JPH06177418A - ホトカプラ装置 - Google Patents
ホトカプラ装置Info
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- JPH06177418A JPH06177418A JP32538592A JP32538592A JPH06177418A JP H06177418 A JPH06177418 A JP H06177418A JP 32538592 A JP32538592 A JP 32538592A JP 32538592 A JP32538592 A JP 32538592A JP H06177418 A JPH06177418 A JP H06177418A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
- H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
- H01L31/16—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto the semiconductor device sensitive to radiation being controlled by the light source or sources
- H01L31/161—Semiconductor device sensitive to radiation without a potential-jump or surface barrier, e.g. photoresistors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 出力接点としてＭＯＳＦＥＴを備えるホトカ
プラ装置において、出力接点の開閉時間を短縮すると共
に、動作感度を改善したホトカプラ装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 発光素子１と、発光素子１からの光信号を受
光して光起電力を発生する光起電力ダイオードアレイ２
と、発光素子１からの光信号の強度に応じてインピーダ
ンスが変化する光感応インピーダンス素子１０と、光起
電力ダイオード２及び光感応インピーダンス要素１０か
らなる直列回路の両端がそれぞれゲート及びソースに接
続される少なくとも１つの出力用ＭＯＳＦＥＴ４と、光
起電力ダイオードアレイ２と光感応インピーダンス１０
要素の接続点に制御電極を、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲ
ートとソース間に１対の通電電極をそれぞれ接続される
ノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ５とを有して構
成する。
プラ装置において、出力接点の開閉時間を短縮すると共
に、動作感度を改善したホトカプラ装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 発光素子１と、発光素子１からの光信号を受
光して光起電力を発生する光起電力ダイオードアレイ２
と、発光素子１からの光信号の強度に応じてインピーダ
ンスが変化する光感応インピーダンス素子１０と、光起
電力ダイオード２及び光感応インピーダンス要素１０か
らなる直列回路の両端がそれぞれゲート及びソースに接
続される少なくとも１つの出力用ＭＯＳＦＥＴ４と、光
起電力ダイオードアレイ２と光感応インピーダンス１０
要素の接続点に制御電極を、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲ
ートとソース間に１対の通電電極をそれぞれ接続される
ノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ５とを有して構
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はホトカプラ装置に関し、
特に、出力接点としてＭＯＳＦＥＴを備えるホトカプラ
装置において、出力接点の開閉時間を短縮すると共に、
動作感度を改善したホトカプラ装置に関する。
特に、出力接点としてＭＯＳＦＥＴを備えるホトカプラ
装置において、出力接点の開閉時間を短縮すると共に、
動作感度を改善したホトカプラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８に、従来のホトカプラ装置（第１の
従来例）の回路図を示す。本従来例は、特開昭５７−１
０７６３３、ＵＳＰ４３９０７９０、ＥＰＳ００４８１
４６により開示されている。
従来例）の回路図を示す。本従来例は、特開昭５７−１
０７６３３、ＵＳＰ４３９０７９０、ＥＰＳ００４８１
４６により開示されている。
【０００３】この第１の従来例のホトカプラ装置は、１
次側として発光ダイオード１、２次側として、発光ダイ
オード１と光結合された第１の光起電力ダイオードアレ
イ２a 及び第２の光起電力ダイオードアレイ２b と、ノ
ーマリ・オン型の駆動用ＦＥＴ５と、出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４とから構成されている。
次側として発光ダイオード１、２次側として、発光ダイ
オード１と光結合された第１の光起電力ダイオードアレ
イ２a 及び第２の光起電力ダイオードアレイ２b と、ノ
ーマリ・オン型の駆動用ＦＥＴ５と、出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４とから構成されている。
【０００４】この第１の従来例のホトカプラ装置では、
２つの光起電力ダイオードアレイ２a 及び２b を用いて
おり、発光ダイオード１からの光が入射すると、ノーマ
リ・オン型の駆動用ＦＥＴ５は、第２の光起電力ダイオ
ードアレイ２b の出力電圧によりオフ状態となり、出力
用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間容量は第１の光起
電力ダイオードアレイ２a により急速に充電される。
２つの光起電力ダイオードアレイ２a 及び２b を用いて
おり、発光ダイオード１からの光が入射すると、ノーマ
リ・オン型の駆動用ＦＥＴ５は、第２の光起電力ダイオ
ードアレイ２b の出力電圧によりオフ状態となり、出力
用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間容量は第１の光起
電力ダイオードアレイ２a により急速に充電される。
【０００５】また、入射光が無くなった場合は、駆動用
ＦＥＴ５のゲート−ソース間に蓄積されていた電荷は抵
抗３を通して放電され、駆動用ＦＥＴ５はオン状態とな
る。この時、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間
に蓄積された電荷は、オン状態となった駆動用ＦＥＴ５
のソース−ドレインを通って急速に放電され、出力用Ｍ
ＯＳＦＥＴ４は速やかにオフ状態となる。
ＦＥＴ５のゲート−ソース間に蓄積されていた電荷は抵
抗３を通して放電され、駆動用ＦＥＴ５はオン状態とな
る。この時、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間
に蓄積された電荷は、オン状態となった駆動用ＦＥＴ５
のソース−ドレインを通って急速に放電され、出力用Ｍ
ＯＳＦＥＴ４は速やかにオフ状態となる。
【０００６】この第１の従来例のホトカプラ装置では、
駆動用ＦＥＴ５を駆動するために第２の光起電力ダイオ
ードアレイ２b が必要となり、チップ面積が増大し、コ
スト高になるという問題がある。
駆動用ＦＥＴ５を駆動するために第２の光起電力ダイオ
ードアレイ２b が必要となり、チップ面積が増大し、コ
スト高になるという問題がある。
【０００７】また図９（１）に、第２の従来例のホトカ
プラ装置の回路図を示す。本従来例は、特開昭６３−９
９６１６、ＵＳＰ４８７３２０２により開示されてい
る。
プラ装置の回路図を示す。本従来例は、特開昭６３−９
９６１６、ＵＳＰ４８７３２０２により開示されてい
る。
【０００８】この第２の従来例のホトカプラ装置は、１
次側として発光ダイオード１、２次側として、発光ダイ
オード１と光結合された光起電力ダイオードアレイ２
と、インピーダンス要素６と、ノーマリ・オン型の駆動
用ＦＥＴ５と、出力用ＭＯＳＦＥＴ４とから構成されて
いる。
次側として発光ダイオード１、２次側として、発光ダイ
オード１と光結合された光起電力ダイオードアレイ２
と、インピーダンス要素６と、ノーマリ・オン型の駆動
用ＦＥＴ５と、出力用ＭＯＳＦＥＴ４とから構成されて
いる。
【０００９】この第２の従来例のホトカプラ装置では、
光起電力ダイオードアレイ２と直列的に接続されたイン
ピーダンス要素６を電流が流れることによって生じる電
位差により、駆動用ＦＥＴ５を駆動するため、第２の光
起電力ダイオードアレイ２bが不要となる。
光起電力ダイオードアレイ２と直列的に接続されたイン
ピーダンス要素６を電流が流れることによって生じる電
位差により、駆動用ＦＥＴ５を駆動するため、第２の光
起電力ダイオードアレイ２bが不要となる。
【００１０】しかし、インピーダンス要素６は、その抵
抗値が高いと出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間
容量への充電電流を制限するため、充電時間が長くな
り、入力信号が入ってから出力用ＭＯＳＦＥＴ４がオン
するまでの時間ｔONを長くすることになる。
抗値が高いと出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間
容量への充電電流を制限するため、充電時間が長くな
り、入力信号が入ってから出力用ＭＯＳＦＥＴ４がオン
するまでの時間ｔONを長くすることになる。
【００１１】また、インピーダンス要素６は、駆動用Ｆ
ＥＴ５のゲート−ソース間に蓄積された電荷を放電する
放電抵抗でもあるため、抵抗値が高いと放電時間が長く
なり、入力信号が切れてから出力用ＭＯＳＦＥＴ４がオ
フするまでの時間ｔOFF を長くすることになる。
ＥＴ５のゲート−ソース間に蓄積された電荷を放電する
放電抵抗でもあるため、抵抗値が高いと放電時間が長く
なり、入力信号が切れてから出力用ＭＯＳＦＥＴ４がオ
フするまでの時間ｔOFF を長くすることになる。
【００１２】逆にインピーダンス要素６の抵抗値が低い
と、駆動用ＦＥＴ５を駆動する電位差を生じさせるため
に、インピーダンス要素６を流れる電流を大きくしなけ
ればならない。従って、出力用ＭＯＳＦＥＴ４をオンす
るために必要な最小の入力電流ＩFTが増大して、感度が
悪くなる。以上の関係から、時間ｔON及びｔOFF と入力
電流ＩFTとはトレードオフの関係にあり、これら全てを
同時に改善することは困難である。
と、駆動用ＦＥＴ５を駆動する電位差を生じさせるため
に、インピーダンス要素６を流れる電流を大きくしなけ
ればならない。従って、出力用ＭＯＳＦＥＴ４をオンす
るために必要な最小の入力電流ＩFTが増大して、感度が
悪くなる。以上の関係から、時間ｔON及びｔOFF と入力
電流ＩFTとはトレードオフの関係にあり、これら全てを
同時に改善することは困難である。
【００１３】更に図１０（１）に、第３の従来例のホト
カプラ装置の回路図を示す。本従来例は、特開昭６３−
１５３９１６、ＵＳＰ４８０１８２２により開示されて
いる。
カプラ装置の回路図を示す。本従来例は、特開昭６３−
１５３９１６、ＵＳＰ４８０１８２２により開示されて
いる。
【００１４】この第３の従来例のホトカプラ装置は、１
次側として発光ダイオード１、２次側として、発光ダイ
オード１と光結合された光起電力ダイオードアレイ２
と、抵抗６a とツェナーダイオード６b が並列接続され
たインピーダンス要素６と、ノーマリ・オン型の駆動用
ＦＥＴ５と、出力用ＭＯＳＦＥＴ４とから構成されてい
る。
次側として発光ダイオード１、２次側として、発光ダイ
オード１と光結合された光起電力ダイオードアレイ２
と、抵抗６a とツェナーダイオード６b が並列接続され
たインピーダンス要素６と、ノーマリ・オン型の駆動用
ＦＥＴ５と、出力用ＭＯＳＦＥＴ４とから構成されてい
る。
【００１５】この第３の従来例のホトカプラ装置では、
インピーダンス要素６を抵抗６a とツェナーダイオード
６b の並列回路にて構成しており、この構成によれば、
出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間容量への充電
電流が大きくなっても、電流の大部分はツェナーダイオ
ード６b をバイパスとして流れるので、抵抗６a によっ
て充電電流が制限されることはない。従って、時間ｔON
に影響を与えずに抵抗６a の抵抗値を大きくすることが
できるので、時間ｔONと入力電流ＩFTとを同時に改善す
ることができる。
インピーダンス要素６を抵抗６a とツェナーダイオード
６b の並列回路にて構成しており、この構成によれば、
出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間容量への充電
電流が大きくなっても、電流の大部分はツェナーダイオ
ード６b をバイパスとして流れるので、抵抗６a によっ
て充電電流が制限されることはない。従って、時間ｔON
に影響を与えずに抵抗６a の抵抗値を大きくすることが
できるので、時間ｔONと入力電流ＩFTとを同時に改善す
ることができる。
【００１６】しかし、構成部品としてツェナーダイオー
ド６b が余計に必要になること、また入力電流ＩFTを改
善するために抵抗６a の抵抗値を大きくすると時間ｔOF
F が長くなるという問題が残る。
ド６b が余計に必要になること、また入力電流ＩFTを改
善するために抵抗６a の抵抗値を大きくすると時間ｔOF
F が長くなるという問題が残る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ホトカプラ装置では、（１）２つの光起電力ダイオード
アレイを用いたホトカプラ装置（第１の従来例）では、
駆動用ＦＥＴを駆動するために第２の光起電力ダイオー
ドアレイが必要となり、チップ面積が増大し、コスト高
になる、（２）光起電力ダイオードアレイと直列にイン
ピーダンス要素を接続したホトカプラ装置（第２の従来
例）では、第２の光起電力ダイオードアレイは不要であ
るが、入力信号が入ってから出力用ＭＯＳＦＥＴがオン
するまでの時間ｔON、及び入力信号が切れてから出力用
ＭＯＳＦＥＴがオフするまでの時間ｔOFF と、出力用Ｍ
ＯＳＦＥＴをオンするために必要な最小の入力電流ＩFT
（感度）とはトレードオフの関係にあり、これら全てを
同時に改善することは難かしい、（３）インピーダンス
要素を抵抗とツェナーダイオードの並列回路にて構成し
たホトカプラ装置（第３の従来例）では、時間ｔONと入
力電流ＩFTとを同時に改善することができるが、構成部
品としてツェナーダイオードが余計に必要になる、ま
た、入力電流ＩFTを改善するために抵抗の抵抗値を大き
くすると時間ｔOFF が長くなる、という問題があった。
ホトカプラ装置では、（１）２つの光起電力ダイオード
アレイを用いたホトカプラ装置（第１の従来例）では、
駆動用ＦＥＴを駆動するために第２の光起電力ダイオー
ドアレイが必要となり、チップ面積が増大し、コスト高
になる、（２）光起電力ダイオードアレイと直列にイン
ピーダンス要素を接続したホトカプラ装置（第２の従来
例）では、第２の光起電力ダイオードアレイは不要であ
るが、入力信号が入ってから出力用ＭＯＳＦＥＴがオン
するまでの時間ｔON、及び入力信号が切れてから出力用
ＭＯＳＦＥＴがオフするまでの時間ｔOFF と、出力用Ｍ
ＯＳＦＥＴをオンするために必要な最小の入力電流ＩFT
（感度）とはトレードオフの関係にあり、これら全てを
同時に改善することは難かしい、（３）インピーダンス
要素を抵抗とツェナーダイオードの並列回路にて構成し
たホトカプラ装置（第３の従来例）では、時間ｔONと入
力電流ＩFTとを同時に改善することができるが、構成部
品としてツェナーダイオードが余計に必要になる、ま
た、入力電流ＩFTを改善するために抵抗の抵抗値を大き
くすると時間ｔOFF が長くなる、という問題があった。
【００１８】本発明は上記問題点を解決するもので、そ
の目的は、出力接点としてＭＯＳＦＥＴを備えるホトカ
プラ装置において、出力接点の開閉時間を短縮すると共
に、動作感度を改善したホトカプラ装置を提供すること
である。
の目的は、出力接点としてＭＯＳＦＥＴを備えるホトカ
プラ装置において、出力接点の開閉時間を短縮すると共
に、動作感度を改善したホトカプラ装置を提供すること
である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のホトカプラ装置の第１の特徴は、図１、図
４、または図７に示す如く、入力信号により発光する発
光素子１と、前記発光素子１からの光信号を受光して光
起電力を発生する光起電力ダイオードアレイ２と、前記
光起電力ダイオードアレイ２と直列的に接続され、前記
発光素子１からの光信号の強度に応じてインピーダンス
が変化する光感応インピーダンス素子１０と、前記光起
電力ダイオード２及び光感応インピーダンス要素１０か
らなる直列回路の両端がそれぞれゲート及びソースに接
続される少なくとも１つの出力用ＭＯＳＦＥＴ４と、前
記光起電力ダイオードアレイ２と光感応インピーダンス
１０要素の接続点に制御電極を、前記出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４のゲートとソース間に１対の通電電極をそれぞれ接
続されるノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ５とを
具備することである。
に、本発明のホトカプラ装置の第１の特徴は、図１、図
４、または図７に示す如く、入力信号により発光する発
光素子１と、前記発光素子１からの光信号を受光して光
起電力を発生する光起電力ダイオードアレイ２と、前記
光起電力ダイオードアレイ２と直列的に接続され、前記
発光素子１からの光信号の強度に応じてインピーダンス
が変化する光感応インピーダンス素子１０と、前記光起
電力ダイオード２及び光感応インピーダンス要素１０か
らなる直列回路の両端がそれぞれゲート及びソースに接
続される少なくとも１つの出力用ＭＯＳＦＥＴ４と、前
記光起電力ダイオードアレイ２と光感応インピーダンス
１０要素の接続点に制御電極を、前記出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４のゲートとソース間に１対の通電電極をそれぞれ接
続されるノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ５とを
具備することである。
【００２０】本発明のホトカプラ装置の第２の特徴は、
請求項１に記載のホトカプラ装置において、前記光感応
インピーダンス素子１０は、前記発光素子１からの光信
号の強度が強い時には低インピーダンス、前記発光素子
１からの光信号の強度が弱い時には高インピーダンスと
なることである。
請求項１に記載のホトカプラ装置において、前記光感応
インピーダンス素子１０は、前記発光素子１からの光信
号の強度が強い時には低インピーダンス、前記発光素子
１からの光信号の強度が弱い時には高インピーダンスと
なることである。
【００２１】また、本発明のホトカプラ装置の第３の特
徴は、請求項１または２に記載のホトカプラ装置におい
て、図５に示す如く、前記ホトカプラ装置は、前記光感
応インピーダンス素子１０に並列的に接続されるツェナ
ーダイオード１０b を具備することである。
徴は、請求項１または２に記載のホトカプラ装置におい
て、図５に示す如く、前記ホトカプラ装置は、前記光感
応インピーダンス素子１０に並列的に接続されるツェナ
ーダイオード１０b を具備することである。
【００２２】更に、本発明のホトカプラ装置の第４の特
徴は、請求項１または２に記載のホトカプラ装置におい
て、図６に示す如く、前記ホトカプラ装置は、前記光感
応インピーダンス素子１０に並列的に接続されるノーマ
ルダイオードアレイ１０c を具備することである。
徴は、請求項１または２に記載のホトカプラ装置におい
て、図６に示す如く、前記ホトカプラ装置は、前記光感
応インピーダンス素子１０に並列的に接続されるノーマ
ルダイオードアレイ１０c を具備することである。
【００２３】
【作用】本発明の第１及び第２の特徴のホトカプラ装置
では、図１、図４、または図７に示す如く、出力用ＭＯ
ＳＦＥＴ４の開閉時間を短縮するために接続されている
ノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ５を、光感応イ
ンピーダンス要素１０の両端に生じる電位差で駆動する
構成となっている。
では、図１、図４、または図７に示す如く、出力用ＭＯ
ＳＦＥＴ４の開閉時間を短縮するために接続されている
ノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ５を、光感応イ
ンピーダンス要素１０の両端に生じる電位差で駆動する
構成となっている。
【００２４】１次側において、入力信号に応じて発光素
子１より発光されると、２次側では、光起電力ダイオー
ドアレイ２が、この光信号を受光して光起電力を発生
し、また光感応インピーダンス要素１０が、例えば光信
号の強度が強い時には低インピーダンス、光信号の強度
が弱い時には高インピーダンスとなる。
子１より発光されると、２次側では、光起電力ダイオー
ドアレイ２が、この光信号を受光して光起電力を発生
し、また光感応インピーダンス要素１０が、例えば光信
号の強度が強い時には低インピーダンス、光信号の強度
が弱い時には高インピーダンスとなる。
【００２５】従って、発光素子１からの光が強く、出力
用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容量への充電電
流が大きい場合には、光感応インピーダンス要素１０は
低抵抗となって、充電電流を制限しないので、入力信号
が入ってから出力用ＭＯＳＦＥＴ４がオンするまでの時
間ｔONを短縮できる。
用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容量への充電電
流が大きい場合には、光感応インピーダンス要素１０は
低抵抗となって、充電電流を制限しないので、入力信号
が入ってから出力用ＭＯＳＦＥＴ４がオンするまでの時
間ｔONを短縮できる。
【００２６】また、発光素子１からの光が弱い場合に
は、光感応インピーダンス要素１０は高抵抗となって、
少ない電流でも駆動用トランジスタ５をオフする電位差
が光感応インピーダンス要素１０の両端に発生するの
で、出力用ＭＯＳＦＥＴ４をオンするために必要な最小
の入力電流ＩFT（感度）を改善できる。
は、光感応インピーダンス要素１０は高抵抗となって、
少ない電流でも駆動用トランジスタ５をオフする電位差
が光感応インピーダンス要素１０の両端に発生するの
で、出力用ＭＯＳＦＥＴ４をオンするために必要な最小
の入力電流ＩFT（感度）を改善できる。
【００２７】更に、高速にスイッチング動作させて使用
する場合には、時間ｔON及び入力信号が切れてから出力
用ＭＯＳＦＥＴ４がオフするまでの時間ｔOFF を短縮し
なければならないが、この場合、時間ｔONを短縮するた
めには、入力信号を大きくして発光素子１からの光を強
くし、出力用用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容
量への充電電流を大きくすればよい。
する場合には、時間ｔON及び入力信号が切れてから出力
用ＭＯＳＦＥＴ４がオフするまでの時間ｔOFF を短縮し
なければならないが、この場合、時間ｔONを短縮するた
めには、入力信号を大きくして発光素子１からの光を強
くし、出力用用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容
量への充電電流を大きくすればよい。
【００２８】一方、時間ｔOFF についても、光感応イン
ピーダンス要素１０の光感応速度を適当に調整すること
により、同時に短縮させることが可能となる。つまり、
入力信号が切れて入射光がなくなった後も、光感応イン
ピーダンス要素１０がしばらくの間（駆動用トランジス
タ５のゲート−ソース間の電荷が放電される間程度）低
抵抗状態であれば、駆動用トランジスタ５は急速にオン
状態となり、時間ｔOFF を短縮できる。
ピーダンス要素１０の光感応速度を適当に調整すること
により、同時に短縮させることが可能となる。つまり、
入力信号が切れて入射光がなくなった後も、光感応イン
ピーダンス要素１０がしばらくの間（駆動用トランジス
タ５のゲート−ソース間の電荷が放電される間程度）低
抵抗状態であれば、駆動用トランジスタ５は急速にオン
状態となり、時間ｔOFF を短縮できる。
【００２９】また、本発明の第３の特徴のホトカプラ装
置では、図５に示す如く、発光素子１からの光信号が強
い場合、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容
量への充電電流の制限を防ぐ機能を、光感応インピーダ
ンス要素１０とツェナーダイオード１０b に分散した構
成である。従って、第１及び第２のホトカプラ装置同
様、光感応インピーダンス素子１０が、光信号の強度が
弱く高感度である必要がある場合には、高抵抗となって
感度が向上する一方、光信号の強度が強く充電電流が大
きい場合には、低抵抗となって制限電流が高くなるた
め、時間ｔONを短縮でき、高感度と時間ｔONの短縮を同
時に達成することができる。更に、入力信号が切れた後
も、インピーダンス要素１０がしばらくの間だけ低抵抗
とすることにより、駆動用トランジスタ５は急速にオン
状態となり、時間ｔOFF も短縮できる。
置では、図５に示す如く、発光素子１からの光信号が強
い場合、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容
量への充電電流の制限を防ぐ機能を、光感応インピーダ
ンス要素１０とツェナーダイオード１０b に分散した構
成である。従って、第１及び第２のホトカプラ装置同
様、光感応インピーダンス素子１０が、光信号の強度が
弱く高感度である必要がある場合には、高抵抗となって
感度が向上する一方、光信号の強度が強く充電電流が大
きい場合には、低抵抗となって制限電流が高くなるた
め、時間ｔONを短縮でき、高感度と時間ｔONの短縮を同
時に達成することができる。更に、入力信号が切れた後
も、インピーダンス要素１０がしばらくの間だけ低抵抗
とすることにより、駆動用トランジスタ５は急速にオン
状態となり、時間ｔOFF も短縮できる。
【００３０】更に、本発明の第４の特徴のホトカプラ装
置では、図６に示す如く、第３の特徴のホトカプラ装置
において、ツェナーダイオード１０b の代わりにノーマ
ルダイオードアレイ１０c を接続した構成である。従っ
て、ノーマルダイオードアレイ１０c のダイオードの個
数により、クランプ電圧を調整できるので、充電効率を
更に改善することが可能となる。
置では、図６に示す如く、第３の特徴のホトカプラ装置
において、ツェナーダイオード１０b の代わりにノーマ
ルダイオードアレイ１０c を接続した構成である。従っ
て、ノーマルダイオードアレイ１０c のダイオードの個
数により、クランプ電圧を調整できるので、充電効率を
更に改善することが可能となる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００３２】図１に本発明の第１の実施例に係るホトカ
プラ装置の構成図を示す。同図において、図８〜図１０
（従来例）と重複する部分には同一の符号を附する。
プラ装置の構成図を示す。同図において、図８〜図１０
（従来例）と重複する部分には同一の符号を附する。
【００３３】本実施例のホトカプラ装置は、１次側とし
て、入力信号により発光する発光素子１、２次側とし
て、発光素子１からの光信号を受光して光起電力を発生
する光起電力ダイオードアレイ２と、光起電力ダイオー
ドアレイ２と直列的に接続され、発光素子１からの光信
号の強度に応じてインピーダンスが変化する光感応イン
ピーダンス素子１０と、光起電力ダイオード２及び光感
応インピーダンス要素１０からなる直列回路の両端がそ
れぞれゲート及びソースに接続される出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４と、光起電力ダイオードアレイ２と光感応インピー
ダンス１０要素の接続点に制御電極を、出力用ＭＯＳＦ
ＥＴ４のゲート−ソース間に１対の通電電極をそれぞれ
接続されるノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ５と
から構成されている。
て、入力信号により発光する発光素子１、２次側とし
て、発光素子１からの光信号を受光して光起電力を発生
する光起電力ダイオードアレイ２と、光起電力ダイオー
ドアレイ２と直列的に接続され、発光素子１からの光信
号の強度に応じてインピーダンスが変化する光感応イン
ピーダンス素子１０と、光起電力ダイオード２及び光感
応インピーダンス要素１０からなる直列回路の両端がそ
れぞれゲート及びソースに接続される出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４と、光起電力ダイオードアレイ２と光感応インピー
ダンス１０要素の接続点に制御電極を、出力用ＭＯＳＦ
ＥＴ４のゲート−ソース間に１対の通電電極をそれぞれ
接続されるノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ５と
から構成されている。
【００３４】尚、光感応インピーダンス素子１０は、発
光素子１からの光信号の強度が強い時には低インピーダ
ンス、発光素子１からの光信号の強度が弱い時には高イ
ンピーダンスとなる。また駆動用トランジスタ５はｎチ
ャネルタイプの接合型ＦＥＴ（Ｊ−ＦＥＴ）である。図
２に、その一例として光感応インピーダンス素子１０の
断面構造図を示す。シリコン基板５１上に、酸化膜（Ｓ
ｉＯ2 ）５７及びポリシリコン５３により絶縁分離され
た島に、拡散抵抗を形成したものである。また、５５は
酸化膜（ＳｉＯ2 ）、５６はアルミ配線Ａｌで、アルミ
配線５６の無い部分で受光する構造となっており、イン
ピーダンス値は、形状及び露出面積で定まる。
光素子１からの光信号の強度が強い時には低インピーダ
ンス、発光素子１からの光信号の強度が弱い時には高イ
ンピーダンスとなる。また駆動用トランジスタ５はｎチ
ャネルタイプの接合型ＦＥＴ（Ｊ−ＦＥＴ）である。図
２に、その一例として光感応インピーダンス素子１０の
断面構造図を示す。シリコン基板５１上に、酸化膜（Ｓ
ｉＯ2 ）５７及びポリシリコン５３により絶縁分離され
た島に、拡散抵抗を形成したものである。また、５５は
酸化膜（ＳｉＯ2 ）、５６はアルミ配線Ａｌで、アルミ
配線５６の無い部分で受光する構造となっており、イン
ピーダンス値は、形状及び露出面積で定まる。
【００３５】発光ダイオード１からの光が強い場合、光
感応インピーダンス要素１０は低抵抗となるが、流れる
電流が大きいため、光感応インピーダンス要素１０の両
端には駆動用トランジスタ５を駆動するのに充分な電圧
が発生し、駆動用トランジスタ５はオフする。従って、
光起電力ダイオードアレイ２で発生した光電流は殆ど出
力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容量を充電す
るために使用される。また、充電経路に直列に接続され
ている光感応インピーダンス要素１０は低抵抗となって
いるので、充電電流を制限することが殆ど無く、出力用
ＭＯＳＦＥＴ４は急速にオン状態となる。
感応インピーダンス要素１０は低抵抗となるが、流れる
電流が大きいため、光感応インピーダンス要素１０の両
端には駆動用トランジスタ５を駆動するのに充分な電圧
が発生し、駆動用トランジスタ５はオフする。従って、
光起電力ダイオードアレイ２で発生した光電流は殆ど出
力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容量を充電す
るために使用される。また、充電経路に直列に接続され
ている光感応インピーダンス要素１０は低抵抗となって
いるので、充電電流を制限することが殆ど無く、出力用
ＭＯＳＦＥＴ４は急速にオン状態となる。
【００３６】また、発光素子１からの光が止んだ場合、
しばらくの間、光感応インピーダンス要素１０は低抵抗
であるので、駆動用トランジスタ５のゲート−ソース間
の容量の電荷は急速に放電されて、駆動用トランジスタ
５は急速にオン状態となる。この時、出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４のゲート−ソース間はこの駆動用トランジスタ５に
よって短絡されることになるので、出力用ＭＯＳＦＥＴ
４のゲート−ソース間の容量の電荷は急速に放電し、出
力用ＭＯＳＦＥＴ４は急速にオフ状態となる。
しばらくの間、光感応インピーダンス要素１０は低抵抗
であるので、駆動用トランジスタ５のゲート−ソース間
の容量の電荷は急速に放電されて、駆動用トランジスタ
５は急速にオン状態となる。この時、出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４のゲート−ソース間はこの駆動用トランジスタ５に
よって短絡されることになるので、出力用ＭＯＳＦＥＴ
４のゲート−ソース間の容量の電荷は急速に放電し、出
力用ＭＯＳＦＥＴ４は急速にオフ状態となる。
【００３７】また、発光素子１からの光が弱い場合に
は、光感応インピーダンス要素１０は高抵抗となるの
で、光起電力ダイオードアレイ２が発光する光電流が小
さくても、光感応インピーダンス要素１０の両端には駆
動用トランジスタ５を駆動するのに充分な電圧が発生
し、駆動用トランジスタ５はオフする。従って、光電流
は出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容量を充
電し、出力用ＭＯＳＦＥＴ４はオン状態となる。つま
り、入力信号の電流が弱く発光素子１からの光が弱い場
合でも、出力用ＭＯＳＦＥＴ４をオンすることができ、
感度の高いホトカプラ装置を実現できる。
は、光感応インピーダンス要素１０は高抵抗となるの
で、光起電力ダイオードアレイ２が発光する光電流が小
さくても、光感応インピーダンス要素１０の両端には駆
動用トランジスタ５を駆動するのに充分な電圧が発生
し、駆動用トランジスタ５はオフする。従って、光電流
は出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容量を充
電し、出力用ＭＯＳＦＥＴ４はオン状態となる。つま
り、入力信号の電流が弱く発光素子１からの光が弱い場
合でも、出力用ＭＯＳＦＥＴ４をオンすることができ、
感度の高いホトカプラ装置を実現できる。
【００３８】次に、本実施例のホトカプラ装置の特性
を、図９（２）に示す第２の従来例（図９（１）参照）
の特性と比較して説明する。図９（２）は、第２の従来
例のインピーダンス要素６が単純な抵抗で構成される場
合の動作特性図である。Ｒa は高抵抗、Ｒb は低抵抗、
Ｒc は中間の抵抗値を持つ場合の電流−電圧（Ｖ−Ｉ）
特性を示している。各抵抗のＶ−Ｉ特性と駆動用トラン
ジスタ５のＶGS−ＩDS特性の交点が、出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４がオンした時の定常状態での動作点となる。従っ
て、各動作点の電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc が出力用ＭＯＳＦ
ＥＴ４をオンするのに必要最低限の電流であり、これが
低い程感度が良いことになる。
を、図９（２）に示す第２の従来例（図９（１）参照）
の特性と比較して説明する。図９（２）は、第２の従来
例のインピーダンス要素６が単純な抵抗で構成される場
合の動作特性図である。Ｒa は高抵抗、Ｒb は低抵抗、
Ｒc は中間の抵抗値を持つ場合の電流−電圧（Ｖ−Ｉ）
特性を示している。各抵抗のＶ−Ｉ特性と駆動用トラン
ジスタ５のＶGS−ＩDS特性の交点が、出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ４がオンした時の定常状態での動作点となる。従っ
て、各動作点の電流Ｉa 、Ｉb 、Ｉc が出力用ＭＯＳＦ
ＥＴ４をオンするのに必要最低限の電流であり、これが
低い程感度が良いことになる。
【００３９】一方、光電流が充分に大きい場合、出力用
ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間容量の充電電流は、
回路に直列に入ったインピーダンス要素６の抵抗値で制
限される。光起電力ダイオードアレイ２の開放端電圧を
Ｖocとすると、充電電流は、開放端電圧Ｖocと各抵抗値
のＶ−Ｉ特性の交点の電流値ｉa 、ｉc までしか流れな
い。電流が制限されると充電時間が長くなり、時間ｔON
が長くなるため、制限電流が高い程時間ｔONが短くな
る。
ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間容量の充電電流は、
回路に直列に入ったインピーダンス要素６の抵抗値で制
限される。光起電力ダイオードアレイ２の開放端電圧を
Ｖocとすると、充電電流は、開放端電圧Ｖocと各抵抗値
のＶ−Ｉ特性の交点の電流値ｉa 、ｉc までしか流れな
い。電流が制限されると充電時間が長くなり、時間ｔON
が長くなるため、制限電流が高い程時間ｔONが短くな
る。
【００４０】つまり、インピーダンス要素６が高抵抗の
場合は動作電流がＩa であり、高感度となるが、制限電
流がｉa と低いため、時間ｔONが長くなる。逆に、低抵
抗の場合には、制限電流は充分に高くなるが、動作電流
はＩb となり感度が低下する。実際上は、中間の抵抗値
から両特性の妥協点を捜して抵抗値を決定する（Ｒ
c）。
場合は動作電流がＩa であり、高感度となるが、制限電
流がｉa と低いため、時間ｔONが長くなる。逆に、低抵
抗の場合には、制限電流は充分に高くなるが、動作電流
はＩb となり感度が低下する。実際上は、中間の抵抗値
から両特性の妥協点を捜して抵抗値を決定する（Ｒ
c）。
【００４１】このように第２の従来例のインピーダンス
要素６の抵抗値が固定であるのに対して、本実施例のホ
トカプラ装置では、光感応インピーダンス素子１０は、
光信号の強度が弱く高感度である必要がある場合には、
高抵抗（Ｒa ）となって感度が向上する一方、光信号の
強度が強く充電電流が大きい場合には、低抵抗（Ｒb）
となって制限電流が高くなるため、時間ｔONが短縮され
る。つまり、本実施例では、第３の従来例のようにツェ
ナーダイオード６a という構成部品を増やすことなく、
高感度と時間ｔONの短縮を同時に達成することができ
る。
要素６の抵抗値が固定であるのに対して、本実施例のホ
トカプラ装置では、光感応インピーダンス素子１０は、
光信号の強度が弱く高感度である必要がある場合には、
高抵抗（Ｒa ）となって感度が向上する一方、光信号の
強度が強く充電電流が大きい場合には、低抵抗（Ｒb）
となって制限電流が高くなるため、時間ｔONが短縮され
る。つまり、本実施例では、第３の従来例のようにツェ
ナーダイオード６a という構成部品を増やすことなく、
高感度と時間ｔONの短縮を同時に達成することができ
る。
【００４２】更に、入力信号が切れた後も、インピーダ
ンス要素１０がしばらくの間（即ち、駆動用トランジス
タ５のゲート−ソース間の電荷が放電される間程度）低
抵抗であれば、駆動用トランジスタ５は急速にオン状態
となり、時間ｔOFF も短縮される。図３は、入力信号に
対する光感応インピーダンス要素１０の抵抗値の変化
と、出力信号の応答を示している。同図に示すように、
時間ｔ2 〜ｔ3 の間に、光感応インピーダンス要素１０
の抵抗値がゆっくりと低抵抗から高抵抗へと推移するこ
とにより、駆動用トランジスタのゲート−ソース間の電
荷が放電され、時間ｔOFF が短縮されるのである。
ンス要素１０がしばらくの間（即ち、駆動用トランジス
タ５のゲート−ソース間の電荷が放電される間程度）低
抵抗であれば、駆動用トランジスタ５は急速にオン状態
となり、時間ｔOFF も短縮される。図３は、入力信号に
対する光感応インピーダンス要素１０の抵抗値の変化
と、出力信号の応答を示している。同図に示すように、
時間ｔ2 〜ｔ3 の間に、光感応インピーダンス要素１０
の抵抗値がゆっくりと低抵抗から高抵抗へと推移するこ
とにより、駆動用トランジスタのゲート−ソース間の電
荷が放電され、時間ｔOFF が短縮されるのである。
【００４３】次に、図４に本発明の第２の実施例に係る
ホトカプラ装置の構成図を示す。本実施例のホトカプラ
装置は、第１の実施例の駆動用トランジスタ５をｐチャ
ネルタイプの接合型ＦＥＴで構成したものである。第１
の実施例と同様の動作を行ない、同様の効果を得ること
ができる。
ホトカプラ装置の構成図を示す。本実施例のホトカプラ
装置は、第１の実施例の駆動用トランジスタ５をｐチャ
ネルタイプの接合型ＦＥＴで構成したものである。第１
の実施例と同様の動作を行ない、同様の効果を得ること
ができる。
【００４４】また、図５は、本発明の第３の実施例に係
るホトカプラ装置の構成図である。本実施例のホトカプ
ラ装置は、第１の実施例において、光感応インピーダン
ス要素１０と並列にツェナーダイオード１０b を接続し
た構成である。つまり、発光素子１からの光信号が強い
場合、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容量
への充電電流の制限を防ぐ機能を、光感応インピーダン
ス要素１０とツェナーダイオード１０b に分散した構成
となっている。
るホトカプラ装置の構成図である。本実施例のホトカプ
ラ装置は、第１の実施例において、光感応インピーダン
ス要素１０と並列にツェナーダイオード１０b を接続し
た構成である。つまり、発光素子１からの光信号が強い
場合、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間の容量
への充電電流の制限を防ぐ機能を、光感応インピーダン
ス要素１０とツェナーダイオード１０b に分散した構成
となっている。
【００４５】本実施例のホトカプラ装置の特性を、図１
０（２）に示す第３の従来例（図１０（１）参照）の特
性と比較して説明する。図１０（２）は、第３の従来例
のインピーダンス要素６を抵抗６a 及びツェナーダイオ
ード６b で構成した場合の動作特性図である。
０（２）に示す第３の従来例（図１０（１）参照）の特
性と比較して説明する。図１０（２）は、第３の従来例
のインピーダンス要素６を抵抗６a 及びツェナーダイオ
ード６b で構成した場合の動作特性図である。
【００４６】出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲート−ソース間
容量への充電電流は、電流が大きくなった場合、ツェナ
ーダイオード６b にバイパスするので、抵抗値Ｒa の値
に関係なく充電電流が制限されることはない。従って、
高感度と時間ｔONの短縮が同時に達成されるが、ツェナ
ーダイオード６b という構成部品が増えるという欠点を
持つ。また抵抗６a は、駆動用トランジスタ５の放電抵
抗でもあるので、感度を上げるためにＲa を高抵抗とす
ると、時間ｔOFF が長くなってしまうという欠点があ
る。
容量への充電電流は、電流が大きくなった場合、ツェナ
ーダイオード６b にバイパスするので、抵抗値Ｒa の値
に関係なく充電電流が制限されることはない。従って、
高感度と時間ｔONの短縮が同時に達成されるが、ツェナ
ーダイオード６b という構成部品が増えるという欠点を
持つ。また抵抗６a は、駆動用トランジスタ５の放電抵
抗でもあるので、感度を上げるためにＲa を高抵抗とす
ると、時間ｔOFF が長くなってしまうという欠点があ
る。
【００４７】このように第３の従来例のインピーダンス
要素６a の抵抗値が固定であるのに対して、本実施例の
ホトカプラ装置では、第１の実施例同様、光感応インピ
ーダンス素子１０が、光信号の強度が弱く高感度である
必要がある場合には、高抵抗（Ｒa ）となって感度が向
上する一方、光信号の強度が強く充電電流が大きい場合
には、低抵抗（Ｒb ）となって制限電流が高くなるた
め、時間ｔONが短縮され、高感度と時間ｔONの短縮を同
時に達成することができる。更に、入力信号が切れた後
も、インピーダンス要素１０がしばらくの間だけ低抵抗
とすることにより、駆動用トランジスタ５は急速にオン
状態となり、時間ｔOFF も短縮される。
要素６a の抵抗値が固定であるのに対して、本実施例の
ホトカプラ装置では、第１の実施例同様、光感応インピ
ーダンス素子１０が、光信号の強度が弱く高感度である
必要がある場合には、高抵抗（Ｒa ）となって感度が向
上する一方、光信号の強度が強く充電電流が大きい場合
には、低抵抗（Ｒb ）となって制限電流が高くなるた
め、時間ｔONが短縮され、高感度と時間ｔONの短縮を同
時に達成することができる。更に、入力信号が切れた後
も、インピーダンス要素１０がしばらくの間だけ低抵抗
とすることにより、駆動用トランジスタ５は急速にオン
状態となり、時間ｔOFF も短縮される。
【００４８】次に、図６は、本発明の第４の実施例に係
るホトカプラ装置の構成図である。本実施例のホトカプ
ラ装置は、第３の実施例において、ツェナーダイオード
１０b の代わりにノーマルダイオードアレイ１０c を接
続した構成である。
るホトカプラ装置の構成図である。本実施例のホトカプ
ラ装置は、第３の実施例において、ツェナーダイオード
１０b の代わりにノーマルダイオードアレイ１０c を接
続した構成である。
【００４９】第３の実施例では、ツェナーダイオード１
０b のツェナー電圧をある一定値以下にすることが困難
であるため、駆動用トランジスタ５のピンチオフ電圧を
下げることができても、充電電流が大きい場合は、ツェ
ナーダイオード１０b による電圧降下（クランプ電圧）
が大きいため、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲートに印加さ
れる電圧が低くなり、充電効率が悪化する。
０b のツェナー電圧をある一定値以下にすることが困難
であるため、駆動用トランジスタ５のピンチオフ電圧を
下げることができても、充電電流が大きい場合は、ツェ
ナーダイオード１０b による電圧降下（クランプ電圧）
が大きいため、出力用ＭＯＳＦＥＴ４のゲートに印加さ
れる電圧が低くなり、充電効率が悪化する。
【００５０】本実施例では、ノーマルダイオードアレイ
１０c を使用することによりこの問題を解決する。即
ち、ノーマルダイオードアレイ１０c のダイオードの個
数により、クランプ電圧を調整できるので、駆動用トラ
ンジスタ５のＶGS−ＩDS特性におけるＶp とクランプ電
圧を最適化することにより、充電効率を更に改善するこ
とが可能となる。
１０c を使用することによりこの問題を解決する。即
ち、ノーマルダイオードアレイ１０c のダイオードの個
数により、クランプ電圧を調整できるので、駆動用トラ
ンジスタ５のＶGS−ＩDS特性におけるＶp とクランプ電
圧を最適化することにより、充電効率を更に改善するこ
とが可能となる。
【００５１】更に、図７は、本発明の第５の実施例に係
るホトカプラ装置の構成図である。本実施例のホトカプ
ラ装置は、第１の実施例において、２個の出力用ＭＯＳ
ＦＥＴ４及び４’をソースコモンで逆直列接続し、ＡＣ
信号を制御できるようにした構成である。
るホトカプラ装置の構成図である。本実施例のホトカプ
ラ装置は、第１の実施例において、２個の出力用ＭＯＳ
ＦＥＴ４及び４’をソースコモンで逆直列接続し、ＡＣ
信号を制御できるようにした構成である。
【００５２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、出力用Ｍ
ＯＳＦＥＴの開閉時間を短縮するために接続されている
ノーマリ・オン型の駆動用トランジスタを、光感応イン
ピーダンス要素の両端に生じる電位差で駆動する構成と
としたので、発光素子からの光が強く、出力用ＭＯＳＦ
ＥＴのゲート−ソース間の容量への充電電流が大きい場
合には、光感応インピーダンス要素は低抵抗となって、
充電電流を制限しないので、入力信号が入ってから出力
用ＭＯＳＦＥＴがオンするまでの時間を短縮でき、ま
た、発光素子からの光が弱い場合には、光感応インピー
ダンス要素は高抵抗となって、少ない電流でも駆動用ト
ランジスタをオフする電位差が光感応インピーダンス要
素の両端に発生するので、出力用ＭＯＳＦＥＴをオンす
るために必要な最小の入力電流（感度）を改善でき、更
に、入力信号が切れてから出力用ＭＯＳＦＥＴがオフす
るまでの時間についても、光感応インピーダンス要素の
光感応速度を適当に調整することにより同時に短縮で
き、結果として、出力接点の開閉時間を短縮すると共
に、動作感度を改善したホトカプラ装置を提供すること
ができる。
ＯＳＦＥＴの開閉時間を短縮するために接続されている
ノーマリ・オン型の駆動用トランジスタを、光感応イン
ピーダンス要素の両端に生じる電位差で駆動する構成と
としたので、発光素子からの光が強く、出力用ＭＯＳＦ
ＥＴのゲート−ソース間の容量への充電電流が大きい場
合には、光感応インピーダンス要素は低抵抗となって、
充電電流を制限しないので、入力信号が入ってから出力
用ＭＯＳＦＥＴがオンするまでの時間を短縮でき、ま
た、発光素子からの光が弱い場合には、光感応インピー
ダンス要素は高抵抗となって、少ない電流でも駆動用ト
ランジスタをオフする電位差が光感応インピーダンス要
素の両端に発生するので、出力用ＭＯＳＦＥＴをオンす
るために必要な最小の入力電流（感度）を改善でき、更
に、入力信号が切れてから出力用ＭＯＳＦＥＴがオフす
るまでの時間についても、光感応インピーダンス要素の
光感応速度を適当に調整することにより同時に短縮で
き、結果として、出力接点の開閉時間を短縮すると共
に、動作感度を改善したホトカプラ装置を提供すること
ができる。
【００５３】また、本発明によれば、発光素子からの光
信号が強い場合に、出力用ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソー
ス間の容量への充電電流の制限を防ぐ機能を、光感応イ
ンピーダンス要素とツェナーダイオードに分散した構成
とすることとしたので、光感応インピーダンス素子が、
光信号の強度が弱く高感度である必要がある場合には、
高抵抗となって感度が向上する一方、光信号の強度が強
く充電電流が大きい場合には、低抵抗となって制限電流
が高くなるため、オン時間を短縮でき、高感度とオン時
間の短縮を同時に達成することができ、更に、入力信号
が切れた後もインピーダンス要素をしばらくの間だけ低
抵抗とすることにより、駆動用トランジスタは急速にオ
ン状態となり、オフ時間も短縮でき、結果として、出力
接点の開閉時間を短縮すると共に、動作感度を改善した
ホトカプラ装置を提供することができる。
信号が強い場合に、出力用ＭＯＳＦＥＴのゲート−ソー
ス間の容量への充電電流の制限を防ぐ機能を、光感応イ
ンピーダンス要素とツェナーダイオードに分散した構成
とすることとしたので、光感応インピーダンス素子が、
光信号の強度が弱く高感度である必要がある場合には、
高抵抗となって感度が向上する一方、光信号の強度が強
く充電電流が大きい場合には、低抵抗となって制限電流
が高くなるため、オン時間を短縮でき、高感度とオン時
間の短縮を同時に達成することができ、更に、入力信号
が切れた後もインピーダンス要素をしばらくの間だけ低
抵抗とすることにより、駆動用トランジスタは急速にオ
ン状態となり、オフ時間も短縮でき、結果として、出力
接点の開閉時間を短縮すると共に、動作感度を改善した
ホトカプラ装置を提供することができる。
【００５４】更に、本発明によれば、ツェナーダイオー
ドの代わりにノーマルダイオードアレイを接続した構成
とすることにより、ダイオードの個数によってクランプ
電圧を調整できるので、充電効率を更に改善したホトカ
プラ装置を提供することができる。
ドの代わりにノーマルダイオードアレイを接続した構成
とすることにより、ダイオードの個数によってクランプ
電圧を調整できるので、充電効率を更に改善したホトカ
プラ装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係るホトカプラ装置の
構成図である。
構成図である。
【図２】光感応インピーダンス素子の断面構造図であ
る。
る。
【図３】入力信号に対する光感応インピーダンス要素の
抵抗値の変化と、出力信号の応答波形の説明図である。
抵抗値の変化と、出力信号の応答波形の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係るホトカプラ装置の
構成図である。
構成図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係るホトカプラ装置の
構成図である。
構成図である。
【図６】本発明の第４の実施例に係るホトカプラ装置の
構成図である。
構成図である。
【図７】本発明の第５の実施例に係るホトカプラ装置の
構成図である。
構成図である。
【図８】従来のホトカプラ装置（第１の従来例）の構成
図である。
図である。
【図９】従来のホトカプラ装置（第２の従来例）であ
り、図９（１）は構成図、図９（２）はインピーダンス
要素を単純な抵抗で構成した場合の動作特性図である。
り、図９（１）は構成図、図９（２）はインピーダンス
要素を単純な抵抗で構成した場合の動作特性図である。
【図１０】従来のホトカプラ装置（第３の従来例）であ
り、図１０（１）は構成図、図１０（２）はインピーダ
ンス要素を抵抗及びツェナーダイオードで構成した場合
の動作特性図である。
り、図１０（１）は構成図、図１０（２）はインピーダ
ンス要素を抵抗及びツェナーダイオードで構成した場合
の動作特性図である。
１ 発光素子 ２ 光起電力ダイオードアレイ ２a 第１の光起電力ダイオードアレイ ２b 第２の光起電力ダイオードアレイ ３ 抵抗 ４，４’ 出力用ＭＯＳＦＥＴ ５ ノーマリ・オン型の駆動用トランジスタ ６ インピーダンス要素 ６a 抵抗 ６b ツェナーダイオード ８，８’ 入力（一次側）端子 ９，９’，９” 出力（二次側）端子 １０ 光感応インピーダンス素子 １０b ツェナーダイオード １０c ノーマルダイオードアレイ ５１ シリコン基板 ５３ ポリシリコン ５７ 酸化膜（ＳｉＯ2 ） ５６ アルミ配線（Ａｌ）
Claims (4)
- 【請求項１】 入力信号により発光する発光素子と、 前記発光素子からの光信号を受光して光起電力を発生す
る光起電力ダイオードアレイと、 前記光起電力ダイオードアレイと直列的に接続され、前
記発光素子からの光信号の強度に応じてインピーダンス
が変化する光感応インピーダンス素子と、 前記光起電力ダイオード及び光感応インピーダンス要素
からなる直列回路の両端がそれぞれゲート及びソースに
接続される少なくとも１つの出力用ＭＯＳＦＥＴと、 前記光起電力ダイオードアレイと光感応インピーダンス
要素の接続点に制御電極を、前記出力用ＭＯＳＦＥＴの
ゲートとソース間に１対の通電電極をそれぞれ接続され
るノーマリ・オン型の駆動用トランジスタとを有するこ
とを特徴とするホトカプラ装置。 - 【請求項２】 前記光感応インピーダンス素子は、前記
発光素子からの光信号の強度が強い時には低インピーダ
ンス、前記発光素子からの光信号の強度が弱い時には高
インピーダンスとなることを特徴とする請求項１に記載
のホトカプラ装置。 - 【請求項３】 前記ホトカプラ装置は、前記光感応イン
ピーダンス素子に並列的に接続されるツェナーダイオー
ドを有することを特徴とする請求項１または２に記載の
ホトカプラ装置。 - 【請求項４】 前記ホトカプラ装置は、前記光感応イン
ピーダンス素子に並列的に接続されるノーマルダイオー
ドアレイを有することを特徴とする請求項１または２に
記載のホトカプラ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32538592A JPH06177418A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | ホトカプラ装置 |
| US08/160,966 US5514996A (en) | 1992-12-04 | 1993-12-03 | Photo-coupler apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32538592A JPH06177418A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | ホトカプラ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177418A true JPH06177418A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18176246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32538592A Pending JPH06177418A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | ホトカプラ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5514996A (ja) |
| JP (1) | JPH06177418A (ja) |
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| JPS6441317A (en) * | 1987-08-07 | 1989-02-13 | Matsushita Electric Works Ltd | Solid-state relay |
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| US5138177A (en) * | 1991-03-26 | 1992-08-11 | At&T Bell Laboratories | Solid-state relay |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP32538592A patent/JPH06177418A/ja active Pending
-
1993
- 1993-12-03 US US08/160,966 patent/US5514996A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| US5514996A (en) | 1996-05-07 |
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