JPH10308529A - 半導体リレー - Google Patents

半導体リレー

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JPH10308529A
JPH10308529A JP9119189A JP11918997A JPH10308529A JP H10308529 A JPH10308529 A JP H10308529A JP 9119189 A JP9119189 A JP 9119189A JP 11918997 A JP11918997 A JP 11918997A JP H10308529 A JPH10308529 A JP H10308529A
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JP
Japan
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light
impedance state
source
mosfet
photovoltaic power
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JP9119189A
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Inventor
Fumio Kato
文男 加藤
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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】 【課題】 実装面積を広くすることなく、MBB型の動
作をする。 【解決手段】 入力信号に応じて発光する発光素子1
と、発光素子1 の光を受光して光起電力を発生する受光
素子2 と、受光素子2 により発生された光起電力が印加
して電荷が充電されることによりゲートソース間電圧が
しきい値を超えるとドレインソース間が低インピーダン
ス状態に変化し始めるエンハンスメントモードの出力用
MOSFET3 と、エンハンスメントモードの出力用M
OSFET3のゲートソース間に接続され受光素子2 に
よる光起電力の発生時に高インピーダンス状態になり光
起電力の消失時に低インピーダンス状態になることによ
りエンハンスメントモードの出力用MOSFET3 にお
ける充放電を制御する制御手段100 と、を備えた半導体
リレーにおいて、電荷の放電経路に直列接続された電流
制限素子4 と、電流制限素子4 に並列接続され制御端子
にしきい値を超える電圧が印加されると放電方向が高イ
ンピーダンス状態に変化するスイッチング素子5と、が
設けられた構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光結合型の半導体リレ
ーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体リレーX として、
図8に示すものが存在する。このものは、入力信号に応
じて発光する第1の発光素子A と、第1の発光素子の光
を受光して光起電力を発生する第1の受光素子B と、第
1の受光素子B により発生された光起電力が印加して電
荷が充電されることによりゲートソース間電圧がしきい
値を超えるとドレインソース間が低インピーダンス状態
に変化し始める第1の出力用MOSFETC と、第1の
出力用MOSFETC のゲートソース間に接続され第1
の受光素子B による光起電力の発生時に高インピーダン
ス状態になり光起電力の消失時に低インピーダンス状態
になることにより第1の出力用MOSFETC における
充放電を制御する第1の制御手段D と、入力信号に応じ
て第1の発光素子B と略同時に発光する第2の発光素子
E と、第2の発光素子E の光を受光して光起電力を発生
する第2の受光素子F と、第2の受光素子F により発生
された光起電力が印加して電荷が充電されることにより
ゲートソース間電圧がしきい値を超えるとドレインソー
ス間が高インピーダンス状態に変化し始める第2の出力
用MOSFETG と、第2の出力用MOSFETG のゲ
ートソース間に接続され第2の受光素子F による光起電
力の発生時に高インピーダンス状態になり光起電力の消
失時に低インピーダンス状態になることにより第2の出
力用MOSFETG における充放電を制御する第2の制
御手段H と、を備えている。
【0003】詳しくは、第1の制御手段D は、第1の制
御用MOSFETD1及び第1のバイアス用抵抗D2からな
る。第1の制御用MOSFETD1は、そのドレインが第
1の出力用MOSFETC のゲートに、ソースが第1の
出力用MOSFETC のソースにそれぞれ接続されてい
る。第1のバイアス用抵抗D2は、その一端が第1の制御
用MOSFETD1のソースに、他端が第1の制御用MO
SFETD1のゲート及び第1の受光素子B にそれぞれ接
続されている。
【0004】詳しくは、第2の制御手段H は、第2の制
御用MOSFETH1及び第2のバイアス用抵抗H2からな
る。第2の制御用MOSFETH1は、そのドレインが第
2の出力用MOSFETG のソースに、ソースが第2の
出力用MOSFETG のゲートにそれぞれ接続されてい
る。第2のバイアス用抵抗H2は、その一端が第2の制御
用MOSFETH1のソースに、他端が第2の制御用MO
SFETH1のゲート及び第2の受光素子F にそれぞれ接
続されている。
【0005】このものは、図9に示すように、制御回路
J が接続されて、その制御回路J に制御されることによ
って、第1の出力用MOSFETC を常開側接点とし第
2の出力用MOSFETG を常閉側接点として、常開側
接点及び常閉側接点のいずれかが閉じた状態である、い
わゆるMBB(Make Before Break )型の半導体リレー
とすることができる。
【0006】次に、制御回路J について説明する。この
制御回路J は、第1の発光素子A に直列接続された第1
の制御用抵抗R1と、第2の発光素子E に直列接続された
第2の制御用抵抗R2と、第1の発光素子A 及び第1の制
御用抵抗R1からなる直列回路に並列接続されたコンデン
サCoと、アノードが第2の制御用抵抗R2にカソードがコ
ンデンサCo及び第1の制御用抵抗R1にそれぞれ接続され
たダイオードDiと、コレクタが第1及び第2の発光素子
A,E のカソードにベースが第3の制御用抵抗R3を介して
入力端子にそれぞれ接続されるとともにエミッタが接地
されたトランジスタT と、を備えている。
【0007】次に、図10(a) 乃至(c) に基づいて、この
MBB型の半導体リレーの動作について説明する。トラ
ンジスタT への制御信号がHighレベルになって、ト
ランジスタT がオンになると、同図(a) に示すように、
第1及び第2の発光素子A,Eに通電されて、つまり第1
及び第2の発光素子A,E に入力信号が流れて、第1及び
第2の発光素子A,E がいずれも発光すると、同図(c) に
示すように、第1の出力用MOSFETC がオンになる
のと略同時に、同図(b) に示すように、第2の出力用M
OSFETG がオフになる。また、トランジスタT がオ
ンになると、コンデンサCoに電荷が充電される。
【0008】一方、トランジスタT への制御信号がLo
wレベルになって、トランジスタTがオフになると、同
図(a) に示すように、入力信号が流れなくなると、第2
の発光素子E が直ぐに消灯するから、同図(b) に示すよ
うに、第2の出力用MOSFETG がオンになるが、第
1の発光素子A にはコンデンサCoからの放電電荷が暫く
の間流れるから、同図(c) に示すように、第1の出力用
MOSFETC が遅れてオフになる。つまり、常閉側接
点である第2の出力用MOSFETG がオンになってか
ら暫くして、常開側接点である第1の出力用MOSFE
TC がオフになる。すなわち、従来例の半導体リレーX
が、MBB型の半導体リレーとして動作する。
【0009】
【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、制御回路J が接続されることによっ
て、MBB型の半導体リレーとして動作することができ
る。
【0010】しかしながら、制御回路J が接続されるこ
とによって、部品点数が多くなり、半導体基板上に実装
されるときに、実装面積が広くなってしまう。
【0011】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、実装面積を広くするこ
となく、MBB型の動作をすることのできる半導体リレ
ーを提供することにある。
【0012】
【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、受光素子により発生された光起電力
が印加して電荷が充電されることによりゲートソース間
電圧がしきい値を超えるとドレインソース間が低インピ
ーダンス状態に変化し始めるエンハンスメントモードの
出力用MOSFETと、エンハンスメントモードの出力
用MOSFETのゲートソース間に接続され受光素子に
よる光起電力の発生時に高インピーダンス状態になり光
起電力の消失時に低インピーダンス状態になることによ
りエンハンスメントモードの出力用MOSFETにおけ
る充放電を制御する制御手段と、を備えた半導体リレー
において、前記電荷の放電経路に直列接続された電流制
限素子と、電流制限素子に並列接続され制御端子に前記
しきい値を超える電圧が印加されると放電方向が高イン
ピーダンス状態に変化するスイッチング素子と、が設け
られた構成にしてある。
【0013】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記スイッチング素子は、ディプレッショ
ンモードのMOSFETからなる構成にしてある。
【0014】請求項3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、受光素子により発生された光起
電力が印加して電荷が充電されることによりゲートソー
ス間電圧がしきい値を超えるとドレインソース間が高イ
ンピーダンス状態に変化し始めるディプレッションモー
ドの出力用MOSFETと、ディプレッションモードの
出力用MOSFETのゲートソース間に接続され受光素
子による光起電力の発生時に高インピーダンス状態にな
り光起電力の消失時に低インピーダンス状態になること
によりディプレッションモードの出力用MOSFETに
おける充放電を制御する制御手段と、を備えた半導体リ
レーにおいて、前記電荷の充電経路に直列接続された電
流制限素子と、電流制限素子に並列接続され制御端子に
前記しきい値を超える電圧が印加されると充電方向が低
インピーダンス状態に変化するスイッチング素子と、が
設けられた構成にしてある。
【0015】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、前記スイッチング素子は、エンハンスメン
トモードのMOSFETからなる構成にしてある。
【0016】請求項5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
を発生する第1の受光素子と、第1の受光素子により発
生された光起電力が印加して電荷が充電されることによ
りゲートソース間電圧がしきい値を超えるとドレインソ
ース間が低インピーダンス状態に変化し始める第1の出
力用MOSFETと、第1の出力用MOSFETのゲー
トソース間に接続され第1の受光素子による光起電力の
発生時に高インピーダンス状態になり光起電力の消失時
に低インピーダンス状態になることにより第1の出力用
MOSFETにおける充放電を制御する第1の制御手段
と、発光素子の光を受光して光起電力を発生する第2の
受光素子と、第2の受光素子により発生された光起電力
が印加して電荷が充電されることによりゲートソース間
電圧がしきい値を超えるとドレインソース間が高インピ
ーダンス状態に変化し始める第2の出力用MOSFET
と、第2の出力用MOSFETのゲートソース間に接続
され第2の受光素子による光起電力の発生時に高インピ
ーダンス状態になり光起電力の消失時に低インピーダン
ス状態になることにより第2の出力用MOSFETにお
ける充放電を制御する第2の制御手段と、を備えた半導
体リレーにおいて、前記第1の受光素子による光起電力
の消失時における電荷の放電経路に直列接続された第1
の電流制限素子と、第1の電流制限素子に並列接続され
制御端子に前記しきい値を超える電圧が印加されると放
電方向が高インピーダンス状態に変化する第1のスイッ
チング素子と、前記第2の受光素子による光起電力の発
生時における電荷の充電経路に直列接続された第2の電
流制限素子と、第2の電流制限素子に並列接続され制御
端子に前記しきい値を超える電圧が印加されると充電方
向が低インピーダンス状態に変化する第2のスイッチン
グ素子と、が設けられた構成にしてある。
【0017】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発
明において、前記第1のスイッチング素子は、ディプレ
ッションモードのMOSFETからなる構成にしてあ
る。
【0018】請求項7記載の発明は、請求項5又は6の
いずれかに記載の発明において、前記第2のスイッチン
グ素子は、エンハンスメントモードのMOSFETから
なる構成にしてある。
【0019】請求項8記載の発明は、請求項3乃至7の
いずれかに記載の発明において、前記電流制限素子又は
前記第2の電流制限素子は、前記発光素子の光を受光し
て前記起電力に基づく光電流よりも小さい光電流を流す
小光起電力を発生させる光起電力ダイードからなる構成
にしてある。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態を図1及び
図2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 、電流制限素
子4 、スイッチング素子5 、制御用MOSFET6 、制
御用抵抗7 を備えて構成されている。
【0021】発光ダイオード(発光素子)1 は、入力端
子10a,10b 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、
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。
【0022】出力用MOSFET3 は、Nチャネル型エ
ンハンスメントモードであって、そ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、ドレインが出
力端子10c に接続され、ソースが出力端子10d に接続さ
れている。
【0023】電流制限素子4 は、電流制限用抵抗4aであ
って、フォトダイオードアレイ2 のアノードと出力用M
OSFET3 のゲートとの間、つまり出力用MOSFE
T3に充電された電荷の放電経路に直列接続されてい
る。
【0024】スイッチング素子5 は、Nチャネル型ディ
プレッションモードのMOSFETであって、電流制限
用抵抗4aに並列接続されており、その制御端子であるゲ
ートが出力用MOSFET3 のソースに接続されてい
る。このスイッチング素子5 は、ゲートにしきい値電圧
を超えた電圧が印加されると高インピーダンス状態に変
化する。
【0025】制御用MOSFET6 は、Nチャネル型デ
ィプレッションモードであって、制御用抵抗7 と共に、
出力用MOSFET3 における充放電を制御する制御手
段100 を構成する。この制御用MOSFET6 は、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
スが出力用MOSFET3 のソースに接続され、ドレイ
ンが電流制限用抵抗4aを介して出力用MOSFET3 の
ゲートに接続されている。
【0026】次に、図2(a) 及び(b) に基づいて動作を
説明する。同図(a) に示すように、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。このとき、スイッチング素子5 である
ディプレッションモードのMOSFETに形成されてい
る、いわゆるボディダイオードが順方向になっているの
で、この光起電力によって、スイッチング素子5 を通っ
て電荷が出力用MOSFET3 のゲートソース間に充電
されるとともに、制御用MOSFET6 のドレインソー
ス間及び制御用抵抗7 に電流が流れる。
【0027】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 のドレインソース間が高
インピーダンス状態になって、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、ゲートソース間電圧がしきい値電圧を超える
と、出力用MOSFET3 のドレインソース間が、高イ
ンピーダンス状態から低インピーダンス状態へ変化し、
同図(b) に示すように、出力信号が立ち上がる。
【0028】そして、同図(a) に示すように、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 のドレインソー
ス間が高インピーダンス状態から低インピーダンス状態
に変化し、出力用MOSFET3 のゲートソース間に充
電された電荷は、出力用MOSFET3 のゲートソース
間の電圧がしきい値電圧を超えているために、制御端子
に印加される電圧がしきい値電圧を超えて高インピーダ
ンス状態になっているスイッチング素子5 を通らずに、
通電が制限される電流制限用抵抗4aを通り、制御用MO
SFET6 のドレインソース間を通って徐々に放電さ
れ、同図(b) に実線で示すように、出力用MOSFET
3 のドレインソース間が低インピーダンス状態から高イ
ンピーダンス状態に変化し始め、出力信号が立ち下がり
始める。
【0029】やがて、出力用MOSFET3 のゲートソ
ース間電圧がしきい値電圧以下になると、出力用MOS
FET3 のゲートソース間に充電された電荷は、制御端
子に印加される電圧がしきい値電圧以下になって高イン
ピーダンス状態から低インピーダンス状態へ変化したス
イッチング素子5 を通り、速やかに放電される。
【0030】かかる半導体リレーにあっては、光起電力
の消失時に、エンハンスメントモードの出力用MOSF
ET3 のゲートソース間に充電された電荷は、エンハン
スメントモードの出力用MOSFET3 のゲートソース
間電圧がしきい値電圧以下になるまでは高インピーダン
スであるスイッチング素子5 を流れずに、スイッチング
素子5 に並列接続された電流制限素子4 である電流制限
用抵抗4aを通って徐々に放電されるから、入力信号が立
ち下がる時点T1 から、エンハンスメントモードの出力
用MOSFETのドレインソース間が低インピーダンス
状態から高インピーダンス状態になって出力信号が立ち
下がり始める時点T2 までの時間、いわゆるディレイ時
間T3 が長くなるので、エンハンスメントモードの出力
用MOSFET3 を常開側接点として使用することによ
り、従来例のように制御回路を接続して実装面積を広く
することなく、いわゆるBBM(Break Before Make )
型の動作である常閉側接点がオンになる時点より先に常
開側接点がオフになる図2(b) の破線の状態とは異なっ
て、常閉側接点がオンになる時点より遅れて常開側接点
がオフになる、いわゆるMBB型の動作をすることがで
きる。
【0031】しかも、出力用MOSFET3 のゲートソ
ース間電圧がしきい値電圧以下になってからは、低イン
ピーダンス状態になっているスイッチング素子5 を通っ
て放電されるので、出力信号の勾配 tan-1θは、スイッ
チング素子5 が接続されていないときの出力信号の勾配
tan-1φに比較して急になるから、立ち下がり時間まで
長くなってしまうということがなくなる。
【0032】また、スイッチング素子5 は、ディプレッ
ションモードのMOSFETであるから、例えば、JF
ET等の他の素子に比較して、製作がやり易くなる。
【0033】次に、本発明の第2実施形態を図3及び図
4に基づいて以下に説明する。なお、第1実施形態と実
質的に同一の機能を有する素子には同一の符号を付し、
第1実施形態と異なるところのみ記す。第1実施形態で
は、出力用MOSFET3 はNチャネル型エンハンスメ
ントモードであり、スイッチング素子5 はディプレッシ
ョンモードのMOSFETであるが、本実施形態では、
出力用MOSFET3はNチャネル型ディプレッション
モードであり、スイッチング素子5 はエンハンスメント
モードのMOSFETとなっている。
【0034】詳しくは、出力用MOSFET3 は、その
ゲートがスイッチング素子5 であるエンハンスメントモ
ードのMOSFETのドレインに接続されている。
【0035】スイッチング素子5 であるエンハンスメン
トモードのMOSFETは、そのゲートが出力用MOS
FET3 のソースに接続され、ソースが制御用MOSF
ET6 のソースに接続されている。
【0036】次に、図4(a) 及び(b) に基づいて動作を
説明する。同図(a) に示すように、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、電荷は、出力
用MOSFET3 のゲートソース間電圧がしきい値電圧
以下であるために、制御端子であるゲートにしきい値電
圧を超える電圧が印加されずに高インピーダンス状態と
なっているスイッチング素子5 を通らずに、通電が制限
される電流制限素子4 である電流制限用抵抗4aを通って
徐々に充電されるとともに、制御用MOSFET6 のド
レインソース間及び制御用抵抗7 に電流が流れる。
【0037】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 のドレインソース間が高
インピーダンス状態になって、出力用MOSFET3 の
ゲートとソースとの間に電荷が、それまでよりは効率良
く充電されるようになる。
【0038】やがて、出力用MOSFET3 のゲートソ
ース間電圧がしきい値電圧を超えると、出力用MOSF
ET3 のゲートソース間に充電される電荷は、制御端子
に印加される電圧がしきい値電圧を超えて高インピーダ
ンス状態から低インピーダンス状態へ変化したスイッチ
ング素子5 を通り、出力用MOSFET3 のゲートソー
ス間に速やかに充電されて、出力用MOSFET3 のド
レインソース間が、低インピーダンス状態から高インピ
ーダンス状態へ変化し始めて、同図(b) に実線で示すよ
うに、出力信号が立ち下がり始める。
【0039】そして、同図(a) に示すように、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 のドレインソー
ス間が高インピーダンス状態から低インピーダンス状態
へ変化し、出力用MOSFET3 のゲートソース間に充
電された電荷は、スイッチング素子であるエンハンスメ
ントモードのMOSFETに形成されている、いわゆる
ボディダイオードを通り、制御用MOSFET6 のドレ
インソース間を通って速やかに放電され、同図(b) に示
すように、出力用MOSFET3 のドレインソース間が
低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化
して、出力信号が立ち上がる。
【0040】かかる半導体リレーにあっては、光起電力
の発生時に、ディプレッションモードの出力用MOSF
ET3 のゲートソース間に充電される電荷は、ディプレ
ッションモードの出力用MOSFET3 のゲートソース
間電圧がしきい値電圧を超えるまでは高インピーダンス
であるスイッチング素子5 を流れずに、スイッチング素
子5 に並列接続された電流制限用抵抗4aを通って徐々に
充電されるので、入力信号が立ち上がる時点T4 から、
ディプレッションモードの出力用MOSFET3 のドレ
インソース間が低インピーダンス状態から高インピーダ
ンス状態になって出力信号が立ち下がり始める時点T5
までの時間、いわゆるディレイ時間T6が長くなるか
ら、ディプレッションモードの出力用MOSFET3 を
常閉側接点として使用することにより、従来例のように
制御回路を接続して実装面積を広くすることなく、いわ
ゆるBBM型の動作である常開側接点がオンになる時点
より先に常閉側接点がオフになる図4(b) の破線の状態
とは異なって、常開側接点がオンになる時点より遅れて
常閉側接点がオフになる、いわゆるMBB型の動作をす
ることができる。
【0041】しかも、出力用MOSFET3 のゲートソ
ース間電圧がしきい値を超えてからは、低インピーダン
ス状態になっているスイッチング素子5 を通って充電さ
れるので、出力信号の勾配 tan-1θは、スイッチング素
子5 が接続されていないときの出力信号の勾配 tan-1φ
に比較して急になるから、立ち下がり時間まで長くなっ
てしまうということがなくなる。
【0042】また、スイッチング素子5 は、エンハンス
メントモードのMOSFETであるから、例えば、JF
ET等の他の素子に比較して、製作がやり易くなる。
【0043】次に、本発明の第3実施形態を図5に基づ
いて以下に説明する。この第3実施形態の半導体リレー
は、第1実施形態の半導体リレーからなる第1の半導体
リレー部10及び第2実施形態の半導体リレーからなる第
2の半導体リレー部20を備えている。
【0044】詳しくは、第1の半導体リレー部10は、第
1実施形態の半導体リレーにおける各素子、つまり、発
光ダイオード1 、フォトダイオードアレイ2 、出力用M
OSFET3 、電流制限素子4 である電流制限用抵抗4
a、スイッチング素子5 、制御用MOSFET6 、制御
用抵抗7 にそれぞれ対応する、第1の発光ダイオード1
1、第1のフォトダイオードアレイ21、第1の出力用M
OSFET31、第1の電流制限素子41である第1の電流
制限用抵抗41a 、第1のスイッチング素子51、第1の制
御用MOSFET61、第1の制御用抵抗71を備え、第1
の制御用MOSFET61及び第1の制御用抵抗71によ
り、第1の制御手段101 が構成されている。
【0045】第2の半導体リレー部20は、第2実施形態
の半導体リレーにおける各素子、つまり、発光ダイオー
ド1 、フォトダイオードアレイ2 、出力用MOSFET
3 、電流制限用抵抗4a、スイッチング素子5 、制御用M
OSFET6 、制御用抵抗7にそれぞれ対応する、第2
の発光ダイオード12、第2のフォトダイオードアレイ2
2、第2の出力用MOSFET32、第2の電流制限素子4
2である第2の電流制限用抵抗42a 、第2のスイッチン
グ素子52、第2の制御用MOSFET62、第2の制御用
抵抗72を備え、第2の制御用MOSFET62及び第2の
制御用抵抗72により、第2の制御手段102 が構成されて
いる。
【0046】詳しくは、第1の出力用MOSFET31
は、そのドレインが出力端子10e に接続され、ソースが
出力端子10f に接続されている。第2の出力用MOSF
ET32は、そのドレインが出力端子10g に接続され、ソ
ースが出力端子10h に接続されている。
【0047】なお、第1及び第2の発光ダイオード11,1
2 は、並列接続されて、同一の入力信号が入力されるよ
うになっているので、第1の半導体リレー部10が、第1
実施形態の半導体リレーと同様に動作すると同時に、第
2の半導体リレー部20が、第2実施形態の半導体リレー
と同様に動作する。
【0048】かかる半導体リレーにあっては、光起電力
の発生時に、第2の出力用MOSFET32のゲートソー
ス間に充電される電荷は、第2の出力用MOSFET32
のゲートソース間電圧がしきい値電圧以下になるまでは
高インピーダンスである第2のスイッチング素子52を流
れずに、第2のスイッチング素子52に並列接続された第
2の電流制限用抵抗42a を通って徐々に充電されるの
で、入力信号が立ち上がる時点T4 から、第2の出力用
MOSFET32のドレインソース間が低インピーダンス
状態から高インピーダンス状態になって出力信号が立ち
下がり始める時点T5 までの時間、いわゆるディレイ時
間T6 が長くなるから、第2の出力用MOSFET32を
常閉側接点として使用することにより、従来例のように
制御回路を接続して実装面積を広くすることなく、第1
の出力用MOSFET31からなる常開側接点がオンにな
る時点より遅れて常閉側接点がオフになる、いわゆるM
BB型の動作をすることができる。
【0049】また、光起電力の消失時に、第1の出力用
MOSFET31のゲートソース間に充電された電荷は、
第1の出力用MOSFET31のゲートソース間電圧がし
きい値電圧になるまでは高インピーダンスである第1の
スイッチング素子51を流れずに、第1のスイッチング素
子51に並列接続された第1の電流制限用抵抗41a を通っ
て徐々に放電されるから、入力信号が立ち下がる時点T
1 から、第1の出力用MOSFET31のドレインソース
間が低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に
なって出力信号が立ち下がり始める時点T2 までの時
間、いわゆるディレイ時間T3 が長くなるので、第1の
出力用MOSFET31を常開側接点として使用すること
により、従来例のように制御回路を接続して実装面積を
広くすることなく、第2の出力用MOSFET32からな
る常閉側接点がオンになる時点よりも遅れて常開側接点
がオフになる、いわゆるMBB型の動作をすることがで
きる。
【0050】また、第1のスイッチング素子51がディプ
レッションモードのMOSFETであるとともに、第2
のスイッチング素子52がエンハスメントモードのMOS
FETであるから、例えば、JFET等の他の素子に比
較して、製作がやり易くなる。
【0051】次に、本発明の第4実施形態を図6に基づ
いて以下に説明する。なお、第2実施形態と実質的に同
一の機能を有する素子には同一の符号を付し、第2実施
形態と異なるところのみ記す。第2実施形態では、電流
制限素子4 は、電流制限用抵抗4aであるが、本実施形態
では、光起電力ダイード4bからなる構成となっている。
【0052】詳しくは、光起電力ダイード4bは、フォト
ダイオードアレイ2 よりもセルサイズを小さくすること
によって、発光ダイオード1 の光を受光して、フォトダ
イオードアレイ2 の起電力に基づく光電流よりも小さい
光電流を流す小光起電力を発生させる。なお、光起電力
ダイード4bの一部を遮光膜等で覆うことにより、前述し
た小光起電力を発生させる構成にしてもよい。
【0053】かかる半導体リレーにあっては、第2実施
形態の効果に加えて、電流制限素子4 は、半導体基板上
に設けたときには比較的大きな面積を占有してしまうこ
とになる電流制限用抵抗4aではなく、発光ダイオード1
の光を受光して起電力に基づく光電流よりも小さい光電
流を流す光小起電力を発生させる光起電力ダイオード4b
であるから、第2実施形態よりも製作がやり易くなる。
【0054】次に、本発明の第5実施形態を図7に基づ
いて以下に説明する。なお、第3実施形態と実質的に同
一の機能を有する素子には同一の符号を付し、第3実施
形態と異なるところのみ記す。第3実施形態では、第2
の電流制限素子42は、電流制限用抵抗42a であるが、本
実施形態では、第4実施形態における光起電力ダイード
42b なる構成となっている。
【0055】かかる半導体リレーにあっては、第3実施
形態の効果に加えて、第2の電流制限素子42は、半導体
基板上に設けたときには比較的大きな面積を占有してし
まうことになる電流制限用抵抗42a ではなく、発光ダイ
オード1 の光を受光して起電力に基づく光電流よりも小
さい光電流を流す光小起電力を発生させる光起電力ダイ
オード42b であるから、第3実施形態よりも製作がやり
易くなる。
【0056】なお、第1実施形態では、スイッチング素
子5 がディプレッションモードのMOSFETである
が、例えば、十分に製作がやり易いときは、JFET等
の異なる素子でもよい。
【0057】また、第2及び第4実施形態では、スイッ
チング素子5 がエンハスメントモードのMOSFETで
あるが、例えば、十分に製作がやり易いときは、JFE
T等の異なる素子でもよい。
【0058】また、第3及び第5実施形態では、第1の
スイッチング素子51がディプレッションモードのMOS
FETであるとともに、第2のスイッチング素子52がエ
ンハスメントモードのMOSFETであるが、例えば、
十分に製作がやり易いときは、いずれか一方又は両方と
も、スイッチング素子がJFET等の異なる素子でもよ
い。
【0059】また、第3及び第5実施形態では、発光素
子として、第1及び第2の発光ダイオード11,12 が接続
されているが、1つの発光ダイオ−ドのみ接続して、そ
の発光ダイオ−ドの光を第1及び第2のフォトダイオー
ドアレイ21,22 に受光させてもよい。
【0060】また、第1乃至第5実施形態では、電流制
限素子として、電流制限用抵抗又は光起電力ダイオード
が接続されているが、電流制限用抵抗又は光起電力ダイ
オードに限るものではなく、定電流回路等でもよい。
【0061】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、光起電力の消失
時に、エンハンスメントモードの出力用MOSFETの
ゲートソース間に充電された電荷は、エンハンスメント
モードの出力用MOSFETのゲートソース間電圧がし
きい値以下になるまでは高インピーダンスであるスイッ
チング素子を流れずに、スイッチング素子に並列接続さ
れた抵抗を通って徐々に放電されるから、入力信号が立
ち下がる時点から、エンハンスメントモードの出力用M
OSFETのドレインソース間が低インピーダンス状態
から高インピーダンス状態になって出力信号が立ち下が
り始める時点までの時間、いわゆるディレイ時間が長く
なるので、エンハンスメントモードの出力用MOSFE
Tを常開側接点として使用することにより、従来例のよ
うに制御回路を接続して実装面積を広くすることなく、
常閉側接点がオンになる時点より遅れて常開側接点がオ
フになる、いわゆるMBB型の動作をすることができ
る。
【0062】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、スイッチング素子は、ディプレッシ
ョンモードのMOSFETからなるから、例えば、JF
ET等の他の素子に比較して、製作がやり易くなる。
【0063】請求項3記載の発明は、光起電力の発生時
に、ディプレッションモードの出力用MOSFETのゲ
ートソース間に充電される電荷は、ディプレッションモ
ードの出力用MOSFETのゲートソース間電圧がしき
い値を超えるまでは高インピーダンスであるスイッチン
グ素子を流れずに、スイッチング素子に並列接続された
電流制限素子を通って徐々に充電されるので、入力信号
が立ち上がる時点から、ディプレッションモードの出力
用MOSFETのドレインソース間が低インピーダンス
状態から高インピーダンス状態になって出力信号が立ち
下がり始める時点までの時間、いわゆるディレイ時間が
長くなるから、ディプレッションモードの出力用MOS
FETを常閉側接点として使用することにより、従来例
のように制御回路を接続して実装面積を広くすることな
く、常開側接点がオンになる時点より遅れて常閉側接点
がオフになる、いわゆるMBB型の動作をすることがで
きる。
【0064】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明の効果に加えて、スイッチング素子は、エンハンスメ
ントモードのMOSFETからなるから、例えば、JF
ET等の他の素子に比較して、製作がやり易くなる。
【0065】請求項5記載の発明は、光起電力の発生時
に、第2の出力用MOSFETのゲートソース間に充電
される電荷は、第2の出力用MOSFETのゲートソー
ス間電圧がしきい値以下になるまでは高インピーダンス
である第2のスイッチング素子を流れずに、第2のスイ
ッチング素子に並列接続された第2の電流制限素子を通
って徐々に充電されるので、入力信号が立ち上がる時点
から、第2の出力用MOSFETのドレインソース間が
低インピーダンス状態から高インピーダンス状態になっ
て出力信号が立ち下がり始める時点までの時間、いわゆ
るディレイ時間が長くなるから、第2の出力用MOSF
ETを常閉側接点として使用することにより、従来例の
ように制御回路を接続して実装面積を広くすることな
く、第1の出力用MOSFETからなる常開側接点がオ
ンになる時点より遅れて常閉側接点がオフになる、いわ
ゆるMBB型の動作をすることができる。
【0066】また、光起電力の消失時に、第1の出力用
MOSFETのゲートソース間に充電された電荷は、第
1の出力用MOSFETのゲートソース間電圧がしきい
値以下になるまでは高インピーダンスである第1のスイ
ッチング素子を流れずに、第1のスイッチング素子に並
列接続された第1の電流制限素子を通って徐々に放電さ
れるから、入力信号が立ち下がる時点から、第1の出力
用MOSFETのドレインソース間が低インピーダンス
状態から高インピーダンス状態になって出力信号が立ち
下がり始める時点までの時間、いわゆるディレイ時間が
長くなるので、第1の出力用MOSFETを常開側接点
として使用することにより、従来例のように制御回路を
接続して実装面積を広くすることなく、第2の出力用M
OSFETからなる常閉側接点がオンになる時点より遅
れて常開側接点がオフになる、いわゆるMBB型の動作
をすることができる。
【0067】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発
明の効果に加えて、第1のスイッチング素子は、ディプ
レッションモードのMOSFETからなるから、例え
ば、JFET等の他の素子に比較して、製作がやり易く
なる。
【0068】請求項7記載の発明は、請求項5記載の発
明の効果に加えて、第2のスイッチング素子は、エンハ
ンスメントモードのMOSFETからなるから、例え
ば、JFET等の他の素子に比較して、製作がやり易く
なる。又は、請求項6記載の発明よりも、一段と、製作
がやり易くなる。
【0069】請求項8記載の発明は、請求項2乃至7の
いずれかに記載の発明の効果に加えて、電流制限素子又
は第2の電流制限素子は、半導体基板上に設けたときに
は比較的大きな面積を占有してしまうことになる抵抗
や、複数個の素子を必要として構成が比較的複雑な定電
流回路ではなく、発光素子の光を受光して起電力に基づ
く光電流よりも小さい光電流を流す小起電力を発生させ
る光起電力ダイオードであるから、製作がやり易くな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の回路図である。
【図2】同上の動作説明図である。
【図3】本発明の第2実施形態の回路図である。
【図4】同上の動作説明図である。
【図5】本発明の第3実施形態の回路図である。
【図6】本発明の第4実施形態の回路図である。
【図7】本発明の第5実施形態の回路図である。
【図8】従来例の回路図である。
【図9】同上に制御回路を接続した状態を示す回路図で
ある。
【図10】同上が制御回路に制御された状態の動作説明
図である。
【符号の説明】
1 発光素子 2 受光素子 3 出力用MOSFET 4 電流制限素子 4b 光起電力ダイオード 5 スイッチング素子 11 第1の発光素子 12 第2の発光素子 21 第1の受光素子 22 第2の受光素子 31 第1の出力用MOSFET 32 第2の出力用MOSFET 41 第1の電流制限素子 42 第2の電流制限素子 42b 光起電力ダイオード 51 第1のスイッチング素子 52 第2のスイッチング素子 100 制御手段 101 第1の制御手段 102 第2の制御手段

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、受光素子により発生された光起電力が印加して電荷
    が充電されることによりゲートソース間電圧がしきい値
    を超えるとドレインソース間が低インピーダンス状態に
    変化し始めるエンハンスメントモードの出力用MOSF
    ETと、エンハンスメントモードの出力用MOSFET
    のゲートソース間に接続され受光素子による光起電力の
    発生時に高インピーダンス状態になり光起電力の消失時
    に低インピーダンス状態になることによりエンハンスメ
    ントモードの出力用MOSFETにおける充放電を制御
    する制御手段と、を備えた半導体リレーにおいて、 前記電荷の放電経路に直列接続された電流制限素子と、
    電流制限素子に並列接続され制御端子に前記しきい値を
    超える電圧が印加されると放電方向が高インピーダンス
    状態に変化するスイッチング素子と、が設けられたこと
    を特徴とする半導体リレー。
  2. 【請求項2】 前記スイッチング素子は、ディプレッシ
    ョンモードのMOSFETからなることを特徴とする請
    求項1記載の半導体リレー。
  3. 【請求項3】 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、受光素子により発生された光起電力が印加して電荷
    が充電されることによりゲートソース間電圧がしきい値
    を超えるとドレインソース間が高インピーダンス状態に
    変化し始めるディプレッションモードの出力用MOSF
    ETと、ディプレッションモードの出力用MOSFET
    のゲートソース間に接続され受光素子による光起電力の
    発生時に高インピーダンス状態になり光起電力の消失時
    に低インピーダンス状態になることによりディプレッシ
    ョンモードの出力用MOSFETにおける充放電を制御
    する制御手段と、を備えた半導体リレーにおいて、 前記電荷の充電経路に直列接続された電流制限素子と、
    電流制限素子に並列接続され制御端子に前記しきい値を
    超える電圧が印加されると充電方向が低インピーダンス
    状態に変化するスイッチング素子と、が設けられたこと
    を特徴とする半導体リレー。
  4. 【請求項4】 前記スイッチング素子は、エンハンスメ
    ントモードのMOSFETからなることを特徴とする請
    求項3記載の半導体リレー。
  5. 【請求項5】 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第1の受光
    素子と、第1の受光素子により発生された光起電力が印
    加して電荷が充電されることによりゲートソース間電圧
    がしきい値を超えるとドレインソース間が低インピーダ
    ンス状態に変化し始める第1の出力用MOSFETと、
    第1の出力用MOSFETのゲートソース間に接続され
    第1の受光素子による光起電力の発生時に高インピーダ
    ンス状態になり光起電力の消失時に低インピーダンス状
    態になることにより第1の出力用MOSFETにおける
    充放電を制御する第1の制御手段と、発光素子の光を受
    光して光起電力を発生する第2の受光素子と、第2の受
    光素子により発生された光起電力が印加して電荷が充電
    されることによりゲートソース間電圧がしきい値を超え
    るとドレインソース間が高インピーダンス状態に変化し
    始める第2の出力用MOSFETと、第2の出力用MO
    SFETのゲートソース間に接続され第2の受光素子に
    よる光起電力の発生時に高インピーダンス状態になり光
    起電力の消失時に低インピーダンス状態になることによ
    り第2の出力用MOSFETにおける充放電を制御する
    第2の制御手段と、を備えた半導体リレーにおいて、 前記第1の受光素子による光起電力の消失時における電
    荷の放電経路に直列接続された第1の電流制限素子と、
    第1の電流制限素子に並列接続され制御端子に前記しき
    い値を超える電圧が印加されると放電方向が高インピー
    ダンス状態に変化する第1のスイッチング素子と、前記
    第2の受光素子による光起電力の発生時における電荷の
    充電経路に直列接続された第2の電流制限素子と、第2
    の電流制限素子に並列接続され制御端子に前記しきい値
    を超える電圧が印加されると充電方向が低インピーダン
    ス状態に変化する第2のスイッチング素子と、が設けら
    れたことを特徴とする半導体リレー。
  6. 【請求項6】 前記第1のスイッチング素子は、ディプ
    レッションモードのMOSFETからなることを特徴と
    する請求項5記載の半導体リレー。
  7. 【請求項7】 前記第2のスイッチング素子は、エンハ
    ンスメントモードのMOSFETからなることを特徴と
    する請求項5又は6のいずれかに記載の半導体リレー。
  8. 【請求項8】 前記電流制限素子又は前記第2の電流制
    限素子は、前記発光素子の光を受光して前記起電力に基
    づく光電流よりも小さい光電流を流す小光起電力を発生
    させる光起電力ダイードからなることを特徴とする請求
    項3乃至7のいずれかに記載の半導体リレー。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015212147A (ja) * 2015-08-13 2015-11-26 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置
US9744926B2 (en) 2013-01-24 2017-08-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicular power supply apparatus
CN108682700A (zh) * 2018-06-04 2018-10-19 浙江宝利特新能源股份有限公司 一种mbb多主栅电池片叠片组件及光伏组件
CN108807575A (zh) * 2018-06-04 2018-11-13 浙江宝利特新能源股份有限公司 一种mbb多主栅电池片叠片组件的制备方法

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