JPH0879041A - 光半導体リレーとこれを用いたコントローラ、電力供給装置及び端末装置切換装置 - Google Patents

光半導体リレーとこれを用いたコントローラ、電力供給装置及び端末装置切換装置

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JPH0879041A
JPH0879041A JP20654994A JP20654994A JPH0879041A JP H0879041 A JPH0879041 A JP H0879041A JP 20654994 A JP20654994 A JP 20654994A JP 20654994 A JP20654994 A JP 20654994A JP H0879041 A JPH0879041 A JP H0879041A
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optical semiconductor
electrodes
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Hiroyasu Torasawa
裕康 虎澤
Hiroaki Ogawa
弘昭 小川
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷電流の電流制限機能を付加する。 【構成】 発光ダイオード1が発光すると、フォトダイ
オードアレイ2に起電力が発生して、このフォトダイオ
ードアレイ2に電流が流れる。制御回路3では、MOS
FET4−1及び4−2のゲートとソースとの間を高イ
ンピーダンスして、MOSFET4−1及び4−2をそ
れぞれオン状態にする。出力端子5−1及び5−2にそ
れぞれ接続される負荷回路により、負荷電流が流れ始
め、240mAに達したとする。電流制限回路11で
は、この電流制限値に達したことを検出し、MOSFE
T4−1及び4−2のゲートとソースとを接続し、ゲー
トに蓄積されていた電荷がソースに放電させ、ゲートと
ソースとの間をショートさせる。MOSFET4−1及
び4−2はゲートとソースとがショートするためオフ状
態になり、負荷電流が電流制限値またはそれ以下の電流
に減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷電流に対して電流
制限機能を有する光半導体リレーとこれを用いたコント
ローラ、電力供給装置及び端末装置切換装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の光半導体リレーの回路図
である。この光半導体リレーでは、発光ダイオード1
と、この発光ダイオード1によって発光された光を受光
して電流及び電圧を発生するフォトダイオードアレイ2
とを有している。フォトダイオードアレイ2の出力側に
は制御回路3が接続されている。制御回路3の2つの出
力端子のうち一方の出力端子には、nチャネル型MOS
FET4−1及び4−2のゲートが接続され、他方の出
力端子には、それらのMOSFET4−1及び4−2の
ソースが接続されている。MOSFET4−1及び4−
2のドレインには、出力端子5−1,5−2がそれぞれ
接続され、さらにそれらの出力端子5−1,5−2に
は、負荷回路が接続されている。次に、図2の光半導体
リレーの動作の説明をする。発光ダイオード1に電流が
流れて光が出力されると、その光がフォトダイオードア
レイ2によって受光され、その受光した光に相当する起
電力が制御回路3に出力される。制御回路3では、MO
SFET4−1及び4−2のゲートとソース間のインピ
ーダンスを高くし、それらのMOSFET4−1及び4
−2をオン状態にする。すると、出力端子5−1と5−
2の間に、負荷回路による負荷電流が流れる。一方、発
光ダイオード1に電流が流れなくなると光が出力され
ず、フォトダイオードアレイ2がオフし、制御回路3に
より、MOSFET4−1,4−2にオン状態の時に蓄
積されていた電荷が放電される。これにより、MOSF
ET4−1,4−2の各ソースとゲートがショートし、
それらのMOSFET4−1及び4−2がオフ状態とな
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光半導体リレーにおいては、次のような課題があった。
光半導体リレーが、一旦オン状態となると、出力端子5
−1,5−2間を接続する抵抗体として作用する。この
ため、落雷によるサージなどの影響により電流が必要以
上に流れ、その過電流のためにこの光半導体リレーと接
続する負荷回路が誤動作するといった悪影響を及ぼす。
また、過電流はMOSFET4−1,4−2の消費電流
の増加による発熱という観点からも望ましくなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】第1の発明では、前記課
題を解決するために、光を発光する発光部と前記発光部
により発光した光を受光して電気信号に変換する受光部
と制御電極によって第1と第2の電極間の導通を制御す
るスイッチ手段と前記受光部により光を受光している時
は前記制御電極と前記第1の電極との間をハイインピー
ダンスにし、光を受光しなくなった時に前記制御電極と
前記第1の電極との間をショートする制御回路と前記第
2の電極に接続された出力端子とを備えた光半導体リレ
ーにおいて、以下の回路を設けている。すなわち、前記
スイッチ手段を流れる負荷電流が制限値を越えた時、前
記スイッチ手段の制御電極と第1の電極との間をショー
トさせる電流制限回路を設けている。第2の発明では、
第1の発明の電流制限回路が、2つの端子を有し、その
一方の端子が前記スイッチ手段の第1の電極に接続され
た抵抗と前記抵抗の他方の端子に接続された第3の電
極、前記スイッチ手段の第1の電極に接続された第4の
電極、及び前記スイッチ手段の制御電極に接続された第
5の電極を有し、それらの第3と第4の電極間の電圧に
よって導通が制御される第2のスイッチ手段とにより構
成されている。
【0005】第3の発明では、光を発光する発光部と、
前記発光部により発光した光を受光して電気信号に変換
する受光部と、第1の制御電極によって第1と第2の電
極間の導通を制御する第1のスイッチ手段と、第2の制
御電極によって第3と第4の電極間の導通を制御する第
2のスイッチ手段と、前記受光部により光を受光してい
る時に前記第1及び第2の制御電極と前記第1及び第3
の電極との間をそれぞれハイインピーダンスにし、光を
受光しなくなった時に前記第1及び第2の制御電極と前
記第1及び第3の電極との間をそれぞれショートする制
御回路と、前記第2及び第4の電極にそれぞれ接続され
た出力端子とを、備えた光半導体リレーにおいて、以下
の手段を設けている。すなわち、前記第1と第3の電極
間に直列に接続された第1及び第2の抵抗と、前記第1
と第2の抵抗の接続点に接続された第5の電極、前記第
1のスイッチ手段の第1の電極に接続された第6の電
極、及び前記第1のスイッチ手段の第1の制御電極に接
続された第7の電極を有し、それらの第5と第6の電極
間の電圧が所定値以上になると導通する第1のトランジ
スタと、前記第1と第2の抵抗の接続点に接続された第
8の電極、前記第2のスイッチ手段の第3の電極に接続
された第9の電極、及び前記第2のスイッチ手段の第2
の制御電極に接続された第10の電極を有し、それらの
第8と第9の電極間の電圧が所定値以上になると導通す
る第2のトランジスタとを、設けている。
【0006】第4の発明では、第3の発明と同様の光半
導体リレーにおいて、以下の手段を設けている。すなわ
ち、第3の発明と同様の第1と第3の電極との間に接続
された抵抗と、前記第1のスイッチ手段の第1の電極に
接続された第5の電極、前記第2のスイッチ手段の第3
の電極に接続された第6の電極、及び前記第1のスイッ
チ手段の第1の制御電極に接続された第7の電極を有
し、それらの第5と第6の電極間の電圧が所定値以上に
なると導通する第1のトランジスタと、前記第2のスイ
ッチ手段の第3の電極に接続された第8の電極、前記第
1のスイッチ手段の第1の電極に接続された第9の電
極、前記第2のスイッチ手段の第2の制御電極に接続さ
れた第10の電極とを有し、それらの第8と第9の電極
間の電圧が所定値以上になると導通する第2のトランジ
スタとを、設けている。第5の発明では、光を発光する
発光部を有する発光チップと、制御電極によって第1と
第2の電極間の導通を制御するスイッチ手段、及びその
第2の電極に接続された出力端子を有する出力チップ
と、前記発光チップと対向して配設された受光チップと
を備えている。そして、前記受光チップは、前記発光チ
ップにより発光した光を受光する受光部と、前記発光部
が発光している時に前記スイッチ手段の制御電極と第1
の電極との間をハイインピーダンスにし、前記発光部が
発光しなくなった時に前記スイッチ手段の制御電極と第
1の電極との間をショートする制御回路と、前記スイッ
チ手段を流れる負荷電流の制限値を検出するための抵抗
と、前記抵抗の近傍部に前記スイッチ手段の第1の電極
を接続するパットとを、有している。第6の発明では、
第5の発明の抵抗を受光チップのセンタライン上で、か
つ受光部の周囲に設けている。第7の発明では、第6の
発明の受光チップの四隅にスイッチ手段の制御電極と接
続するパットを設けている。
【0007】
【作用】第1の発明によれば、以上のように光半導体リ
レーを構成したので、電流制限回路は、負荷電流が制限
値を越えると、スイッチ手段の制御電極と第1の電極と
をショートして、スイッチ手段を非導通状態に移行す
る。スイッチ手段が非導通状態に移行すると、負荷電流
が小さくなり、再び制御回路によって制御電極と第1の
電極との間がハイインピーダンスになり、スイッチ手段
が導通状態に移行する。このように負荷電流が制限値を
越えると、スイッチ手段を一時的に非導通状態にして負
荷電流を減らし、再びスイッチ手段を導通状態にするこ
とにより電流の制限を行う。第2の発明によれば、負荷
電流が制限値を越えると、抵抗間の電圧が所定の値にな
り、第2のスイッチ手段が導通する。第2のスイッチ手
段が導通すると、制御電極に蓄積されていた電荷が放電
して、スイッチ手段の制御電極と第1の電極がショート
し、スイッチ手段が非導通状態に移行して、負荷電流が
減少する。第3の発明によれば、第1のスイッチ手段か
ら第2のスイッチ手段に負荷電流が流れていたとする
と、この負荷電流が制限値を越えると、第1の抵抗間に
は所定の電圧が発生する。そのため、第1のトランジス
タの第5の電極と第6の電極間にこの電圧が印加され、
第1及び第2スイッチ手段の第1及び第2の制御電極に
蓄積されたいた電荷が放電して、これらのスィッチ手段
の第1及び第2の制御電極と第1及び第3の電極がそれ
ぞれショートし、これらのスイッチ手段が非導通状態に
移行して、負荷電流が減少する。また、第2のスイッチ
手段から第1のスイッチ手段へ電流が流れていた時に
は、第2の抵抗と第2のトランジスタが第1の抵抗と第
1のトランジスタと同様の役割を果たす。
【0008】第4の発明によれば、第1のスイッチ手段
から第2のスイッチ手段に負荷電流が流れていたとする
と、この負荷電流が制限値を越えると、抵抗の両端子間
には、所定の電圧が発生する。そのため、第2のトラン
ジスタの第8の電極と第9の電極間にこの電圧が印加さ
れ、第1及び第2のスイッチ手段の制御電極に蓄積され
たいた電荷が放電して、それらのスィッチ手段の第1及
び第2の制御電極と第1及び第3の電極がショートし、
これらのスイッチ手段が非導通状態に移行して、負荷電
流が減少する。また、第2のスイッチ手段から第1のス
イッチ手段へ電流が流れていた時には、第1のトランジ
スタが第2のトランジスタと同様の役割を果たす。第5
の発明によれば、受光チップの抵抗には負荷電流が継続
して流れることになるが、その抵抗と出力チップのスイ
ッチ手段の第1の電極を接続するパットを抵抗の近傍に
設けたので、負荷電流が流れる受光チップの配線領域が
少なくなり、マイグレーションの発生を抑制する働きが
ある。第6の発明によれば、受光チップのセンタライン
上にかつ受光部の周辺に抵抗を設けたので、スイッチ受
光部の受光面積を減少させるようなことがない。第7の
発明によれば、出力チップのスイッチ手段の第1の電極
を接続するパットを受光チップの四隅に設けたので、ボ
ンディングに好都合となる。第8〜第10の発明によれ
ば、光半導体リレーには電流制限機能を有するので、過
電流が流れることがない。従って、前記課題を解決でき
るのである。
【0009】
【実施例】第1の実施例 図1は、本発明の第1の実施例を示す光半導体リレーの
回路図であり、従来の図2中の要素と共通の要素には共
通の符号が付されている。本第1の実施例の光半導体リ
レーが従来の光半導体リレーと異なる点は、電流制限回
路11を設けたことである。この光半導体リレーは、光
を発光する発光部としての発光ダイオード1と、この発
光ダイオード1により発光した光を受光する受光部とし
てのフォトダイオードアレイ2とを有している。フォト
ダイオードアレイ2には制御回路3が接続されている。
さらに、この制御回路3の一方の出力端子には、第1の
スイッチ手段としてのMOSFET4−1及び第2のス
イッチ手段としてのMOSFET4−2の制御電極とし
てのゲートがそれぞれ接続されている。制御回路3の他
方の出力端子のフォトダイオードアレイ2のカソード側
には、電流制限回路11が接続されている。MOSFE
T4−1と4−2のゲート及び第1と第3の電極として
のソースには、電流制限回路11がそれぞれ接続されて
いる。MOSFET4−1と4−2の第2と第4の電極
としてのドレインには、それぞれ出力端子5−1及び5
−2がそれぞれ接続されている。
【0010】次に、図1の光半導体リレーの動作の説明
をする。発光ダイオード1が発光すると、フォトダイオ
ードアレイ2に起電力が発生して、このフォトダイオー
ドアレイ2に電流が流れる。制御回路3では、MOSF
ET4−1及び4−2のゲートとソースとの間を高イン
ピーダンスして、MOSFET4−1及び4−2をそれ
ぞれオン状態にする。出力端子5−1及び5−2にそれ
ぞれ接続される負荷回路により、負荷電流(例えば、出
力端子5−1から5−2の方向)が流れ始める。負荷電
流が流れ始め、例えば、落雷などによって240mAに
達したとする。電流制限回路11では、この電流制限値
(240mA)に達したことを検出しMOSFET4−
1及び4−2のゲートとソースとの間をそれぞれ接続
し、ゲートに蓄積されていた電荷をソースに放電させ、
ゲートとソースとの間をそれぞれショートさせる。MO
SFET4−1及び4−2のゲートとソースとがそれぞ
れショートするため、MOSFET4−1及び4−2が
オフ状態になり、負荷電流が電流制限値(240mA)
以下の電流に減少する。そして、電流制限回路11で
は、負荷電流が電流制限値以下になると、MOSFET
4−1及び4−2のゲートとソースとの間をそれぞれハ
イインピーダンスにする。このため、MOSFET4−
1及び4−2は制御回路3によってオン状態に戻る。
【0011】このように、電流制限回路11では、負荷
電流が制限値を越えるとMOSFET4−1及び4−2
のゲートとソースとの間をショートしてMOSFET4
−1及び4−2をオフ状態にして負荷電流を減少させ
る。電流制限値以下になると、再びMOFET4−1及
び4−2をハイインピーダンスにしてオン状態に戻す。
このような処理を繰り返すことにより、負荷電流を制限
する。以上説明したように、本第1の実施例では、電流
制限回路11によって、負荷電流が制限値に達すると、
MOSFET4−1及び4−2のゲートとソースとの間
をショートし、オフ状態にして電流値を制限値以下に下
げた後、再びMOSFET4−1及び4−2をオン状態
にするように制御するので、過電流が流れることを防止
することができ、過電流により他の負荷回路が誤動作す
るようなことを防止することができるという利点があ
る。
【0012】第2の実施例 図3は、本発明の第2の実施例を示す光半導体リレーの
回路図である。この光半導体リレーでは、制御回路30
が、ダイオード31とPNPトランジスタ32とNPN
トランジスタ33とフォトダイオード34とによって構
成されている。ダイオード31のアノード側とPNPト
ランジスタ32のベースとNPNトランジスタ33のコ
レクタとが接続されている。ダイオード31のカソード
側とPNPトランジスタ32のエミッタとMOSFET
4−1及び4−2のゲートとが接続されている。PNP
トランジスタ32のコレクタとNPNトランジスタ33
のベースとフォトダイオード34のカソード側とが接続
されている。NPNトランジスタ33のエミッタとフォ
トダイオード34のアノード側とが、電流制限回路40
に接続されている。電流制限回路40は、第1の抵抗4
1−1と第2の抵抗41−2と第1のトランジスタとし
ての第1のNPNトランジスタ42−1と第2のトラン
ジスタとしての第2のNPNトランジスタ42−2とに
より構成されている。第1の抵抗41−1の一方の端子
には、MOSFET4−1のソース及び第1のNPNト
ランジスタ42−1の第6の電極としてのベースとが接
続され、他方の端子には第2の抵抗41−2の一方の端
子及び第1のNPNトランジスタ42−1の第5の電極
としてのエミッタ及び、第2のNPNトランジスタ42
−2の第8の電極としてのエミッタとが接続されてい
る。第2の抵抗41−2の他方の端子にはMOSFET
4−2のソース及び第2のNPNトランジスタ42−2
の第9の電極としてのベースとが接続されている。MO
SFET4−1及び4−2のゲートには、第1のNPN
トランジスタ42−1及び第2のNPNトランジスタ4
2−2の第7及び10の電極としてのコレクタが接続さ
れている。第1の抵抗41−1及び第2の抵抗41−2
は拡散抵抗によって形成され、その抵抗値は、例えば、
抵抗値2.2Ωである。A及びBは第1の抵抗42−1
と第2の抵抗42−2との接続点、CはMOSFET4
−1のソースと第1の抵抗42−1との接続点、DはM
OSFET4−2のソースと第2の抵抗42−2との接
続点である。
【0013】次に、図3の光半導体リレーの動作の説明
をする。発光ダイオード1が発光すると、フォトダイオ
ードアレイ2に起電力が発生して、このフォトダイオー
ドアレイ2に電流が流れる。制御回路30では、フォト
ダイオード34をオンすることにより、NPNトランジ
スタ33のベースとエミッタ間に逆バイアスをかけてN
PNトランジスタ33をオフ状態にしてMOSFET4
−1及び4−2のゲートとソースとの間を高インピーダ
ンスする。そして、MOSFET4−1及び4−2をそ
れぞれオン状態にする。出力端子5−1及び5−2にそ
れぞれ接続される負荷回路により、負荷電流が接続点C
から接続点Dの方向、または接続点Dから接続点Cの方
向に流れる。ここでは、負荷電流が接続点Cから接続点
Dへ流れる場合について説明する。負荷電流が接続点C
からDへ流れ始め、例えば、落雷などによって240m
Aに達するとする。第1の抵抗41−1の抵抗値を例え
ば2.2Ωであるとすると、負荷電流による電圧降下が
約0.5V発生し、第1のNPNトランジスタ42−1
が順バイアスされてオン状態となり、コレクタとエミッ
タ間が導通状態となる。この結果、MOSFET4−1
及び4−2に蓄積された電荷がソースに放電されて、M
OSFET4−1及び4−2のゲートとソースとの間が
ショートし、MOSFET4−1及び4−2はオフ状態
に移行する。
【0014】このため、MOSFET4−1及び4−2
を流れる負荷電流が減少し、第1の抵抗41−1の電圧
降下が低下することになり、第1のNPNトランジスタ
42−1がオフ状態に移行し、MOSFET4−1及び
4−2のゲートとソースとの間がそれぞれハイインピー
ダンスとなりオン状態となり、以後、負荷電流が制限値
を越えると第1のNPNトランジスタ42−1がオン状
態に移行し、MOSFET4−1及び4−2をオフ状態
に移行する。第1のNPNトランジスタ42−1がオフ
状態になり、MOSFET4−1及び4−2がオン状態
に移行するまで負荷電流を減少させるという動作を繰り
返す。これにより負荷電流を一定の値に制限する。ま
た、接続点DからCへの方向の負荷電流に対しては、第
2の抵抗41−2と第2のNPNトランジスタ42−2
が同様に動作して電流制限を行う。一方、発光ダイオー
ド1から発光しなくなると、PNPトランジスタ32及
びNPNトランジスタ33が導通してMOSFET4−
1及び4−2のゲートに蓄積されていた電荷が放電し
て、MOSFET4−1及び4−2のソースとゲートが
ショートしてオフ状態に移行する。
【0015】図4は、図3の光半導体リレーの電気特性
を示す図であり、図3中の第1の抵抗41−1及び第2
の抵抗41−2の抵抗値をそれぞれ2.2Ω、MOSF
ET4−1及び4−2のオン抵抗をそれぞれ0.75Ω
としたものである。図5は、図2の光半導体リレーの電
気特性を示す図であり、図2中のMOSFET4−1及
び4−2のオン抵抗をそれぞれ0.75Ωとしたもので
ある。これらの図中、横軸は出力端子5−1と5−2と
の間電圧を示し、縦軸は出力端子5−1と5−2との間
を流れる負荷電流を示す。図4に示すように、図3の光
半導体リレーでは、電流制限値240mAを越えず一定
の電流値240mAに制限される。図5に示すように、
一方、図2の従来の光半導体リレーでは、負荷電流は出
力端子5−1と5−2との間の電圧に比例して増大す
る。以上説明したように、本第2の実施例の光半導体リ
レーでは、負荷電流が制限値を越えたとき、第1の抵抗
41−1または第2の抵抗41−2が電圧降下して、第
1のNPNトランジスタ42−1及び第2のNPNトラ
ンジスタ42−2をオン状態にする。そして、MOSF
ET4−1及び4−2のソースとゲートとの間をショー
トし、MOSFET4−1及び4−2をオフ状態に移行
して負荷電流を減少させるので、第1の実施例と同様の
利点がある。
【0016】第3の実施例 図6は、本発明の第3の実施例を示す光半導体リレーの
回路図であり、図3中の要素と共通の要素には共通の符
号が付されている。この光半導体リレーでは、制御回路
30の出力側に、電流制限回路50が接続されている。
電流制限回路50は、抵抗51と第1のNPNトランジ
スタ52−1と第2のNPNトランジスタ52−2とに
よって構成されている。抵抗51の一方の端子には、第
1のNPNトランジスタ52−1の第5の電極としての
エミッタと第2のNPNトランジスタ52−2の第9の
電極としてのベースと第1のスイッチ手段としてのMO
SFET4−1の第1の電極としてのソースが接続され
ている。抵抗51の他方の端子には、第1のNPNトラ
ンジスタ52−1の第6の電極としてのベースと第2の
NPNトランジスタ52−2の第8の電極としてのエミ
ッタと第2のスイッチ手段としてのMOSFET4−2
の第1の電極としてのソースとが接続されている。抵抗
51の中点には、制御回路30の出力端子が接続されて
いる。抵抗51は拡散抵抗によって形成され、その抵抗
値は、例えば、2.2Ωである。図中、Fは抵抗51と
制御回路30との接続点、Gは抵抗51と第1のNPN
トランジスタ51−1のエミッタと第2のNPNトラン
ジスタ51−2のベースとの接続点、Hは抵抗51と第
2のNPNトランジスタ51−2のエミッタと第1のN
PNトランジスタ51−1のベースとの接続点である。
Iは第1と第2のNPNトランジスタ51−1と51−
2との接続点である。
【0017】以下、図6の光半導体リレーの動作の説明
をする。発光ダイオード1が発光し、第1の実施例と同
様に接続点Gから接続点Hへ流れる負荷電流が240m
Aに達すると、負荷電流による直列抵抗51による電圧
降下が約0.5Vとなる。負荷電流が接続点Gから接続
点Hの方向に流れている場合、第2のNPNトランジス
タ52−2が順バイアスされてオン状態となり、コレク
タとエミッタ間が導通状態となる。この結果、MOSF
ET4−1及び4−2に蓄積された電荷がソースに放電
されて、MOSFET4−1及び4−2のゲートとソー
スとの間がそれぞれショートする。MOSFET4−1
及び4−2はオフ状態へ移行する。このため、MOSF
ET4−1及び4−2を流れる負荷電流が減少し、抵抗
51による電圧降下が低下することになり、第2のNP
Nトランジスタ52−2がオフ状態に移行する。そし
て、MOSFET4−1及び4−2のゲートとソースと
の間がそれぞれハイインピーダンスとなり、MOSFE
T4−1及び4−2がオン状態に移行する。以後、第2
の実施例と同様にこの動作を繰り返すことにより電流制
限を行う。また、接続点Hから接続点Gへの方向の負荷
電流に対しては、第1のNPNトランジスタ52−1が
第2のNPNトランジスタ52−2と同様に動作して電
流制限を行う。
【0018】図7は、図6の光半導体リレーの電気特性
を示す図であり、抵抗51の抵抗値を2.2Ω、MOS
FET4−1及び4−2のオン抵抗をそれぞれ0.75
Ωとしたものである。この図中、横軸は出力端子5−1
と5−2との間の電圧を示し、縦軸は出力端子5−1と
5−2との間を流れる負荷電流を示す。図7に示すよう
に、図6の光半導体リレーでは、電流制限値240mA
を越えず一定の電流値240mAに制限される。しか
も、抵抗51の抵抗値(2.2Ω)が第2の実施例の第
1の抵抗41−1と第2の抵抗41−2の抵抗値の和
(4.4Ω)よりも小さいので、第3の実施例の光半導
体リレーのオン抵抗(3.7Ω)が第2の実施例の光半
導体リレーのオン抵抗(5.9Ω)よりも小さくなり、
電圧の変化に対する負荷電流の傾きが第1の実施例より
も大きくなる。一般に、光半導体リレーでは発熱等の観
点からオン抵抗が小さいのが望ましいので、この第3の
実施例は第2の実施例よりもオン抵抗が小さいので光半
導体リレーとして望ましい特性を持つ。以上説明したよ
うに、本第3の実施例の光半導体リレーでは、第2の実
施例と同様の利点がある上に、オン抵抗が第2の実施例
よりも小さいので発熱などの観点から望ましい特性を持
つ。
【0019】第4の実施例 図8は、本発明の第4の実施例を示す光半導体リレーチ
ップの断面図である。図9は、図8の光半導体リレーチ
ップのワイヤーボンディングを示すレイアウト図であ
る。図10(a)〜(b)は、図9中の受光チップのレ
イアウト図であり、同図(a)は平面図、及び同図
(b)は同図(a)のX−X線断面図である。図8に示
すように、光半導体リレーは、発光部を有する発光チッ
プ100に対向して、透明樹脂101を介して受光チッ
プ110が配設されている。発光チップ100、透明樹
脂101、及び受光チップ110の周りにはモールド樹
脂102で封止されている。図9に示すように、受光チ
ップ110を中心としてその両脇にVDMOS(Vertic
al Diffusion MOS) で構成される2つの出力チップ12
0及び130が配設されている。出力チップ120のソ
ース接続パット121には受光チップ110のソース接
続パット111−1が、出力チップ120のゲート接続
パット122には受光チップ110のゲート接続パッド
112−1が、それぞれボンディングワイヤーによって
接続されている。出力チップ130のソース接続パット
131には受光チップ110のソース接続パット111
−2が、出力チップ130のゲート接続パット132に
は受光チップ110のゲート接続パッド112−2が、
ボンディングワイヤーによって接続されている。出力チ
ップ120及び130には出力端子用のリードフレーム
140が接続されている。
【0020】図10(a)に示すように、受光チップ1
10には、その4角にゲート接続パット112−1〜1
12−4が設けられている。受光チップ110のセンタ
ラインLの上で、かつ上方に第1の抵抗113−1と第
2の抵抗113−2を接続するアルミニウムとシリコン
の合金からなる電極114が配設されている。この電極
114を中心として両脇に拡散抵抗で構成される第1の
抵抗113−1と第2の抵抗113−2が設けられてい
る。第1の抵抗113−1と第2の抵抗113−2の直
近にそれぞれソース接続パッド111−1及び111−
2が設けられている。また、受光チップ110には、図
示しないが受光部としてのフォトダイオードが中心に設
けられ、その周辺部に図3または図6中の制御回路3
0、及び図3中の電流制限回路40または図6中の電流
制限回路50がそれぞれ設けられている。図3中の接続
点A及びBまたは図6中の接続点Fは、電極114が対
応する。図3中の第1の抵抗41−1と第2の抵抗41
−2は、第1の抵抗113−1と第2の抵抗113−2
がそれぞれ対応する。図6中の抵抗51は、抵抗113
−1,と113−2が対応する。
【0021】次に、受光チップ110内にソース接続パ
ッド111−1,111−2、ゲート接続パッド112
−1〜112−4、及び抵抗113−1,113−2を
それぞれ図13に示すように配置にした理由を述べる。
受光部チップ110内に第1の抵抗113−1と第2の
抵抗113−2を設けたので、数百mAの負荷電流が受
光チップ110内を継続して流れることとなり、マイグ
レーション等が懸念される。そこで、第1の抵抗113
−1及び第2の抵抗113−2の直近にソース接続パッ
ト111−1及び111−2をそれぞれ設ける。また、
図9中の出力チップ120及び130のソース接続パッ
ト121及び131と受光部チップ110のソース接続
パット111−1及び111−2を直接接続する必要が
あるが、ボンディングワイヤーが受光チップ110の受
光部上を横切ることは発光チップからの光の受光を妨げ
ることとなり光半導体リレーの感度に悪影響が生じる。
そこで、ソース接続パット111−1及び111−2を
周辺に配置するようにしている。また、光半導体リレー
の製品には同一チップ内に多くの光半導体リレーを設け
る多接点化(以下、2ch化と呼ぶ)というものがあ
る。これは、1つの光半導体チップの中に2つの光半導
体リレーを設けるものである。
【0022】図11は従来の1ch光半導体リレーチッ
プのワイヤボンデングを示すレイアウトであり、図12
は従来の2ch光半導体リレーチップのワイヤボンディ
ングを示すレイアウトである。図11中の210は受光
チップ、220,230は出力チップ、211,22
1,231はソース接続パット、212−1〜212−
3,222,232はゲート接続パッドである。図12
中の210a,210bは受光チップ、220a,22
0b,230a,230bは出力チップ、211a,2
11b,221a,231b,231a,221bはソ
ース接続パット、212a−1〜212a−3,212
b−1〜212b−3,222a,222b,232
a,232bはゲート接続パットである。図11及び図
12に示すように、1ch光半導体リレーと2ch光半
導体リレーでは、1ch光半導体リレーの受光チップ2
10と出力チップ220,230は、2ch光半導体リ
レーの受光チップ210a,210bと出力チップ22
0a,220b,230a,230bとはそれぞれ同じ
チップを使用する。ところが、2ch光半導体リレーは
より少ない面積で1つのチップ内に2つの光半導体リレ
ーを組み込むために、1ch光半導体リレーとはボンデ
ィング方向及びチップのボンディング方向等が非常に異
なる。
【0023】これらの点を考慮して図10に示すような
受光部チップを以下(1)〜(3)のようにレイアウト
した。 (1)マイグレーション防止対策として、受光チップ1
10内の負荷電流が流れる配線領域を少なくするため
に、第1の抵抗113−1と第2の抵抗113−2の直
近にソース接続パット111−1及び111−2を設け
ている。また、電流密度を小さくするために、第1の抵
抗113−1とソース接続パット111−1とを接続す
る配線及び第2の抵抗113−2とソース接続パット1
11−2とを接続する配線の幅を広くしている。 (2)第1の抵抗111−1と第2の抵抗111−2が
ワイヤボンディングの際に等距離になるように、電極1
14をセンターライン上に、かつ受光部の受光感度の妨
げにならないように受光チップの周囲に配置している。 (3)ワイヤボンディングに都合がよいように、ゲート
接続パット112−1〜112−4を受光チップの四隅
に配設している。 以上説明したように、従来の1ch光半導体リレーで
は、受光チップと出力チップをワイヤボンディングする
ためには、5本のワイヤーが必要であったが、本第4の
実施例の光半導体リレーでは、4本のワイヤに減少する
ことができるという利点がある。また、第1の抵抗11
−1、第2の抵抗111−2、及び電流制限回路を受光
チップ110内に設けたので、これまでのプロセスを用
いて光半導体リレーを製造することができるという利点
がある。
【0024】第5の実施例 図13は、本発明の第5の実施例を示す2ch光半導体
リレーチップのワイヤボンディングを示すチップレイア
ウトである。図中の110a,110bは受光チップ、
120a,120b,130a,130bは出力チッ
プ、111a−1,111a−2,111b−1,11
1b−2,121a,121b,131a,131bは
ソース接続パット、112a−1〜112a−4,11
2b−1〜112b−4,122a,122b,132
a,132bはゲート接続パットである。ソース接続パ
ット111a−1と121aと、ソース接続パット11
1a−2と131aとが、それぞれボンディングワイヤ
ーによって接続されている。ゲート接続パット112a
−1と122a、ゲート接続パット112a−2と13
2aとが、それぞれ接続されている。ソース接続パット
111b−1と121b、ソース接続パット111b−
2と131bとが、それぞれボンディングワイヤーによ
って接続されている。ゲート接続パット112b−1と
122bと、ゲート接続パット112b−2と132b
とが、それぞれボンディングワイヤーによって接続され
ている。以上説明したように、図12に示す従来の2c
h光半導体リレーでは、1ch当たり5本のワイヤーを
必要としていたが、本第5の実施例では、1ch当たり
4本となりワイヤーの本数を減らすことができるという
利点がある。また、第4の実施例と同様に、従来のプロ
セスを変更することなく2ch光半導体リレーを製造で
きるという利点がある。
【0025】第6の実施例 図14は、本発明の第6の実施例を示すコントローラの
構成図である。このコントローラでは、第1、第2、ま
たは第3の実施例で示した電流制限機能を有する光半導
体リレー301〜304が用いられている。制御部30
0の出力側には、光半導体リレー301〜304の発光
部のマイナス側の入力端子が接続されている。光半導体
リレー301〜304のプラス側の入力端子には5Vの
電源電位が接続されている。光半導体リレー301の一
方の出力端子にはACモータ305が接続され、他方の
出力端子には交流電源が接続されている。光半導体リレ
ー302の出力端子にはDCモータ306が接続され、
その出力端子に接続されたMOSFETのソースには直
流電源が接続されている。光半導体リレー303の一方
の出力端子には表示LED307が接続され、その出力
端子に接続されたMOSFETのソースには直流電源が
接続されている。光半導体リレー303の2つの出力端
子には共通に大電流負荷308が接続され、MOSFE
Tのソースには直流電源が接続されている。次に、図1
4のコントローラの動作の説明をする。制御部300か
ら光半導体リレー301〜304の発光部に制御信号が
出力されて光半導体リレー301〜304のいずれかが
オン状態となる。そして、このオン状態となった光半導
体リレーに接続されたACモータ305等の負荷が駆動
される。この時、落雷等が発生しても、光半導体リレー
301〜304は電流制限機能を有するので、過電流が
流れることはなく誤動作などが防止できる。以上説明し
たように、本第6の実施例のコントローラでは、光半導
体リレーが電流制限機能を有するので、過電流が流れる
ことがなく、ACモータ等の負荷回路に誤動作などの悪
影響を及ぼすことがない。
【0026】第7の実施例 図15は、本発明の第7の実施例を示す電力供給装置の
構成図である。この電力供給装置では、第1、第2、ま
たは第3の実施例で示した電流制限機能を有する光半導
体リレー311〜314を使用している。電力を供給す
る電力供給部310のプラス側には、光半導体リレー3
11及び313のそれぞれ一方の出力端子が接続され、
電力供給部310のマイナス側には、光半導体リレー3
12及び314のそれぞれ一方の出力端子が接続されて
いる。電力を出力する出力部316の一方の出力端子3
16−1には、光半導体リレー311及び314の他方
の出力端子が接続され、出力部316の他方の出力端子
316−2には、光半導体リレー312及び313の他
方の出力端子が接続されている。光半導体リレー311
と312の発光部の入力端子が互いに接続されている。
光半導体リレー313の314の発光部の入力端子が互
いに接続されている。光半導体リレー311の発光部の
入力端子には発光を制御する切換信号S1が入力され、
光半導体リレー312の発光部の入力端子には5Vの電
源電位が接続されている。光半導体リレー313の発光
部の入力端子には発光を制御し、切換信号S1の反転信
号である切換信号S2が入力され、光半導体リレー31
4の発光部の入力端子には5Vの電源電位が接続されて
いる。315は電力供給部310を制御する制御部であ
る。
【0027】次に、図15の電力供給装置の動作の説明
をする。切換信号S1,S2によって光半導体リレー3
11と312または光半導体リレー313と314のい
ずれか2つの光半導体リレーがオン状態になり、電力供
給部310のプラス側、マイナス側と出力部316の出
力端子316−1、316−2間で負荷電流が流れて、
出力端子316−1及び316−2の極性が決まる。光
半導体リレー311〜314が電流制限機能を有するの
で、出力部316及び電力供給部310に過電流が流れ
ることがない。以上説明したように、本第7の実施例の
電力供給装置では、過電流が流れることがないので、出
力部316及び電力供給部310が誤動作するなどの悪
影響を及ぼすことがない。
【0028】第8の実施例 図16は、本発明の第8の実施例を示す端末切換装置の
構成図である。この端末切換装置では、第1、第2、ま
たは第3の実施例で示した電流制限機能を有する光半導
体リレー322〜325を使用している。端末装置とし
ての電話機320には、光半導体リレー322と323
の一方の出力端子が接続されている。端末装置としての
ファクシミリ装置(FAX)321には、光半導体リレ
レー324と325の一方の出力端子が接続されてい
る。光半導体リレー322と324の他方の出力端子に
は、メタリック回線L1が接続されている。光半導体リ
レー323と325の他方の出力端子には、メタリック
回線L2が接続されている。光半導体リレー322と3
23の発光部の一方の入力端子は互いに接続されてい
る。光半導体リレー324と325の発光部の一方の入
力端子は互いに接続されている。光半導体リレー322
の他方の入力端子には切換信号S3が入力され、光半導
体リレー323の発光部の他方の入力端子には5V電源
電位が接続されている。光半導体リレー324の他方の
入力端子には切換信号S4が入力され、光半導体リレー
325の発光部の他方の入力端子には5V電源電位が接
続されている。
【0029】次に、図16の動作の説明をする。切換信
号S3またはS4によって光半導体リレー322と32
3または光半導体リレー324と324のいずれか2つ
の光半導体リレーがオン状態となり、電話機320また
はFAX321がメタリック回線L1,L2と接続され
て、通信が開始される。この時、落雷が発生しても、光
半導体リレー322〜325が電流制限機能を有するの
で、メタリック回線L1,L2に過電流が流れないの
で、通信に支障を来すようなことがない。以上説明した
ように、本第8の実施例では、電話機320とFAX3
21の端末装置の切換えに電流制限機能を有する光半導
体リレーを用いたので、過電流が流れることがなく、通
信に支障を来すようなことがないという利点がある。な
お、本発明は、上記実施例に限定されず種々の変形が可
能である。その変形例としては、例えば次のようなもの
がある。 (a) MOSFET4−1,4−2の代わりに、バイ
ポーラトランジスタなどであってもよい。 (b) 電流制限回路30は、PNPトランジスタ32
の代わりに、他のトランジスタや抵抗などであってもよ
い。 (c) 負荷電流値を感知し、それによりMOSFET
4−1及び4−2のゲートとソース間をそれぞれショー
トすることを目的としたスイッチング素子であれば、N
PNトランジスタ42−1,42−2,52−1,52
−2に限るものではない。
【0030】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1〜第
4、及び第8〜第10の発明によれば、光半導体リレー
が電流制限機能を有するので、過電流が流れることを防
止することができ、負荷回路の誤動作などが起こること
がない。第5〜第7の発明によれば、光半導体リレーが
電流制限機能を有する上に、抵抗と出力チップのスイッ
チ手段の第1の電極を接続するパットを抵抗の近傍に設
けたので、マイグレーシンョンの発生を抑制することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す光半導体リレーの
回路図である。
【図2】従来の光半導体リレーの回路図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す光半導体リレーの
回路図である。
【図4】図3の電気特性を示す図である。
【図5】図2の電気特性を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施例を示す光半導体リレーの
回路図である。
【図7】図6の電気特性を示す図である。
【図8】本発明の第4の実施例を示す光半導体リレーチ
ップの断面図である。
【図9】図8の光半導体リレーチップのレイアウトを示
す図である。
【図10】図9中の受光チップのレイアウトを示す図で
ある。
【図11】従来の1ch光半導体リレーチップのレイア
ウトを示す図である。
【図12】従来の2ch光半導体リレーチップのレイア
ウトを示す図である。
【図13】本発明の第5の実施例を示す2ch光半導体
リレーチップのレイアウト図である。
【図14】本発明の第6の実施例を示すコントローラの
構成図である。
【図15】本発明の第7の実施例を示す電力供給装置の
構成図である。
【図16】本発明の第8の実施例を示す端末切換装置の
構成図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオ
ード 2 フォトダイ
オードアレイ 3,30 制御回路 4−1,4−2 MOSFE
T 5−1,5−2 出力端子 11,40,50 電流制限回
路 41−1,41−2,51 抵抗 42−1,42−2,52−1,52−2 NPNトラ
ンジスタ 100 発光チップ 110,110a,110b 受光チップ 120,130,120a,120b,130a,13
0b 出力チップ 111−1,111−2,121,131,111a−
1,111a−2,121a,131a,111b−
1,111b−2,121b,131b ソース接続パ
ット 112−1〜112−4、122,132,112a−
1〜112a−4,122a,132a,112b−1
〜112b−4、122b,132b ゲート接続パッ
ト 113−1,113−2 抵抗 300 制御部 301〜304,311〜314,311〜325 光
半導体リレー 310 電力供給部 316 出力部 320 電話機 321 FAX

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を発光する発光部と、 前記発光部により発光した光を受光して電気信号に変換
    する受光部と、 制御電極によって第1と第2の電極間の導通を制御する
    スイッチ手段と、 前記受光部により光を受光している時は前記制御電極と
    前記第1の電極との間をハイインピーダンスにし、光を
    受光しなくなった時に前記制御電極と前記第1の電極と
    の間をショートする制御回路と、 前記第2の電極に接続された出力端子とを、 備えた光半導体リレーにおいて、 前記スイッチ手段を流れる負荷電流が制限値を越えた
    時、そのスイッチ手段の制御電極と第1の電極との間を
    ショートさせる電流制限回路を、 設けたことを特徴とする光半導体リレー。
  2. 【請求項2】 前記電流制限回路は、 2つの端子を有し、その一方の端子が前記スイッチ手段
    の第1の電極に接続された抵抗と、 前記抵抗の他方の端子に接続された第3の電極、前記ス
    イッチ手段の第1の電極に接続された第4の電極、及び
    前記スイッチ手段の制御電極に接続された第5の電極を
    有し、それらの第3と第4の電極間の電圧によって導通
    が制御される第2のスイッチ手段とにより、 構成したことを特徴とする請求項1記載の光半導体リレ
    ー。
  3. 【請求項3】 光を発光する発光部と、 前記発光部により発光した光を受光して電気信号に変換
    する受光部と、 第1の制御電極によって第1と第2の電極間の導通を制
    御する第1のスイッチ手段と、 第2の制御電極によって第3と第4の電極間の導通を制
    御する第2のスイッチ手段と、 前記受光部により光を受光している時に前記第1及び第
    2の制御電極と前記第1及び第3の電極との間をそれぞ
    れハイインピーダンスにし、光を受光しなくなった時に
    前記第1及び第2の制御電極と前記第1及び第3の電極
    との間をそれぞれショートする制御回路と、 前記第2及び第4の電極にそれぞれ接続された出力端子
    とを、 備えた光半導体リレーにおいて、 前記第1と第3の電極間に直列に接続された第1及び第
    2の抵抗と、 前記第1と第2の抵抗の接続点に接続された第5の電
    極、前記第1のスイッチ手段の第1の電極に接続された
    第6の電極、及び前記第1のスイッチ手段の第1の制御
    電極に接続された第7の電極を有し、それらの第5と第
    6の電極間の電圧が所定値以上になると導通する第1の
    トランジスタと、 前記第1と第2の抵抗の接続点に接続された第8の電
    極、前記第2のスイッチ手段の第3の電極に接続された
    第9の電極、及び前記第2のスイッチ手段の第2の制御
    電極に接続された第10の電極を有し、それらの第8と
    第9の電極間の電圧が所定値以上になると導通する第2
    のトランジスタとを、 設けたことを特徴とする光半導体リレー。
  4. 【請求項4】 光を発光する発光部と、 前記発光部により発光した光を受光して電気信号に変換
    する受光部と、 第1の制御電極によって第1と第2の電極間の導通を制
    御する第1のスイッチ手段と、 第2の制御電極によって第3と第4の電極間の導通を制
    御する第2のスイッチ手段と、 前記受光部により光を受光している時に前記第1及び第
    2の制御電極と前記第1及び第3の電極との間をそれぞ
    れハイインピーダンスにし、光を受光しなくなった時に
    前記第1及び第2の制御電極と前記第1及び第3の電極
    との間をそれぞれショートする制御回路と、 前記第2及び第4の電極にそれぞれ接続された出力端子
    とを、 備えた光半導体リレーにおいて、 前記第1と第3の電極との間に接続された抵抗と、 前記第1のスイッチ手段の第1の電極に接続された第5
    の電極、前記第2のスイッチ手段の第3の電極に接続さ
    れた第6の電極、及び前記第1のスイッチ手段の第1の
    制御電極に接続された第7の電極を有し、それらの第5
    と第6の電極間の電圧が所定値以上になると導通する第
    1のトランジスタと、 前記第2のスイッチ手段の第3の電極に接続された第8
    の電極、前記第1のスイッチ手段の第1の電極に接続さ
    れた第9の電極、前記第2のスイッチ手段の第2の制御
    電極に接続された第10の電極とを有し、それらの第8
    と第9の電極間の電圧が所定値以上になると導通する第
    2のトランジスタとを、 設けたことを特徴とする光半導体リレー。
  5. 【請求項5】 光を発光する発光部を有する発光チップ
    と、 制御電極によって第1と第2の電極間の導通を制御する
    スイッチ手段、及びその第2の電極に接続された出力端
    子を有する出力チップと、 前記発光チップと対向して配設された受光チップとを備
    え、 前記受光チップは、 前記発光チップにより発光した光を受光する受光部と、 前記発光部が発光している時に前記スイッチ手段の制御
    電極と第1の電極との間をハイインピーダンスにし、前
    記発光部が発光しなくなった時に前記スイッチ手段の制
    御電極と第1の電極との間をショートする制御回路と、 前記スイッチ手段を流れる負荷電流の制限値を検出する
    ための抵抗と、 前記抵抗の近傍部に前記スイッチ手段の第1の電極を接
    続するパットとを、 有することを特徴とする光半導体リレー。
  6. 【請求項6】 前記抵抗を、前記受光チップのセンタラ
    イン上で、かつ前記受光部の周囲に設けたことを特徴と
    する請求項5記載の光半導体リレー。
  7. 【請求項7】 前記受光チップの四隅に、前記スイッチ
    手段の制御電極と接続するパットを設けたことを特徴と
    する請求項6記載の光半導体リレー。
  8. 【請求項8】 コントローラ全体の制御をする制御信号
    を出力する制御部と、 前記制御信号に基づいて出力端子に接続されたドライバ
    回路のスイッチ動作を行う1個または複数個の請求項
    1、2、3、または4記載の光半導体リレーとを、 備えたことを特徴とするコントローラ。
  9. 【請求項9】 正または負の極性の電力を出力する電力
    供給部と、 前記正または負の極性の電力を受けて信号を出力する出
    力部と、 前記出力部に供給される電力の極性を切換えるスイッチ
    として動作する請求項3または4記載の複数個の光半導
    体リレーとを、 備えたことを特徴とする電力供給装置。
  10. 【請求項10】 通信回線に接続された複数個の端末装
    置のうちいずれか一つを選択する切換スイッチとして動
    作する請求項3または4記載の複数個の光半導体リレー
    を備えたことを特徴とする端末装置切換装置。
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