JPH0946204A - 光結合型半導体リレー - Google Patents
光結合型半導体リレーInfo
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- JPH0946204A JPH0946204A JP7192312A JP19231295A JPH0946204A JP H0946204 A JPH0946204 A JP H0946204A JP 7192312 A JP7192312 A JP 7192312A JP 19231295 A JP19231295 A JP 19231295A JP H0946204 A JPH0946204 A JP H0946204A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価で製造が容易な光結合型半導体リレーの
構造を提供する 【解決手段】 発光ダイオード1と、フォトダイオード
アレイ2と、フォトダイオードアレイ2の光起電力によ
って導通状態が変わる出力用MOSFET3と、出力用
MOSFET3のゲート・ソース間電荷を放電する第1
MOSFET6と、第1MOSFET6のソースと、フ
ォトダイオードアレイ2のカソード間の高抵抗素子とを
備え、出力用MOSFET3のゲートに、ノーマリ・オ
ン型の第2MOSFET9のドレインを接続し、第2M
OSFET9のソースを、低抵抗の抵抗素子10を介し
て、第1MOSFET6のドレインに接続し、第2MO
SFET9のゲートを出力用MOSFET3のソースに
接続した。
構造を提供する 【解決手段】 発光ダイオード1と、フォトダイオード
アレイ2と、フォトダイオードアレイ2の光起電力によ
って導通状態が変わる出力用MOSFET3と、出力用
MOSFET3のゲート・ソース間電荷を放電する第1
MOSFET6と、第1MOSFET6のソースと、フ
ォトダイオードアレイ2のカソード間の高抵抗素子とを
備え、出力用MOSFET3のゲートに、ノーマリ・オ
ン型の第2MOSFET9のドレインを接続し、第2M
OSFET9のソースを、低抵抗の抵抗素子10を介し
て、第1MOSFET6のドレインに接続し、第2MO
SFET9のゲートを出力用MOSFET3のソースに
接続した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光結合型方式を用
いて入出力回路間を絶縁した光結合型半導体リレーに関
するものであり、特に、ノイズの発生を抑制したソフト
オン・ソフトオフ型の光結合型半導体リレーに関するも
のである。
いて入出力回路間を絶縁した光結合型半導体リレーに関
するものであり、特に、ノイズの発生を抑制したソフト
オン・ソフトオフ型の光結合型半導体リレーに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図5の回路図に基づいて、従来のソフト
オン・ソフトオフ型の光結合型半導体リレーの一例につ
いて説明する。図に示す回路では、光結合型半導体リレ
ーの入力端子7A,7B間に接続された発光ダイオード
1が出力する光信号を、フォトダイオードアレイ2が受
光し、それによって、フォトダイオードアレイ2が出力
する光起電力が、フォトダイオードアレイ2のカソード
と出力用MOSFET3のソース間に接続された第1高
抵抗素子4を介して、出力用MOSFET3のゲート・
ソース間に印加されるように接続されている。また、出
力用MOSFET3のゲートには、第2高抵抗素子5の
一端が接続され、その第2高抵抗素子5の他端は、ノー
マリ・オン型の第1MOSFET6のドレインに接続さ
れている。さらに、第1MOSFET6のソースは出力
用MOSFET3のソースに接続されている。
オン・ソフトオフ型の光結合型半導体リレーの一例につ
いて説明する。図に示す回路では、光結合型半導体リレ
ーの入力端子7A,7B間に接続された発光ダイオード
1が出力する光信号を、フォトダイオードアレイ2が受
光し、それによって、フォトダイオードアレイ2が出力
する光起電力が、フォトダイオードアレイ2のカソード
と出力用MOSFET3のソース間に接続された第1高
抵抗素子4を介して、出力用MOSFET3のゲート・
ソース間に印加されるように接続されている。また、出
力用MOSFET3のゲートには、第2高抵抗素子5の
一端が接続され、その第2高抵抗素子5の他端は、ノー
マリ・オン型の第1MOSFET6のドレインに接続さ
れている。さらに、第1MOSFET6のソースは出力
用MOSFET3のソースに接続されている。
【0003】以下、図5及び図6に基づいて、図5に示
した回路の動作について説明する。図6で、(a)は光
結合型半導体リレーの入力端子7A,7B間に印加され
る入力信号を示す線図、(b)は光結合型半導体リレー
の出力端子8A,8Bに出力される出力信号を示す線図
である。図5に示す回路で、入力端子7A,7B間に、
図6(a)に示す入力信号が印加されると、ダイオード
アレイ2に光起電力が発生し、第2高抵抗素子5と、第
1MOSFET6のドレイン・ソース間と、第1高抵抗
素子4とを介して光電流が流れ、第1高抵抗素子4の端
子間に電圧が発生する。この電圧により、ノーマリ・オ
ン型の第1MOSFET6が高抵抗状態にバイアスされ
るので、出力用MOSFET3のゲート・ソース間に、
フォトダイオードアレイ2の光起電力が印加され出力用
MOSFET3はオン状態となる。この時、出力用MO
SFET3のゲート・ソース間容量への電荷の蓄積スピ
ードは、第1高抵抗素子4により制限されるため、図6
(b)に示すように、出力信号の立ち上がりの勾配は緩
やかなものとなり、出力用MOSFET3の緩やかなオ
ン状態移行が実現される。
した回路の動作について説明する。図6で、(a)は光
結合型半導体リレーの入力端子7A,7B間に印加され
る入力信号を示す線図、(b)は光結合型半導体リレー
の出力端子8A,8Bに出力される出力信号を示す線図
である。図5に示す回路で、入力端子7A,7B間に、
図6(a)に示す入力信号が印加されると、ダイオード
アレイ2に光起電力が発生し、第2高抵抗素子5と、第
1MOSFET6のドレイン・ソース間と、第1高抵抗
素子4とを介して光電流が流れ、第1高抵抗素子4の端
子間に電圧が発生する。この電圧により、ノーマリ・オ
ン型の第1MOSFET6が高抵抗状態にバイアスされ
るので、出力用MOSFET3のゲート・ソース間に、
フォトダイオードアレイ2の光起電力が印加され出力用
MOSFET3はオン状態となる。この時、出力用MO
SFET3のゲート・ソース間容量への電荷の蓄積スピ
ードは、第1高抵抗素子4により制限されるため、図6
(b)に示すように、出力信号の立ち上がりの勾配は緩
やかなものとなり、出力用MOSFET3の緩やかなオ
ン状態移行が実現される。
【0004】次に、発光ダイオード1への入力信号が遮
断されると、フォトダイオードアレイ2の光起電力が消
失し、第1高抵抗素子4の両端電圧が消失するので、ノ
ーマリ・オン型の第1MOSFET6はオン状態に戻
る。これにより、出力用MOSFET3のゲート・ソー
ス間に蓄積された電荷は、第2高抵抗素子5と第1MO
SFET6を介して放電され、出力用MOSFET3は
オフ状態となる。この時、出力用MOSFET3のゲー
ト・ソース間容量に蓄積されている電荷の放電スピード
は、第2高抵抗素子5により制限されるため、図6
(b)に示すように、出力信号の立ち下がりの勾配は緩
やかなものとなり、出力用MOSFET3の緩やかなオ
フ状態移行が実現される。
断されると、フォトダイオードアレイ2の光起電力が消
失し、第1高抵抗素子4の両端電圧が消失するので、ノ
ーマリ・オン型の第1MOSFET6はオン状態に戻
る。これにより、出力用MOSFET3のゲート・ソー
ス間に蓄積された電荷は、第2高抵抗素子5と第1MO
SFET6を介して放電され、出力用MOSFET3は
オフ状態となる。この時、出力用MOSFET3のゲー
ト・ソース間容量に蓄積されている電荷の放電スピード
は、第2高抵抗素子5により制限されるため、図6
(b)に示すように、出力信号の立ち下がりの勾配は緩
やかなものとなり、出力用MOSFET3の緩やかなオ
フ状態移行が実現される。
【0005】しかし、図5に示した光結合型半導体リレ
ーの回路は、緩やかなオフ状態移行が実現できる反面、
入力信号が遮断されてから出力用MOSFET3のゲー
ト・ソース間容量からの放電が開始されて出力信号が低
下しはじめるまでの時間(図6(b)に示す遅延時間)
が長くなるという特徴を有している。通常、フォトダイ
オードアレイ2の光起電力は、高温時の出力低下をカバ
ーするために、常温においては、出力用MOSFET3
をオン状態とするのに必要な電圧に比べて高めの電圧を
出力するように設定されるので、その分、遅延時間がさ
らに長くなっていた。
ーの回路は、緩やかなオフ状態移行が実現できる反面、
入力信号が遮断されてから出力用MOSFET3のゲー
ト・ソース間容量からの放電が開始されて出力信号が低
下しはじめるまでの時間(図6(b)に示す遅延時間)
が長くなるという特徴を有している。通常、フォトダイ
オードアレイ2の光起電力は、高温時の出力低下をカバ
ーするために、常温においては、出力用MOSFET3
をオン状態とするのに必要な電圧に比べて高めの電圧を
出力するように設定されるので、その分、遅延時間がさ
らに長くなっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した光結合型半導
体リレーの回路では、緩やかなオン・オフ状態移行を実
現するため、第1高抵抗素子4及び第2高抵抗素子5と
して、かなり高抵抗(10M Ω程度)な抵抗素子を用いる
必要があった。しかしながら、そのような高抵抗の抵抗
素子の形成においては、(1)素子面積が増大する、
(2)素子面積の増大によりチップコストが増大する、
(3)抵抗値制御が困難で特性ばらつきが大きい等の問
題があり、安価で安定した素子形成が困難であるという
問題点があった。
体リレーの回路では、緩やかなオン・オフ状態移行を実
現するため、第1高抵抗素子4及び第2高抵抗素子5と
して、かなり高抵抗(10M Ω程度)な抵抗素子を用いる
必要があった。しかしながら、そのような高抵抗の抵抗
素子の形成においては、(1)素子面積が増大する、
(2)素子面積の増大によりチップコストが増大する、
(3)抵抗値制御が困難で特性ばらつきが大きい等の問
題があり、安価で安定した素子形成が困難であるという
問題点があった。
【0007】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、安価で製造が容易な光結
合型半導体リレーの構造を提供することにある。
で、その目的とするところは、安価で製造が容易な光結
合型半導体リレーの構造を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の光結合型半導体リレーは、入力信号
に応答して光信号を出力する発光ダイオードと、その発
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、そのフォトダイオードアレイの
光起電力がゲート・ソース間に印加されて、ドレイン・
ソース間が導通状態または非導通状態に切り換わる、出
力用MOSFETと、その出力用MOSFETのゲート
・ソース間に蓄積される電荷の放電経路を形成するノー
マリ・オン型の第1MOSFETと、その第1MOSF
ETを制御すると共に、緩やかなオン状態移行を実現す
るために、前記第1MOSFETのソースと、前記フォ
トダイオードアレイのカソード間に接続された高抵抗素
子とを備えた光結合型半導体リレーにおいて、前記出力
用MOSFETのゲートに、ノーマリ・オン型の第2M
OSFETのドレインを接続し、その第2MOSFET
のソースを、低抵抗の抵抗素子を介して、前記第1MO
SFETのドレインに接続し、前記第2MOSFETの
ゲートを前記出力用MOSFETのソースに接続したこ
とを特徴とするものである。
め、請求項1記載の光結合型半導体リレーは、入力信号
に応答して光信号を出力する発光ダイオードと、その発
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、そのフォトダイオードアレイの
光起電力がゲート・ソース間に印加されて、ドレイン・
ソース間が導通状態または非導通状態に切り換わる、出
力用MOSFETと、その出力用MOSFETのゲート
・ソース間に蓄積される電荷の放電経路を形成するノー
マリ・オン型の第1MOSFETと、その第1MOSF
ETを制御すると共に、緩やかなオン状態移行を実現す
るために、前記第1MOSFETのソースと、前記フォ
トダイオードアレイのカソード間に接続された高抵抗素
子とを備えた光結合型半導体リレーにおいて、前記出力
用MOSFETのゲートに、ノーマリ・オン型の第2M
OSFETのドレインを接続し、その第2MOSFET
のソースを、低抵抗の抵抗素子を介して、前記第1MO
SFETのドレインに接続し、前記第2MOSFETの
ゲートを前記出力用MOSFETのソースに接続したこ
とを特徴とするものである。
【0009】請求項2記載の光結合型半導体リレーは、
入力信号に応答して光信号を出力する発光ダイオード
と、その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、そのフォトダイオー
ドアレイの光起電力がゲート・ソース間に印加されて、
ドレイン・ソース間が導通状態または非導通状態に切り
換わる、出力用MOSFETと、その出力用MOSFE
Tのゲート・ソース間に蓄積される電荷の放電経路を形
成するノーマリ・オン型の第1MOSFETと、その第
1MOSFETを制御すると共に、緩やかなオン状態移
行を実現するために、前記第1MOSFETのソース
と、前記フォトダイオードアレイのカソード間に接続さ
れた高抵抗素子とを備えた光結合型半導体リレーにおい
て、前記高抵抗素子と前記出力用MOSFETのソース
間に、低抵抗の抵抗素子を接続し、前記出力用MOSF
ETのゲートに前記第1MOSFETのドレインを接続
し、前記第1MOSFETのソースを、ノーマリ・オン
型の第2MOSFETのドレインに接続し、前記第2M
OSFETのソースを、前記高抵抗素子と前記抵抗素子
との接続点に接続し、前記第1MOSFETのゲート
を、前記フォトダイオードアレイのカソードに接続し、
前記第2MOSFETのゲートを前記出力用MOSFE
Tのソースに接続したことを特徴とするものである。
入力信号に応答して光信号を出力する発光ダイオード
と、その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、そのフォトダイオー
ドアレイの光起電力がゲート・ソース間に印加されて、
ドレイン・ソース間が導通状態または非導通状態に切り
換わる、出力用MOSFETと、その出力用MOSFE
Tのゲート・ソース間に蓄積される電荷の放電経路を形
成するノーマリ・オン型の第1MOSFETと、その第
1MOSFETを制御すると共に、緩やかなオン状態移
行を実現するために、前記第1MOSFETのソース
と、前記フォトダイオードアレイのカソード間に接続さ
れた高抵抗素子とを備えた光結合型半導体リレーにおい
て、前記高抵抗素子と前記出力用MOSFETのソース
間に、低抵抗の抵抗素子を接続し、前記出力用MOSF
ETのゲートに前記第1MOSFETのドレインを接続
し、前記第1MOSFETのソースを、ノーマリ・オン
型の第2MOSFETのドレインに接続し、前記第2M
OSFETのソースを、前記高抵抗素子と前記抵抗素子
との接続点に接続し、前記第1MOSFETのゲート
を、前記フォトダイオードアレイのカソードに接続し、
前記第2MOSFETのゲートを前記出力用MOSFE
Tのソースに接続したことを特徴とするものである。
【0010】請求項1または請求項2記載の光結合型半
導体リレーは、オフ時の放電電流を制限する、高抵抗の
抵抗素子の代わりに、ノーマリ・オン型の第2MOSF
ETと、低抵抗の抵抗素子を用い、出力用MOSFET
のゲートに蓄積された電荷が、ノーマリ・オン型の第2
MOSFETと、低抵抗の抵抗素子を介して放電され、
放電電流によって抵抗素子の両端に発生する電圧が、ノ
ーマリ・オン型の第2MOSFETを高抵抗状態にバイ
アスするように構成したものである。これにより、オフ
時の放電電流が制限されるので、緩やかなオフ状態移行
が実現される。
導体リレーは、オフ時の放電電流を制限する、高抵抗の
抵抗素子の代わりに、ノーマリ・オン型の第2MOSF
ETと、低抵抗の抵抗素子を用い、出力用MOSFET
のゲートに蓄積された電荷が、ノーマリ・オン型の第2
MOSFETと、低抵抗の抵抗素子を介して放電され、
放電電流によって抵抗素子の両端に発生する電圧が、ノ
ーマリ・オン型の第2MOSFETを高抵抗状態にバイ
アスするように構成したものである。これにより、オフ
時の放電電流が制限されるので、緩やかなオフ状態移行
が実現される。
【0011】請求項3記載の光結合型半導体リレーは、
請求項2記載の光結合型半導体リレーで、前記出力用M
OSFETのゲート・ソース間の電圧を所定電圧以下に
保つツェナダイオードが、前記出力用MOSFETのゲ
ート・ソース間に接続されていることを特徴とするもの
である。これにより、オン時においても出力用MOSF
ETのゲート・ソース間電圧が、出力用MOSFETを
オン状態とするのに必要な電圧以上とならないように設
定することができるので遅延時間を短縮することができ
る。
請求項2記載の光結合型半導体リレーで、前記出力用M
OSFETのゲート・ソース間の電圧を所定電圧以下に
保つツェナダイオードが、前記出力用MOSFETのゲ
ート・ソース間に接続されていることを特徴とするもの
である。これにより、オン時においても出力用MOSF
ETのゲート・ソース間電圧が、出力用MOSFETを
オン状態とするのに必要な電圧以上とならないように設
定することができるので遅延時間を短縮することができ
る。
【0012】請求項4記載の光結合型半導体リレーは、
請求項2記載の光結合型半導体リレーで、前記第2MO
SFETのドレインと、前記出力用MOSFETのソー
ス間の電圧を所定電圧以下に保つツェナダイオードが、
前記第2MOSFETのドレインと前記出力用MOSF
ETのソース間に接続されていることを特徴とするもの
である。これにより、オフ移行時に出力用MOSFET
のゲート・ソース間電圧を、略ツェナ電圧まで瞬時に低
下させることができるので遅延時間を短縮することがで
きる。
請求項2記載の光結合型半導体リレーで、前記第2MO
SFETのドレインと、前記出力用MOSFETのソー
ス間の電圧を所定電圧以下に保つツェナダイオードが、
前記第2MOSFETのドレインと前記出力用MOSF
ETのソース間に接続されていることを特徴とするもの
である。これにより、オフ移行時に出力用MOSFET
のゲート・ソース間電圧を、略ツェナ電圧まで瞬時に低
下させることができるので遅延時間を短縮することがで
きる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1の回路図に基づいて、本発明
に係る光結合型半導体リレーの一実施形態について説明
する。但し、図5に示した構成と同等構成については同
符号を付すこととする。光結合型半導体リレーの入力端
子7A,7B間には、発光ダイオード1が接続されてお
り、その発光ダイオード1には、フォトダイオードアレ
イ2が光学的に結合されている。フォトダイオードアレ
イ2のアノードは、ノーマリ・オフ型の出力用MOSF
ET3のゲートに接続されており、フォトダイオードア
レイ2のカソードは、高抵抗素子4を介して出力用MO
SFET3のソースに接続されている。
に係る光結合型半導体リレーの一実施形態について説明
する。但し、図5に示した構成と同等構成については同
符号を付すこととする。光結合型半導体リレーの入力端
子7A,7B間には、発光ダイオード1が接続されてお
り、その発光ダイオード1には、フォトダイオードアレ
イ2が光学的に結合されている。フォトダイオードアレ
イ2のアノードは、ノーマリ・オフ型の出力用MOSF
ET3のゲートに接続されており、フォトダイオードア
レイ2のカソードは、高抵抗素子4を介して出力用MO
SFET3のソースに接続されている。
【0014】また、出力用MOSFET3のゲートに、
ノーマリ・オン型の第2MOSFET9のドレインが接
続され、第2MOSFET9のソースが、低抵抗の抵抗
素子である抵抗素子10を介して、第1MOSFET6
のドレインに接続され、第1MOSFET6のソースが
出力用MOSFET3のソースに接続されている。さら
に、第1MOSFET6のゲートは、フォトダイオード
アレイ2のカソードに接続され、第2MOSFET9の
ゲートは、出力用MOSFET3のソースに接続されて
いる。
ノーマリ・オン型の第2MOSFET9のドレインが接
続され、第2MOSFET9のソースが、低抵抗の抵抗
素子である抵抗素子10を介して、第1MOSFET6
のドレインに接続され、第1MOSFET6のソースが
出力用MOSFET3のソースに接続されている。さら
に、第1MOSFET6のゲートは、フォトダイオード
アレイ2のカソードに接続され、第2MOSFET9の
ゲートは、出力用MOSFET3のソースに接続されて
いる。
【0015】以下、図1に示した回路の動作について説
明する。入力端子7A,7B間に入力信号が印加される
と、発光ダイオード1が光信号を出力する。この光信号
を受光して、フォトダイオードアレイ2が光起電力を出
力する。この光起電力によって、第2MOSFET9、
抵抗素子10、第1MOSFET6、高抵抗素子4を介
して電流が流れ、高抵抗素子4の両端に電圧が発生す
る。この電圧により、第1MOSFET6が高抵抗状態
にバイアスされるので、出力用MOSFET3のゲート
・ソース間に、フォトダイオードアレイ2の光起電力が
印加されて出力用MOSFET3がオン状態となる。こ
の時、出力用MOSFET3のゲート・ソース間容量へ
の電荷の蓄積スピードは主に高抵抗素子4により制限さ
れるためその勾配は緩やかになり、出力用MOSFET
3の緩やかなオン状態移行が実現される。
明する。入力端子7A,7B間に入力信号が印加される
と、発光ダイオード1が光信号を出力する。この光信号
を受光して、フォトダイオードアレイ2が光起電力を出
力する。この光起電力によって、第2MOSFET9、
抵抗素子10、第1MOSFET6、高抵抗素子4を介
して電流が流れ、高抵抗素子4の両端に電圧が発生す
る。この電圧により、第1MOSFET6が高抵抗状態
にバイアスされるので、出力用MOSFET3のゲート
・ソース間に、フォトダイオードアレイ2の光起電力が
印加されて出力用MOSFET3がオン状態となる。こ
の時、出力用MOSFET3のゲート・ソース間容量へ
の電荷の蓄積スピードは主に高抵抗素子4により制限さ
れるためその勾配は緩やかになり、出力用MOSFET
3の緩やかなオン状態移行が実現される。
【0016】入力端子7A,7B間への信号入力が遮断
されると、フォトダイオードアレイ2の端子間の光起電
力が消失し、ノーマリ・オン型の第1MOSFET6が
導通状態へと復帰する。これにより、出力用MOSFE
T3のゲート・ソース間に蓄えられていた電荷は、第2
MOSFET9、抵抗素子10、第1MOSFET6を
介して放電されて、出力用MOSFET3がオフ状態と
なる。ここで、抵抗素子10の両端電圧により第2MO
SFET9が高抵抗状態にバイアスされて放電電荷量を
抑制する。これにより、出力用MOSFET3の緩やか
なオフ状態移行が実現される。
されると、フォトダイオードアレイ2の端子間の光起電
力が消失し、ノーマリ・オン型の第1MOSFET6が
導通状態へと復帰する。これにより、出力用MOSFE
T3のゲート・ソース間に蓄えられていた電荷は、第2
MOSFET9、抵抗素子10、第1MOSFET6を
介して放電されて、出力用MOSFET3がオフ状態と
なる。ここで、抵抗素子10の両端電圧により第2MO
SFET9が高抵抗状態にバイアスされて放電電荷量を
抑制する。これにより、出力用MOSFET3の緩やか
なオフ状態移行が実現される。
【0017】図2の回路図に基づいて、本発明に係る光
結合型半導体リレーの異なる実施形態について説明す
る。但し、図1に示した構成と同等構成については同符
号を付すこととする。入力端子7A,7B間には、発光
ダイオード1が接続されており、発光ダイオード1には
フォトダイオードアレイ2が光学的に結合されている。
フォトダイオードアレイ2のアノードは、ノーマリ・オ
フ型の出力用MOSFET3のゲートに接続されてお
り、フォトダイオードアレイ2のカソードは、高抵抗素
子4の一端に接続され、高抵抗素子4の他端は、低抵抗
の抵抗素子である抵抗素子11を介して出力用MOSF
ET3のソースに接続されている。
結合型半導体リレーの異なる実施形態について説明す
る。但し、図1に示した構成と同等構成については同符
号を付すこととする。入力端子7A,7B間には、発光
ダイオード1が接続されており、発光ダイオード1には
フォトダイオードアレイ2が光学的に結合されている。
フォトダイオードアレイ2のアノードは、ノーマリ・オ
フ型の出力用MOSFET3のゲートに接続されてお
り、フォトダイオードアレイ2のカソードは、高抵抗素
子4の一端に接続され、高抵抗素子4の他端は、低抵抗
の抵抗素子である抵抗素子11を介して出力用MOSF
ET3のソースに接続されている。
【0018】また、出力用MOSFET3のゲートに、
第1MOSFET6のドレインが接続され、第1MOS
FET6のソースが、ノーマリ・オン型の第2MOSF
ET12のドレインに接続され、第2MOSFET12
のソースが、高抵抗素子4と抵抗素子11との接続点に
接続され、第1MOSFET6のゲートが、フォトダイ
オードアレイ2のカソードに接続され、第2MOSFE
T12のゲートが出力用MOSFET3のソースに接続
されている。
第1MOSFET6のドレインが接続され、第1MOS
FET6のソースが、ノーマリ・オン型の第2MOSF
ET12のドレインに接続され、第2MOSFET12
のソースが、高抵抗素子4と抵抗素子11との接続点に
接続され、第1MOSFET6のゲートが、フォトダイ
オードアレイ2のカソードに接続され、第2MOSFE
T12のゲートが出力用MOSFET3のソースに接続
されている。
【0019】以下、図2に示した回路の動作について説
明する。入力端子7A,7B間に入力信号が印加される
と、発光ダイオード1が光信号を出力する。この光信号
を受光して、フォトダイオードアレイ2が光起電力をそ
の端子間に発生させる。この光起電力によって第1MO
SFET6、第2MOSFET12、高抵抗素子4を介
して電流が流れ、高抵抗素子4の端子間に電圧が発生す
る。この電圧により、第1MOSFET6が高抵抗状態
にバイアスされるので、出力用MOSFET3のゲート
・ソース間にフォトダイオードアレイ2の光起電力が印
加されて出力用MOSFET3がオン状態となる。この
時、出力用MOSFET3のゲート・ソース間容量への
電荷の蓄積スピードは、高抵抗素子4と抵抗素子11の
直列回路により制限されるためその勾配は緩やかであ
り、出力用MOSFET3の緩やかなオン状態移行が実
現される。
明する。入力端子7A,7B間に入力信号が印加される
と、発光ダイオード1が光信号を出力する。この光信号
を受光して、フォトダイオードアレイ2が光起電力をそ
の端子間に発生させる。この光起電力によって第1MO
SFET6、第2MOSFET12、高抵抗素子4を介
して電流が流れ、高抵抗素子4の端子間に電圧が発生す
る。この電圧により、第1MOSFET6が高抵抗状態
にバイアスされるので、出力用MOSFET3のゲート
・ソース間にフォトダイオードアレイ2の光起電力が印
加されて出力用MOSFET3がオン状態となる。この
時、出力用MOSFET3のゲート・ソース間容量への
電荷の蓄積スピードは、高抵抗素子4と抵抗素子11の
直列回路により制限されるためその勾配は緩やかであ
り、出力用MOSFET3の緩やかなオン状態移行が実
現される。
【0020】入力端子7A,7B間への信号入力が遮断
されると、フォトダイオードアレイ2の端子間の光起電
力が消失し、ノーマリ・オン型の第1MOSFET6が
導通状態へと復帰する。これにより、出力用MOSFE
T3のゲート・ソース間に蓄えられていた電荷は、第1
MOSFET6、第2MOSFET12、抵抗素子11
を介して放電されて、出力用MOSFET3がオフ状態
となる。ここで、抵抗素子11の両端電圧により第2M
OSFET12が高抵抗状態にバイアスされて放電電荷
量を抑制する。これにより、出力用MOSFET3の緩
やかなオフ状態移行が実現される。
されると、フォトダイオードアレイ2の端子間の光起電
力が消失し、ノーマリ・オン型の第1MOSFET6が
導通状態へと復帰する。これにより、出力用MOSFE
T3のゲート・ソース間に蓄えられていた電荷は、第1
MOSFET6、第2MOSFET12、抵抗素子11
を介して放電されて、出力用MOSFET3がオフ状態
となる。ここで、抵抗素子11の両端電圧により第2M
OSFET12が高抵抗状態にバイアスされて放電電荷
量を抑制する。これにより、出力用MOSFET3の緩
やかなオフ状態移行が実現される。
【0021】図3に基づいて、本発明に係る光結合型半
導体リレーのさらに異なる実施形態について説明する。
図3に示す回路は、図2に示した回路に対して、出力用
MOSFET3のゲート・ソース間に、一定以上の電圧
が印加されないようにツェナダイオード13を接続した
ものである。入力信号印加時において、フォトダイオー
ドアレイ2が出力用MOSFET3の動作に必要な電圧
以上の光起電力を出力した場合に、余分な電圧をツェナ
ダイオード13により降圧するようにしている。入力信
号が遮断されると、出力用MOSFET3のゲート・ソ
ース間に蓄えられた電荷は、第1MOSFET6、第2
MOSFET12、抵抗素子11を介して放電される
が、余分な電圧をツェナダイオード13により降圧して
いるため、その遅延時間を大幅に短縮することができ
る。
導体リレーのさらに異なる実施形態について説明する。
図3に示す回路は、図2に示した回路に対して、出力用
MOSFET3のゲート・ソース間に、一定以上の電圧
が印加されないようにツェナダイオード13を接続した
ものである。入力信号印加時において、フォトダイオー
ドアレイ2が出力用MOSFET3の動作に必要な電圧
以上の光起電力を出力した場合に、余分な電圧をツェナ
ダイオード13により降圧するようにしている。入力信
号が遮断されると、出力用MOSFET3のゲート・ソ
ース間に蓄えられた電荷は、第1MOSFET6、第2
MOSFET12、抵抗素子11を介して放電される
が、余分な電圧をツェナダイオード13により降圧して
いるため、その遅延時間を大幅に短縮することができ
る。
【0022】図4に基づいて、本発明に係る光結合型半
導体リレーのさらに異なる実施形態について説明する。
図4に示す回路は、図2に示した回路に対して、第2M
OSFET12のドレインと出力用MOSFET3のソ
ース間に、第2MOSFET12のドレインと、出力用
MOSFET3のソース間の電圧を所定電圧以下に保つ
ツェナダイオード14を接続した回路である。図4に示
す回路のオン時の動作は図2に示した回路の動作と同様
であるので説明を省略することとし、以下、本実施形態
のオフ時における回路動作について説明する。入力端子
7A,7B間への入力信号が遮断されると、フォトダイ
オードアレイ2の端子間の光起電力が消失し、ノーマリ
・オン型の第1MOSFET6が導通状態へと復帰す
る。これにより、出力用MOSFET3のゲート・ソー
ス間に蓄えられた電荷は、第1MOSFET6、第2M
OSFET12、抵抗素子11を介して放電されて出力
用MOSFET3がオフ状態となる。この時、出力用M
OSFET3のゲート・ソース間に印加されていた、出
力用MOSFET3の動作に必要な電圧以上の過剰電圧
を、ツェナダイオード14が略ツェナ電圧まで瞬時に降
圧させるので、オフ時の遅延時間を大幅に短縮すること
ができる。
導体リレーのさらに異なる実施形態について説明する。
図4に示す回路は、図2に示した回路に対して、第2M
OSFET12のドレインと出力用MOSFET3のソ
ース間に、第2MOSFET12のドレインと、出力用
MOSFET3のソース間の電圧を所定電圧以下に保つ
ツェナダイオード14を接続した回路である。図4に示
す回路のオン時の動作は図2に示した回路の動作と同様
であるので説明を省略することとし、以下、本実施形態
のオフ時における回路動作について説明する。入力端子
7A,7B間への入力信号が遮断されると、フォトダイ
オードアレイ2の端子間の光起電力が消失し、ノーマリ
・オン型の第1MOSFET6が導通状態へと復帰す
る。これにより、出力用MOSFET3のゲート・ソー
ス間に蓄えられた電荷は、第1MOSFET6、第2M
OSFET12、抵抗素子11を介して放電されて出力
用MOSFET3がオフ状態となる。この時、出力用M
OSFET3のゲート・ソース間に印加されていた、出
力用MOSFET3の動作に必要な電圧以上の過剰電圧
を、ツェナダイオード14が略ツェナ電圧まで瞬時に降
圧させるので、オフ時の遅延時間を大幅に短縮すること
ができる。
【0023】
【発明の効果】請求項1または請求項2記載の光結合型
半導体リレーは、大面積を必要とする高抵抗の抵抗素子
を用いずに、ノーマリ・オン型の第2MOSFETと、
低抵抗の抵抗素子によって、オフ時の放電電流を制限す
るように構成されているので、小面積で安価な光結合型
半導体リレーを容易に実現できる。
半導体リレーは、大面積を必要とする高抵抗の抵抗素子
を用いずに、ノーマリ・オン型の第2MOSFETと、
低抵抗の抵抗素子によって、オフ時の放電電流を制限す
るように構成されているので、小面積で安価な光結合型
半導体リレーを容易に実現できる。
【0024】請求項3記載の光結合型半導体リレーは、
出力用MOSFETのゲート・ソース間の電圧を所定電
圧以下に保つように構成されているので、オン時におい
ても出力用MOSFETのゲート・ソース間電圧が、出
力用MOSFETをオン状態とするのに必要な電圧以上
とならないように設定することができるので遅延時間を
短縮することができる。
出力用MOSFETのゲート・ソース間の電圧を所定電
圧以下に保つように構成されているので、オン時におい
ても出力用MOSFETのゲート・ソース間電圧が、出
力用MOSFETをオン状態とするのに必要な電圧以上
とならないように設定することができるので遅延時間を
短縮することができる。
【0025】請求項4記載の光結合型半導体リレーは、
第2MOSFETのドレインと、出力用MOSFETの
ソース間の電圧を所定電圧以下に保つように構成されて
いるので、オフ時に出力用MOSFETのゲート・ソー
ス間電圧を、略ツェナ電圧まで瞬時に低下させることが
できるので遅延時間を短縮することができる。
第2MOSFETのドレインと、出力用MOSFETの
ソース間の電圧を所定電圧以下に保つように構成されて
いるので、オフ時に出力用MOSFETのゲート・ソー
ス間電圧を、略ツェナ電圧まで瞬時に低下させることが
できるので遅延時間を短縮することができる。
【図1】本発明の光結合型半導体リレーの一実施形態を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図2】本発明の光結合型半導体リレーの異なる実施形
態を示す回路図である。
態を示す回路図である。
【図3】本発明の光結合型半導体リレーのさらに異なる
実施形態を示す回路図である。
実施形態を示す回路図である。
【図4】本発明の光結合型半導体リレーのさらに異なる
実施形態を示す回路図である。
実施形態を示す回路図である。
【図5】従来の光結合型半導体リレーの一例を示す回路
図である。
図である。
【図6】光結合型半導体リレーの遅延時間を説明するた
めの線図である。
めの線図である。
1 発光ダイオード 2 フォトダイオードアレイ 3 出力用MOSFET 4 高抵抗素子 6 第1MOSFET 9,12 第2MOSFET 10,11 抵抗素子 13,14 ツェナダイオード
───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)
- 【請求項1】 入力信号に応答して光信号を出力する発
光ダイオードと、その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、そのフ
ォトダイオードアレイの光起電力がゲート・ソース間に
印加されて、ドレイン・ソース間が導通状態または非導
通状態に切り換わる、出力用MOSFETと、その出力
用MOSFETのゲート・ソース間に蓄積される電荷の
放電経路を形成するノーマリ・オン型の第1MOSFE
Tと、その第1MOSFETを制御すると共に、緩やか
なオン状態移行を実現するために、前記第1MOSFE
Tのソースと、前記フォトダイオードアレイのカソード
間に接続された高抵抗素子とを備えた光結合型半導体リ
レーにおいて、前記出力用MOSFETのゲートに、ノ
ーマリ・オン型の第2MOSFETのドレインを接続
し、その第2MOSFETのソースを、低抵抗の抵抗素
子を介して、前記第1MOSFETのドレインに接続
し、前記第2MOSFETのゲートを前記出力用MOS
FETのソースに接続したことを特徴とする光結合型半
導体リレー。 - 【請求項2】 入力信号に応答して光信号を出力する発
光ダイオードと、その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、そのフ
ォトダイオードアレイの光起電力がゲート・ソース間に
印加されて、ドレイン・ソース間が導通状態または非導
通状態に切り換わる、出力用MOSFETと、その出力
用MOSFETのゲート・ソース間に蓄積される電荷の
放電経路を形成するノーマリ・オン型の第1MOSFE
Tと、その第1MOSFETを制御すると共に、緩やか
なオン状態移行を実現するために、前記第1MOSFE
Tのソースと、前記フォトダイオードアレイのカソード
間に接続された高抵抗素子とを備えた光結合型半導体リ
レーにおいて、前記高抵抗素子と前記出力用MOSFE
Tのソース間に、低抵抗の抵抗素子を接続し、前記出力
用MOSFETのゲートに前記第1MOSFETのドレ
インを接続し、前記第1MOSFETのソースを、ノー
マリ・オン型の第2MOSFETのドレインに接続し、
前記第2MOSFETのソースを、前記高抵抗素子と前
記抵抗素子との接続点に接続し、前記第1MOSFET
のゲートを、前記フォトダイオードアレイのカソードに
接続し、前記第2MOSFETのゲートを前記出力用M
OSFETのソースに接続したことを特徴とする光結合
型半導体リレー。 - 【請求項3】 前記出力用MOSFETのゲート・ソー
ス間の電圧を所定電圧以下に保つツェナダイオードが、
前記出力用MOSFETのゲート・ソース間に接続され
ていることを特徴とする請求項2記載の光結合型半導体
リレー。 - 【請求項4】 前記第2MOSFETのドレインと、前
記出力用MOSFETのソース間の電圧を所定電圧以下
に保つツェナダイオードが、前記第2MOSFETのド
レインと前記出力用MOSFETのソース間に接続され
ていることを特徴とする請求項2記載の光結合型半導体
リレー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07192312A JP3086833B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光結合型半導体リレー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07192312A JP3086833B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光結合型半導体リレー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0946204A true JPH0946204A (ja) | 1997-02-14 |
JP3086833B2 JP3086833B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=16289190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07192312A Expired - Fee Related JP3086833B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 光結合型半導体リレー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3086833B2 (ja) |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP07192312A patent/JP3086833B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JP3086833B2 (ja) | 2000-09-11 |
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