JPH0629814A - 半導体リレー回路 - Google Patents

半導体リレー回路

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Publication number
JPH0629814A
JPH0629814A JP4184222A JP18422292A JPH0629814A JP H0629814 A JPH0629814 A JP H0629814A JP 4184222 A JP4184222 A JP 4184222A JP 18422292 A JP18422292 A JP 18422292A JP H0629814 A JPH0629814 A JP H0629814A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
thyristor
cathode
output
anode
Prior art date
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Pending
Application number
JP4184222A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisakazu Miyajima
久和 宮島
Yukio Iitaka
幸男 飯高
Shuichiro Yamaguchi
周一郎 山口
Yoshiyuki Sugiura
義幸 杉浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】入出力間のアイソレーションに光結合方式を用
いた光結合型の半導体リレー回路において、大容量で高
速なスイッチングを可能とする。 【構成】発光ダイオード2に入力信号が印加されてフォ
トダイオードアレイ3が光起電力を発生したときに、サ
イリスタ6のP極ゲートとカソード間を介して出力用M
OSFET5のゲート・ソース間容量を充電すると共
に、このサイリスタ6のアノードとカソードを介して出
力用MOSFET5のドレイン電位により前記MOSF
ET5のゲート・ソース間容量の充電を加速するように
構成した。 【効果】電流容量が大きい半導体リレーにおいても高速
スイッチングを実現でき、従来例と比べても素子数が同
一であるため、ほぼ同一のチップ面積で実現でき、素子
の種類も増えていないため、製造プロセス的にも容易に
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入出力間のアイソレー
ションに光結合方式を用いた光結合型の半導体リレー回
路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の光結合型の半導体リレー回
路の回路図である。この回路では、入力端子1a,1b
間に接続された発光ダイオード2が発生する光信号をフ
ォトダイオードアレイ3が受光して光起電力を発生し、
この光起電力をダイオード9を介して出力用MOSFE
T5のゲート・ソース間に印加するものである。出力用
MOSFET5のゲート及びソースには、Nゲート型の
サイリスタ4のアノード及びカソードがそれぞれ接続さ
れており、サイリスタ4のN極ゲートはダイオード9の
アノード及びフォトダイオードアレイ3のアノードに接
続されている。
【0003】この回路では、発光ダイオード2に入力信
号が印加されると、光信号が発生し、これを受光してフ
ォトダイオードアレイ3に光起電力が発生する。フォト
ダイオードアレイ3に光起電力が最初に発生した状態に
おいて、サイリスタ4はオフ状態であるため、フォトダ
イオードアレイ3から発生した光起電力は、ダイオード
9を介して出力用MOSFET5のゲート・ソース間に
印加される。このとき、フォトダイオードアレイ3から
の電流はダイオード9を介して流れているため、サイリ
スタ4のN極ゲートはアノードに対して逆バイアスされ
ており、サイリスタ4は安定してオフ状態を保ってい
る。以上の動作により、出力用MOSFET5は迅速に
オン状態となる。
【0004】次に、発光ダイオード2への入力信号が遮
断されると、フォトダイオードアレイ3の光起電力が消
失し、その残留電荷は抵抗10を介して放電される。こ
のとき、ダイオード9及びサイリスタ4は共に阻止状態
であるので、出力用MOSFET5のゲート電圧はその
まま保たれており、このため、サイリスタ4のN極ゲー
トがアノードに対して順方向にバイアスされる。サイリ
スタ4のゲート感度が非常に高いため、微量の自己放電
電流でも容易にサイリスタ4はオン状態に至り、出力用
MOSFET5のゲート・ソース間の蓄積電荷を放電さ
せるので、出力用MOSFET5はオフ状態となる。こ
こで、サイリスタ4は自己保持特性を有しているため、
一旦オンするとアノード・カソード間の電位差が殆どゼ
ロになるまでオン状態を保持しており、サイリスタ4の
アノードとカソードがほぼ同電位、すなわち出力用MO
SFET5がオフ状態となった後に、サイリスタ4もオ
フ状態となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の半導体リレー回
路において、負荷電流を大容量化しようとすると、出力
用MOSFET5のゲート・ソース間容量が大容量化す
るので、出力用MOSFET5のゲート・ソース間容量
の蓄積に時間を要するという問題があり、このため、ス
イッチング時において、大きな電力損失が生じるという
問題があった。
【0006】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、電流容量の大きな
光結合型の半導体リレー回路において、高速なスイッチ
ング動作を可能とすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体リレー回
路にあっては、上記の課題を解決するために、図1に示
すように、入力信号に応答して光信号を発生する発光ダ
イオード2と、発光ダイオード2の光信号を受光するよ
うに配置されたフォトダイオードアレイ3と、フォトダ
イオードアレイ3の光起電力をゲート・ソース間に印加
されてドレイン・ソース間の導通状態と非導通状態が切
替わる出力用MOSFET5と、出力用MOSFET5
のゲートにアノードが接続され、出力用MOSFET5
のソースにカソードが接続され、フォトダイオードアレ
イ3のアノードにN極ゲートが接続された第1のサイリ
スタ4と、出力用MOSFET5のドレインにアノード
が接続され、出力用MOSFET5のゲートにカソード
が接続され、フォトダイオードアレイ2のアノードにP
極ゲートが接続された第2のサイリスタ6とから成るこ
とを特徴とするものである。
【0008】また、図2に示すように、第1のサイリス
タ4のカソードにアノードが接続され、且つカソードが
第1のサイリスタ4のP極ゲート及びフォトダイオード
アレイ2のカソードに接続されたダイオード8を設ける
ことが好ましい。
【0009】
【作用】図1の回路によれば、入力信号印加時にはフォ
トダイオードアレイ3からの光起電力は出力用MOSF
ET5のドレイン・ゲート間に接続された第2のサイリ
スタ6のP極ゲートとカソード間を介して出力用MOS
FET5のゲート・ソース間容量に印加される。このと
き、第2のサイリスタ6のP極ゲートはカソードに対し
て順方向にバイアスされているため、第2のサイリスタ
6はオン状態に至り、出力用MOSFET5のドレイン
側からゲート側へ電荷が流れ込み、出力用MOSFET
5は急速にオン状態へと至るものである。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例の回路図である。入
力端子1a,1b間には発光ダイオード2が接続されて
いる。この発光ダイオード2はフォトダイオードアレイ
3に光学的に結合されている。フォトダイオードアレイ
3のアノードは、Nゲートサイリスタ4のN極ゲート
と、Pゲートサイリスタ6のP極ゲートに接続されてい
る。Nゲートサイリスタ4のアノードとPゲートサイリ
スタ6のカソードは、出力用MOSFET5のゲートに
接続されている。本実施例では、出力用MOSFET5
としてエンハンスメントモードのNチャンネルMOSF
ETを使用している。出力用MOSFET5のドレイン
とソースは、出力端子7a,7bにそれぞれ接続されて
いる。出力端子7a,7b間には、出力端子7aが出力
端子7bに対して高電位となるように、電源と負荷の直
列回路が接続されている。出力用MOSFET5のドレ
インは、Pゲートサイリスタ6のアノードに接続されて
おり、ソースはNゲートサイリスタ4のカソード及びフ
ォトダイオードアレイ3のカソードに接続されている。
フォトダイオードアレイ3の両端には抵抗10が並列接
続されている。このフォトダイオードアレイ3の直列個
数は、光照射されたときに、出力用MOSFET5のス
レショルド電圧よりも充分に高い電圧を発生するように
設定されている。
【0011】以下、本実施例の動作について説明する。
まず、入力端子1a,1b間に入力信号が通電される
と、発光ダイオード2が光信号を発生し、この光信号を
フォトダイオードアレイ3が受光して光起電力を発生す
る。フォトダイオードアレイ3から発生した光起電力
は、出力用MOSFET5のドレイン・ゲート間にそれ
ぞれアノード・カソードが接続された第2のサイリスタ
6のP極ゲートとカソード間を介して出力用MOSFE
T5のゲート・ソース間に印加される。このとき、第2
のサイリスタ6のP極ゲートはカソードに対して順方向
にバイアスされているため、このサイリスタ6はオン状
態に至り、出力用MOSFET5のドレイン側からゲー
ト側へ電荷が流れ込む。また、このとき、フォトダイオ
ードアレイ3からの電流は、第2のサイリスタ6のP極
ゲートとカソード間を介して流れているため、第1のサ
イリスタ4のN極ゲートはアノードに対して逆方向にバ
イアスされており、第1のサイリスタ4は入力信号が入
力される前から安定してオフ状態を保っている。以上の
動作により出力用MOSFET5のゲート・ソース間容
量は急速に充電され、出力用MOSFET5はオン状態
へと至る。出力用MOSFET5がオン状態になると、
出力用MOSFET5のドレイン側の電位が下がる。つ
まり、第2のサイリスタ6のアノード側の電位がカソー
ド側の電位より下がるため、第2のサイリスタ6はオフ
状態となる。
【0012】次に、発光ダイオード2への入力信号が遮
断されると、フォトダイオードアレイ3の光起電力が消
失し、その残留電荷が抵抗10を介して放電される。こ
のとき、第2のサイリスタ6のP極ゲート・カソード間
および第1のサイリスタ4が共に阻止状態であるので、
出力用MOSFET5のゲート電圧はそのまま保たれて
いるため、第1のサイリスタ4のN極ゲートがアノード
に対して順方向にバイアスされる。第1のサイリスタ4
のゲート感度が非常に高いため、容易に第1のサイリス
タ4はオン状態に至り、出力用MOSFET5のゲート
・ソース間の蓄積電荷を放電させる。ゲート電位が下が
るにつれて、出力用MOSFET5のドレイン電位が上
昇する。つまり、第2のサイリスタ6のアノード・カソ
ード間に電位が生じるが、出力用MOSFET5のゲー
トに蓄積された電荷が、第1のサイリスタ4のアノード
・N極ゲートを介して流れ、これらは第2のサイリスタ
6のカソード・P極ゲートにそれぞれ接続されているた
め、第2のサイリスタ6のP極ゲートはカソードに対し
て逆バイアスされており、第2のサイリスタ6は安定し
てオフ状態を保つ。以上の動作により出力用MOSFE
T5はオフ状態となる。ここで、サイリスタは自己保持
特性を持つため、一旦オンするとアノード・カソード間
の電圧がほぼゼロになるまでオン状態を保っており、第
1のサイリスタ4のアノードとカソードの電位がほぼ同
電位、すなわち出力用MOSFET5がオフ状態に至っ
た後に、第1のサイリスタ4もオフ状態となるものであ
る。
【0013】図2は本発明の第2実施例の回路図であ
る。本実施例では、図1に示した第1実施例における第
1のサイリスタ4のカソードにアノードが接続され、P
極ゲートにカソードが接続されたダイオード8を有して
おり、このダイオード8のカソードは、フォトダイオー
ドアレイ3のカソードに接続されている。このダイオー
ド8により、出力用MOSFET5のゲート・ソース間
に印加される光起電圧はダイオード8のオン電圧の分だ
け低下するが、光信号入力時に第1のサイリスタ4のP
極ゲートがカソードに対して逆バイアスされているた
め、第1のサイリスタ4が間違ってオン状態となること
を防止できるものであり、図1に示した第1実施例に比
べるとノイズ等に対してより強くなっている。
【0014】なお、ここで使用するNゲートサイリスタ
4やPゲートサイリスタ6は、NPNトランジスタとP
NPトランジスタを組み合わせた回路であっても同様の
効果が得られることは言うまでもない。
【0015】
【発明の効果】請求項1記載の半導体リレー回路にあっ
ては、上述のように、出力用MOSFETのドレイン・
ソース間にサイリスタを接続し、このサイリスタを介し
て出力用MOSFETのゲート容量を充電するように構
成したため、電流容量が大きい半導体リレーにおいても
高速スイッチングを実現できるという効果がある。ま
た、従来の回路に比べても素子数が同一であるため、ほ
ぼ同一のチップ面積で実現でき、素子の種類も増えてい
ないため、製造プロセス的にも容易に実現できるという
効果がある。
【0016】また、請求項2に記載したように、出力用
MOSFETのゲート容量を放電させるための第1のサ
イリスタのP極ゲートとカソードの間にダイオードを接
続すれば、第1のサイリスタがノイズ等により誤点弧す
ることを防止でき、ノイズ耐性の強い半導体リレーを実
現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の回路図である。
【図2】本発明の第2実施例の回路図である。
【図3】従来例の回路図である。
【符号の説明】
1a リレー入力端子 1b リレー入力端子 2 発光ダイオード 3 フォトダイオードアレイ 4 第1のサイリスタ 5 出力用MOSFET 6 第2のサイリスタ 7a リレー出力端子 7b リレー出力端子 8 ダイオード 9 ダイオード 10 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 義幸 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応答して光信号を発生する
    発光ダイオードと、発光ダイオードの光信号を受光する
    ように配置されたフォトダイオードアレイと、フォトダ
    イオードアレイの光起電力をゲート・ソース間に印加さ
    れてドレイン・ソース間の導通状態と非導通状態が切替
    わる出力用MOSFETと、出力用MOSFETのゲー
    トにアノードが接続され、出力用MOSFETのソース
    にカソードが接続され、フォトダイオードアレイのアノ
    ードにN極ゲートが接続された第1のサイリスタと、出
    力用MOSFETのドレインにアノードが接続され、出
    力用MOSFETのゲートにカソードが接続され、フォ
    トダイオードアレイのアノードにP極ゲートが接続され
    た第2のサイリスタとから成ることを特徴とする半導体
    リレー回路。
  2. 【請求項2】 第1のサイリスタのカソードにアノー
    ドが接続され、且つカソードが第1のサイリスタのP極
    ゲート及びフォトダイオードアレイのカソードに接続さ
    れたダイオードを有することを特徴とする請求項1記載
    の半導体リレー回路。
JP4184222A 1992-07-10 1992-07-10 半導体リレー回路 Pending JPH0629814A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4184222A JPH0629814A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 半導体リレー回路

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JP4184222A JPH0629814A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 半導体リレー回路

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JPH0629814A true JPH0629814A (ja) 1994-02-04

Family

ID=16149509

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JP4184222A Pending JPH0629814A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 半導体リレー回路

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JP (1) JPH0629814A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102672067A (zh) * 2012-05-02 2012-09-19 西安交通大学 一种带液压可控单活塞回转式棒管料精密下料装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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