JPS62250719A - Semiconductor relay circuit - Google Patents

Semiconductor relay circuit

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JPS62250719A
JPS62250719A JP61094218A JP9421886A JPS62250719A JP S62250719 A JPS62250719 A JP S62250719A JP 61094218 A JP61094218 A JP 61094218A JP 9421886 A JP9421886 A JP 9421886A JP S62250719 A JPS62250719 A JP S62250719A
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Abstract

PURPOSE:To execute a quick switching by connecting the 2nd transistor in parallel with photodiode array and connecting a phototransistor between then so that the 2nd transistor can be turned off at the time of irradiating an optical signal and further connecting a resistance so that the 2nd transistor can be turned on at the time of blocking an optical signal. CONSTITUTION:When an input current flows between input terminals I1 and I2, the gate potential of an output FETQ1 rises thanks to the actions of a light emitting diode L and the photodiode array D, and a phototransistor TrP is turned on. At that time, the resistance R is made significantly great, and a current flowing from the photodiode array D is made minimal. A voltage across the gate and source of the FETQ1 is quickly boosted to speed up turning-on. When the input current between the input terminals I1 and I2 comes to zero, a voltage coexisting across the drain and source of a TrQ2 makes its gate potential at the level the same as the drain potential of the TrQ2 through the resistance R, and the TrQ2 is turned on. The charge fo the output FETQ1 is speedily discnaraged through the TrQ2 to shorten the turning-off time.

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、光起電力素子と電界効果トランジスタとを用
いた半導体リレー回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Technical Field) The present invention relates to a semiconductor relay circuit using a photovoltaic element and a field effect transistor.

(背景技術) 従来、第2図に示されるような半導体リレー回路が提案
されている。この回路は、入力端子(11)、(I2)
間に入力電流が流れると、発光ダイオード(L)が光信
号を発生し、その光信号をフォトダイオードアレイ(D
)が受けて、光起電力を発生する。
(Background Art) Conventionally, a semiconductor relay circuit as shown in FIG. 2 has been proposed. This circuit has input terminals (11), (I2)
When an input current flows between them, the light emitting diode (L) generates an optical signal, and the optical signal is transmitted to the photodiode array (D
) generates photovoltaic power.

この光起電力は出力用の電界効果トランジスタ(Q、)
のゲート・ソース間に印加されて、電界効果トランジス
タ(Q、)をオンさせるようになっている。
This photovoltaic force is output by a field effect transistor (Q,)
is applied between the gate and source of Q to turn on the field effect transistor (Q).

次に、入力端子(I 、)、(I 2)間の入力電流が
無くなり、発光ダイオード(L)からの光イ:号が無く
なると、フォトダイオードアレイ(D)も光起電力の発
生を停止する。このとき、電界効果トランジスタ(Ql
)のゲート・ソース間に蓄えられた電荷は抵抗(R)を
介して放電する。これによって、電界効果トランジスタ
(Ql)のゲート電位が低下し。
Next, when the input current between the input terminals (I,) and (I2) disappears and the light emitted from the light emitting diode (L) disappears, the photodiode array (D) also stops generating photovoltaic force. do. At this time, the field effect transistor (Ql
) is discharged through the resistor (R). This lowers the gate potential of the field effect transistor (Ql).

電界効果トランジスタ(Ql)をオフ状態にする。The field effect transistor (Ql) is turned off.

この回路においては、リレーの応答時間を決定するのは
、抵抗器(R)の抵抗値であり、この値を大きくすると
ターンオン時間は短くなるが、ターンオフ時間は長くな
る。逆に、この値を小さくすると、ターンオフ時間は短
くなるが、ターンオン時間が長くなる。つまり、ターン
オン時間とターンオフ時間とをどちらも短くすることは
出来なかった。
In this circuit, the response time of the relay is determined by the resistance value of the resistor (R), and increasing this value shortens the turn-on time but increases the turn-off time. Conversely, if this value is decreased, the turn-off time will be shortened, but the turn-on time will be lengthened. In other words, it was not possible to shorten both the turn-on time and the turn-off time.

(発明の目的) 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、ターンオン時間及びターンオ
フ時間のどちらも短くすることができるようにした半導
体リレー回路を提供するにある。
(Object of the invention) The present invention has been made in view of the above points, and
The object is to provide a semiconductor relay circuit that can shorten both turn-on time and turn-off time.

(発明の開示〉 本発明に係る半導体リレー回路にあっては、第1図に示
されるように、電界効果トランジスタ(Ql)のゲート
 ソース間に光起電力素子たるフォトダイオードアレイ
(D>を接続した半導体リレー回路において、フォトダ
イオードアレイ(D>と並列に、第2のトランジスタ(
Q2)を接続し、第2のトランジスタ(Q2)の一方の
通電端子と制御端子との間に、前記フォトダイオードア
レイを付勢する光信号にて導通する光導電性素子たるフ
ォト1、ランジスタ(P)を、光信号の照射時に第2の
トランジスタ(Q2)がオフされるように接続し、第2
のトランジスタ(Q2)の他方の通電端子と制御端子と
の間に抵抗器(R)を、光信号の遮断時に前記電界効果
トランジスタ(Q、)のゲート・ソース間蓄積電圧が前
記抵抗器(R)を介して制御端子に印加されて第2のト
ランジスタ(Q2)がオンされるように接続したもので
ある。
(Disclosure of the Invention) In the semiconductor relay circuit according to the present invention, as shown in FIG. In the semiconductor relay circuit, a second transistor (
Q2) is connected between one current-carrying terminal and the control terminal of the second transistor (Q2), and a photoconductive element, photoconductive element 1, is connected to the transistor ( P) is connected so that the second transistor (Q2) is turned off when the optical signal is irradiated, and the second
A resistor (R) is connected between the other conductive terminal and the control terminal of the transistor (Q2), and when the optical signal is cut off, the voltage accumulated between the gate and source of the field effect transistor (Q) is ) is applied to the control terminal to turn on the second transistor (Q2).

本発明にあっては、このように構成されているので、光
信号の照射時には電界効果トランジスタ(Q、)のゲー
ト・ソース間のインピーダンスが高くなって、ゲート電
位が急速に上昇し、また、光信号の遮断時には電界効果
トランジスタ(Ql)のゲート・ソース間のインピーダ
ンスが低くなって、ゲート電位が急速に降下するもので
あり、したがって、ターンオン時間及びターンオフ時間
のいずれをも短縮することができるものである。
In the present invention, with this configuration, when an optical signal is irradiated, the impedance between the gate and source of the field effect transistor (Q) increases, and the gate potential rises rapidly. When the optical signal is interrupted, the impedance between the gate and source of the field effect transistor (Ql) decreases, causing the gate potential to drop rapidly. Therefore, both the turn-on time and turn-off time can be shortened. It is something.

以下、本発明の釘ましい実施例を図面と共に説明する。Hereinafter, detailed embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例に係る半導体リレー回路の回
路図である。入力端子(I l)、(I 2)間には、
電圧源(E)と抵抗(r)の直列回路が接続されている
。入力端子(I 1)、(I z)閏には発光ダイオー
ド(L)が接続されており、入力電流があるときには、
発光ダイオード(L)が光信号を発生する。この光信号
は、フォトダイオードアレイ(D)とフォトトランジス
タ(P)とに同時に照射される。
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor relay circuit according to an embodiment of the present invention. Between the input terminals (I l) and (I2),
A series circuit of a voltage source (E) and a resistor (r) is connected. A light emitting diode (L) is connected to the input terminals (I 1) and (I z), and when there is an input current,
A light emitting diode (L) generates a light signal. This optical signal is simultaneously applied to the photodiode array (D) and the phototransistor (P).

フォトダイオードアレイ(D)は、光信号の照射により
光起電力を発生する。この光起電力は出力用のエンハン
スメントモードのMO3形電界効果トランジスタ(Q、
)のゲート・ソース間に印加されている。フォトダイオ
ードアレイ(D>は、その光起電力が電界効果トランジ
スタ(Ql)のゲート・ソース間のスレショルド電圧よ
りも高くなるように、複数個のフォトダイオードを直列
接続して構成されている。フォトトランジスタ(P)は
、光信号の受光時には導通状態となり、光信号の遮断時
には非導通状態となる光導電性素子である。フォトトラ
ンジスタ(P)は抵抗器(R)と直列的に接続されてお
り、この直列回路は、フォトダイオードアレイ(D)の
両端に並列的に接続されている。また、この直列回路の
分圧点には、エンハンスメントモードのNチャンネルM
O8形のトランジスタ(Q2)のゲートが接続されてい
る。このトランジスタ(Q2)のドレイン・ソース間は
、出力用の電界効果トランジスタ(Ql)のゲート・ソ
ース間に、フォトダイオードアレイ(D>と並列的に接
続されている。したがって、トランジスタ(Q2)のト
レイン・ゲート間には抵抗器(R)が並列接続され、ゲ
ート・ソース間にはフォトトランジスタ(P)が並列接
続されることになる。出力用の電界効果トランジスタ(
Ql)のドレイン・ソース間は出力端子(0,)、(O
□)を介して、負荷(Z)と電源(V)との直列回路に
接続されており、電界効果トランジスタ(Ql)のトレ
イン・ソース間が導通することにより、電源(V)から
負荷(Z)に電流が供給され、また、電界効果トランジ
スタ(Q、)のドレイン・ソース間が遮断されることに
より、電源(V)から負荷(Z)への電流供給が遮断さ
れるようになっている。
The photodiode array (D) generates a photovoltaic force upon irradiation with an optical signal. This photovoltaic force is output by an enhancement mode MO3 type field effect transistor (Q,
) is applied between the gate and source. A photodiode array (D>) is composed of a plurality of photodiodes connected in series so that the photovoltaic force is higher than the threshold voltage between the gate and source of a field effect transistor (Ql). The transistor (P) is a photoconductive element that becomes conductive when receiving an optical signal and becomes non-conductive when the optical signal is interrupted.The phototransistor (P) is connected in series with the resistor (R). This series circuit is connected in parallel to both ends of the photodiode array (D).Also, at the voltage dividing point of this series circuit, there is an enhancement mode N-channel M
The gate of an O8 type transistor (Q2) is connected. The drain and source of this transistor (Q2) are connected in parallel with the photodiode array (D>) between the gate and source of the output field effect transistor (Ql). A resistor (R) is connected in parallel between the train and gate, and a phototransistor (P) is connected in parallel between the gate and source.
Between the drain and source of Ql) are the output terminals (0,) and (O
□) is connected to the series circuit of the load (Z) and the power supply (V), and by conducting between the train and source of the field effect transistor (Ql), the power supply (V) is connected to the load (Z). ), and by cutting off the drain and source of the field effect transistor (Q, ), the current supply from the power supply (V) to the load (Z) is cut off. .

以下、第1図回路の動作について説明する。まず、入力
端子(II)、(12)間に入力電流が無いときには、
発光ダイオード(L)は発光せず、フォトダイオードア
レイ(D>には光起電力が発生しないから、出力用の電
界効果トランジスタ(Ql)はオフ状態である6次に、
入力端子(II)、(12)間に入力電流が流れると、
発光ダイオード(L)が入力電流に応じて発光し、フォ
トダイオードアレイ(D)の両端に光起電力が発生して
、出力用の電界効果トランジスタ(Ql)のゲート電位
を上昇させる。
The operation of the circuit shown in FIG. 1 will be explained below. First, when there is no input current between input terminals (II) and (12),
Since the light emitting diode (L) does not emit light and no photovoltaic force is generated in the photodiode array (D>), the output field effect transistor (Ql) is in the off state.
When input current flows between input terminals (II) and (12),
The light emitting diode (L) emits light in response to the input current, and a photovoltaic force is generated across the photodiode array (D), raising the gate potential of the output field effect transistor (Ql).

このとき、トランジスタ<Q 、)のゲート・ソース間
に接続されているフォトトランジスタ(P)にも光が照
射され、このフォトトランジスタ(P)がオン状態とな
り、トランジスタ(Q2)はゲート・ソース間の電圧が
上昇しないので、オフ状態を維持する。また、このとき
にフォトダイオードアレイ(D>から流れる電流は、抵
抗(R)を通る電流のみであり、この抵抗を十分に大き
くすることにより、フォ)・ダイオードアレイ(D)か
ら流れる電流を小さくすることができ、これによって、
電界効果トランジスタ(Ql)のゲート・ソース間電圧
を速やかに上昇させ、ターンオン時間を速めることがで
きる。
At this time, the phototransistor (P) connected between the gate and source of the transistor The voltage does not rise, so it remains off. Also, the current flowing from the photodiode array (D) at this time is only the current passing through the resistor (R), and by making this resistance sufficiently large, the current flowing from the photodiode array (D) can be reduced. and thereby,
The gate-source voltage of the field effect transistor (Ql) can be quickly increased, and the turn-on time can be accelerated.

次に、入力端子<1+)、(r2)間の入力電流が再び
ゼロになると、発光ダイオード(L)からの光照射が無
くなり、フォトダイオードアレイ(D>には光起電力は
発生せず、フォトトランジスタ(P)にも光電流は流れ
ない、ただし、出力用の電界効果トランジスタ(Q、)
のゲート電位は、ゲート・ソース間に蓄えられた電荷の
ために、ゼロとなるまでに少し時間が必要である。この
時間をできるだけ小さくするために、トランジスタ(Q
2)が電界効果トランジスタ(Ql)のゲート ソース
間に接続されている。つまり、フォトトランジスタ(P
)への光照射がなくなって光Th流が流れなくなり、か
つ、トランジスタ(Q2)のドレイン・ソース間に電圧
が存在しており、この電圧によってトランジスタ(Q2
)のゲート電位が抵抗器(R)を介してトランジスタ(
Q2)のドレイン電位と同じレベルとなることにより、
トランジスタ(Q2)がオン状態となり、出力用の電界
効果トランジスタ(Q、)のゲート・ソース間に蓄えら
れた電荷は、トランジスタ(Q2)を介して急速に放電
される。よって、出力用電界効果トランジスタ(Ql)
のターンオフ時間を短くすることができる。
Next, when the input current between the input terminals <1+) and (r2) becomes zero again, the light irradiation from the light emitting diode (L) disappears, and no photovoltaic force is generated in the photodiode array (D>). No photocurrent flows in the phototransistor (P) either, except for the output field effect transistor (Q,)
It takes some time for the gate potential to reach zero due to the charge stored between the gate and source. In order to make this time as small as possible, the transistor (Q
2) is connected between the gate and source of a field effect transistor (Ql). In other words, the phototransistor (P
) is no longer irradiated with light, the light Th current no longer flows, and a voltage exists between the drain and source of the transistor (Q2), and this voltage causes the transistor (Q2
) is applied to the transistor (
By becoming the same level as the drain potential of Q2),
The transistor (Q2) is turned on, and the charge accumulated between the gate and source of the output field effect transistor (Q,) is rapidly discharged via the transistor (Q2). Therefore, the output field effect transistor (Ql)
The turn-off time can be shortened.

なお、第2のトランジスタ(Q2〉は、バイポーラトラ
ンジスタでも良く、この場合には、コレクタがドレイン
に、ベースがゲー トに、エミッタがソースに夫々対応
するように接続すれば良い、また、フォトトランジスタ
(P)は、光導電性素子であれば良く、フォトダイオー
ド等であっても良い。
The second transistor (Q2) may be a bipolar transistor; in this case, the collector may be connected to the drain, the base to the gate, and the emitter to the source. (P) may be any photoconductive element, and may be a photodiode or the like.

さらに、出力用の電界効果トランジスタは、エンハンス
メントモード(ノーマリ・オフ形)の場合について説明
したが、デプレッションモード〈ノーマリ・オン形〉の
場合でも同様のことが言えるものであり、本発明の技術
思想がそのまま適用できる。
Furthermore, although the output field effect transistor has been described in the case of enhancement mode (normally off type), the same can be said for the case of depletion mode (normally on type), and the technical idea of the present invention applies. can be applied as is.

(発明の効果) 本発明は上述のように構成されているので、出力用の電
界効果トランジスタのゲート・ソース間のインピーダン
スを、ターンオン時とターンオフ時とで大きく変えるこ
とができ、そのどちらの時間をも頗る速くすることがで
きるから、高速なスイッチングが可能になるという効果
がある。
(Effects of the Invention) Since the present invention is configured as described above, the impedance between the gate and source of the output field effect transistor can be greatly changed between turn-on and turn-off, and both This has the effect of making high-speed switching possible.

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

第1図は本発明の一実施例に係る半導体リレー回路の回
路図、第2図は従来例の回路図である。 (D>はフォトダイオードアレイ、(P)はフォトトラ
ンジスタ、(Q、)は電界効果トランジスタ、(Q2)
はトランジスタ、(R)は抵抗器である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor relay circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional example. (D> is a photodiode array, (P) is a phototransistor, (Q, ) is a field effect transistor, (Q2)
is a transistor, and (R) is a resistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)電界効果トランジスタのゲート・ソース間に光起
電力素子を接続した半導体リレー回路において、光起電
力素子と並列に、第2のトランジスタを接続し、第2の
トランジスタの一方の通電端子と制御端子との間に、前
記光起電力素子を付勢する光信号にて導通する光導電性
素子を、光信号の照射時に第2のトランジスタがオフさ
れるように接続し、第2のトランジスタの他方の通電端
子と制御端子との間に抵抗器を、光信号の遮断時に前記
電界効果トランジスタのゲート・ソース間蓄積電圧が前
記抵抗器を介して制御端子に印加されて第2のトランジ
スタがオンされるように接続して成ることを特徴とする
半導体リレー回路。
(1) In a semiconductor relay circuit in which a photovoltaic element is connected between the gate and source of a field effect transistor, a second transistor is connected in parallel with the photovoltaic element, and one current-carrying terminal of the second transistor is connected to the photovoltaic element. A photoconductive element that is made conductive by an optical signal that energizes the photovoltaic element is connected between the control terminal and the second transistor so that the second transistor is turned off when the optical signal is irradiated. A resistor is connected between the other energizing terminal and the control terminal, and when the optical signal is cut off, the voltage accumulated between the gate and source of the field effect transistor is applied to the control terminal via the resistor, and the second transistor is activated. A semiconductor relay circuit characterized in that it is connected to be turned on.
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