JPS63236411A - Solid-state relay - Google Patents

Solid-state relay

Info

Publication number
JPS63236411A
JPS63236411A JP62070995A JP7099587A JPS63236411A JP S63236411 A JPS63236411 A JP S63236411A JP 62070995 A JP62070995 A JP 62070995A JP 7099587 A JP7099587 A JP 7099587A JP S63236411 A JPS63236411 A JP S63236411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diode array
gate
diode
resistor
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62070995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Fujii
和久 藤井
Shigeo Akiyama
茂夫 秋山
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP62070995A priority Critical patent/JPS63236411A/en
Publication of JPS63236411A publication Critical patent/JPS63236411A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize the fast operation of a solid-state relay, by constituting a bias circuit to be connected between the gate and the source of a driving transistor of a parallel circuit consisting of a diode array and a resistor. CONSTITUTION:When an input current flows between the input terminals 1 and 1', an eletromotive force is generated on an optical electromotive force diode array 3. In a case that the bias circuit 10 is constituted of the parallel circuit of the diode array 8 and the resistor 9, no charge operation is delayed because a circuit is clamped by the diode 8. At a moment when the input current between the input terminals 1 and 1' is interrupted, the transistor 6 is turned on, but, since the resistor 9 is connected to the bias circuit 10 in parallel, a time when the transistor 6 is turned off state depends on the value of the resistor 9, therefore, the time can be accelerated compared with the case that only the diode is provided.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、入力信号を発光ダイオードで光信号に変換し
、発光ダイオードと光結合された光起電力ダイオードア
レイで光信号を電気信号に変換し、その電気信号によっ
て電力用の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(M
OSFET)を駆動させるようにした光結合を用いた固
体リレーに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention converts an input signal into an optical signal using a light emitting diode, converts the optical signal into an electrical signal using a photovoltaic diode array optically coupled to the light emitting diode, and converts the optical signal into an electrical signal. Metal oxide semiconductor field effect transistor (M
This invention relates to a solid-state relay using optical coupling that drives an OSFET.

[背景技術] 第4図は光起電力ダイオードアレイを用いた電界効果ト
ランジスタの駆動回路の峠来例を示すもので、入力端子
1−1″間には、発光ダイオード(LED)2が接続さ
れ、光起電力ダイオードアレイ3は発光ダイオード2と
光結合されている。
[Background Art] Figure 4 shows an example of a drive circuit for a field effect transistor using a photovoltaic diode array, in which a light emitting diode (LED) 2 is connected between input terminals 1 and 1''. , the photovoltaic diode array 3 is optically coupled to the light emitting diodes 2.

入力端子1−1′間に入力電流が流れると、発光ダイオ
ード2が光信号を発生し、この光信号により光起電力ダ
イオードアレイ3の両端に起電力が発生する。この起電
力はダイオード4を介して電力用のMOS F ET 
5のゲート・ソース間に印加されると同時に、ノーマリ
・オン型の静電誘導型トランジスタ(SIT)または電
界効果トランジスタ(FET)よりなる駆動用トランジ
スタ6を介して流れる。従って、MOS F ET 5
のゲート容量を充電する電流と、駆動用トランジスタ6
を介して流れる電流が、ダイオード4を介して流れる。
When an input current flows between the input terminals 1 and 1', the light emitting diode 2 generates an optical signal, and this optical signal generates an electromotive force at both ends of the photovoltaic diode array 3. This electromotive force is passed through diode 4 to the power MOS FET.
At the same time, the voltage is applied between the gate and source of the transistor 5 and flows through the driving transistor 6, which is a normally-on static induction transistor (SIT) or a field effect transistor (FET). Therefore, MOS FET 5
The current that charges the gate capacitance of the drive transistor 6
The current flowing through the diode 4 flows through the diode 4.

このため、ダイオード4の順方向降下電圧により、駆動
用トランジスタ6のゲートは負電圧にバイアスされる。
Therefore, the gate of the driving transistor 6 is biased to a negative voltage due to the forward voltage drop of the diode 4.

このバイアス電圧により駆動用トランジスタ6が瞬時に
高インピーダンス状態となる。従って、駆動用トランジ
スタ6の存在により電力用のMOSFET5のゲート・
ソース間の充電動作を遅延することはない。入力電流が
入力端子1−1′間に定常的に流れている場合には、駆
動用トランジスタ6を介してわずかな電流がダイオード
4に流れ、これにより駆動用トランジスタ6のゲートが
負電圧にバイアスされ、高インピーダンス状態を維持す
る。
This bias voltage instantly puts the driving transistor 6 into a high impedance state. Therefore, due to the presence of the driving transistor 6, the gate of the power MOSFET 5
There is no delay in charging operations between sources. When the input current is constantly flowing between input terminals 1 and 1', a small amount of current flows through the diode 4 through the driving transistor 6, which biases the gate of the driving transistor 6 to a negative voltage. and maintains a high impedance state.

入力端子1−1′間の入力電流が遮断された瞬間には、
MOSFET5のゲート容量に蓄積されていた電荷は、
駆動用トランジスタ6を介してMOSFET5のソース
に放電される。この時、ダイオード4には電流が越れて
いないので、駆動用トランジスタ6のゲートは負電圧に
バイアスされず、トランジスタ6はオンの状態である。
At the moment the input current between input terminals 1 and 1' is cut off,
The charge accumulated in the gate capacitance of MOSFET5 is
It is discharged to the source of the MOSFET 5 via the driving transistor 6. At this time, since no current passes through the diode 4, the gate of the driving transistor 6 is not biased to a negative voltage, and the transistor 6 is in an on state.

従って、この放電動作は極めて短時間(数μs〜数十μ
s)で完了する。
Therefore, this discharge operation is extremely short (several μs to tens of μs).
Complete with s).

入力端子1−1゛間に入力電流が流れていない状態にお
いて、リレー出力端子7−7″間に大きな電圧変化(d
v/dt)が印加されると、MOSFET5のドレイン
・ゲート間の寄生容量を充電するミラー電流は、ノーマ
リ・オン型のSITまたはFETよりなる駆動用トラン
ジスタ6を介してMOSFET5のソースに放電される
。従って、誤った瞬時点弧をすることはなく、駆動用ト
ランジスタ6がゲートのサージ保護回路としても働くも
のである。
When no input current flows between input terminals 1-1'', there is a large voltage change (d) between relay output terminals 7-7''.
v/dt) is applied, the mirror current that charges the parasitic capacitance between the drain and gate of MOSFET 5 is discharged to the source of MOSFET 5 via drive transistor 6 which is a normally-on type SIT or FET. . Therefore, there is no possibility of erroneous instantaneous ignition, and the driving transistor 6 also functions as a gate surge protection circuit.

しかしながら、かかる従来例の場合、駆動用トランジス
タ6のスレッショルド電圧によっては、ダイオード4は
複数個必要となってくる。また、温度特性を考え合わせ
れば、ダイオード4の順方向降下電圧は高温時で考える
必要があり、常温での使用の場合、ダイオード4の内部
抵抗はかなり大きな値を示す。このような場合、駆動用
トランジスタ6がオンになる時間が遅くなり、MOSF
ET5のゲート電荷の放電が遅くなる欠点を有していた
However, in such a conventional example, a plurality of diodes 4 may be required depending on the threshold voltage of the driving transistor 6. Furthermore, considering the temperature characteristics, it is necessary to consider the forward voltage drop of the diode 4 at high temperatures, and when used at room temperature, the internal resistance of the diode 4 exhibits a considerably large value. In such a case, the turn-on time of the driving transistor 6 is delayed, and the MOSFET
This had the disadvantage that the discharge of the gate charge of ET5 was slow.

[発明の目的] 本発明は、上記の欠点を改善するためになされたもので
、その目的とするところは、駆動用トランジスタの高速
動作を可能とした固体リレーを提供するにある。
[Object of the Invention] The present invention was made to improve the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a solid state relay that enables high-speed operation of a driving transistor.

[発明の開示コ 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第1図は本
発明の一実施例を示す回路図で、前記従来例と異なる点
は、駆動用トランジスタ6のゲート・ソース間に、ダイ
オードアレイ8と抵抗9の並列回路よりなるバイアス回
路10を接続したことで、他の構成は前記従来例と同様
であるので、同等構成に同一符号を付すことにより説明
を省略する。
[Disclosure of the Invention] The present invention will be described below based on examples. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The difference from the conventional example is that a bias circuit 10 consisting of a parallel circuit of a diode array 8 and a resistor 9 is provided between the gate and source of the driving transistor 6. Since the other configurations are the same as those of the conventional example, the explanation will be omitted by assigning the same reference numerals to the equivalent configurations.

次に、上記実施例の動作を説明する。入力端子1−1′
間に入力電流が流れると、発光ダイオード2が光信号を
発生し、この光信号により光起電力ダイオードアレイ3
の両端に起電力が発生する、この起電力はバイアス回路
10を介して電力用のMOSFET5のゲート・ソース
間に印加されると同時に、ノーマリ・オン型の静電誘導
型トランジスタ(SIT)または電界効果トランジスタ
(FET)よりなる駆動用トランジスタ6を介して流れ
る。従って、MOSFET5のゲート容量を充電する電
流と、駆動用トランジスタ6を介して流れる電流が、バ
イアス回路10を介して流れる。
Next, the operation of the above embodiment will be explained. Input terminal 1-1'
When an input current flows between them, the light emitting diode 2 generates an optical signal, which causes the photovoltaic diode array 3 to
This electromotive force is applied between the gate and source of the power MOSFET 5 via the bias circuit 10, and at the same time, it is applied to the normally-on static induction transistor (SIT) or the electric field. The signal flows through a driving transistor 6 which is an effect transistor (FET). Therefore, the current that charges the gate capacitance of the MOSFET 5 and the current that flows through the driving transistor 6 flow through the bias circuit 10.

このため、バイアス回路10の順方向降下電圧により、
駆動用トランジスタ6のゲートは負電圧にバイアスされ
る。特にMOSFET5のゲート容量を充電する電流が
多く、バイアス回路10が抵抗のみで構成されている場
合は、この電圧が高くなり光起電力ダイオードアレイ3
が充分な性能を出せず、電力用MO5FET5のゲート
・ソース間の充電動作を遅延させてしまう(第2図にお
ける特性B、C,D参照、なお、特性Bは100にΩ、
特性Cは300にΩ、特性りはIMΩの抵抗を用いた場
合を示す)、シかし、上記実施例のようにバイアス回路
10をダイオードアレイ8と抵抗9の並列回路で構成し
た場合、ダイオード8でクランプされているため、充電
動作が遅延することはない(第2図における特性A参照
)。
Therefore, due to the forward voltage drop of the bias circuit 10,
The gate of the driving transistor 6 is biased to a negative voltage. In particular, when the current charging the gate capacitance of MOSFET 5 is large and the bias circuit 10 is composed of only resistors, this voltage becomes high and the photovoltaic diode array 3
cannot provide sufficient performance and delays the charging operation between the gate and source of the power MO5FET5 (see characteristics B, C, and D in Figure 2. Characteristic B is 100Ω,
(Characteristic C shows the case where a resistor of 300Ω is used, and Characteristic shows the case where a resistor of IMΩ is used.) However, when the bias circuit 10 is configured with a parallel circuit of a diode array 8 and a resistor 9 as in the above embodiment, the diode 8, the charging operation is not delayed (see characteristic A in FIG. 2).

入力電流が入力端子1−1°間に定常的に流れている場
合には、駆動用トランジスタ6を介してわずかな電流が
バイアス回路10に流れ、これにより駆動用トランジス
タ6のゲートが負電圧にバイアスされ、高インピーダン
ス状態を維持する。ただし、トランジスタ6がSITで
ある場合には、その不飽和特性により電力用MOSFE
T5のゲートに、そのゲートが絶縁破壊されるような高
電圧サージが重畳したときには低インピーダンス状態と
なり、MOSFET5のゲートを保護する。
When the input current is flowing steadily between the input terminals 1 and 1°, a small amount of current flows into the bias circuit 10 via the driving transistor 6, and this causes the gate of the driving transistor 6 to become a negative voltage. biased and maintains a high impedance state. However, if the transistor 6 is a SIT, the power MOSFE is
When a high voltage surge that causes dielectric breakdown of the gate of T5 is superimposed on the gate of T5, the MOSFET becomes in a low impedance state and protects the gate of MOSFET5.

この機能のみに関してはトランジスタ6はFETよりも
SITの方が良い。
Regarding only this function, it is better to use an SIT as the transistor 6 than an FET.

入力端子1−1′間の入力電流が遮断された瞬間には、
MOSFET5のゲート容量に蓄積されていた電荷は、
駆動用トランジスタ6を介してMOSFET5のソース
に放電される。この時、バイアス回路10には電流が流
れていないので、駆動用トランジスタ6のゲートは負電
圧にバイアスされず、トランジスタ6はオンの状態であ
る。しかし、バイアス回路10によってオンの状態にな
る時間は異なる。第3図にバイアス回路10とMOSF
ET5がオフ状態になる時間との関係を示す、同図より
明らかなように、ダイオードだけではオフ状態になる時
間は、ダイオードの数が増加するにつれて遅くなるが(
第3図において、D、DX2、DX3.DX4はそれぞ
れダイオードの数が1個、2個、3個、4個であること
を示す)、本実施例のように抵抗9が並列接続されてい
れば、オフ状態になる時間はその抵抗値に依存するが、
ダイオードのみの場合よりも速くなる(第3図において
、100 K II D X 4は100にの抵抗とダ
イオードの数が4個、I M If D x 4はIM
の抵抗とダイオードの数が4(11を示す)。
At the moment the input current between input terminals 1 and 1' is cut off,
The charge accumulated in the gate capacitance of MOSFET5 is
It is discharged to the source of the MOSFET 5 via the driving transistor 6. At this time, since no current flows through the bias circuit 10, the gate of the driving transistor 6 is not biased to a negative voltage, and the transistor 6 is in an on state. However, the time the bias circuit 10 is turned on varies depending on the bias circuit 10. Figure 3 shows the bias circuit 10 and MOSFET.
As is clear from the figure, which shows the relationship between ET5 and the time it takes to turn off, the time it takes to turn off with only diodes becomes slower as the number of diodes increases (
In FIG. 3, D, DX2, DX3. DX4 indicates that the number of diodes is 1, 2, 3, and 4, respectively), and if the resistor 9 is connected in parallel as in this example, the time it will be in the off state will depend on its resistance value. It depends on
faster than with only diodes (in Figure 3, 100 K II D x 4 means 100 resistors and 4 diodes;
The number of resistors and diodes is 4 (indicates 11).

入力端子1−1′間に入力電流が流れていない状態にお
いて、リレー出力端子7−7゛間に大きな電圧変化(d
v/dt)が印加されると、MOSFET5のドレイン
・ゲート間の寄生容量を充電するミラー電流は、ノーマ
リ・オン型のSITまたはFETよりなる駆動用トラン
ジスタ6を介してMOSFET5のソースに放電される
。従って、誤った瞬時点弧をすることはなく、駆動用ト
ランジスタ6がゲートのサージ保護回路としても働くも
のである。
When no input current flows between input terminals 1 and 1', there is a large voltage change (d) between relay output terminals 7 and 7'.
v/dt) is applied, the mirror current that charges the parasitic capacitance between the drain and gate of the MOSFET 5 is discharged to the source of the MOSFET 5 via the drive transistor 6 which is a normally-on type SIT or FET. . Therefore, there is no possibility of erroneous instantaneous ignition, and the driving transistor 6 also functions as a gate surge protection circuit.

[発明の効果] 本発明は上記のように、駆動用トランジスタのゲート・
ソース間に接続するバイアス回路を、ダイオードアレイ
と抵抗の並列回路で構成したことにより、オン・オフと
もに高速動作が可能な固体リレーを提供できた。また、
光起電力ダイオードプレイと駆動用トランジスタとのプ
ロセスにおいて工程を増加させる必要がなく、プロセス
整合性が掻めて高いという利点もある。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention improves the gate and
By configuring the bias circuit connected between the sources with a parallel circuit of a diode array and a resistor, we were able to provide a solid-state relay that can operate at high speed both on and off. Also,
There is also the advantage that there is no need to increase the number of steps in the process of the photovoltaic diode play and the driving transistor, and process consistency is extremely high.

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

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図はMO
S F ETがオン状態になる時間(Ton)と入力電
流(IF)の関係を示すグラフ、第3図はMOS F 
ETがオフ状態になる時間(Toff)とバイアス回路
の関係を示すグラフ、第4図は従来例を示す回路図であ
る。 2・・・発光素子、3・・・光起電力ダイオードアレイ
、5・・・MOSFET、6・・・駆動用トランジスタ
、8・・・ダイオードまたはダイオードアレイ、9・・
・抵抗、10・・・バイアス回路。
Fig. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
A graph showing the relationship between the ON state time (Ton) of SFET and input current (IF), Figure 3 is for MOS FET.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the time when the ET is in the off state (Toff) and the bias circuit, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example. 2... Light emitting element, 3... Photovoltaic diode array, 5... MOSFET, 6... Drive transistor, 8... Diode or diode array, 9...
・Resistance, 10...bias circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力信号に応答して光信号を発生する発光素子と
、前記光信号により起電力が発生するように配置された
光起電力ダイオードアレイと、前記起電力をゲート・ソ
ース間に印加されて第1のインピーダンス状態から第2
のインピーダンス状態に変化する電力用のMOSFET
とより成る固体リレーであって、前記光起電力ダイオー
ドアレイの負電極にカソードが接続され前記MOSFE
Tのソースにアノードが接続されたダイオードまたはダ
イオードアレイと、該ダイオードまたはダイオードアレ
イと並列に接続された抵抗と、ドレイン・ソース間が前
記MOSFETのゲート・ソース間に接続されゲートが
前記光起電力ダイオードアレイの負電極に接続され、前
記抵抗の両端の電位差によりバイアスされて前記ドレイ
ン・ソース間のインピーダンスが上昇するように接続さ
れたノーマリ・オン型の駆動用トランジスタとを有して
成ることを特徴とする固体リレー。
(1) A light emitting element that generates an optical signal in response to an input signal, a photovoltaic diode array arranged so that an electromotive force is generated by the optical signal, and a photovoltaic diode array that is arranged so that the electromotive force is applied between the gate and the source. from the first impedance state to the second impedance state.
MOSFET for power that changes to the impedance state of
A solid state relay comprising: a cathode connected to the negative electrode of the photovoltaic diode array;
a diode or a diode array whose anode is connected to the source of the MOSFET; a resistor connected in parallel with the diode or diode array; and a drain and source connected between the gate and source of the MOSFET, the gate of which is connected to the photovoltaic element. and a normally-on driving transistor connected to the negative electrode of the diode array so as to be biased by a potential difference between both ends of the resistor so as to increase the impedance between the drain and source. Features a solid state relay.
JP62070995A 1987-03-25 1987-03-25 Solid-state relay Pending JPS63236411A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62070995A JPS63236411A (en) 1987-03-25 1987-03-25 Solid-state relay

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62070995A JPS63236411A (en) 1987-03-25 1987-03-25 Solid-state relay

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63236411A true JPS63236411A (en) 1988-10-03

Family

ID=13447643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62070995A Pending JPS63236411A (en) 1987-03-25 1987-03-25 Solid-state relay

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63236411A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05114847A (en) * 1991-03-26 1993-05-07 American Teleph & Telegr Co <Att> Semiconductor relay

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05114847A (en) * 1991-03-26 1993-05-07 American Teleph & Telegr Co <Att> Semiconductor relay

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5013926A (en) Photocoupler apparatus capable of shortening switching time of output contact
US4754175A (en) Solid state relay having a thyristor discharge circuit
JPS63236411A (en) Solid-state relay
JP2521663B2 (en) Semiconductor relay circuit
JP3837372B2 (en) Semiconductor relay
JPS63153916A (en) Semiconductor switching circuit
JPH07107975B2 (en) Solid state relay
JPS632422A (en) Solid-state relay
JP3637749B2 (en) Semiconductor relay
JPH10308529A (en) Semiconductor relay
JP2743874B2 (en) Solid state relay
JP2740426B2 (en) Semiconductor relay
JPH06177736A (en) Solid-state relay
JPS63208317A (en) Semiconductor relay circuit
JP2757438B2 (en) Optically coupled relay circuit
JPS62195918A (en) Semiconductor relay circuit
JP2002353797A (en) Semiconductor relay
JPH06164354A (en) Semiconductor relay
JPH05191244A (en) Semiconductor relay
JPH04167618A (en) Semiconductor relay circuit
JP2001345685A (en) Semiconductor device and semiconductor relay
JPH11136113A (en) Semiconductor relay
JPH04324711A (en) Semiconductor relay circuit
JPH04324713A (en) Optical coupling type relay circuit
JPS6215927A (en) Semiconductor relay circuit