JPH10270745A - Semiconductor relay - Google Patents

Semiconductor relay

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JPH10270745A
JPH10270745A JP7493897A JP7493897A JPH10270745A JP H10270745 A JPH10270745 A JP H10270745A JP 7493897 A JP7493897 A JP 7493897A JP 7493897 A JP7493897 A JP 7493897A JP H10270745 A JPH10270745 A JP H10270745A
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JP
Japan
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mosfet
crystal region
light
source
overcurrent detection
Prior art date
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Pending
Application number
JP7493897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriteru Furumoto
憲輝 古本
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Publication of JPH10270745A publication Critical patent/JPH10270745A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the damage of a MOSFET, by thinning the single-crystal region of its overcorrect sensing resistor to suppress its drain current. SOLUTION: In a semiconductor relay, there are provided with a light emission element for emitting a light in response to its input signal, a photodetector for generating a photoelectromotive force by receiving the light of the light emission element, a MOSFET whose drain and source are brought into a conductive state by applying the photoelectromotive force and charging it across its gate and source, a charge and discharge control element for controlling the charge and discharge of the MOSFET, an overcorrect sensing resistor 5 connected with the source of the MOSFET, and a bipolar transistor having its base and emitter connected respectively with both the ends of the overcorrect sensing resistor 5 and its collector connected with the gate of the MOSFET. Each of the photodetector and the overcorrect sensing resistor 5 is so formed as to be provided as a single-crystal region on a silicon substrate 10. In this case, the thickness of a single-crystal region 5a of the overcorrect sensing resistor 5 is made smaller than the thickness of a single-crystal region 2b of the photodetector.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、MOSFETに通電さ
れる電流を所定電流以下に抑える半導体リレーに関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor relay for suppressing a current supplied to a MOSFET to a predetermined current or less.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体リレーとして、図
4及び図5に示すものが存在する。このものは、入力信
号に応じて発光する発光素子A と、発光素子A の光を受
光して光起電力を発生する受光素子B と、ゲートとソー
スとの間に光起電力が印加されて充電されるとドレイン
ソース間が導通状態になる出力用MOSFETC と、出
力用MOSFETC の充放電を制御する充放電制御用素
子D と、出力用MOSFETC のソースに接続された過
電流検知用抵抗E と、過電流検知用抵抗E の両端にベー
ス及びエミッタが接続されるとともに出力用MOSFE
TC のゲートにコレクタが接続されたバイポーラトラン
ジスタF と、を備えている。詳しくは、充放電制御用素
子D は、制御用MOSFETD1及びその制御用MOSF
ETD1のゲートとソースとの間に接続された制御用抵抗
D2からなる。受光素子B は、複数のフォトダイオードB1
が直列接続されてなる。受光素子B のフォトダイオード
B1、制御用抵抗D2及び過電流検知用抵抗E の各素子は、
いずれも単結晶領域としてシリコン基板S に設けられて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of semiconductor relay, there is one shown in FIGS. The light-emitting element A emits light in response to an input signal, the light-receiving element B receives light from the light-emitting element A to generate a photoelectromotive force, and a photoelectromotive force is applied between the gate and the source. An output MOSFET C that becomes conductive between the drain and source when charged, a charge / discharge control element D that controls charging and discharging of the output MOSFET C, and an overcurrent detection resistor E connected to the source of the output MOSFET C. , A base and an emitter are connected to both ends of an overcurrent detection resistor E, and an output MOSFET
A bipolar transistor F having a collector connected to the gate of TC. Specifically, the charge / discharge control element D is composed of a control MOSFET D 1 and its control MOSFET
Control resistor connected between the gate and source of ETD 1
Consisting of D 2. The light receiving element B includes a plurality of photodiodes B 1
Are connected in series. Photodiode of light receiving element B
Each element of B 1 , control resistor D 2 and overcurrent detection resistor E
Each is provided on the silicon substrate S as a single crystal region.

【0003】次に、動作を説明する。発光素子A が入力
信号に応じて発光すると、受光素子B が発光素子A の光
を受光して光起電力を発生する。そうすると、出力用M
OSFETC は、そのゲートとソースとの間に光起電力
が印加されて充電され、ドレインとソースとの間が導通
状態となって、ドレイン電流が流れる。
Next, the operation will be described. When the light emitting element A emits light according to the input signal, the light receiving element B receives the light of the light emitting element A and generates a photovoltaic voltage. Then, output M
OSFETC is charged by the application of photovoltaic voltage between its gate and source, the drain and source become conductive, and a drain current flows.

【0004】このドレイン電流が所定電流を超えて流れ
ると、出力用MOSFETC のソースに接続された過電
流検知用抵抗E の両端電圧が大きくなり、その過電流検
知用抵抗E の両端にベース及びエミッタが接続されたバ
イポーラトランジスタF のベース電流が流れて、バイポ
ーラトランジスタF のコレクタ電流が流れるようにな
る。こうして、バイポーラトランジスタF のコレクタ電
流が流れると、出力用MOSFETC に充電された電荷
が放電されて、出力用MOSFETC のドレイン電流が
所定電流に抑えられる。
When the drain current exceeds a predetermined current, the voltage across the overcurrent detection resistor E connected to the source of the output MOSFET C increases, and the base and the emitter are connected across the overcurrent detection resistor E. Is connected, the base current of the bipolar transistor F flows, and the collector current of the bipolar transistor F flows. When the collector current of the bipolar transistor F flows in this way, the charge charged in the output MOSFET C is discharged, and the drain current of the output MOSFET C is suppressed to a predetermined current.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
リレーにあっては、出力用MOSFETC のドレイン電
流が所定電流を超えて流れると、前述したように、出力
用MOSFETC のドレイン電流が所定電流に抑えられ
るから、出力用MOSFETC に所定電流を超えたドレ
イン電流が流れ続けるのを防止することができる。
In the above-described conventional semiconductor relay, when the drain current of the output MOSFET C exceeds a predetermined current, as described above, the drain current of the output MOSFET C becomes the predetermined current. Therefore, it is possible to prevent the drain current exceeding the predetermined current from continuing to flow through the output MOSFET C.

【0006】しかしながら、出力用MOSFETC のド
レイン電流は、所定電流よりもさらに小さくはならない
ために、長時間流れ続けると、出力用MOSFETC が
損傷する恐れがある。
However, since the drain current of the output MOSFET C does not become smaller than the predetermined current, if the drain MOSFET C continues to flow for a long time, the output MOSFET C may be damaged.

【0007】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、出力用MOSFETが
損傷することのない半導体リレーを提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor relay in which an output MOSFET is not damaged.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項1記載の発明は、入力信号に応じて発光
する発光素子と、発光素子の光を受光して光起電力を発
生する受光素子と、ゲートとソースとの間に光起電力が
印加されて充電されるとドレインソース間が導通状態に
なるMOSFETと、MOSFETの充放電を制御する
充放電制御用素子と、MOSFETのソースに接続され
た過電流検知用抵抗と、過電流検知用抵抗の両端にベー
ス及びエミッタが接続されるとともにMOSFETのゲ
ートにコレクタが接続されたバイポーラトランジスタ
と、を備え、受光素子及び過電流検知用抵抗がいずれも
単結晶領域としてシリコン基板に設けられた半導体リレ
ーにおいて、前記過電流検知用抵抗の単結晶領域は、前
記受光素子の単結晶領域よりも薄く設けられた構成にし
てある。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a light-emitting element which emits light in response to an input signal, and a photo-electromotive force generated by receiving light from the light-emitting element. A light-receiving element, a MOSFET that conducts between the drain and source when photoelectromotive force is applied between the gate and the source, and a charge-discharge control element that controls charging and discharging of the MOSFET; An overcurrent detection resistor connected to the source; a bipolar transistor having a base and an emitter connected to both ends of the overcurrent detection resistor and a collector connected to the gate of the MOSFET; In the semiconductor relay in which each of the resistors for the overcurrent detection is provided on the silicon substrate as a single crystal region, It is the thinly provided configuration than the pass.

【0009】請求項2記載のものは、請求項1記載の発
明において、前記過電流検知用抵抗の単結晶領域は境界
面に絶縁膜が設けられたものであって、その絶縁膜の厚
みは、1.1μm乃至3.0μmである構成にしてあ
る。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the single-crystal region of the overcurrent detecting resistor has an insulating film provided on a boundary surface, and the thickness of the insulating film is reduced. , 1.1 μm to 3.0 μm.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図1乃至図
3に基づいて以下に説明する。この半導体リレーは、発
光ダイオード(発光素子)1 、フォトダイオードアレイ
(受光素子)2 、出力用MOSFET3,3 、NPNバイ
ポーラトランジスタ4,4 、過電流検知用抵抗5,5 、制御
用MOSFET6 、制御用抵抗7 を備えて構成され、フ
ォトダイオードアレイ2 、NPNバイポーラトランジス
タ4,4 、過電流検知用抵抗5,5、制御用MOSFET6
及び制御用抵抗7 が、同一のシリコン基板10に単結晶領
域として設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. This semiconductor relay includes a light emitting diode (light emitting element) 1, a photodiode array (light receiving element) 2, an output MOSFET 3, 3, an NPN bipolar transistor 4, 4, an overcurrent detecting resistor 5, 5, a control MOSFET 6, and a control MOSFET. A photodiode array 2, NPN bipolar transistors 4 and 4, overcurrent detection resistors 5 and 5, a control MOSFET 6
The control resistor 7 is provided on the same silicon substrate 10 as a single crystal region.

【0011】発光ダイオード(発光素子)1 は、入力端
子20a,20b の間に入力される入力信号に応じて光信号を
発光する。フォトダイオードアレイ(受光素子)2 は、
シリコン基板10に設けられたものであって、複数個のフ
ォトダイオード2aがあ直列接続されてなり、発光ダイオ
ード1 からの光信号を受光して、光起電力を発生する。
The light emitting diode (light emitting element) 1 emits an optical signal according to an input signal inputted between the input terminals 20a and 20b. The photodiode array (light receiving element) 2
A plurality of photodiodes 2a are provided on a silicon substrate 10 and are connected in series. The photodiodes 2a receive an optical signal from the light emitting diode 1 and generate a photoelectromotive force.

【0012】出力用MOSFET3,3 は、いずれもnチ
ャネル・エンハンスメント型であって、それぞれのゲー
トがフォトダイオードアレイ2 のアノードに接続され、
ドレインが電源(図示せず)側の出力端子20c に接続さ
れ、ソースが過電流検知用抵抗5 を介して負荷(図示せ
ず)側の出力端子20d に接続されている。
Each of the output MOSFETs 3, 3 is of an n-channel enhancement type, and has its gate connected to the anode of the photodiode array 2,
The drain is connected to the output terminal 20c on the power supply (not shown) side, and the source is connected via the overcurrent detection resistor 5 to the output terminal 20d on the load (not shown) side.

【0013】過電流検知用抵抗5,5 は、いずれも出力用
MOSFET3 のソースと制御用MOSFET6 のソー
スとの間に接続されている。この過電流検知用抵抗5
は、詳細は後述するが、その過電流検知用抵抗5 を構成
する単結晶領域5aが、一般にシリコン基板10上に設けら
れる単結晶領域の厚みの標準とされるフォトダイオード
アレイ2 を構成するフォトダイオード2aの単結晶領域2b
よりも薄く形成されているから、通電により発熱する際
に放熱されにくく、この発せられた熱により自らを加熱
することとなり、過電流検知用抵抗5 の抵抗値が急速に
上昇する。
Each of the overcurrent detection resistors 5, 5 is connected between the source of the output MOSFET 3 and the source of the control MOSFET 6. This overcurrent detection resistor 5
Although the details will be described later, the single crystal region 5a constituting the overcurrent detection resistor 5 is used as a photodiode constituting a photodiode array 2 having a standard thickness of a single crystal region generally provided on a silicon substrate 10. Single crystal region 2b of diode 2a
Since it is formed thinner, it is difficult to dissipate heat when generating heat by energization, and the generated heat heats itself, so that the resistance value of the overcurrent detection resistor 5 rapidly increases.

【0014】この過電流検知用抵抗5 の単結晶領域5a
は、その境界面に酸化シリコン製の絶縁膜5bが設けられ
ている。この絶縁膜5bの厚みは、2.0μmに設計され
ている。なお、この絶縁膜5bの厚みは、1.1μm乃至
3.0μmであればよい。この絶縁膜5bを構成する酸化
シリコンの熱電導度は、1.40W/m・Kであるか
ら、単結晶シリコンの熱電導度である145W/m・K
よりも小さいものとなっている。
The single crystal region 5a of the overcurrent detecting resistor 5
Is provided with an insulating film 5b made of silicon oxide on its boundary surface. The thickness of the insulating film 5b is designed to be 2.0 μm. The thickness of the insulating film 5b may be 1.1 μm to 3.0 μm. Since the thermal conductivity of the silicon oxide forming this insulating film 5b is 1.40 W / m · K, it is 145 W / m · K which is the thermal conductivity of the single crystal silicon.
It is smaller than that.

【0015】NPNバイポーラトランジスタ4,4 は、そ
れぞれのベースが出力用MOSFET3 のソースに接続
され、エミッタが過電流検知用抵抗5 を介して出力用M
OSFET3 のソースに接続されている。つまり、NP
Nバイポーラトランジスタ4のベースとエミッタとの間
に、過電流検知用抵抗5 が接続されている。このNPN
バイポーラトランジスタ4 のコレクタは、出力用MOS
FET3 のゲートに接続されている。
The NPN bipolar transistors 4 and 4 have their bases connected to the source of the output MOSFET 3 and their emitters connected via the overcurrent detecting resistor 5 to the output M3.
Connected to the source of OSFET3. That is, NP
An overcurrent detecting resistor 5 is connected between the base and the emitter of the N bipolar transistor 4. This NPN
The collector of the bipolar transistor 4 is an output MOS
Connected to the gate of FET3.

【0016】制御用MOSFET6 は、nチャネル・ノ
ーマリクローズ型であって、制御用抵抗7 と共に、MO
SFETの充放電を制御する充放電制御用素子30を構成
する。この制御用MOSFET6 は、そのゲートが制御
用抵抗7 を介してソースに接続されるとともにフォトダ
イオードアレイ2 のカソードに接続され、ソースが制御
用抵抗7 を介してフォトダイオードアレイ2 のカソード
に接続され、ドレインが出力用MOSFET3 のゲート
に接続されている。
The control MOSFET 6 is of an n-channel normally-closed type, and has an MO
The charge / discharge control element 30 for controlling the charge / discharge of the SFET is configured. The control MOSFET 6 has its gate connected to the source via the control resistor 7 and to the cathode of the photodiode array 2, and its source connected to the cathode of the photodiode array 2 via the control resistor 7. , And the drain is connected to the gate of the output MOSFET 3.

【0017】次に、過電流検知用抵抗5 の単結晶領域5a
の厚みをフォトダイオードアレイ2のフォトダイオード2
aの単結晶領域2bよりも薄く形成する手順を、図3(a)
乃至(i) に基づいて説明する。まず、同図(a) に示すよ
うに、N- シリコン単結晶ウェハ40の表面に酸化シリコ
ン層41及び窒化シリコン層42を形成する。次に、同図
(b) に示すように、窒化シリコン層42をエッチングす
る。続いて、同図(c) に示すように、酸化シリコン層41
をエッチングする。
Next, the single crystal region 5a of the overcurrent detecting resistor 5
The thickness of the photodiode 2 in the photodiode array 2
FIG. 3 (a) shows a procedure for forming a thinner than the single crystal region 2b of FIG.
This will be described based on (i). First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide layer 41 and a silicon nitride layer 42 are formed on the surface of an N - silicon single crystal wafer 40. Next,
As shown in (b), the silicon nitride layer 42 is etched. Subsequently, as shown in FIG.
Is etched.

【0018】次に、同図(c) に示す基板を、同図(d) に
示すように異方性エッチングし、同図(e) に示すように
酸化シリコン層41をエッチングする。そして、さらに異
方性エッチングを続けることにより、シリコン単結晶領
域43がエッチングされて、同図(f) に示すようになる。
続いて、窒化シリコン層42及び酸化シリコン層41をエッ
チングすることにより、同図(g) に示すように、平坦部
に段差を有した単結晶ウェハが形成される。
Next, the substrate shown in FIG. 2C is anisotropically etched as shown in FIG. 2D, and the silicon oxide layer 41 is etched as shown in FIG. Then, by continuing the anisotropic etching, the silicon single crystal region 43 is etched, as shown in FIG.
Subsequently, by etching the silicon nitride layer 42 and the silicon oxide layer 41, a single crystal wafer having a step in a flat portion is formed as shown in FIG.

【0019】次に、ウェハの表面からN型不純物を供
与、拡散して後(N+ 層45)、同図(h) に示すように、
表面に絶縁層46を形成するとともに支持体層47を堆積
し、その後、裏面側から分離のための溝が露出するまで
研磨することにより、同図(i) に示すように、厚みの異
なる半導体単結晶領域48,49 を有した誘電体分離基板50
が形成され、過電流検知用抵抗5 の単結晶領域5aの厚み
をフォトダイオードアレイ2 の単結晶領域2bよりも薄く
形成される。
Next, an N-type impurity is donated and diffused from the surface of the wafer (N + layer 45), and as shown in FIG.
By forming an insulating layer 46 on the front surface and depositing a support layer 47, and then polishing until a groove for separation is exposed from the back surface side, as shown in FIG. Dielectric separation substrate 50 having single crystal regions 48 and 49
Is formed, and the thickness of the single crystal region 5a of the overcurrent detection resistor 5 is formed smaller than that of the single crystal region 2b of the photodiode array 2.

【0020】次に、動作を説明する。発光ダイオード1
が入力信号に応じて光信号を発光すると、フォトダイオ
ードアレイ2 が発光ダイオード1 の光信号を受光して光
起電力を発生する。この光起電力によって、出力用MO
SFET3 のゲートとソースとの間に電荷が充電される
とともに、制御用MOSFET6 のドレインとソースと
の間に電流が流れる。こうして、制御用抵抗7 に電流が
流れると、制御用抵抗7 の両端に電位差が発生し、その
電位差によって制御用MOSFET6 のドレインとソー
スとの間が遮断され、出力用MOSFET3 のゲートと
ソースとの間に電荷が効率良く充電されるようになり、
出力用MOSFET3 のドレインとソースとの間が、高
インピーダンス状態から低インピーダンス状態へと移行
する。つまり、出力用MOSFET3 のドレイン電流が
流れることとなる。
Next, the operation will be described. Light-emitting diode 1
Emits an optical signal according to the input signal, the photodiode array 2 receives the optical signal of the light emitting diode 1 and generates a photovoltaic voltage. With this photovoltaic power, the output MO
Charge is charged between the gate and source of SFET3, and current flows between the drain and source of control MOSFET6. When a current flows through the control resistor 7 in this manner, a potential difference is generated between both ends of the control resistor 7, and the potential difference cuts off the drain and source of the control MOSFET 6, and the gate and source of the output MOSFET 3 In between the charge will be charged efficiently,
The state between the drain and the source of the output MOSFET 3 shifts from the high impedance state to the low impedance state. That is, the drain current of the output MOSFET 3 flows.

【0021】そして、発光ダイオード1 に入力信号が入
力されなくなって発光しなくなると、フォトダイオード
アレイ2 が光起電力を発生しなくなる。そうすると、制
御用抵抗7 の両端に電位差が発生しなくなって、制御用
MOSFET6 のドレインとソースとの間が導通状態へ
と変化し、出力用MOSFET3 のゲートとソースとの
間に充電された電荷が、制御用MOSFET6 のドレイ
ンとソースとの間を通って速やかに放電され、出力用M
OSFET3 のドレインとソースとの間が高インピーダ
ンス状態へと移行する。つまり、出力用MOSFET3
のドレイン電流が流れなくなる。
When an input signal is not input to the light emitting diode 1 and light emission stops, the photodiode array 2 stops generating photovoltaic power. Then, the potential difference does not occur at both ends of the control resistor 7, the state between the drain and the source of the control MOSFET 6 changes to a conductive state, and the charge charged between the gate and the source of the output MOSFET 3 is discharged. , Is quickly discharged through the drain and source of the control MOSFET 6, and the output M
The state between the drain and the source of OSFET3 shifts to a high impedance state. That is, the output MOSFET 3
No drain current flows.

【0022】また、出力用MOSFET3 のドレイン電
流が所定電流を越えて流れると、出力用MOSFET3
のソースに接続された過電流検知用抵抗5 の両端電圧が
大きくなり、その過電流検知用抵抗5 の両端にベース及
びエミッタが接続されたNPNバイポーラトランジスタ
4 のベース電流が流れて、NPNバイポーラトランジス
タ4 のコレクタ電流が流れるようになる。こうして、N
PNバイポーラトランジスタ4 のコレクタ電流が流れる
と、出力用MOSFET3 のゲートとソースとの間に充
電された電荷が放電され、出力用MOSFET3 のドレ
イン電流が所定電流に抑えられる。
When the drain current of the output MOSFET 3 exceeds a predetermined current, the output MOSFET 3
NPN bipolar transistor whose base and emitter are connected to both ends of the overcurrent detection resistor 5 connected to the source of the overcurrent detection resistor 5
4 flows, and the collector current of the NPN bipolar transistor 4 flows. Thus, N
When the collector current of the PN bipolar transistor 4 flows, the charge charged between the gate and the source of the output MOSFET 3 is discharged, and the drain current of the output MOSFET 3 is suppressed to a predetermined current.

【0023】かかる半導体リレーにあっては、シリコン
基板10上に設けられる単結晶領域の厚みの標準とされる
フォトダイオードアレイ2 よりも薄く設けられた過電流
検知用抵抗5 の単結晶領域5aは、通電により発生する熱
が放熱しにくくなるから、通電により徐々に温度上昇を
伴って抵抗値が次第に大きくなり、出力用MOSFET
3 のドレイン電流が減少してくるので、出力用MOSF
ET3 のゲートとソースとの間に充電された電荷が放電
されるのに十分なNPNバイポーラトランジスタ4 のベ
ースとエミッタとの間の電位差を得るための出力用MO
SFET3 のドレイン電流が次第に低下する。従って、
出力用MOSFET3 のドレイン電流が所定電流を超え
て流れて後に所定電流に抑えられたときに、ドレイン電
流は、所定電流よりもさらに小さくなり、出力用MOS
FET3 が損傷しなくなる。
In such a semiconductor relay, the single-crystal region 5a of the overcurrent detection resistor 5 provided thinner than the photodiode array 2 having a standard thickness of the single-crystal region provided on the silicon substrate 10 is Since the heat generated by energization becomes difficult to radiate, the resistance value gradually increases with the temperature gradually increasing by energization, and the output MOSFET
Since the drain current of 3 decreases, the output MOSF
An output MO for obtaining a potential difference between the base and the emitter of the NPN bipolar transistor 4 sufficient to discharge the electric charge between the gate and the source of ET3.
The drain current of SFET3 gradually decreases. Therefore,
When the drain current of the output MOSFET 3 exceeds the predetermined current and is suppressed to the predetermined current later, the drain current becomes further smaller than the predetermined current, and the output MOSFET 3
FET3 will not be damaged.

【0024】また、酸化膜からなるために単結晶シリコ
ンよりも大きい熱伝導度を有する絶縁膜5bが、通常設計
される厚みである1.0μmよりも厚い2.0μmであ
るために、放熱しにくくなるから、過電流検知用抵抗5
の抵抗値がより大きくなって、出力用MOSFET3 の
ドレイン電流が減少してくるので、出力用MOSFET
3 が損傷しいくくいものとなっている。また、絶縁膜5b
を厚くすると、絶縁膜形成に要する時間が長くなるが、
絶縁膜5bの厚みが1.1μm乃至3.0μmである2.
0μmであるので、実際の絶縁膜形成が1100°Cで
のパイロジェニック酸化とした場合でも、絶縁膜形成の
時間が約9時間40分であり、絶縁膜形成の時間がかか
り過ぎるということもない。
Further, since the insulating film 5b, which is made of an oxide film and has a higher thermal conductivity than single crystal silicon, has a thickness of 2.0 μm, which is larger than the normally designed thickness of 1.0 μm, heat is radiated. Overcurrent detection resistor 5
Becomes larger, and the drain current of the output MOSFET 3 decreases.
3 has been damaged. Also, the insulating film 5b
When the thickness is increased, the time required for forming the insulating film becomes longer,
1. The thickness of the insulating film 5b is 1.1 μm to 3.0 μm.
Since the thickness is 0 μm, even if the actual formation of the insulating film is pyrogenic oxidation at 1100 ° C., the time for forming the insulating film is about 9 hours and 40 minutes, and the time for forming the insulating film does not take too long. .

【0025】また、出力用MOSFET3 に過電圧が印
加されたときにも、過電流検知用抵抗5 の発熱量が、出
力用MOSFET3 に印加された電圧とともに増大する
から、過電流検知用抵抗5 に流れる電流が小さくなり、
出力用MOSFET3 が損傷しなくなる。
Also, when an overvoltage is applied to the output MOSFET 3, the amount of heat generated by the overcurrent detection resistor 5 increases with the voltage applied to the output MOSFET 3, so that the heat flows through the overcurrent detection resistor 5. The current becomes smaller,
The output MOSFET 3 is not damaged.

【0026】なお、本実施形態では、過電流検知用抵抗
5 の境界面に設けられた絶縁膜5bの厚みは、2.0μm
であるが、例えば、その過電流検知用抵抗5 からの放熱
量が極めて小さいときは、通常設計される厚みである
1.0μmでもよい。
In this embodiment, the overcurrent detecting resistor is used.
The thickness of the insulating film 5b provided on the boundary surface of FIG.
However, for example, when the amount of heat radiation from the overcurrent detecting resistor 5 is extremely small, the thickness may be 1.0 μm, which is a normally designed thickness.

【0027】また、本実施形態では、絶縁膜5bの厚みが
2.0μmであるが、3.0μmであっても、実際の絶
縁膜形成が1100°Cでのパイロジェニック酸化とし
た場合でも、絶縁膜形成の時間が約11時間であり、絶
縁膜形成の時間がかかり過ぎるということがない。
In this embodiment, the thickness of the insulating film 5b is 2.0 μm. However, even if the thickness of the insulating film 5b is 3.0 μm, even if the actual insulating film is formed by pyrogenic oxidation at 1100 ° C. The time for forming the insulating film is about 11 hours, so that the time for forming the insulating film does not take too long.

【0028】また、本実施形態では、過電流検知用抵抗
5 の境界面に設けられた絶縁膜5bは、酸化シリコン製で
あるが、約25W/m・Kの熱電導度を有する窒化シリ
コン製でもよい。
In this embodiment, the overcurrent detecting resistor is used.
The insulating film 5b provided on the boundary surface of No. 5 is made of silicon oxide, but may be made of silicon nitride having a thermal conductivity of about 25 W / m · K.

【0029】また、本実施形態では、バイポーラトラン
ジスタは、NPNバイポーラトランジスタ4 であるが、
回路を適宜変更して、PNPバイポーラトランジスタに
してもよい。
In this embodiment, the bipolar transistor is the NPN bipolar transistor 4,
The circuit may be appropriately changed to a PNP bipolar transistor.

【0030】また、本実施形態は、出力用MOSFET
3 、NPNバイポーラトランジスタ4 及び過電流検知用
抵抗5 がいずれも2つずつ設けられた交流用の半導体リ
レーであるが、出力用MOSFET3 、NPNバイポー
ラトランジスタ4 及び過電流検知用抵抗5 が1つずつ設
けられた直流用の半導体リレーでも同様の効果を奏する
ことができる。
In this embodiment, an output MOSFET is used.
3, an NPN bipolar transistor 4 and an overcurrent detection resistor 5 are two AC semiconductor relays each provided with two output MOSFETs 3, one NPN bipolar transistor 4 and one overcurrent detection resistor 5. The same effect can be achieved with the provided DC semiconductor relay.

【0031】[0031]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、一般にシリコン
基板上に設けられる単結晶領域の厚みの標準とされる受
光素子よりも薄く設けられた過電流検知用抵抗の単結晶
領域は、通電により発生する熱が放熱しにくくなるか
ら、通電により徐々に温度上昇を伴って抵抗値が次第に
大きくなり、MOSFETのドレイン電流が減少してく
るので、MOSFETのドレイン電流が所定電流を超え
て流れて後に所定電流に抑えられたときに、ドレイン電
流は、所定電流よりもさらに小さくなり、MOSFET
が損傷しなくなる。
According to the first aspect of the present invention, the single crystal region of the overcurrent detecting resistor provided thinner than the light receiving element which is generally provided with a standard single crystal region thickness on the silicon substrate is provided with an electric current. Since the heat generated by the current becomes difficult to dissipate, the resistance value gradually increases with the temperature rise due to energization, and the drain current of the MOSFET decreases, so that the drain current of the MOSFET flows beyond a predetermined current. Later, when the current is suppressed to the predetermined current, the drain current becomes smaller than the predetermined current and the MOSFET
Will not be damaged.

【0032】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明の効果に加えて、一般に酸化膜又は窒化膜等からなる
ために単結晶シリコンよりも大きい熱伝導度を有する絶
縁膜が、通常設計される厚みである1.0μmよりも厚
い1.1μm乃至3.0μmであるために、請求項1記
載の発明よりも放熱しにくくなるから、請求項1記載の
発明よりも抵抗値が大きくなって、MOSFETのドレ
イン電流が減少してくるので、請求項1記載の発明の効
果を一段と奏することができる。また、絶縁膜を厚くす
ると、絶縁膜形成に要する時間が長くなるが、絶縁膜の
厚みが1.1μm乃至3.0μmであるので、実際の絶
縁膜形成に時間がかかり過ぎるということもない。
According to the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, in addition to the fact that an insulating film having a thermal conductivity larger than that of single-crystal silicon is generally formed of an oxide film or a nitride film, Since the thickness is 1.1 μm to 3.0 μm, which is thicker than the designed thickness of 1.0 μm, it becomes more difficult to dissipate heat than the invention according to claim 1, so that the resistance value is larger than the invention according to claim 1. As a result, the drain current of the MOSFET decreases, so that the effect of the invention described in claim 1 can be further exhibited. When the thickness of the insulating film is increased, the time required for forming the insulating film is increased. However, since the thickness of the insulating film is 1.1 μm to 3.0 μm, it does not take too much time to actually form the insulating film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態を示す誘電体分離基板の断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a dielectric isolation substrate showing one embodiment of the present invention.

【図2】同上の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the same.

【図3】薄いシリコン単結晶領域を形成する方法を示す
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a thin silicon single crystal region.

【図4】従来例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example.

【図5】同上の誘電体分離基板の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of the dielectric isolation substrate of the above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光ダイオード(発光素子) 2 フォトダイオードアレイ(受光素子) 2b 単結晶領域 3 出力用MOSFET 4 NPNバイポーラトランジスタ 5 過電流検知用抵抗 5a 単結晶領域 5b 絶縁膜 10 シリコン基板 30 充放電制御用素子 1 light emitting diode (light emitting element) 2 photodiode array (light receiving element) 2b single crystal region 3 output MOSFET 4 NPN bipolar transistor 5 overcurrent detection resistor 5a single crystal region 5b insulating film 10 silicon substrate 30 charge / discharge control element

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年6月26日[Submission date] June 26, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0011】発光ダイオード(発光素子)1 は、入力端
子20a,20b の間に入力される入力信号に応じて光信号を
発光する。フォトダイオードアレイ(受光素子)2 は、
シリコン基板10に設けられたものであって、複数個のフ
ォトダイオード2aが直列接続されてなり、発光ダイオー
ド1 からの光信号を受光して、光起電力を発生する。
The light emitting diode (light emitting element) 1 emits an optical signal according to an input signal inputted between the input terminals 20a and 20b. The photodiode array (light receiving element) 2
Be those provided in the silicon substrate 10, a plurality of photodiodes 2a is being series connected, by receiving the optical signal from the light emitting diode 1 to generate the photovoltaic.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Correction target item name] 0024

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0024】また、酸化膜からなるために単結晶シリコ
ンよりも大きい熱伝導度を有する絶縁膜5bが、通常設計
される厚みである1.0μmよりも厚い2.0μmであ
るために、放熱しにくくなるから、過電流検知用抵抗5
の抵抗値がより大きくなって、出力用MOSFET3 の
ドレイン電流が減少してくるので、出力用MOSFET
3 が損傷しいくいものとなっている。また、絶縁膜5bを
厚くすると、絶縁膜形成に要する時間が長くなるが、絶
縁膜5bの厚みが1.1μm乃至3.0μmである2.0
μmであるので、実際の絶縁膜形成が1100°Cでの
パイロジェニック酸化とした場合でも、絶縁膜形成の時
間が約9時間40分であり、絶縁膜形成の時間がかかり
過ぎるということもない。
Further, since the insulating film 5b, which is made of an oxide film and has a higher thermal conductivity than single crystal silicon, has a thickness of 2.0 μm, which is larger than the normally designed thickness of 1.0 μm, heat is radiated. Overcurrent detection resistor 5
Becomes larger, and the drain current of the output MOSFET 3 decreases.
3 has become a pile correct damage. When the thickness of the insulating film 5b is increased, the time required for forming the insulating film is increased. However, the thickness of the insulating film 5b is 1.1 μm to 3.0 μm.
μm, even if the actual formation of the insulating film is pyrogenic oxidation at 1100 ° C., the time for forming the insulating film is about 9 hours and 40 minutes, and the time for forming the insulating film does not take too long. .

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0026[Correction target item name] 0026

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0026】なお、本実施形態では、過電流検知用抵抗
5 の境界面に設けられた絶縁膜5bの厚みは、2.0μm
であるが、例えば、その過電流検知用抵抗5 からの放熱
量が極めて大きいときは、通常設計される厚みである
1.0μmでもよい。
In this embodiment, the overcurrent detecting resistor is used.
The thickness of the insulating film 5b provided on the boundary surface of FIG.
Although, for example, the amount of heat released from the overcurrent detection resistor 5 is very large Itoki is may be a 1.0μm and a thickness which is usually designed.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図5】 FIG. 5

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H03K 17/78 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H03K 17/78

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号に応じて発光する発光素子と、
発光素子の光を受光して光起電力を発生する受光素子
と、ゲートとソースとの間に光起電力が印加されて充電
されるとドレインソース間が導通状態になるMOSFE
Tと、MOSFETの充放電を制御する充放電制御用素
子と、MOSFETのソースに接続された過電流検知用
抵抗と、過電流検知用抵抗の両端にベース及びエミッタ
が接続されるとともにMOSFETのゲートにコレクタ
が接続されたバイポーラトランジスタと、を備え、受光
素子及び過電流検知用抵抗がいずれも単結晶領域として
シリコン基板に設けられた半導体リレーにおいて、 前記過電流検知用抵抗の単結晶領域は、前記受光素子の
単結晶領域よりも薄く設けられたことを特徴とする半導
体リレー。
A light emitting element that emits light in response to an input signal;
A light-receiving element that receives light from the light-emitting element to generate photovoltaic power;
T, a charge / discharge control element for controlling charge / discharge of the MOSFET, an overcurrent detection resistor connected to the source of the MOSFET, a base and an emitter connected to both ends of the overcurrent detection resistor, and a gate of the MOSFET. A bipolar transistor having a collector connected to the semiconductor relay, wherein each of the light receiving element and the overcurrent detection resistor is provided on the silicon substrate as a single crystal region, wherein the single crystal region of the overcurrent detection resistor is A semiconductor relay provided thinner than a single crystal region of the light receiving element.
【請求項2】 前記過電流検知用抵抗の単結晶領域は境
界面に絶縁膜が設けられたものであって、その絶縁膜の
厚みは、1.1μm乃至3.0μmであることを特徴と
した請求項1記載の半導体リレー。
2. The single crystal region of the overcurrent detection resistor has an insulating film provided on a boundary surface, and the insulating film has a thickness of 1.1 μm to 3.0 μm. The semiconductor relay according to claim 1.
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CN109219908A (en) * 2016-01-04 2019-01-15 汽车交通安全联合公司 Radiator upper heater

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