は第1
図(a)のA−Aにおける断面図、第2図(a)及び第
2図(b)は本発明の光カプラの構成を示すブロック図
、第3図は本発明に係る光半導体素子のVl特性を示す
グラフ、第4図は本発明に係る光半導体素子の平面図、
第5図(a)は第4図内A部における部分拡大図、第5
図(b)は第5図(a)内B−Bにおけ、る断面図、第
6図は本発明に係る光半導体素子の構成を示すブロック
図、第7図(a)は本発明に係る光半導体素子の取付状
態を示す側面図、第7図(b)は第7図(a)の正面図
、第7図(c)は第7図(b)内A−Aにおける断面図
、第7図(d)は第7図(b)内B−Bにおけろ断面図
、第8図(a)は本発明に係るLEDの取付状態を示す
側面図、第8図(b)は第8図(a)の正面図、第9図
は本発明に係るLEDO配光特性を示すグラフ、第10
図はLEDの分光感度特性を示すグラフ、第11図は本
発明の光カプラを利用した一実施例を示す回路図、第1
2図及び第13図は光カプラを利用したMOS型FET
の動作状態を示すタイムチャート、第14図は本発明の
光カプラを利用した一実施例を示す回路図、第15図は
光カプラを利用したMOS型FETの動作状聾を示すタ
イムチャート、第16図は従来の光カプラを利用した回
路図である。 25・・・保護膜、 65・・・MO5型F’ET0 特許出願人 鐘淵化学工業株式会社 和泉電気株式会社
Claims (6)
- (1)複数個のLED光源と、 絶縁性基板上に下部電極、アモルファスシリコン系半導
体、上部電極及び保護膜を順次積層した光半導体セルが
複数個並べて形成されかつ上記光半導体セルが直列接続
され、前記LED光源からの光照射により起電力を発生
する光半導体素子と、を備えたことを特徴とする光カプ
ラ素子。 - (2)前記光半導体素子を構成する光半導体セルが6段
以上直列接続される請求項1記載の光カプラ素子。 - (3)前記光半導体素子より発生する起電力を外部へ取
り出す取出電極が光半導体素子の中央部に配置される請
求項1記載の光カプラ素子。 - (4)前記光半導体素子の取出電極をリードフレームと
導電性樹脂にて接合し、光半導体素子とリードフレーム
とを絶縁性樹脂にて固定して成る請求項1記載の光カプ
ラ素子。 - (5)前記LED光源として可視赤色光のLED光源を
使用した請求項1記載の光カプラ素子。 - (6)前記光半導体素子の出力端に並列に定電圧ダイオ
ードを接続した請求項1記載の光カプラ素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25120088A JPH06101580B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 光カプラ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25120088A JPH06101580B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 光カプラ素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0298978A true JPH0298978A (ja) | 1990-04-11 |
JPH06101580B2 JPH06101580B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=17219175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25120088A Expired - Lifetime JPH06101580B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 光カプラ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06101580B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0432546U (ja) * | 1990-07-12 | 1992-03-17 | ||
JPH0645357U (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-14 | 煥林 劉 | 光電気的に隔絶された固体リレー |
JPH08274717A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Yamaichi Electron Co Ltd | 双方向光空間伝送用の光送受信装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63283082A (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | 光結合半導体装置 |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP25120088A patent/JPH06101580B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63283082A (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-18 | Fuji Electric Co Ltd | 光結合半導体装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0432546U (ja) * | 1990-07-12 | 1992-03-17 | ||
JPH0645357U (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-14 | 煥林 劉 | 光電気的に隔絶された固体リレー |
JPH08274717A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Yamaichi Electron Co Ltd | 双方向光空間伝送用の光送受信装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06101580B2 (ja) | 1994-12-12 |
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