JPH1117214A - 半導体リレー - Google Patents

半導体リレー

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JPH1117214A
JPH1117214A JP16673997A JP16673997A JPH1117214A JP H1117214 A JPH1117214 A JP H1117214A JP 16673997 A JP16673997 A JP 16673997A JP 16673997 A JP16673997 A JP 16673997A JP H1117214 A JPH1117214 A JP H1117214A
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JP
Japan
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light
source
resistors
output
potential
Prior art date
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Pending
Application number
JP16673997A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Izumi
雅裕 泉
Shigeo Akiyama
茂夫 秋山
Toyofumi Sate
豊文 左手
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1117214A publication Critical patent/JPH1117214A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度上昇による損傷を防止する。 【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
して充電されて低インピーダンス状態に変化する出力用
MOSFET3 と、出力用MOSFETの充放電を制御
する制御手段40と、を備えた半導体リレーにおいて、抵
抗値の温度係数が互いに異なることにより温度上昇とと
もに電位が高くなる接続点でもって接続された第1及び
第2の抵抗4,5 と、出力用MOSFET3 のゲートソー
ス間に入出力端子が接続されるとともに第1及び第2の
抵抗4,5 の接続点に接続された制御端子の電位が所定電
位よりも高くなると導通状態になる加熱保護用トランジ
スタ8 と、が設けられた構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光結合方式を用い
た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として、図
4に示すものがある。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、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
化する出力用MOSFETC と、出力用MOSFETC
のゲートソース間に接続され受光素子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るとともに光起電
力の消失時に低インピーダンス状態になる制御用トラン
ジスタD1を含み出力用MOSFETC における電荷の充
放電を制御する制御手段D と、を備えている。詳しく
は、制御手段D は、制御用トランジスタD1及びその制御
用トランジスタD1のゲートソース間に接続された制御用
抵抗D2からなる。
【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、そのゲートソース間に光起電力が印加
して充電され、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から低イ
ンピーダンス状態に変化して、ドレイン電流が流れよう
になる。
【0004】また、発光素子A が発光しなくなると、受
光素子B が光起電力を発生しなくなり、出力用MOSF
ETC は、そのゲートソース間に充電された電荷が放電
されて、ゲートソース間電圧がしきい値以下になると、
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、ドレイン電流が流れなくな
る。
【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
流が所定電流以上流れると、出力用MOSFETC が加
熱されるようになり、半導体リレーそのものも温度上昇
して、損傷してしまう恐れがある。
【0006】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、温度上昇による損傷を
防止できる半導体リレーを提供することにある。
【0007】
【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する出力
用MOSFETと、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るとともに光起電力の消失時に低イ
ンピーダンス状態になる制御用トランジスタを含み出力
用MOSFETにおける電荷の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、抵抗値の温度係
数が互いに異なることにより温度上昇とともに電位が高
くなる接続点でもって接続された第1及び第2の抵抗
と、前記出力用MOSFETのゲートソース間に入出力
端子が接続されるとともに第1及び第2の抵抗の接続点
に接続された制御端子の電位が所定電位よりも高くなる
と導通状態になる加熱保護用トランジスタと、が設けら
れた構成にしてある。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記第1及び第2の抵抗は、それらの抵抗
値の温度係数の正負の符号が互いに異なる構成にしてい
る。
【0009】
【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 、第1の抵抗4
、第2の抵抗5 、第3の抵抗6 、ツェナーダイオード7
、加熱保護用トランジスタ8 、制御用MOSFET
(制御用トランジスタ)9 、制御用抵抗10を備えて構成
されている。
【0010】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、
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。詳しくは、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の直列個数は、出力用MOSFE
T3 のしきい値電圧よりも高い電圧を発生するよう設定
されている。
【0011】出力用MOSFET3 は、Nチャンネル型
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20c に接続され、ソースが出力端子20d に接続
されている。
【0012】第1の抵抗4 は、拡散処理してなる拡散抵
抗であって、その抵抗値の温度係数が正の符号を有して
いるために、図2に実線で示すように、温度上昇ととも
に抵抗値が増大する。この第1の抵抗4 は、その一端が
出力用MOSFET3 のソースに接続されている。
【0013】第2の抵抗5 は、多結晶シリコンからな
り、その抵抗値の温度係数が負の符号を有しているため
に、図2に破線で示すように、温度上昇とともに抵抗値
が減少する。この第2の抵抗5 は、その一端が接続点で
もって第1の抵抗4 と接続されて直列回路30をなすとと
もに、他端が第3の抵抗6 を介して出力用MOSFET
3 のゲートに接続されている。この直列回路30は、ツェ
ナーダイオード7 と並列接続されているから、両端電圧
が一定となる。従って、この直列回路30の接続点は、温
度が上昇するにつれて、電位が上昇する。
【0014】加熱保護用トランジスタ8 は、出力用MO
SFET3 のゲートソース間に入出力端子が接続される
とともに、第1及び第2の抵抗4,5 の接続点に制御端子
が接続されている。この加熱保護用トランジスタ8 は、
制御端子の電位が所定電位よりも高くなると導通状態と
なるノーマリオフ型である。
【0015】制御用MOSFET(制御用トランジス
タ)9 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10と共に、出力用MOSFET3 におけ
る充放電を制御する制御手段40を構成する。この制御用
MOSFET9 は、ゲートが制御用抵抗10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
ースに接続されるとともに制御用抵抗10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。
【0016】次に、このものの動作を説明する。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MOSFET3 のゲートソース間に電荷が充電さ
れるとともに、制御用MOSFET9 のドレインソース
間に電流が流れ、制御用抵抗10に電流が流れる こうして、制御用抵抗10に電流が流れると、制御用抵抗
10の両端に電位差が発生し、その電位差によって制御用
MOSFET9 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MOS
FET3 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する。
【0017】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10の両端に電位差が発生しなくなって、制御用
MOSFET9 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MOS
FET3 のゲートソース間に充電された電荷が、制御用
MOSFET9 のドレインソース間を通って速やかに放
電され、出力用MOSFET3 のドレインソース間が高
インピーダンス状態へ変化する。
【0018】また、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
状態へ変化して、ドレインソース間に電流が流れている
ときに、過電流や短絡電流が流れたりして温度上昇する
と、第1及び第2の抵抗4,5の接続点は、図3に示すよ
うに、電位が高くなる。そして、温度がTstd を超え
て、第1及び第2の抵抗4,5 の接続点が、所定電位V1
よりも高くなると、加熱保護用トランジスタ8 は、その
制御端子の電位が所定電位V1 よりも高電位となって、
出力用MOSFET3 のゲートソース間に接続された入
出力端子間が導通状態となり、出力用MOSFET3 の
ゲートソース間に充電された電荷が加熱保護用トランジ
スタ8 を通じて放電する。そうすると、出力用MOSF
ET3 のゲートソース間の電位がしきい値以下になっ
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に変化し、出
力用MOSFET3 のドレインソース間に電流が流れな
くなる。
【0019】かかる半導体リレーにあっては、前述した
ように、出力用MOSFET3 のドレインソース間の電
流に基づき温度上昇すると、加熱保護用トランジスタ8
の制御端子が接続された第1及び第2の抵抗4,5 の接続
点は、抵抗値の温度係数が互いに異なることにより電位
が高くなる。こうして、第1及び第2の抵抗4,5 の接続
点の電位が所定電位V1 よりも高くなると、トランジス
タ8 は、その制御端子の電位が所定電位V1 よりも高電
位となって、出力用MOSFET3 のゲートソース間に
接続された入出力端子間が導通状態となり、出力用MO
SFET3 のゲートソース間に充電された電荷が加熱保
護用トランジスタ8 を通じて放電するから、出力用MO
SFET3 のゲートソース間の電位がしきい値以下にな
って、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に変化し、
出力用MOSFET3 のドレインソース間に電流が流れ
なくなり、温度上昇しなくなるので、損傷しなくなる。
【0020】また、第1及び第2の抵抗4,5 は、それら
の抵抗値の温度係数の正負の符号が互いに異なるから、
温度上昇とともに確実に、第1及び第2の抵抗4,5 の接
続点の電位が変化するよう両抵抗4,5 の間に抵抗値に差
が生じるので、第1及び第2の抵抗4,5 の温度係数の符
号が同符号の絶対値の異なる温度係数を有する場合に比
較して、第1及び第2の抵抗4,5 の接続点の電位が温度
上昇とともに高くなる抵抗の設計がやり易くなる。
【0021】なお、本実施形態では、第1の抵抗4 の温
度係数が正の符号を有し、第2の抵抗5 の温度係数が負
の符号を有していることにより、第1及び第2の抵抗4,
5 の接続点の電位が、温度上昇とともに高くなる構成に
なっているが、第1及び第2の抵抗4,5 の温度係数の符
号が同符号の絶対値の異なる温度係数を有することによ
り、第1及び第2の抵抗4,5 の接続点の電位が、温度上
昇とともに高くなる構成であっても、同様の効果を奏す
ることができる。
【0022】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、出力用MOSF
ETのドレインソース間の電流に基づき温度上昇する
と、加熱保護用トランジスタの制御端子が接続された第
1及び第2の抵抗の接続点は、抵抗値の温度係数が互い
に異なることにより電位が高くなる。こうして、第1及
び第2の抵抗の接続点の電位が所定電位よりも高くなる
と、加熱保護用トランジスタは、その制御端子の電位が
所定電位よりも高電位となって、出力用MOSFETの
ゲートソース間に接続された入出力端子間が導通状態と
なり、出力用MOSFETのゲートソース間に充電され
た電荷が加熱保護用トランジスタを通じて放電するか
ら、出力用MOSFETのゲートソース間の電位がしき
い値以下になって、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
に変化し、出力用MOSFETのドレインソース間に電
流が流れなくなり、温度上昇しなくなるので損傷しなく
なる。
【0023】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、第1及び第2の抵抗は、それらの抵
抗値の温度係数の正負の符号が互いに異なるから、温度
上昇とともに確実に、第1及び第2の抵抗の接続点の電
位が変化するよう両抵抗の間に抵抗値に差が生じるの
で、第1及び第2の抵抗の温度係数の符号が同符号の絶
対値の異なる温度係数を有する場合に比較して、第1及
び第2の抵抗の接続点の電位が温度上昇とともに高くな
る抵抗の設計がやり易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の回路図である。
【図2】同上の第1及び第2の抵抗の温度係数の説明図
である。
【図3】同上の第1及び第2の抵抗の接続点の電位と温
度との関係の説明図である。
【図4】従来例の回路図である。
【符号の説明】
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) 3 出力用MOSFET 4 第1の抵抗 5 第2の抵抗 8 加熱保護用トランジスタ 9 制御用MOSFET(制御用トランジスタ) 40 制御手段 V1 所定電位

Claims (2)

    【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する出力用MOSFET
    と、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
    になるとともに光起電力の消失時に低インピーダンス状
    態になる制御用トランジスタを含み出力用MOSFET
    における電荷の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、 抵抗値の温度係数が互いに異なることにより温度上昇と
    ともに電位が高くなる接続点でもって接続された第1及
    び第2の抵抗と、前記出力用MOSFETのゲートソー
    ス間に入出力端子が接続されるとともに第1及び第2の
    抵抗の接続点に接続された制御端子の電位が所定電位よ
    りも高くなると導通状態になる加熱保護用トランジスタ
    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】 前記第1及び第2の抵抗は、それらの抵
    抗値の温度係数の正負の符号が互いに異なることを特徴
    とする請求項1記載の半導体リレー。
JP16673997A 1997-06-24 1997-06-24 半導体リレー Pending JPH1117214A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476850B1 (en) 2021-03-23 2022-10-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor relay device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476850B1 (en) 2021-03-23 2022-10-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor relay device
US11916547B2 (en) 2021-03-23 2024-02-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor relay device

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