JPS58501395A - オプトエレクトロニク半導体デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 固体継電器および調整器 発明の背景 発明の分野 本発明扛、可動部品を持っていない改良された固体継電器（ｒｇｌａｙ）又は調 整器（ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）　に関するものであり、更に具体的に云うと、入力 電流と出力電流導通パスの間を電気的に絶縁分離し、しか電光学的に結合してお シ、入力バスのインピーダンスが入力電流に応答して変化する改良された回路お よびオプトエレクトニク半導体デバイスに関する。

先行技術の説明 機械的には結合されているが電気的に絶縁（ｉｐａ１ｇｔａ４）された制御電流 に応答してパワー回路におする電流の流れを調整又は切換える電気機械的継電器 および調整器の代わりになりうる可動部品のない固体デバイスの必要性は益々増 大しつつある。ここで用いられている継電器（ｒｇｌａｙ）という語は、連続的 に変化するインピーダンスを有するデバイス、例えば調整器とともに、限られた 数のインピーダンス状態９例えはオフ又はオン、高又は低などを有するデバイス を含む。電気光学デバイスは、光電性（光感度のある）ダイオード又はトランジ スタと結合させると、固体継電器又社―整器としてこの機能を行うことができる 。この場合に社、入力および出力回路は＠械的に結合されるのではなく光学的に 結合されておシ。

可動部品は存在しない。そのようなデバイスＬ米国特許＄　４，２２７，０９８ 号に記述されており、そこでは発光ダイオード（ＬＥＤ）が直列ストリングの光 起電性ダイオードによってＭＯ５電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ＞　に結 合されている。ＬＥＤｔ付勢すると、　ＭＯＳＦＥＴ　Ｃ）ソースドレイン端子 間のインピーダンスは機械的継電器と同様に広い範囲にわたって変化し、ターン オン又はオフを行う。

別の実施例が米国特許第４，１６６．２２４号に記述されておシ、そこではＬＥ Ｄと光起電性ダイオードストリングの組合せがサイリスタを付勢するのに用いら れているので。

サイリスタをオン状態に切換えることができる。

先行技術デバイスの１大な欠点は、そのスイッチング速度が半導体デバイスから 通常光られるスイッチング速度に比べて比較的遅いことである。例えば、米国特 許第４．２２７，０９８号のデバイス線約１ミリ秒のターンオンおよびターンオ フ時間を有するものとして記述されている。

従って１本発明の目的は、スイッチング時間９％にターンオン時間が短縮されて いる改良された光結合固体継電器を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、　ＩＥｌ）をトランジスタの出力に結合させる光起 電性ダイオードの出力電圧に悪影響を与えることなくスイッチング時間１％にタ ーンオフ時間が短縮されている改良された光結合固体継電器會提供することであ る。

本発明のもう１つの目的は、変化する値の放電抵抗。

即ち光が吸収されつつある時には高値を、光が吸収されていない時には低値を有 する放電抵抗を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的ｄ、　、ＬＥＤなどの１個又はそれ以上の入力光源 に光結合された第２の光起電性ダイオードストリング（Ｉｔｙｉｎｇ）によって 駆動されるアクティブプルダウンデバイス（ａｃｔｉｖｅ　ｐ＃ｌｌ−ｄａｗｎ 　ｄｅｖｉｃｅ）の形ｔした可変放電抵抗を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、２つの入力回路が存在し、そのうちの１つは付 勢されると動作して継電器をターンオンさせ、第２の入力回路は付勢されると第 １回路の作用をくつがえす（＃シーｒ−ｒｉｄｓ’）　ように動作し、固体継電 器をターンオフさせるか又はその継電器を中間インピーダンス状態におく固体継 電器を提供することである。

発明の要約 これらの、およびその他の目的および利点は本発明に従って達成されるものでお り２本発明の第１側面によって１ｇ１光起電性（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）手 段が具えられ、光入力に応答して第１制御電圧を発生させ、この第１制御電圧は パワー電界効果トランジスタの制御＠子に印加されてパワー電界効果トランジス タの出力（ソース−ドレイン）端子間のインピーダンス状態を変化させ、またそ の制御端子り第２光起電性手段に結合されたデプレション形又はそれと叫価な形 の第２放電電界効果トランジスタを具え光に応答して＠２制制御圧管発生させ、 その出力（ソース−ドレイン）端子はパワー電界効果トランジスタの制御端子と 基準端子に接続されてパワー電界効果トランジスタの制御および基準端子の両端 に可変インピーダンスを与え、このインピーダンスは光が第２光起電性手段に投 射されている時には高（ｈｉｇｋ）になシ、光が取シ除かれた時には低（’ａｔ ）になる。

の第１および第２制御電圧を発生させるための第１および第２光起電性手段が光 起電性ダイオードの直列接続ストリングによって与えられている。

本発明の更にもう１つの側面によると、ノくワー電界効果トランジスタおよび放 電電界効果トランジスタにそれぞれ制御電圧を供給する光起電性ダイオードスト リングは、それぞれのトランジスタへ供給される制御電圧が反対の極性になるよ うに配置されている。

上述の、およびその他の目的１％徴および利点は添付の図面ならびに下記の詳細 な説明から更に一層よく理解される。

図面の簡単な説明 第１図ＡＦｉｔ先行技術による固体継電器の１実施例の概略図である。

第１図ＢＦｉ、先行技術による固体継電器の別の実施例の概略図である。

第２図ＡＦｉｔ　本発明による固体継電器の１実施例の概略図である。

第２図Ｂは２本発明による固体継電器の別の実施例の概略図である。

図面の詳細説明 第１図Ａを参照すると、先行技術の固体継電器１０は。

陰極１２および陽極１３を有し１対の端子１９および２０の間に直列援助（ｚｇ ｒｉａｚ−ａｉｅＬｉ％り関係で接続された光起電性ダイオード１８のストリン グ又はアレー１７に光結合した発光ダイオード１１　ｔ−含み、端子１９は直列 ストリングの一端にある光起電性ダイオードの陽極に接続され、端子２０は直列 ス）　Ｉ）ングのもう一方の端にある光起電性ダイオードの陰極に接続されてい る。パワーＭＯ５ＦＥＴ　２５は電流搬送端子Ｕ（ドレイン）および２７（ソー ス）、基板に結合された基準電極２９．および制御（ゲート）端子１有する。制 御電流入力端子１４および１６Ｆｉ発光ダイオード（ＬＥＤ）１１に結合するた めに具えられている。ＬＥＤｌｌの陽極１３は電流制限抵抗１５を介して端子１ ６に接続されている。ＬＥＤｌｌの陰極１２は端子１４に接続されている。

光起電性ダイオードアレー１７　ｉ　ＬＥＤ　１１　にょシ放射される光をさえ ぎる（インタセブ両ように配置されている。

ダイオードストリング１７の端子１９はトランジスタ２５のゲート２８に接続さ れている。フォトダイオードストリング１７の端子２０はトランジスタ２５の基 準端子２９に接続され、ｔた電流搬送端子２７（ソース）に接続されている。出 力端５１．５２ｈそれぞれ電流搬送端子２６．２７に接続されている。固定分路 放電抵抗２１がＭＯ５ＦＥＴ２５の制御ｌｌ（ゲート）電極２８と基準電極２９ の間に具えられておＦ）、　ＭＯ５ＦＥＴ２５の内部ゲート容量６８を放電させ る。第１図Ａの回路配置は、固体継電器が端子３１．３２間に実質的に直流を導 通している場合に用いるのに適している。

第２図Ｂは、先行技術による第１図Ａの代わシの実施例であり、そこではトラン ジスタ２５の基準端子２９はダイオード３５および５６によって電流搬送端子２ ６および２７に接続され、それらのダイオードの間の共通点（ｃｏｘｓｓ＊　ｐ ｅｉ＊ｔ）は外部回路に対する接地としての役目をしている。この配置は端子３ １および６２０間に実質的に交流が導通される場合に用いるのに適している。

下記は先行技術回路動作の簡単な説明である。端子１４および１６に印加された 制御１信号亀流ＦｉＬＥＤ１１ｔｌ−発光２２させ、この光が光起電性ダイオー ドストリングにあたるとこのストリングは電圧を発生させ、その電圧が端子１９ −２０に現われる。この電圧りまた抵抗２１の両端およびゲート入力容量６８を 有するＭＯＳＦＥＴ　２５のゲート２８にも現われる。この電圧がＭＯ５ＦＥＴ ２５のしきい値を圧會超えると５　このＭＯ５Ｆｕ２５がエンハンスメント形の ものであるとすると継電器端子３１−３２間のインピーダンスは高値から低値に 変化する。

先行技術回路のターンオン時間は、大部分は光起電性ダイオードストリング１７ がＭＯ５ＦＥＴ２５のゲート−基板容量３８を変化しうる速度によって制限され る。このターンオン時間は主として容量３８のＲＣ時定数および分路放電抵抗２ １によって決定される。先行技術デバイスにおいては、固定分路抵抗２１４１代 表的な場合には１５メグオ一ム程度であシ、この抵抗はパワーＭＯ５ＦＥＴのゲ ート端子の比較的大きいキャパシタンスと組合わさって１ミリ秒程度の減衰時間 定数を生じさせる。それより低い分路抵抗２１値を用いることは先行技術回路に おいては実際的ではない。その理由り、よシ低い抵抗値は、望ましくないことで あるが、光起電性ダイオートス）　ＩＪング１７の出力電圧を低下させ、　ＭＯ ＳＦＥＴへの駆動（ｄｒｉｖｅ）　ｋ低下させ、ターンオンに悪影響を与えるか らである。従って、比較的遅いスイッチング時間、特にターンオフ時間が依然問 題として残る。

第２図Ａにおいて２本発明による固体継電器２４に。

先行技術の場合と同様にＬＥＤｌｌ　、第１光起電性ダイオードストリング１７ およびＭＯ５ＦＥＴ２５　ｔ−含む。（第１図Ａ−Ｅの回ｊ１２を素子と同様な 第２図Ａ−Ｈの回路素子は同一参照数字によって示されている。）固体継電器２ ４は、ドレイン４１．ソース４２および制御（ゲート）端子４３を有する接合電 界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）４０．および個々のダイオード６１からなる光 起電性ダイオードストリング６０ｔ・らなる可変分路放電抵抗３９を更に含む。

ＪＦＥＴ４０のドレイン端子４１は電界効果トランジスタ２５０制御端子に接続 されておシアトランジスタ４０の基準（ソース）端子４２＃ｉ基準端子２９に接 続されている。光起電性ダイオードストリング６０の一端社トランジスタ４０の 制御ゲート４３に結合されておシ、もう一方の端はトランジスタ２５の共通線結 合基板端子２９．光起電性ダイオードストリング１７およびトランジスタ６０の 基準（ソース）端子４２に接続されている。光起電性ダイオードストリング１７ および６０はＬＥＤｌｌの近くに配置されているので、ＬＥＤｌｌによシ放射さ れる光２２は光起電性ダイオードストリング１７および６０をインタセプト（１ ｎｔｅｒｃｅｐｔ’）　する。

ＭＯ５ＦＥＴ２５は内部制御端子（ゲート）容量３８を有し。

ＪＦＥ７４０は内Ｓ制御端子（ゲート）容量４８管有する。

第２図Ａの回路は、トランジスタ２５がＮチャシネル形ＮＯ５ＦＥＴであシアト ランジスタ４０がＮチャシネルデプレション形ＪＦＥＴである場合を図示してい る。トランジスタ２５および４０を図示したように選択すると、光起電性ダイオ ードストリング１７および６０祉第２図Ａに示す極性を有することになシア光起 電性ダイオードストリング１７の端子１９ａ正となシア光起電性ダイオードスト リング１７の端子２０は負となシア光起電性ダイオードストリング６０の端子４ ６は負となシア光起電性ダイオードストリング６０の端子４７Ｕ正となる。端子 １９はトランジスタ２５０制飯端子（ゲート）を極２８およびトランジスタ４０ の端子４１に接続されている。端子４６はトランジスタ４０の端子（ゲート）４ ３に接続されている。端子２０および４７は一緒に結合されてトランジスタ２５ の基準端子２９およびトランジスタ４０の共通端子（ソース）４２に結びつけら れている。光起電性ダイオードストリング１７および６０が一定の照度の下にあ ると９発生されたトランジスタ２５および４０制御端子に印加される電圧り反対 の極性にある点が注目される。この極性の組合せは、（トランジスタ２５の端子 ２８に電圧を維持したいと思う場合には）ＬＥＤｌｌからの照度があるとトラン ジスタ４０　ｔｉ高インピーダンス状態になシ、デバイス２５の端子２８からの 電圧を取シ除きたいと思う場合には、ＬＥＤｌｌから光の放射がないとトランジ スタ４０　ｒ！低インピーダンス状態になることｔ保証する。

トランジスタ２５はＮチャシネルのものでも又はＰチャネルのものでもよく、エ ンハンスメント形でも又祉デプレション形でもよ＜ｔ　ＭＯＳＦＥＴ形でも又は ＪＦＥＴ形でもよいことが当業者によって理無される。これに対応して。

トランジスタ４０　も同様にＮチャネル形でも又＃′ｉＰチャネル形でもよい。

トランジスタ４０もまたＭＯ５ＦＥＴＯ５ＦＥＴ形感バイス１ＪＦＥＴ形デバイ スでもよいが、必ずデプレション形又はそれと同勢のものでなりれはならない。

トランジスタ２５および４０のチャネル形は独自に選択することができる。当業 者によって理解されるように。

光起電性ダイオードストリング１７の極性はトランジスタ２５の選択に対応する ように選択しなけれはならない。

同様な方法で、光起電性ダイオードストリング６０の極性および端子４７の接続 点はトランジスタ４０の選択によって決定される。その選択がどのようなもので おれ、この接ｉｔｔ、ダイオードストリング１７および６０に光があたっていな い場合にはトランジスタ４０は低インピーダンス状態になシアダイオードストリ ング１７および６０に光があたっている場合には高インピーダンス状態になるよ うに配置されなけれＬならない。

第２図Ｂは本発明の別の実旅例の概略図であシ、また可変分路放電抵抗としてＰ チャネルＪＦＥＴを使用した場合管区示しである。固体継電器３４は、ＬＥＤ１ １α−ｂｒ　を流制限抵抗１５ｇ−ｂ、および入力端子１４ｇ−ｈおよび１６ｇ −Ａ　からなる別個入力回路５５ａ−ｈを有する。光起電性テパイス部分５７は 、光起電性ダイオード１８からなる光起電性ダイオ−トストリフグ１フ、光起電 性ダイオード７１からなる光起電性ダイオードストリング７０．Ｐチャネルデプ レション形ＪＦＥＴ　５０およびｈｔｏｓｐｚｒ２５ｗ廟する。可変分路放１ｉ Ｌ抵抗４９Ｕ光起電性ターイオードストリング７０およびＪＦＥＴ　５０力・ら なる。ダイオードストリング１７の陽極１９はトランジスタ２５０制ｍ＜ゲート ）電極２８に接続されている。フォトダイオードストリング１７の陰極端子２０ はトランジスタ２５０基準端子（基板）２９に接続されている。光起電性ダイオ ードストリング７０の陽極７５はＪＦＥＴ　５０の制御（ゲート）端子５３に接 続されている。

ＪＦＥＴ５３の制御（ゲート）端子５３は内部容量５４を有する。光起電性ダイ オードストリング７０の陰極端子７２はトランジスタ２５の制御（ゲート）端子 ２８および光起電性ダイオードストリング１７の陰極１９に接続されている。

ＪＦＥ７５０のソース端子５１も同様に制御端子２８および陽極１９に接続され ている。ＰチャネルＪＦＥＴ５０のドレイン５２は基準電極２９および光起電性 ダイオードストリング１７の陰極２０に接続されている。トランジスタ２５の電 流搬送端子２６および２７　Ｕ第２図Ａの場合と同様にそれぞれ出力端子３１お よび３２に接続されている。基準電極２９社第１図Ｂの場合と同様にダイオード ３５および５６の共通点に接続されている。この接続は、固体継電器によって変 調されることが望まれる外部信号が交流形のものである場合に用いるのに適して いる。ＬＥＤおよびフォトダイオードストリング祉、　ＬＥＤｌｌｇが出す光２ ２−が光起電性ダイオードストリング１７にあたり、　ＬＥＤｌｌｂによシ放射 される光が光起電性ダイオードストリング７ｏにあたるように配置されている。

ｍ１２図Ｂは、可変抵抗放電テバイスとしてＰチャネル形ＪＰＥＴ　を用いるた め第２図Ａの回路の接続に必要な変形管示す。第２図ＡのＮチャネルＪＦＥＴ４ ０に比べた場合のＰチャネルＪＦＥ７５０の極性の必要条件を満たすために接続 および光起電性ダイオードストリング７０の極性が第２図Ａに比べて変形されて いる点が注目される。デバイス２５にＰチャネル形ＭＯ５ＦＥＴを用いることが できるようにするための光起電性ダイオードストリング１７の極性の変形は当業 者によって容易に理解されるであろう。

下記は、第２図Ａの回路の動作の説明である。ＬＥＤｌｌ（又は別の光源）から の光がない場合には、Ｎチャネルデプレション形ＪＦＥＴ４０　Ｕその低インピ ーダンス状態にあるので、制御ゲート２８は基準電極２９の電位で略々クランプ される。デバイス２５がＮチャネルエンハンスメ１４．１６および抵抗１５を通 過してＬＥＤｌｌが光を発すると。

第１光電圧（ｐｈｏｔｏ　ｖｏｌｔａｇｍ）が光起電性ダイオードストリング１ ７の両端に生じ、陽極祉正となシ、陰極り負となる。同時に、ＬＥＤｌｌからの 光２２Ｆｉまた光起電性ダイオードストリング６０にあたシ第２光電圧が生じる ので。

−極は負となシ、陽極は正となる。これらのＩＩ！１および第２光電圧はトラン ジスタ２５および４ｏの制御ゲート２８および４６にそれぞれ印加される。制御 ゲート４３に印加されたダイオードストリング６０からの電圧はテバイ番 ス４０管その高インピーダンス＃′ｉ１オフ２状態に駆動させるのに十分である 。ＪＰＥＴ４０が高インピーダンス状態になると、ダイオードストリング１７が 発生させた光電圧はトランジスタ２５０制御１端子の容量５８を充電することが でき、導通するためのしきい値よシ上に制御端子２８の電位を上昇させ、エンハ ンスメントデバイスを用いたとするとトランジスタ２５ｔ−その低インピーダン ス又はｌオン”状態におく。従って、制御電流を電極１４および１５に印加する と、出力端子３１．３２間のインピーダンスを非常に高い値（例えば数メガオー ム）から非常に低い値（例えば１オームの数十分の−）にまで下ける。従って固 体継電器および調整器２４は、可動部品を用いずに機械的継電器と同じ機能を行 う。端子３１−５２間に示されたオン状態抵抗はデバイス２５の面積を増すこと によって任意の小さい値に減らすことができる。オフ状態においてＪＰＥＴ４０ の高インピーダンスを通る漏れ電流は無視できる程度のものであるので、第２図 Ａの回路祉先行技術よシ効率的である。

ＬＥＩ）１１を通る制ａｍ流が除去された場合、又は光入力が他の方法で妨けら れた場合には、光起電性ダイオードストリング１７および６０ｔ：ｔも扛や制御 端子２８および４３へ駆動電圧を与えない。しかしコンデンサ６８および４８が それぞれ放電されてしまうｉで祉、トランジスタ２５および４０　ｄオン状態に なったままである。代表的な場合にはトランジスタ２５　ｉ！　）ランジスタ４ ｏの少くとも１．０００倍の電流搬送容量を有することが望ましく、従ってコン デンサ３８　Ｆｉはぼ同じ倍率だけコンデンサ４８よシ大きくすることができる 。コンデンサ４８　ｄ小さいので、このコンデンサはダイオードストリング６ｏ の寄生抵抗およびトランジスタ４ｏのゲートソース接合ｔ−介シて急速に放電す ることができる。１マイクロ秒また祉それ以下の程度の放電時間が代表的である 。コンデンサ４８を放電させると制御ゲート４３の電圧り零にまで低下し。

ＪＰＥＴデプレションモードトランジスタ４ｏをその低インピーダンス状態にも どし、この状ｌｌは急速にコンデンサ３８を放電しトランジスタ２５０制御端子 ２８から電圧を取シ除き、トランジスタ２５をその高インピーダンス又はｌオフ ”状態にもどす。従って、トランジスタ４０Ｌ光起電性ダイオードスタツク６ｏ とともに可変抵抗数を経路（ｐａｔｈ）を与え、この経路祉光で照らされると高 インピーダンスを示し、照明されていない場合には低インピーダンスに速やかに 切換わる。即ち、ＬＥＤ又祉又部外部照明動させる劃−信号が除去されると、先 行技術に比較して固体継電器のターンオン管早める。先行技術の約１ミリ秒のタ ーンオフ時間から約１１イクロ秒のターンオフ時間への改良が本発明によって達 成される。

第２図Ｂの回路動作を下記に＆明する。第２図Ｂにおいてハ、端子１４ａ、１６ ａ　オヨび１４ｂ、１６ｂｔ−有する２つの独立した入力制御回路が具えられて おシ、これらの回路社それぞれ独自に光２２ｇおよび２２ｂを光起電性ダイオ− トス）　ＩＪタング７および７ｏに結合させる。この配置は、光起電性ダイオー ドストリング１７の状態にＬ関係なく放電トランジスタ５０をターンおよびオフ させることによって回路の適応性（ｆｌａ：ｘｉｂｉｌｉｔｙ）を高める。例え ば。

ＬＥＤ　１１　ａを付勢して光起電性ダイオードストリング１７照明（ｉｌ１ｇ ｘａｉ％ａｔｅ）　Ｌｔ陽極１９に電圧を発生させる。

ＬＥＤｌｌｋ　も同時に付勢されて光起電性ダイオードストリング７０を照明す ると２回路作用はほぼ第２図Ａに説明したように進行する。即ち、トランジスタ ５０　ｔｄ高インピーダンス状態になシャトランジスタ２５は制御電極２８に現 われるダイオードストリング１７からの電圧によってターンオンされる。しかし ＬＥＤｌｌｈが同時に付勢されないと、トランジスタ５ｏはその低インピーダン ス状態に留まシ、光起亀性ダイオードストリング１７を効果的に短絡し、制ａｔ 極２８に伺らがの有意の電圧が蓄積するのを防止する。従って、これらの状況の 下では、エン・ハンスメントモードトランジスタ２５ハオフ（高インピーダンス ）状態に留まる。そのようなダイオードストリングの内部インピーダンスは代表 的な場合には電流の流れを非破壊的な値に制限するのに十分な程高いので、ダイ オードストリング１７の短絡による損傷り結果的に起きない。ＪＦＥＴ　５０の ターンオンおよびターンオフ応答時（Ｐ凰１ｅａｄ　ｗｇｍｄａ）で動作させる ことができるので、ＪＦＥＴ　５０はその高および低インピーダンス状態の間を 交互に（ａｌｔａｒｎｘｔｉｖａｌｙ）切換えられる。ＬＥＤｌｌにの反復速度 およびオン／オフ時間を変化させる一方で継続的にＬＥＤ１１ａ管付勢してダイ オードストリング１７に絶え間のない照ＢＡを与えることによって、トランジス タ２５０制御電極２８に現われる電圧が、釣竿から光起電性ダイオードスタック １７の最高出力電圧までの間の任意の値を有するように制御することができる。

その代わシに、ＬＥＤｌｌｋを継続的に付勢しく低いレベルで付勢することが好 ましい）ＬＥＤｌｌｇにパルスを発生させることもできる。こうすると端子３１ および３２０間に生じるインピーダンスを広い範囲にわたって継続的に変化させ ることができる。

従って、アナログ可変インピーダンス出力は脈動（ｐｕｌｐα−ｔｉｎｙ）又は デジタル信号入力から制御回路１４−ｗ　、　１６ｍ又は１４Ａ、１６Ａおよび 他方への定常入力へ直接に誘導することができる。従って、第２図Ｂの固体継電 器３４は固有のＤ−Ａ変換特徴【提供している。第２図Ｂの回路は可変形アナロ グ出力に加えてアンド論理機能を提供することができ、そこで扛両入力回路社端 子３１−３２間に低インピーダンス出力をうるた袷に付勢されなければならない 点に注目すべきである。

従って、改良されたスイッチング特性、特に短縮されたターンオフ時間を有し、 別個の光起電性ダイオードストリングに結合したデプレション形電界効果デバイ スの形におりる能動放電抵抗を有し、もし所望するならば継続的に変化する出力 インピーダンス上布し、固有のＤ−Ａ変換能力を有し、アンド形論理動作を行う 能力を禍する改良された固体継電器又Ｆｉ調整器が提供されていることが明らか である。更に、（光源は例外となる可能性はあるが）容易に１個の半導体基板又 はチップに集積すること一芝でき、更に高度の適合性を有していて常時はオン（ ｎｏｒ＊ｔｘｌｌｙ−ａｎ）　（デプレション）および常時はオフ（＊ａ１１１ ｙ−ｏｆｆ）（エンハンスメント）形動作（Ａｅｈｇｗｉａｒ）の両方が出力端 子３１−３２において見られる光起電性デバイスが提供されている。可変インピ ーダンス出力回路用として／　ＦＥＴ又ＦｉＭＯ５ＦＥＴのＮチャネル又社Ｐチ ャネルエンハンスメント又はデブレショ／デバイスを、内部可変放電抵抗用とし てＪＦＥＴ又はＭＯＳＦＥＴ形のＮチャネル又ｔａｐチャネルデプレションデバ イスを含む種々のデバイス形管用いることができる。

本発明の特定の実施例を示し説明したが、当業者には明らかな多くの変形を本発 明について行うことができるので９本発明は説明した実施例に限定されるもので はないことが理解されるであろう。例えば、ＬＥＤ以外の種々の光源からの光に 回路の活性孔に用いることがで舞　或いは回路は光入力に直接に応答することが できる。電気ての変更を含むことが意図されている。

Ｎ＋ヤネル 補正書の翻訳文提出書（％許法第１８４条７の＃Ｊ１項）昭和５８年４月２５− 回 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、特許出願の表示 国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ　８２１００９５８２発明の名称 固体継電器および調整器 ＆特許出願人 住　所　アメリカ合衆国イリノイ州６０１９６．シャンバーブ。

イースト・アルゴンフィン・ロード、　１３０３番名　称　モトローラ・インコ ーホレーテッド代表者　ラウナー、ピンセント　ジエう函　籍　アメリカ合衆国 ４、代理人 住　所　東京都豊島区南長崎２丁目５番２号＆添付書類の１鎌 請求の範囲 １、（削除） ２、（削除） ５、（削除） ４、（削除） ５、（補正）第１光源からの第１光入力に応答して第１を圧を発生させるための 第１光起電性手段と。

前記第１光源と異なる第２光源からの第２光入力に応答して第２電圧を発生させ るための第２光起電性手段と。

前記第１光起電性手段に結合され、前記第１電圧に応答する第１制純端子および 第１基準端子を有し、前記出力端子間に結合された第１可変インビーダ／ス電流 搬送経路を更に有し、前記可変インピーダンスが前記第１電圧に応答して変化す る第１電界効果トランジスタと。

前記第２光起電性手段に結合され、前記第２電圧に応答し、前記＄１制御Ｋｌ端 子および基準端子に結合した第２可変インピーダンス電流搬送経路を具え、前記 第２電圧が存在する場合には高インピーダンスを、前記第２電圧が存在しない場 合には低インピーダンスを示す第２電界効果トランジスタとを含む。

光入力に応答して出力端子間に可変インピーダンスを示す光電性デバイス。

６、前記＄ｌｌ！Ｉｔ界効果トランジスタは、絶縁ゲート形のものであシ、前記 第２電界効果トランジスタは、接合ゲート形のものである請求の範囲第５項の光 電性デバイス。

７、前記第１および第２光起電性手段は、それぞれ直列接続光起電性ダイオ−ト ス）　ＩＪングを含む請求の範囲第５項の光電性デバイス。

８、（削除） ９、（補正）第１電気入力信号に応答する前記第１光源および第２％２電気入力 信応答する前記第２光源を更に含む請求の範囲第５項又Ｆｉ第７項の光電性デバ イス。

１α　ターンオン入力光源と。

ターンオフ入力光源と。

前記ターンオン入力光源からの第１光入力に応答して第１を圧を発生させるため の第１光起電性手段と。

前記ターンオフ人力光源からの第２光入力に応答して第２電圧を発生させるため の第２光起電性手段と。

前記第１光起電性手段に結合され、前記第１電圧に応答する第１制糾端子および 第１基準端子を有し、前記出力端子間に結合された可変インピーダンス電流搬送 経路を更に有し、前記径路は前記第１電圧が存在する場合にはターンオンし、前 記第１１１ｉｔ、圧が実質的伝導のためのしきい値以下に低下した場合にはター ンオンする第１電界効果トランジスタと。

前記ｌｓ２光起電性手段に結合され、前記Ｉｓ２電圧に応答する第２制糾總子お よび第２基準端子を有し、前記第１光起電性手段両端に可変インピーダンス電流 搬送接続を具え、前記ターンオフ入力光源からの光によシ発生される前記第２電 圧か存在しない場合には前記第１光起電性手段を実質的に短絡し、導通しきい値 以下に前記第１電圧を下ける第２電界効果トランジスタと、を含む出力端子間の インピーターンスを変化させるための独立したターンオンおよびターンオフ入力 制御回路を有するオブトエレクトニクデバイス。

１１、罰記第１％界効果トランジスタＬ絶縁ゲート形のものであシ、前記第２電 界効果トランジスタは接合ゲート形のものである請求の範囲第１０項のオプトエ レクトニクデバイス。

１２、前記第１および第２光起電性手段はそれぞれ直列接続光起電性ダイオード ストリングを含む請求の範囲第１１項のオプトエレクトニクデバイス。

１６、第１パルスを受信するように適合され、前記第１パルスに応答する第１光 源管有する第１人力と。

第２パルスを受信するように適合され、前記第２パルスに応答する第２光源を有 する第２人力と。

前記第１光源に結合され、前記第１パルスに応答して第１単方向性電圧を発生さ せる第１光起電性手段と。

前記第２光源に結合され、前記第２パルスに応答して第２単方向性電圧を発生さ せる第２光起電性手段と。

前記光起電性手段両端に接続された第１制御端子および第１基準端子を崩し、出 力端子間に結合された前記第１を圧に応答する可変インピーダンス経路を更に有 する第１電界効果トランジスタと。

前記第１光起電性手段両端に結合され、前記パルスに応答して発生された前記第 １を圧に応答して電荷を蓄積する記憶コンデンサ手段と。

前記第２光起電性手段両端に接続された第２制御端子および第２基準端子を有し 、前記第１記憶コンデンサ両端に接続された前記第２電圧に応答して可変インピ ーダンスを与え、前記第２パルスに応答して前記コンデンサ手段に蓄積された前 記電荷の一部を周期的に放電し、前記コンデンサ手段における正味電荷に応答し て前記出力端子間にアナログインピーダンスを発生させる第２を界効果トランジ スタと、を含むアナログ変換器に対するオプトエレクトニクデバイス。

１４、第１論理信号に応答する第１光源を有する第１人力と。

１ｓ２論理信号に応答する第２光源を有する第２人力と。

前記第１光源からの第１光入力に応答して［１電圧を発生させるための第１光起 電性手段と。

前記第２光源からの第２光入力に応答して第２電圧を発生させるための第２光起 亀性手段と。

前記第１光起電性手段両端に接続された制御および基準端子を有し、前記第１を 圧に応答し前記論理ゲートの論理出力を形成する第１電界効果トランジスタと。

前記第２光起電性手段両端に接続された制御および基準端子を有し、前記第２電 圧に応答し前記ｊｌＩＩ光起電性手段両端に接続され前記第２論理信号に応答し て前記第１％圧を実質的に短絡させる第２電界効果トランジスタとを含む オプトエレクトニク論理ゲート。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．制御信号入力を受信するための一対の入力端子と前記入力端子に結合され、 前記制御信号入力に応答して光を発生させる発光ダイオード（ＬＥＤ）と。 基準端子、制御１端子および１対の電流搬送端子を有し前記電流搬送端子は前記 制御端子と前記基準端子との間に印加された第１劃−電圧に応答して変化するイ ンピーダンスをその間に有する電界効果トランジスタと。 前記ＬＥＤに光学的には結合され、電気的には前記ＬＥＤから絶縁されておシ、 前記制御端子と前記基準端子との間に電気的に結合され、前記ＬＥＥ）からの光 に応答して前記第１制御電圧を発生させる第１直列接続フォトダイオードストリ ングと。 前記ＬＥＤに光学的には結合され、電気的に社前記ＬＥＤから絶縁されており、 前記ＬＥＤからの光に応答して第２制ａｔ圧を発生させる第２直列接続７オトダ イオードヌトリングと。 前記ｗＪ２フォトダイオードストリングおよび前記かｊ−および基準端子に電気 的に結合され、前記第２制御電Ｈに応答して前記制御端子および前記基準端子間 におい１前記ＬＥＤが光を発生させつつある場合には大きな、前記ＬＥＤが光音 発生させていない場合にＬ小さい可変抵抗１与える制御手段と、を具え 、前記出力端子が前記電流搬送端子に接続される。 制御信号入力に応答して継電器の出力端子間に可変紙、抗を与える固体継電器。 ２、前記電界効果トランジスタは、　ＭＯ５形電界効果トランジスタである請求 の範囲第１項の固体継電器。 ３、前記制御手段は、前記第２制御電圧に応答するゲート端子、および前記電界 効果トランジスタの前記制御端子および基準端子間に接続されたソースおよびド レイン端子を有するデプレションモード接合電界効果トランジスタである請求の 範囲第２項の固体継電器。 ４、前記第２フオトダイオードストリングは、前記接合電界効果トランジスタの 前記ゲート端子と前記ソースおよびドレイン端子のうちの１つとの間に接続され 、前記基準端子は、前記電界効果トランジスタの基板に接続されている請求の範 囲ＩＩＩＪｓ項の固体継電器。 ５、第１光入力に応答して第１電圧を発生させるための第１光起電性手段と。 第２光入力に応答して第２電圧を発生させるための第一　２光起電性手段と。 前記第１光起電性手段に結合され、前記第１電圧に応：、答する第１制御！端子 および第１基準端子とを有し、更に前記出力端子間に結合された第１可変インピ ーダンス電流搬送経路を有し、前記可変インピーダンス線、前記第１電圧に応答 して変化する第１電界効果トランジスタと。 前記第２光起電性手段に結合され、前記第２電圧に応答する第２制＠端子および 第２基準端子とを有し、前記第１制御端子および基準端子に結合した第２可変イ ンピーダンス電流搬送経路を与え、前記第２電圧が存在する場合には高インピー ダンスを示し前記第２電圧が存在しない場合には低インピーダンスを示す第２電 界効果トランジスタとを含む。 光入力に応答して出力端子間に可変インピーダンスを示す光電性デバイス。 ６、前記第１電界効果トランジスタは絶縁ゲート形のものであや、前記第２電界 効果トランジスタは接合ゲート形のものである請求の範囲第５項の光電性デバイ ス。 ７、前記第１および第２光起電性デバイスはそれぞれ直列＃＆続先光起電性ダイ オ−トス　ＩＪング管含む請求の範囲第５項の光電性デバイス。 ８、前記第１および第２光入力が共違である請求の範囲第７項の光電性デバイス 。 ９、電気入力信号に応答して前記第１および第２光入力を発生させる少くとも１ つの光エミッタを含む請求の範囲第５項又は第７項の光電性デバイス。