JPS62172814A

JPS62172814A - 半導体リレ−回路

Info

Publication number: JPS62172814A
Application number: JP61014517A
Authority: JP
Inventors: Masao Arakawa; 雅夫荒川; Tomizo Terasawa; 富三寺澤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-01-25
Filing date: 1986-01-25
Publication date: 1987-07-29

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】（技術分野）本発明は、半導体リレー回路に関するものであり、さら
に詳しくは、光結合によるアイソレーションを利用した
半導体リレー回路に関するものである。

（背景技術）従来、フォトカップラとＭＯＳＦＥＴとを組み会わせた
半導体リレー回路が提案されている。この従来例にあっ
ては、例えば、リレーの入力端子にＬＥＤを接続し、こ
のＬＥＤからの光をフォトダイオードアレイにて受光し
、フォトダイオードアレイの両端に発生した電圧を、Ｍ
ＯＳＦＥＴのゲート・ソース間に印加すると共に、ＭＯ
ＳＦＥＴのソース・ドレイン間をリレーの出力端子とし
ていたものである。

しかしながら、このような方式の半導体リレー回路にお
いて、高速スイッチング特性を実現するためには、光信
号が出力された時には、この光信号を受けた受光素子に
発生した電気信号にて、スイッチング素子の制御端子電
圧を素早く上昇させると共に、光信号が遮断された時に
は、スイッチング素子の制御端子に蓄積されていた電荷
を、速やかに放電させて制御端子電圧を素早く降下させ
る必要があった。このため、この種の半導体リレー回路
では、上記の動作を実現するために種々の制御回路が付
加されてきたが、回路構成が複雑で高価なものとなった
り、逆に回路構成が簡単すぎて十分な効果を期待できな
いものが多かった。

そこで、本発明者らは、制御回路として必要な条件は、
リレーの出力端子間をスイッチングする素子の制御端子
に蓄積された電荷の充放電を高速に行なうことであると
の認識の下に、このような制御回路の構成要素として適
する素子を種々検討した結果、試行錯誤の末、近年開発
された絶縁ゲートプレーナサイリスタ（Ｉ　Ｇ　Ｔ　：
　Ｉ　ｎ５ｕｌａｔｅｄ　−Ｇａｔｅ　Ｐｌａｎａｒ　
Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）が極めて有効な素子であることを
見出した。

（発明の目的）本発明は、上述のような知見に基づいてなされたもので
あり、その目的とするところは、スイッチング素子の制
御電圧の充放電を速やかに行なうための制御回路を供え
、高速スイッチングを可能とした半導体リレー回路を絶
縁ゲートプレーナサイリスタを用いた簡単な回路構成で
実現することにある。

（発明の開示）１札１艮第１図は、本発明の基本構成を示す回路図である。本発
明に係る半導体リレー回路においては、この第１図に示
されるように、一対の入力端子（１０）、（１１）と２
前記入力端子（１０）、（１１）に接続された発光素子
（１）と、前記発光素子（１）の光信号を受けて、電気
信号を出力する受光素子（２）と、受光素子（２）の両
端間に接続された第１の抵抗（４）と、前記受光素子（
２）の陽極に陽極が接続されたダイオード（３）と、エ
ミッタ・ベース間が前記ダイオード（３）に逆並列接続
されたＰＮＰ　）−ランリスタ（５）と、アノード端子
が前記ダイオード（３）の陰極に接続され、カソード端
子が前記受光素子（２）の陰極に接続され、ゲート端子
が前記ＰＮＰトランジスタ（５）のコレクタに接続され
た絶縁ゲートプレーナサイリスタ（６）と、ソース端子
が前記ダイオード（３）の陽極に接続され、ゲート端子
が前記受光素子（２）の陰極に接続され、ドレイン端子
が前記絶縁ゲートプレーナサイリスタ（６）のＮ型半導
体バルク層に接続され、Ｎ型基板が前記ダイオード（３
）の陰極に接続されたＰチャンネルＭＯＳＦＥ　Ｔ　（
７）と、前記絶縁ゲートプレーナサイリスタ（６）のゲ
ート端子とカソード端子の間に接続された第２の抵抗（
８）と、前記ダイオード（３）の陰極と前記受光素子（
２）の陰極との間に制御端子を接続され、制御端子間に
印加される電圧に応じて通電端子間のインピーダンスが
変化するスイッチング素子（９）と、スイッチング素子
（９）の通電端子に接続された一対の出力端子（１２）
　、　（１３）とを備えるものである。なお、Ｐチャン
ネルＭＯ３ＦＥＴ（７）のゲートは受光素子（２）の陰
極に実質的に接続されていればよく、絶縁ゲートブレー
ナサイリスタ（６）のゲートにＰチャンネルＭＯ３ＦＥ
Ｔ（７）のゲートを接続して、抵抗（８）を介してＰチ
ャンネルＭＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（７）のゲートが受光素
子（２）の陰極に接続されるようにしてもよい。

絶縁ゲートプレーナサイリスタ（６）（以下、単にＩＧ
Ｔ（６）という）の構造及び基本動作については、例え
ば、ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＥＬ
ＥＣＴＲＯＮ　ＤＥＶＩＣＥＳ　ＶＯＬ、ＥＤ−２７，
ＮＯ，２，ＦＥＢＲＵＡＲＹ　１９８０等ニ開示されて
いるが、ここで簡単に説明してお（、ＩＧＴ（６）は第
２図に示すような構造を有しており、その等価回路は第
３図に示すようになる。第２図及び第３図において、（
八）はアノード端子、（Ｋ）はカン・−ド端子、（Ｇ）
はゲート端子、（Ｂ）はＮ型半導体バルク端子である。

第２図に示されるように、Ｎ型半導体バルクの一方の面
は、Ｐ型に強くドープされ、このＰ型頭域にアノード端
子（＾）を接続されている。また、Ｎ型半導体バルクの
他方の面には、一対のＰ型に弱くドープされた領域を作
り、その中心部をＰ型に強くドープし、Ｐ型に強くドー
プされた領域とＰ型に弱くドープされた領域とに亘る部
分をＮ型に強くドープし、このＮ型に強くドープされた
領域にアルミ電極を蒸着し、カソード端子（Ｋ）としで
ある。Ｐ型に弱くドープされた領域とＮ型半導体バルク
とに亘る部分の表面には、薄い絶縁層を介してゲート電
極が配置されており、このゲート電極はゲート端子（Ｋ
）に接続されている。また、Ｎ型半導体バルクの一部は
、Ｎ型に強くドープされて、アルミ電極を蒸着され、バ
ルク端子（Ｂ）を接続されている。

この第２図に示される構造の等価回路は、第３図に示さ
れるように、ＰＮＰトランジスタと、ＮＰＮトランジス
タとをサイリスタ構造となるように接続し、ＮＰＮトラ
ンジスタの両端間にＮチャンネルＭＯＳＦＥＴを並列接
続した回路となる。

すなわち、ＰＮＰ）−ランリスタのベース及びコレクタ
は、それぞれ、ＮＰＮトランジスタのコレクタ及びベー
スに接続され、ＰＮＰトランジスタのエミッタは、ＩＧ
Ｔ（６）のアノード端子（＾）に接続され、ＮＰＮ　ト
ランジスタのエミッタは、ＩＧＴ（６）のカソード端子
（Ｋ）に接続される。ＮＰＮトランジスタのコレクタ及
びエミッタは、それぞれ、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴの
ドレイン及びソースに接続されている。ＮチャンネルＭ
ＯＳＦＥＴのソースは基板端子と共通接続されており、
ゲートはＩＧＴ（８）のゲート端子（Ｇ）に接続されて
いる。

さらに、ＮＰＮトランジスタのコレクタはバルク端子（
Ｂ）に接続されている。

生」■ まず、ＩＧＴ（６）の動作について説明する。アノード
端子（八）がカソード端子（Ｋ）に対して正の電位とな
るように電圧が印加されている場合において、ゲート端
子（Ｇ）がカソード端子（Ｋ）と同じ電位で、バルク端
子（Ｂ）がアノード端子（八）と同じ電位か、またはア
ノード端子（＾）よりも高い電位であるときには、Ｎチ
ャンネルＭＯＳＦＥＴが導通せず、また、ＰＮＰトラン
ジスタもゼロバイアス、または、逆バイアス状態である
ので導通せず、このため、ＮＰＮトランジスタにはベー
ス電流が流れない。したがって、ＩＧＴ（６）のアノー
ド・カソード間は非導通状態となっている。次に、バル
ク端子（Ｂ）がアノード端子（豹よりも低い電位になる
か、または、ゲート端子（Ｇ）がカソード端子（Ｋ）に
対して所定のスレショルド電圧ＶＴＩ−１＋以上の正電
圧レベルになって、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが導通し
たときには、ＩＧＴ（６）内のＰＮＰトランジスタのエ
ミッタ・ベース間に電流が流れる。

これによって、ＰＮＰトランジスタが導通すると、ＮＰ
Ｎトランジスタにベース電流が流れ、ＮＰＮトランジス
タも導通する。ＮＰＮ）−ランリスタが導通することに
より、ＰＮＰトランジスタのベース電流路が確保され、
サイリスタ現象によりＩＧＴ（６）のアノード・カソー
ド間は導通状態となる。

このように、ＩＧＴ（６）は通常のサイリスタに比べる
と、バルク端子（Ｂ）を有しており、このバルク端子（
Ｂ）をアノード端子（八）よりも高い電位にプルアップ
しておけば、サイリスタが不用意にターンオンすること
を確実に防止できるようになっている。

次に、第１図回路の全体動作について説明する。

第１図の回路において、入力端子（１０）、（１１）間
に、外部回路によって電圧が印加されると、発光素子（
１）が光信号を出力する。受光素子（２）はこの光信号
を受けて電気信号を発生し、抵抗（４）の両端に電圧信
号を発生させる。この電圧信号はダイオード（３）の陽
極、陰極を介して、スイッチング素子（９）の制御端子
に印加される。このとき、ダイオード（３）は順方向に
バイアスされているので、ＰＮＰトランジスタ（５）の
ベース・エミッタ間は逆バイアスされており、ＰＮＰト
ランジスタ（５）は導通しない。したがって、ＩＧＴ（
６）のゲート端子（Ｇ）はカソード端子（Ｋ）と同じ電
位となっている。また、ＰチャンネルＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ
　Ｔ　（７）は導通状態であり、ＩＧＴ（６）のバルク
端子（Ｂ）へ正電荷を流し込んでいるので、ＩＧＴ（６
）がサイリスタ現象を起こして導通状態となることを防
止している。このため、スイッチング素子（９）の制御
端子間は高インピーダンスとなっており、スイッチング
素子の制御端子の電圧は受光素子（２）からの出力によ
り急速に上昇する。これによって、スイッチング素子（
９）の通電端子間は高インピーダンス、または、低イン
ピーダンスのうちいずれか一方のインピーダンス状態と
なる。

次に、入力端子（１０）、（１１）間の電圧が除去され
て、発光素子（１）の光信号が遮断されると、受光素子
（２）による電気信号の発生は停止される。このとき、
受光素子（２）の電荷は抵抗（４）を介して放電され、
受光素子（２）の両端電圧は急速に低下する。一方、ス
イッチング素子（９）の制御端子に蓄積された電荷は、
ダイオード（３）によって逆流を阻止されているので、
ダイオード（３）を介する経路で放電されることはない
。したがって、ＰＮＰトランジスタ（５）のエミッタ電
位はベース電位よりも高くなり、ＰＮＰ）−ランリスタ
のエミッタ・コレクタ間インピーダンスが低下する。こ
れによって、抵抗（８）の両端電圧■１が上昇し、ＩＧ
Ｔ（６）のゲート端子（Ｇ）の電圧が上昇する。前記電
圧■１がＩＧＴ（６）内のＮチャンネルＭＯ３ＦＥＴの
スレショルド電圧ＶＴＨ＋よりも高くなると、ＩＧＴ（
６）のアノード・カソード間が導通する。このため、ス
イッチング素子（９）の制御端子に蓄積された電荷は急
速に放電され、スイッチング素子（９〉の通電端子間は
高インピーダンス、または、低インピーダンスのうちい
ずれか他方のインピーダンス状態となる。

火１」■− 以下、本発明の好ましい実施例を添付図面と共に説明す
る。第４図は本発明の一実施例の回路図である。本実施
例においては、スイッチング素子（９）として、エンハ
ンスメント型のＭＯＳＦＥＴ（９ａ）が使用されている
。第５図に本実施例に使用したＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ（９ａ
）のドレイン電流■Ｄと、ゲート・ソース間電圧ＶＣ５
との関係を示す。実施例回路において、受光素子（２）
の陽極はダイオード（３）を介してＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　
Ｔ　＜９ａ）のゲート端子（Ｇ）に接続され、陰極はＭ
　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ａ）のソース端子（Ｓ）に接
続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（９ａ）は、オフ状
態のときに、ドレイン端子（Ｄ）がリレーの出力端子（
１２）として正電位に、また、ソース端子（Ｓ）がリレ
ーの出力端子（１３）として負電位に保たれた状態で使
用され、オン状態のときに、一方の出力端子（１２）か
ら他方の出力端子（１３）に向けて電流■を流すように
動作する。さらに、ＭＯＳＦＥＴ（９ａ）の基板はソー
ス端子（Ｓ）に接続されている。

その他の構成については、第１図に示す基本構成と同じ
である。

以下、本実施例の動作について説明する。入力端子（１
０）、（１１）間に図示された極性の電圧が印加される
と、ＬＥＤよりなる発光素子（１）から光信号が発生さ
れる。フォトダイオードアレイよりなる受光素子（２）
は、前記光信号を受けると電気信号を発生し、その短絡
電流と、第１の抵抗（４）の値との積によってほぼ決定
される電圧Ｖｓを受光素子（２）の両端に、陽極側が正
電位、陰極側が負電位となるように発生させる。受光素
子り２）の陽極はダイオード（３）を通してＭＯＳＦＥ
Ｔ（９ａ）のゲートに接続され、陰極はＭ　ＯＳ　Ｆ　
Ｅ　Ｔ　（９ａ）のソースに接続されているので、ＭＯ
Ｓ　Ｆ　ＥＴ（９ａ）のゲート・ソース間は、ゲート端
子がソース端子に対して正電位となり、その電位差が前
記電圧Ｖｓと等しくなるまでゲート端子が充電される。

この電圧Ｖｓが正の方向にＭＯＳＦＥＴ（９ａ）のスレ
ショルド電圧ＶＴＨを越えると、Ｍ　Ｏ，Ｓ　Ｆ　Ｅ　
Ｔ　（ｌａ）は第５図の特性に従って導通し、リレーも
導通状態となり、一方の出力端子（１２）から、他方の
出力端子（１３）へ向う電流が流れる。

この時、ＰＮＰトランジスタ（５）のエミッタ端子電圧
は、ベース端子電圧よりもダイオード（３）の順方向電
圧降下分だけ低く保たれるため、非導通状態であり、Ｍ
ＯＳＦＥＴ（９ａ）のゲート端子の充電動作には影響を
与えない。また、このＰＮＰトランジスタ（５）が非導
通状態であるから、抵抗（８）の両端には電位差は生じ
ず、従ってＩｃＴ（６）のゲート端子（Ｇ）にも電圧は
発生していない。このためＩＧＴ（６）は非導通状態で
ある。また、ＰチャンネルＭＯ３ＦＥＴ（７）は導通状
態であり、ＩＧＴ（６）のバルク端子（Ｂ）へ正電荷を
流し込んでいるので、ＩＧＴ（６）がサイリスタ現象を
起こして導通状態となることを防止している。このよう
に、ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ（９ａ）のゲート・ソース間に接
続された各素子は受光素子（２）により発生された電荷
を光信号が存在する期間は放電することはなく、ＭＯＳ
　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ａ）のゲート・ソース間の充電動作
には影響を与えない。

ＬＥＤよりなる発光素子（１）への入力信号を零にして
、光信号が遮断されると、まず、第１の抵抗（４）の両
端に発生していた電圧Ｖｓが零になる。

ＭＯＳＦＥＴ（９ａ）のゲート端子には正の電荷が蓄積
されているので、ダイオード（３）の陽極・陰極間は逆
バイアス状態となる。このため、ＭＯＳＦＥＴ（９ａ）
のゲートに蓄積された正電荷は、ダイオード（３）にて
阻止され、ダイオード（３）を介しては放電されない、
また、電圧Ｖｓが零になるとともにＰＮＰ）ランリスク
（５）のベース電圧も零となり、前記ＰＮＰ）ランリス
ク（５）は導通し、ＭＯ３Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ａ）のゲー
トに蓄積されていた正電荷が、前記ＰＮＰ）ランリスク
（５）と、第２の抵抗（８）を通して放電される。これ
により第２の抵抗（８）の両端に電圧Ｖ、が発生する。

この電圧Ｖ、が第３図ニ示すＩＧＴ（６）内（７）Ｎチ
’ｔ’ンネルＭＯｓＦＥＴのスレショルド電圧ＶＴＨ＋
を越える様に第２の抵抗（８）の抵抗値を設定しておけ
ば、電圧Ｖ１がスレショルド電圧ＶＴＨ＋を越えたとき
に、ＩＧＴ（６）内のＮチャンネルＭＯＳ　Ｆ　ＥＴが
導通状態となり、ＩＧＴ（６）のアノード端子からカソ
ード端子へ、Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ａ）のゲート
に蓄積された正電荷が流れる。この電荷の流れがトリガ
ー電流となり、ＩＧＴ（６）のサイリスタ現象を引き起
こし、ＭＯ３Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ａ）のゲート・ソース間
に蓄積していた正電荷を急速に放電する。ＭＯＳＦＥＴ
（９ａ）のＶＴｌ−１の絶対値を、ＩＧＴ（６）のサイ
リスク現象を起こした導通時における順方向電圧降下Ｖ
Ｃ以上に設定しておけば、Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９
ａ）はゲート端子の電荷の放電とともに急速に、非導通
状態となり、リレーもオフとなる。本実施例にあっては
、このようにエンハンスメント型のＭＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ
（９ａ）のゲート端子を速やかに充電し、かつ蓄積され
た電荷を急速に放電できるから、高速なリレーのオン・
オフが可能な常開型（ノーマリ−・オフ型）の早道Ｈｋ
ＩＩ　＋／　−ｒＥＩ欣ル市用ナス）し騙−ヘス衷ｍ第６図は本発明の他の実施例の回路図である。

本実施例においては、スイッチング素子（９）として、
デプリーション型のＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）が
使用されている。第７図に本実施例に使用したＭＯ３Ｆ
　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）のドレイン電流ＩＤと、ゲート・ソ
ース間電圧ＶＣＳとの関係を示す。実施例回路において
、Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）は、オフ状態のとき
に、ドレイン端子（Ｄ）がリレーの出力端子（１３）と
して正電位に、また、ソース端子（Ｓ）がリレーの出力
端子（１２）として負電位に保たれた状態で使用され、
オン状態のときに、一方の出力端子（１３）から他方の
出力端子（１２）に向けて電流Ｉを流すように動作する
。また、ＭＯＳＦＥＴ（９ｂ）の基板はソース端子に接
続されている。その他の構成については、第１図に示す
基本構成と同じである。

以下、本実施例の動作について説明する９入力端子（１
０）　、　（１１）間に図示された極性の電圧が印加さ
れると、ＬＥＤよりなる発光素子（１）から光信号が発
生される。フォトダイオードアレイよりなる受光素子（
２）は、前記光信号を受けると電気信号を発生し、その
短絡電流と、第１の抵抗（４）の値との積によってほぼ
決定される電圧Ｖｓを受光素子（２）の両端に、陽極側
が正電位、陰極側が負電位となるように発生させる。受
光素子（２）の陽極はダイオード（３）を通してＭ　Ｏ
Ｓ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）のソースに接続され、陰極は
Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）のゲートに接続されて
いるので、Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）のゲート・
ソース間は、ゲート端子がソース端子に対して負電位と
なり、その電位差が前記電圧Ｖｓと等しくなるまでゲー
ト端子が充電される。この電圧Ｖｓが負の方向にＭＯＳ
ＦＥＴ（９ｂ）のスレショルド電圧ＶＴＨを越えルト、
Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）ハ第７図の特性に従っ
て遮断され、リレーも遮断状態となり、一方の出力端子
（１３）から、他方の出力端子（１２）へ向う電流が遮
断される。

この時、ＰＮＰ）ランリスク（５）のエミッタ端子電圧
は、ベース端子電圧よりもダイオード（３）の順方向電
圧降下分だけ低く保たれるため、非導通状態であり、Ｍ
ＯＳ　Ｆ　ＥＴ（９ｂ）のゲート端子の充電動作には影
響を与えない。また、このＰＮＰトランジスタ（５）が
非導通状態であるから、抵抗（８）の両端には電位差は
生じず、従ってＩＧＴ（６）のゲート端子（Ｇ）にも電
圧は発生していない。このためＩＧＴ（６）は非導通状
態である。また、Ｐチャンネル間Ｏ８ＦＥＴ（７）は導
通状態であり、ＩＧＴ（６）のバルク端子（Ｂ）へ正電
荷を流し込んでいるので、ＩＧＴ（８）がサイリスタ現
象を起こして導通状態となることを防止している。この
ように、ＭＯＳＦＥＴ（９ｂ）のゲート・ソース間に接
続された各素子は受光素子（２）により発生された電荷
を光信号が存在する期間は放電することはなく、ＭＯＳ
　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）のゲート・ソース間の充電動作
には影響を与えない。

ＭＯＳＦＥＴ（９ｂ）のゲート端子には負の電荷が蓄積
されているので、ダイオード（３）の陽極・陰極間は逆
バイアス状態となる。このため、ＭＯ３ＦＥ　Ｔ　（９
ｂ）のゲートに蓄積された負電荷は、ダイオード（３）
にて阻止され、ダイオード（３）を介しては放電されな
い。また、電圧Ｖｓが零になるとともにＰＮＰ）ランリ
スク（５）のベース電圧も零となり、前記ＰＮＰ）ラン
リスク（５）は導通し、ＭＯ３Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）の
ゲートに蓄積されていた負電荷が、前記ＰＮＰ）ランリ
スク（５）と、第２の抵抗（８）を通して放電される。

これにより第２の抵抗（８）の両端に電圧ｖＩが発生す
る。この電圧■、が第３図に示すＩＧＴ（６）内のＮチ
ャンネルＭＯＳＦＥＴのスレショルド電圧■ＴＨ１を越
える様に第２の抵抗（８）の抵抗値を設定しておけば、
電圧Ｖ、がスレショルド電圧ＶＴＨ＋を越えたときに、
ＩＧＴ（６）内のＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが導通状態
となり、ＩＧＴ（６）のアノード端子からカソード端子
へ、Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）のゲートに蓄積さ
れた負電荷が流れる。この電荷の流れがトリガー電流と
なり、ＩＧＴ（６）のサイリスタ現象を引き起こし、Ｍ
Ｏ３Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９ｂ）のゲート端子に蓄積されてい
た負電荷を急速に放電すル、　Ｍ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　
（９ｂ）ノＶ　Ｔｌ−１＜７）絶対値を、ＩＧＴ（６）
のサイリスク現象を起こした導通時における順方向電圧
降下Ｖｃ以上に設定しておけば、ＭＯＳＦＥＴ（９ｂ）
はゲート端子の電荷の放電とともに急速に、導通状態と
なり、リレーもオンとなる０本実施例にあっては、この
ようにデプリーション型のＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔ　（９
ｂ）のゲート端子を速やかに充電し、かつ蓄積された電
荷を急速に放電できるから、高速なリレーのオン・オフ
が可能な常閉型（ノーマリ−・オン型）の半導体リレー
回路を実現することができる。

なお、上記各実施例にあっては、直流リレーを構成する
場合についてのみ説明したが、交流リレーを構成するこ
とも可能であり、例えば、スイッチング素子（９）とし
て一対のＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間を共通接続し
て、これをスイッチング素子（９）の制御端子とし、各
ＭＯ３ＦＥＴのドレインを通電端子とすれば、交流をス
イッチングするリレーを実現することができる。

（発明の効果）本発明は上述のように、絶縁ゲートプレーナサイリスタ
を、スイッチング素子の制御端子間に接続されるように
したので、サイリスタが一旦オンになると、自己保持作
用により、スイッチング素子の制御端子間の電荷をほぼ
完全に放電させることができ、したがって、蓄積電荷の
急速な放電が可能であり、また、サイリスタのゲート端
子にトリガー電圧を与えるためのＰＮＰ）−ランリスタ
のベース・エミッタ間にはダイオードが逆並列接続され
ており、発光素子からの光信号により受光素子に電気信
号が発生したときには、ＰＮＰトランジスタは逆バイア
ス状態となるので、サイリスタが導通することはなく、
しかも、この状態においてはＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ
により前記サイリスタのバルク端子が正電圧にプルアッ
プされているので、サイリスタが不用意にターンオンさ
れることはなく、スイッチング素子の制御端子間を確実
に高インピーダンスにして制御端子に速やかに充電を行
うことができ、したがって、簡単な構成でありながら、
極めて高速度のスイッチングを実現することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す回路図、第２図は同上
に用いる絶縁ゲートブレーナサイリスタの断面構造を示
す説明図、第３図は同上の等価回路を示す回路図、第４
図は本発明の一実施例の回路図、第５図は同上の実施例
に用いるスイッチング素子の特性図、第６図は本発明の
他の実施例の回路図、第７図は同上の実施例に用いるス
イッチング素子の特性図である。（１）は発光素子、（２）は受光素子、（３）はダイオ
ード、（４）は第１の抵抗、（５）はＰＮＰトランジス
タ、（６）はＩＧＴ、（））はＰチャンネルＭＯＳＦＥ
Ｔ、（８）は第２の抵抗、（９）はスイッチング素子、
　゛（１０）、（１１）は入力端子、（１２）　、（１
３）は出力端子である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の入力端子と、前記入力端子に接続された発
光素子と、前記発光素子の光信号を受けて電気信号を出
力する受光素子と、前記受光素子の両端間に接続された
第１の抵抗と、前記受光素子の陽極に陽極が接続された
ダイオードと、エミッタ・ベース間が前記ダイオードに
逆並列接続されたＰＮＰトランジスタと、アノード端子
が前記ダイオードの陰極に接続され、カソード端子が前
記受光素子の陰極に接続され、ゲート端子が前記ＰＮＰ
トランジスタのコレクタに接続された絶縁ゲートプレー
ナサイリスタと、ソース端子が前記ダイオードの陽極に
接続され、ゲート端子が前記受光素子の陰極に接続され
、ドレイン端子が前記絶縁ゲートプレーナサイリスタの
Ｎ型半導体バルク層に接続され、Ｎ型基板が前記ダイオ
ードの陰極に接続されたＰチャンネルＭＯＳＦＥＴと、
前記絶縁ゲートプレーナサイリスタのゲート端子とカソ
ード端子の間に接続された第２の抵抗と、前記ダイオー
ドの陰極と前記受光素子の陰極との間に制御端子を接続
され、制御端子間に印加される電圧に応じて通電端子間
のインピーダンスが変化するスイッチング素子と、スイ
ッチング素子の通電端子に接続された一対の出力端子と
を備えて成ることを特徴とする半導体リレー回路。
（２）特許請求の範囲第１項記載の回路において、前記
スイッチング素子は、制御端子間に所定値以上の電圧が
印加されたときに通電端子間が低インピーダンスとなり
、制御端子間に電圧が印加されていないときに通電端子
間が高インピーダンスとなる常開型のスイッチング素子
であることを特徴とする半導体リレー回路。
（３）特許請求の範囲第１項記載の回路において、前記
スイッチング素子は、制御端子間に所定値以上の電圧が
印加されたときに通電端子間が高インピーダンスとなり
、制御端子間に電圧が印加されていないときに通電端子
間が低インピーダンスとなる常閉型のスイッチング素子
であることを特徴とする半導体リレー回路。