JP2002353798A - Semiconductor relay and its manufacturing method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor relay in which a state between a drain and a source of a depletion output MOSFET is changed from a conductive state into a cutoff state at a high-speed. SOLUTION: The semiconductor relay provided with a light emitting element 1 that emits an optical signal in response to an input signal, a light receiving element 2 that generates a photoelectromotive force on the basis of the optical signal of the light emitting element 1, a couple of depletion output MOSFETs 3a, 3b whose gate and source are connected to the light receiving element 2 so as to receive the photoelectromotive force and whose sources are interconnected and that are connected in anti-series, and a charging/discharging control circuit 50 that controls electric charges to charge/discharge the gate and source of a couple of the MOSFETs 3a, 3b, is provided with a rapid speed charging circuit 70 that receives the photoelectromotive force by the light receiving element 2 at the gates of the MOSFETs 3a, 3b and charges negative electric charges to the source of the MOSFETs 3a, 3b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速ターンオフ型
のノーマリーオンタイプの半導体リレーに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed turn-off normally-on type semiconductor relay.

【０００２】[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、入力信号に応じて光
信号を発光する発光ダイオード１０１、発光ダイオード
１０１の光信号に基づいて光起電力を発生するフォトダ
イオードアレイ１０２、光起電力が印加されるよういず
れもゲートソース間がフォトダイオードアレイ１０２に
接続されるとともに互いのソースが接続されて逆直列接
続されたディプレッション型の一対の出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ１０３、一対の出力用ＭＯＳＦＥＴ１０３のゲートソ
ース間の電荷の充放電を制御する充放電制御回路１０４
を備えて構成される。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional semiconductor relay of this type. The light emitting diode 101 emits an optical signal in response to an input signal, a photodiode array 102 that generates a photovoltaic power based on the optical signal of the light emitting diode 101, and a gate source so that the photovoltaic power is applied. A pair of depletion-type output MOSFEs are connected in series with each other and connected in inverse series with the sources connected to the photodiode array 102.
T103, a charge / discharge control circuit 104 for controlling charge / discharge of electric charge between the gate and source of the pair of output MOSFETs 103
It is comprised including.

【０００３】このものの充放電制御回路１０４は、フォ
トダイオードアレイ１０２に直列接続された充放電制御
用抵抗１０４ａ及びその充放電制御用抵抗１０４ａの両
端にゲートソース間が接続されるとともにドレインソー
ス間がフォトダイオードアレイ１０２に接続されたディ
プレッション型の充放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１０４ｂよ
りなる。The charge / discharge control circuit 104 includes a charge / discharge control resistor 104a connected in series to the photodiode array 102, a gate-source connection at both ends of the charge / discharge control resistor 104a, and a drain-source connection. It is composed of a depletion type charge / discharge control MOSFET 104b connected to the photodiode array 102.

【０００４】次に、このものの遮断時の動作を説明す
る。発光ダイオード１０１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１０２が発光ダイ
オード１０１の光信号を受光して光起電力を発生する。
この光起電力により、出力用ＭＯＳＦＥＴ１０３のゲー
トソース間に電荷が充電されるとともに、充放電制御用
抵抗１０４ａを通り、充放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１０４
ｂのドレインソース間に電流が流れる。こうして、充放
電制御用抵抗１０４ａに電流が流れると、充放電制御用
抵抗１０４ａの両端に電位差が発生し、その電位差によ
り、充放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１０４ｂのドレインソー
ス間が遮断される。[0004] Next, the operation at the time of the cutoff will be described. When the light emitting diode 101 emits an optical signal according to an input signal, the photodiode array 102 receives the optical signal of the light emitting diode 101 and generates a photovoltaic power.
With this photovoltaic power, an electric charge is charged between the gate and the source of the output MOSFET 103, and passes through the charge / discharge control resistor 104 a and passes through the charge / discharge control MOSFET 104.
A current flows between the drain source of b. When a current flows through the charge / discharge control resistor 104a in this manner, a potential difference is generated between both ends of the charge / discharge control resistor 104a, and the potential difference cuts off between the drain and source of the charge / discharge control MOSFET 104b.

【０００５】このように、充放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１
０４ｂのドレインソース間が遮断されると、出力用ＭＯ
ＳＦＥＴ１０３のゲートソース間に電荷が効率良く充電
されるようになり、出力用ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレイ
ンソース間が、導通状態から遮断状態に変化する。As described above, the charge / discharge control MOSFET 1
04b, the output MO
The charge is efficiently charged between the gate and the source of the SFET 103, and the state between the drain and the source of the output MOSFET 103 changes from the conductive state to the cutoff state.

【０００６】[0006]

【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ＭＯＳＦＥＴ１０３の遮断時
にフォトダイオードアレイ１０２が光起電力を発生する
と、充放電制御用ＭＯＳＦＥＴ１０４ｂが遮断してから
出力用ＭＯＳＦＥＴ１０３のゲートソース間に電荷が充
電されてゆき、ある閾値を超えた時点で、出力用ＭＯＳ
ＦＥＴ１０３のドレインソース間が、導通状態から遮断
状態に変化する。In the above-described conventional semiconductor relay, when the photodiode array 102 generates photovoltaic power when the output MOSFET 103 is cut off, the charge / discharge control MOSFET 104b is cut off and then the output is turned off. When charge is charged between the gate and the source of the MOSFET 103 and exceeds a certain threshold, the output MOS
The state between the drain and source of the FET 103 changes from the conductive state to the cutoff state.

【０００７】しかしながら、一般に、ディプレッション
型のＭＯＳＦＥＴは、導通状態であっても、比較的高抵
抗であるから、フォトダイオードアレイ１０２の光電流
による出力用ＭＯＳＦＥＴ１０３のドレインソース間
を、導通状態から遮断状態に変化させるのに、長時間を
要するという問題点があった。However, in general, the depletion-type MOSFET has a relatively high resistance even in the conductive state, so that the drain-source of the output MOSFET 103 due to the photocurrent of the photodiode array 102 is disconnected from the conductive state. There is a problem that it takes a long time to change to.

【０００８】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、ディプレッション型の
出力用ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間を導通状態から
遮断状態に高速で変化させることができる半導体リレー
及びその製造方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to change a drain-source of a depletion type output MOSFET from a conductive state to a cutoff state at a high speed. An object of the present invention is to provide a semiconductor relay and a method for manufacturing the same.

【０００９】[0009]

【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記載の半導体リレーは、入力信号に応
じて光信号を発光する発光素子と、発光素子の光信号に
基づいて光起電力を発生する受光素子と、光起電力が印
加されるよういずれもゲートソース間が受光素子に接続
されるとともに互いのソースが接続されて逆直列接続さ
れたディプレッション型の一対の出力用ＭＯＳＦＥＴ
と、一対の出力用ＭＯＳＦＥＴのゲートソース間の電荷
の充放電を制御する充放電制御回路と、を備えた半導体
リレーにおいて、前記受光素子による光起電力が印加さ
れることにより、前記出力用ＭＯＳＦＥＴのゲートにソ
ースに対して負電荷を充電させる急速充電回路を設けた
構成にしている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor relay which emits an optical signal in response to an input signal, and a light emitting element which emits an optical signal based on the optical signal of the light emitting element. A pair of depletion-type output MOSFETs in which the gate-source is connected to the light-receiving element and the sources are connected to each other and connected in reverse series so that the photo-electromotive force is applied and the photo-electromotive force is applied.
And a charge / discharge control circuit for controlling charge / discharge between a gate and a source of the pair of output MOSFETs. And a quick charge circuit for charging the source with negative charge.

【００１０】請求項２記載の半導体リレーは、請求項１
記載の半導体リレーにおいて、前記急速充電回路は、前
記出力用ＭＯＳＦＥＴのドレインソース間に両出力端子
が並列接続され前記受光素子による光起電力が印加され
ると前記出力用ＭＯＳＦＥＴよりも先に駆動されて導通
する先行導通トランジスタと、先行導通トランジスタの
両出力端子に直列接続された駆動用インピーダンスと、
駆動用インピーダンスに流れる電流により駆動されて導
通し前記出力用ＭＯＳＦＥＴに負電荷を供給する負電荷
供給用トランジスタと、一対の放電用トランジスタをそ
れぞれ保護するよう電流方向を制限する一対のダイオー
ドと、を有してなる構成にしている。[0010] The semiconductor relay according to the second aspect is the first aspect.
In the semiconductor relay described in the above, the quick charging circuit is driven before the output MOSFET when both output terminals are connected in parallel between a drain and a source of the output MOSFET and a photoelectromotive force is applied by the light receiving element. And a driving impedance connected in series to both output terminals of the preceding conduction transistor,
A negative charge supply transistor driven by a current flowing through the drive impedance to conduct and supply a negative charge to the output MOSFET; and a pair of diodes for limiting a current direction to protect the pair of discharge transistors, respectively. It has a configuration having.

【００１１】請求項３記載の半導体リレーは、請求項２
記載の半導体リレーにおいて、前記先行導通トランジス
タ及び前記負電荷供給用トランジスタは、いずれもＭＯ
ＳＦＥＴである構成にしている。According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor relay.
In the semiconductor relay described in the above, each of the preceding conduction transistor and the negative charge supply transistor is an MO transistor.
The configuration is an SFET.

【００１２】請求項４記載の半導体リレーは、請求項２
又は請求項３のいずれかに記載の半導体リレーにおい
て、前記インピーダンス要素は、抵抗である構成にして
いる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor relay.
Alternatively, in the semiconductor relay according to claim 3, the impedance element is configured to be a resistor.

【００１３】請求項５記載の半導体リレーの製造方法
は、請求項２記載の半導体リレーを製造する半導体リレ
ーの製造方法であって、前記先行導通トランジスタ、前
記駆動用インピーダンス、前記負電荷供給用トランジス
タ及び一対の前記ダイオードを、前記充放電制御回路と
同一工程で設けるようにしている。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor relay for manufacturing a semiconductor relay according to the second aspect, wherein the preceding conducting transistor, the driving impedance, and the negative charge supplying transistor are provided. And the pair of diodes are provided in the same step as the charge / discharge control circuit.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の半導体リレ
ーを図１乃至図３に基づいて以下に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor relay according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【００１５】１は発光ダイオード（発光素子）で、入力
端子１０ａ，１０ｂの間に入力される入力信号に応じ
て、光信号を発光する。この発光ダイオード１は、図２
に示すように、パッケージ４０ａ内に支持された入力側
フレーム４０ｂに設けられている。Reference numeral 1 denotes a light emitting diode (light emitting element) which emits an optical signal in accordance with an input signal input between the input terminals 10a and 10b. This light emitting diode 1 is shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the input side frame 40b is supported in the package 40a.

【００１６】２はフォトダイオードアレイ（受光素子）
で、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。このフォトダイオードアレイ２は、図２
に示すように、パッケージ２０ａ内に支持された入力側
フレーム４０ｂと対向して支持された出力側フレーム４
０ｃに設けられている。このフォトダイオードアレイ２
及び発光ダイオード１は、透明樹脂４０ｄにより包囲さ
れ、さらに、この透明樹脂４０ｄとパッケージ４０ａの
内面との間に、封止樹脂４０ｅが封止される。2 is a photodiode array (light receiving element)
Thus, a plurality of photodiodes 2a are connected in series, and receive an optical signal from the light emitting diode 1 to generate a photoelectromotive force. This photodiode array 2 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the output side frame 4 supported opposite to the input side frame 40b supported in the package 20a.
0c. This photodiode array 2
The light emitting diode 1 is surrounded by a transparent resin 40d, and a sealing resin 40e is sealed between the transparent resin 40d and the inner surface of the package 40a.

【００１７】３ａ，３ｂは出力用ＭＯＳＦＥＴで、いず
れもディプレッションモードであって、互いのソースが
接続されて逆直列接続され、いずれもゲートが後述する
充放電制御用抵抗４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ている。この出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ３ａは、後述する直列抵抗１１ａを介して出力端子２
０ａに接続されている。また、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ｂ
は、後述する直列抵抗１１ｂを介して出力端子２０ｂに
接続されている。これらの出力端子２０ａ，２０ｂの間
には、負荷８０及び電源９０が直列接続されている。Reference numerals 3a and 3b denote output MOSFETs, both of which are in a depletion mode, whose sources are connected to each other and are connected in anti-series, and whose gates are connected to a photodiode via a charge / discharge control resistor 4 to be described later. It is connected to the cathode of array 2. This output MOSFE
T3a is connected to the output terminal 2 via a series resistor 11a described later.
0a. The output MOSFET 3b
Is connected to an output terminal 20b via a series resistor 11b described later. A load 80 and a power supply 90 are connected in series between these output terminals 20a and 20b.

【００１８】４は充放電制御用抵抗で、その一端がフォ
トダイオードアレイ２のカソードに接続されるととも
に、後述する充放電制御用ＭＯＳＦＥＴ５のゲートに接
続され、他端が充放電制御用ＭＯＳＦＥＴ５のソース及
び出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのゲートに接続される
とともに、後述する先行導通ＭＯＳＦＥＴ６のゲート及
び後述する負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９のドレインに接
続されている。Reference numeral 4 denotes a charge / discharge control resistor, one end of which is connected to the cathode of the photodiode array 2 and the other end is connected to the gate of a charge / discharge control MOSFET 5 described later, and the other end is the source of the charge / discharge control MOSFET 5. In addition to being connected to the gates of the output MOSFETs 3a and 3b, it is also connected to the gate of the preceding conduction MOSFET 6 described later and the drain of the negative charge supply MOSFET 9 described later.

【００１９】５は充放電制御用ＭＯＳＦＥＴで、ディプ
レッションモードであって、前述したように、ゲートソ
ース間に充放電制御用抵抗４が接続され、ドレインが、
フォトダイオードアレイ２のアノード、後述する先行導
通ＭＯＳＦＥＴ６のソース及び出力用ＭＯＳＦＥＴ３
ａ，３ｂのソースに接続されている。この充放電制御用
ＭＯＳＦＥＴ５は、充放電制御用抵抗４と共に、出力用
ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのゲートソース間の電荷の充放
電を制御する充放電制御回路５０を構成している。Reference numeral 5 denotes a charge / discharge control MOSFET, which is a depletion mode. As described above, the charge / discharge control resistor 4 is connected between the gate and the source, and the drain is
The anode of the photodiode array 2, the source and output MOSFET 3 of the preceding conduction MOSFET 6 described later.
a, 3b. The charge / discharge control MOSFET 5 and the charge / discharge control resistor 4 constitute a charge / discharge control circuit 50 for controlling the charge / discharge of the charge between the gate and the source of the output MOSFETs 3a and 3b.

【００２０】６は先行導通ＭＯＳＦＥＴ（先行導通トラ
ンジスタ）で、エンハンスメント型であって、出力用Ｍ
ＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂよりもゲート容量が小さく、その
ドレインが、後述する接続用抵抗７、後述する駆動用抵
抗８及び後述するダイオード１０ａ，１０ｂを介して、
出力端子２０ａ，２０ｂに接続されるとともに、ソース
が出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのソースに接続され、
さらに、ゲートが出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのゲー
トに接続されることにより、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，
３ｂに並列接続されている。Reference numeral 6 denotes an advanced conduction MOSFET (preceding conduction transistor), which is an enhancement type and has an output M
The gate capacitance is smaller than that of the OSFETs 3a and 3b, and the drain of the OSFETs 3a and 3b is connected via a connection resistor 7 described later, a driving resistor 8 described later, and diodes 10a and 10b described later.
Connected to the output terminals 20a, 20b, the sources are connected to the sources of the output MOSFETs 3a, 3b,
Further, by connecting the gates to the gates of the output MOSFETs 3a and 3b, the output MOSFETs 3a and 3b are connected.
3b.

【００２１】また、この先行導通ＭＯＳＦＥＴ６は、出
力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂと同様に、そのゲートが充
放電制御用抵抗４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るとともに、ソースがフォトダイオ
ードアレイ２のアノードに接続され、さらに、接続用抵
抗７、駆動用抵抗８及びダイオード１０ａ，１０ｂを介
して、ドレインが出力端子２０ａ，２０ｂに接続されて
いる。The gate of the preceding conduction MOSFET 6 is connected to the cathode of the photodiode array 2 via the charge / discharge control resistor 4 and the source is the same as the output MOSFETs 3a and 3b. The drain is connected to output terminals 20a and 20b via a connection resistor 7, a driving resistor 8 and diodes 10a and 10b.

【００２２】７は接続用抵抗で、その一端が先行導通Ｍ
ＯＳＦＥＴ６のドレインに接続されており、導通時の出
力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのドレインソース間の抵抗
値よりも大きな抵抗値を有している。Reference numeral 7 denotes a connection resistor, one end of which is a leading conduction M
It is connected to the drain of the OSFET 6 and has a resistance greater than the resistance between the drain and source of the output MOSFETs 3a and 3b when conducting.

【００２３】８は駆動用抵抗（駆動用インピーダンス）
で、その一端が接続用抵抗７の他端及び後述する負電荷
供給用ＭＯＳＦＥＴ９のゲートに接続されるとともに、
他端が負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９のソース及び後述す
るダイオード１０ａ，１０ｂのアノードに接続されてい
る。この駆動用抵抗８は、接続用抵抗７と同様に、導通
時の出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのドレインソース間
の抵抗値よりも大きな抵抗値を有している。8 is a driving resistor (driving impedance)
One end is connected to the other end of the connection resistor 7 and the gate of a negative charge supply MOSFET 9 described later.
The other end is connected to the source of the negative charge supply MOSFET 9 and the anodes of diodes 10a and 10b to be described later. The driving resistor 8 has a larger resistance value than the resistance value between the drain and source of the output MOSFETs 3a and 3b when conducting, like the connection resistor 7.

【００２４】９は負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ（負電荷供
給用トランジスタ）で、エンハンスメント型であって、
そのソースが後述する駆動用抵抗の一端に接続されてお
り、後述するダイオード１０ａを介して直列抵抗１１ａ
の一端に、後述するダイオード１０ｂを介して直列抵抗
１１ｂの一端にそれぞれ接続されている。また、この負
電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９は、そのドレインが、出力用
ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのゲート、先行導通ＭＯＳＦＥ
Ｔ９のゲート、充放電制御用ＭＯＳＦＥＴ５のソース及
び充放電制御用抵抗４の他端に接続され、さらに、ゲー
トが、駆動用抵抗８と接続用抵抗７の接続点に接続され
ることにより、駆動用抵抗８を介してソースに接続され
ている。Reference numeral 9 denotes a negative charge supply MOSFET (negative charge supply transistor), which is an enhancement type.
The source is connected to one end of a driving resistor described later, and a series resistor 11a is connected via a diode 10a described later.
Is connected to one end of a series resistor 11b via a diode 10b described later. The negative charge supply MOSFET 9 has a drain connected to the gates of the output MOSFETs 3a and 3b,
The gate of T9, the source of the charge / discharge control MOSFET 5, and the other end of the charge / discharge control resistor 4 are connected to each other. Further, the gate is connected to the connection point of the drive resistor 8 and the connection resistor 7, whereby the drive is performed. Connected to the source via the resistor 8.

【００２５】１０ａ，１０ｂはダイオードで、それぞれ
アノード同士が接続されるとともに、駆動用抵抗８の他
端及び負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９のソースに接続され
ている。このダイオード１０ａは、カソードが後述する
直列抵抗１１ａの一端に接続され、、出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔ３ａのオフ時に、両出力端子２０ａ，２０ｂ間の短絡
を阻止するよう、電流方向を制限する。また、ダイオー
ド１０ｂは、そのカソードが後述する直列抵抗１１ｂの
一端に接続され、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ｂのオフ時に、
両出力端子２０ａ，２０ｂ間の短絡を阻止するよう、電
流方向を制限する。The diodes 10a and 10b have their anodes connected to each other, and are connected to the other end of the driving resistor 8 and the source of the negative charge supply MOSFET 9. The diode 10a has a cathode connected to one end of a series resistor 11a to be described later, and an output MOSFE.
When T3a is off, the current direction is limited so as to prevent a short circuit between both output terminals 20a and 20b. The diode 10b has its cathode connected to one end of a series resistor 11b to be described later, and when the output MOSFET 3b is turned off,
The current direction is limited so as to prevent a short circuit between the two output terminals 20a and 20b.

【００２６】１１ａは直列抵抗で、その一端が出力端子
２０ａ及びダイオード１０ａのカソードに接続されると
ともに、他端が出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａのドレインに接
続されて、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａと共に直列回路６０
ａを構成している。また、１１ｂも直列抵抗で、その一
端が出力端子２０ａ及びダイオード１０ｂのカソードに
接続されるとともに、他端が出力用ＭＯＳＦＥＴ３ｂの
ドレインに接続されて、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ｂと共に
直列回路６０ｂを構成している。A series resistor 11a has one end connected to the output terminal 20a and the cathode of the diode 10a and the other end connected to the drain of the output MOSFET 3a.
a. Also, 11b is a series resistor, one end of which is connected to the output terminal 20a and the cathode of the diode 10b, and the other end of which is connected to the drain of the output MOSFET 3b, thereby forming a series circuit 60b together with the output MOSFET 3b. .

【００２７】これらの直列抵抗１１ａ，１１ｂは、先行
導通トランジスタ６、接続用抵抗７、駆動用抵抗８、負
電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９及びダイオード１０ａ，１０
ｂと共に、急速充電回路７０を構成し、充放電制御回路
５０と同一工程で設けられる。These series resistors 11a and 11b are composed of a leading conduction transistor 6, a connection resistor 7, a driving resistor 8, a negative charge supply MOSFET 9 and diodes 10a and 10b.
b, together with the charge / discharge control circuit 50.

【００２８】次に、動作を説明する。このものでは、出
力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂが導通状態の場合、電源９
０によって、電流は、出力端子２０ａ−直列抵抗１１ａ
−出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ−出力用ＭＯＳＦＥＴ３ｂ−
直列抵抗１１ｂ−出力端子２０ｂの順に流れている。こ
の状態で、両入力端子１０ａ，１０ｂに入力信号が入力
されると、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。すると、フォトダイオードアレイ２は、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。この光起電力により、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３
ｂのゲートソース間に電荷が充電されるとともに、先行
導通ＭＯＳＦＥＴ６のゲートソース間にも、光起電力が
印加される。Next, the operation will be described. In this device, when the output MOSFETs 3a and 3b are conducting, the power supply 9
By 0, the current is output from the output terminal 20a to the series resistor 11a.
-Output MOSFET 3a-Output MOSFET 3b-
The current flows in the order of the series resistor 11b and the output terminal 20b. In this state, when an input signal is input to both input terminals 10a and 10b, the light emitting diode 1 emits an optical signal according to the input signal. Then, the photodiode array 2 receives the optical signal of the light emitting diode 1 and generates a photoelectromotive force. The output MOSFETs 3a, 3
The electric charge is charged between the gate and the source of b, and the photovoltaic voltage is also applied between the gate and the source of the preceding conduction MOSFET 6.

【００２９】ところで、先行導通ＭＯＳＦＥＴ６は、前
述したように、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂよりもゲ
ート容量が小さいから、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂ
と同上件で、ゲートソース間に光起電力が印加された場
合に、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂよりも先に駆動さ
れて導通する。Since the leading conductive MOSFET 6 has a smaller gate capacitance than the output MOSFETs 3a and 3b as described above, the output MOSFETs 3a and 3b
As described above, when a photovoltaic voltage is applied between the gate and the source, they are driven prior to the output MOSFETs 3a and 3b and become conductive.

【００３０】すると、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂの
導通状態では、出力端子２０ｂは、出力用ＭＯＳＦＥＴ
３ａ，３ｂの接続点３０に対して、負電位となっている
から、ダイオード１０ｂの順方向に沿って流れ、その結
果、接続用抵抗７と駆動用抵抗８との接続点、すなわ
ち、負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９のゲートの電位がソー
スの電位よりも高くなることにより、負電荷供給用ＭＯ
ＳＦＥＴ９が駆動されて導通する。When the output MOSFETs 3a and 3b are conducting, the output terminal 20b is connected to the output MOSFETs 3a and 3b.
Since it has a negative potential with respect to the connection point 30 between 3a and 3b, it flows along the forward direction of the diode 10b. As a result, the connection point between the connection resistance 7 and the driving resistance 8, that is, the negative charge Since the potential of the gate of the supply MOSFET 9 becomes higher than the potential of the source, the negative charge supply MO
The SFET 9 is driven to conduct.

【００３１】このようにして、負電荷供給用ＭＯＳＦＥ
Ｔ９が導通すると、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａは、電源９
０の負電位側である出力端子２０ｂ側から、負電荷供給
用ＭＯＳＦＥＴ９を通してゲートに負電荷が供給されて
ゆき、ドレインソース間が導通状態から急速に遮断状態
に変化する。Thus, the negative charge supply MOSFE
When T9 conducts, the output MOSFET 3a becomes the power supply 9
A negative charge is supplied to the gate from the output terminal 20b side, which is a negative potential side of 0, through the negative charge supply MOSFET 9, and the state between the drain and source is rapidly changed from the conductive state to the cutoff state.

【００３２】ここで、両入力端子１０ａ，１０ｂに入力
信号が入力されなくなると、発光ダイオード１が光信号
を発光しなくなり、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。これによって、充放電制御用抵抗
４の両端間に電位差が発生しなくなり、制御用ＭＯＳＦ
ＥＴ５のドレインソース間が導通して、出力用ＭＯＳＦ
ＥＴ３ａ，３ｂのゲートソース間に充電された電荷が、
制御用ＭＯＳＦＥＴ５のドレインソース間を通って放電
され、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのドレインソース
間が遮断状態が導通状態に復帰する。Here, when no input signal is input to both input terminals 10a and 10b, the light emitting diode 1 does not emit a light signal, and the photodiode array 2 does not generate photovoltaic power. As a result, no potential difference is generated between both ends of the charge / discharge control resistor 4 and the control MOSF
The connection between the drain and the source of ET5 is conducted, and the output MOSF
The electric charge charged between the gate and the source of ET3a, 3b is
The discharge is caused to pass between the drain and source of the control MOSFET 5, and the cutoff state between the drain and source of the output MOSFETs 3a and 3b returns to the conductive state.

【００３３】次に、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのゲ
ートソース間に充電された電荷量（ゲートのマイナス電
荷量）の変化について、図３に基づいて以下に説明す
る。出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのゲートソース間に
充電された電荷量は、同図に実線で示すように、フォト
ダイオードアレイ２の光起電力でもって充電されること
により増加する。この充電により、まず、先行導通ＭＯ
ＳＦＥＴ６が導通し、その先行導通ＭＯＳＦＥＴ６の導
通後まもなく、負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９が導通し
て、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂのゲートの負電荷量
が急速に増加するようになる。その結果、出力用ＭＯＳ
ＦＥＴ３ａ，３ｂは、負電荷量が、増加し初めてから、
ドレインソース間が遮断状態に変化するのに必要な最小
電荷量Ｑｔｈまで増加するまでの、いわゆるターンオフ
時間は、同図に示すように、Ｔとなる。Next, a change in the amount of charge charged between the gate and source of the output MOSFETs 3a and 3b (the amount of minus charge in the gate) will be described below with reference to FIG. The amount of charge charged between the gate and the source of the output MOSFETs 3a and 3b increases as shown by the solid line in FIG. By this charging, first, the leading conduction MO
The SFET 6 becomes conductive, and shortly after the preceding conductive MOSFET 6 becomes conductive, the negative charge supply MOSFET 9 becomes conductive and the amount of negative charge at the gates of the output MOSFETs 3a and 3b rapidly increases. As a result, the output MOS
The FETs 3a and 3b start to increase in the amount of negative charge,
The so-called turn-off time until the amount of charge required to change between the drain and source to the cutoff state increases to the minimum charge amount Qth becomes T, as shown in FIG.

【００３４】一方、先行導通ＭＯＳＦＥＴ６及び負電荷
供給用ＭＯＳＦＥＴ９を設けていない従来例の場合は、
同図に破線で示すように電荷量が増加し、ターンオン時
間が、同図に示すように、Ｔよりも長いｔとなる。On the other hand, in the case of the conventional example in which the preceding conduction MOSFET 6 and the negative charge supply MOSFET 9 are not provided,
As shown by a broken line in the figure, the charge amount increases, and the turn-on time becomes t longer than T as shown in the figure.

【００３５】このことからも明らかなように、本実施形
態における出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂは、導通状態
から遮断状態に急速に変化するのである。As is apparent from this, the output MOSFETs 3a and 3b in the present embodiment rapidly change from the conductive state to the cutoff state.

【００３６】かかる半導体リレーにあっては、先行導通
ＭＯＳＦＥＴ６が、フォトダイオードアレイ２による光
起電力が印加されて、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ，３ｂよ
りも先に駆動されて導通すると、負電荷供給用ＭＯＳＦ
ＥＴ９が、先行導通ＭＯＳＦＥＴ６が導通することによ
り駆動用抵抗８に流れる電流により駆動されて導通し、
出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａに負電荷を供給するから、出力
用ＭＯＳＦＥＴ３ａのゲートソース間の電荷が急速に増
加して、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａのドレインソース間が
導通状態から遮断状態に高速で変化するという効果を奏
することができる。In such a semiconductor relay, when the leading conducting MOSFET 6 is driven and turned on before the output MOSFETs 3a and 3b when the photovoltaic power from the photodiode array 2 is applied thereto, the negative charge supplying MOSF is turned on.
The ET 9 is driven by a current flowing through the driving resistor 8 when the preceding conduction MOSFET 6 is turned on, and is turned on,
Since the negative charge is supplied to the output MOSFET 3a, the charge between the gate and the source of the output MOSFET 3a rapidly increases, and the effect that the drain-source of the output MOSFET 3a changes from the conductive state to the cutoff state at a high speed is obtained. Can be.

【００３７】また、ＭＯＳＦＥＴという駆動に必要なゲ
ート電荷量が少なくて済むトランジスタを使用するので
あるから、先行導通ＭＯＳＦＥＴ（先行導通トランジス
タ）６及び負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ（負電荷供給用ト
ランジスタ）９を駆動するまでの時間を短縮することが
でき、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａのドレインソース間が導
通状態から遮断状態に高速で変化するという効果をさら
に奏することができる。Also, since a MOSFET, which requires only a small amount of gate charge for driving, is used, the preceding conduction MOSFET (preceding conduction transistor) 6 and the negative charge supply MOSFET (negative charge supply transistor) 9 are used. The time required for driving can be reduced, and the effect that the state between the drain and source of the output MOSFET 3a changes from the conductive state to the cutoff state at a high speed can be further obtained.

【００３８】また、比較的種類の多い駆動用インピーダ
ンスとして抵抗を使用しているので、インピーダンス値
（抵抗値）を適宜設計変更することにより、図３の実線
の勾配を調整することができ、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ
のドレインソース間が遮断状態から導通状態に復帰する
時間を容易に調整することができる。Also, since resistors are used as driving impedances of a relatively large number of types, the slope of the solid line in FIG. 3 can be adjusted by appropriately changing the design of the impedance value (resistance value), and the output can be adjusted. MOSFET 3a
The time for the drain-source to return from the cut-off state to the conductive state can be easily adjusted.

【００３９】また、先行導通トランジスタ６、駆動用抵
抗８、負電荷供給用トランジスタ９及び一対のダイオー
ド１０ａ，１０ｂを、充放電制御回路５０と同一工程で
設けるのであるから、先行導通トランジスタ６、駆動用
抵抗８、負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９及び一対のダイオ
ード１０ａ，１０ｂを設ける工程を、充放電制御回路５
０を設ける工程とは別にしなくてもよくなり、製作が容
易になる。Since the preceding conduction transistor 6, the driving resistor 8, the negative charge supply transistor 9, and the pair of diodes 10a and 10b are provided in the same step as the charge / discharge control circuit 50, the preceding conduction transistor 6, the driving The step of providing the resistor 8, the negative charge supply MOSFET 9, and the pair of diodes 10a, 10b
This step does not need to be performed separately from the step of providing 0, which facilitates manufacturing.

【００４０】なお、本実施形態では、先行導通トランジ
スタ及び負電荷供給用トランジスタは、ＭＯＳＦＥＴで
あるが、ＭＯＳＦＥＴに限るわけではなく、例えば、バ
イポーラトランジスタでもよい。In the present embodiment, the preceding conduction transistor and the negative charge supply transistor are MOSFETs, but are not limited to MOSFETs, and may be, for example, bipolar transistors.

【００４１】また、本実施形態では、出力端子２０ａ−
直列抵抗１１ａ−出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ−出力用ＭＯ
ＳＦＥＴ３ｂ−直列抵抗１１ｂ−出力端子２０ｂの順に
電流が流れるようにしているが、電源９０の接続方向を
かえて、出力端子２０ｂ−直列抵抗１１ｂ−出力用ＭＯ
ＳＦＥＴ３ｂ−出力用ＭＯＳＦＥＴ３ａ−直列抵抗１１
ａ−出力端子２０ａの順に電流が流れるようにしてもよ
く、そのときは、負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ９が導通す
ると、出力用ＭＯＳＦＥＴ３ｂが、電源９０の負電位側
である出力端子２０ａ側から、負電荷供給用ＭＯＳＦＥ
Ｔ９を通してゲートに負電荷が供給されてゆき、ドレイ
ンソース間が導通状態から急速に遮断状態に変化する。In this embodiment, the output terminals 20a-
Series resistor 11a-MOSFET for output 3a-MO for output
The current flows in the order of the SFET 3b, the series resistor 11b, and the output terminal 20b, but the connection direction of the power supply 90 is changed to change the output terminal 20b, the series resistor 11b, and the output MO.
SFET 3b-output MOSFET 3a-series resistor 11
The current may flow in the order of a-output terminal 20a. In this case, when the negative charge supply MOSFET 9 is turned on, the output MOSFET 3b is connected with the negative charge from the output terminal 20a which is the negative potential side of the power supply 90. MOSFE for supply
Negative charge is supplied to the gate through T9, and the state between the drain and source changes from the conductive state to the cutoff state rapidly.

【００４２】[0042]

【発明の効果】請求項１記載の半導体リレーは、受光素
子による光起電力が印加されることにより、急速充電回
路が、出力用ＭＯＳＦＥＴのゲートにソースに対して負
電荷を充電させるから、出力用ＭＯＳＦＥＴのゲートソ
ース間の電荷が急速に増加し、出力用ＭＯＳＦＥＴのド
レインソース間が、導通状態から遮断状態に高速で変化
する。According to the semiconductor relay of the present invention, since the quick charging circuit charges the gate of the output MOSFET with a negative charge to the source when the photoelectromotive force is applied by the light receiving element. The charge between the gate and the source of the output MOSFET rapidly increases, and the voltage between the drain and the source of the output MOSFET changes from a conduction state to a cutoff state at a high speed.

【００４３】請求項２記載の半導体リレーは、先行導通
トランジスタが、受光素子による光起電力が印加され
て、出力用ＭＯＳＦＥＴよりも先に駆動されて導通する
と、負電荷供給用トランジスタが、先行導通トランジス
タが導通することにより駆動用インピーダンスに流れる
電流により駆動されて導通し、出力用ＭＯＳＦＥＴに負
電荷を供給するから、出力用ＭＯＳＦＥＴのゲートソー
ス間の電荷が急速に増加して、出力用ＭＯＳＦＥＴのド
レインソース間が導通状態から遮断状態に高速で変化す
るという請求項１記載の半導体リレーの効果を奏するこ
とができる。According to a second aspect of the present invention, when the preceding conduction transistor is turned on by being driven before the output MOSFET by the application of the photovoltaic force by the light receiving element, the negative charge supply transistor is turned on by the preceding conduction transistor. When the transistor is turned on, it is driven by the current flowing through the driving impedance and is turned on to supply a negative charge to the output MOSFET. Therefore, the charge between the gate and the source of the output MOSFET rapidly increases, and the output MOSFET is turned off. The effect of the semiconductor relay according to claim 1, wherein the state between the drain and the source is changed from the conductive state to the cutoff state at a high speed can be obtained.

【００４４】請求項３記載の半導体リレーは、請求項２
記載の半導体リレーの効果に加えて、ＭＯＳＦＥＴとい
う駆動に必要なゲート電荷量が少なくて済むトランジス
タを使用するのであるから、先行導通トランジスタ及び
負電荷供給用トランジスタを駆動するまでの時間を短縮
することができ、出力用ＭＯＳＦＥＴのドレインソース
間が導通状態から遮断状態に高速で変化するという請求
項１記載の半導体リレーの効果をさらに奏することがで
きる。The semiconductor relay according to the third aspect is the second aspect.
In addition to the effect of the semiconductor relay described above, since a transistor called a MOSFET, which requires a small amount of gate charge for driving, is used, the time required to drive the preceding conduction transistor and the transistor for supplying negative charges is reduced. And the effect of the semiconductor relay according to claim 1, wherein the state between the drain and source of the output MOSFET changes from the conductive state to the cutoff state at high speed.

【００４５】請求項４記載の半導体リレーは、請求項２
又は請求項３のいずれかに記載の半導体リレーの効果に
加えて、抵抗という比較的種類の多いインピーダンス要
素を使用しているから、インピーダンス値（抵抗値）を
適宜設計変更することにより、出力用ＭＯＳＦＥＴのド
レインソース間が遮断状態から導通状態に復帰する時間
を容易に調整することができる。The semiconductor relay according to the fourth aspect is the second aspect.
Alternatively, in addition to the effect of the semiconductor relay according to claim 3, since a relatively large number of types of impedance elements, such as resistors, are used, the impedance value (resistance value) is appropriately changed in the design to provide an output. The time required for the drain-source of the MOSFET to return from the cut-off state to the conductive state can be easily adjusted.

【００４６】請求項５記載の半導体リレーの製造方法に
よれば、先行導通トランジスタ、駆動用インピーダン
ス、負電荷供給用トランジスタ及び一対のダイオード
を、充放電制御回路と同一工程で設けるのであるから、
先行導通用トランジスタ、駆動用インピーダンス、負電
荷供給用トランジスタ及び一対のダイオードを設ける工
程を、充放電制御回路を設ける工程とは別にしなくても
よくなり、製作が容易になる。According to the method of manufacturing a semiconductor relay of the present invention, the preceding conduction transistor, the driving impedance, the negative charge supply transistor, and the pair of diodes are provided in the same step as the charge / discharge control circuit.
The step of providing the preceding conduction transistor, the driving impedance, the transistor for supplying negative charges, and the pair of diodes does not have to be separate from the step of providing the charge / discharge control circuit, which facilitates fabrication.

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

【図１】本発明の一実施形態の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention.

【図２】同上の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the same.

【図３】出力用ＭＯＳＦＥＴのターンオフ時のゲートソ
ース間の電荷量の計時変化を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a time change of a charge amount between a gate and a source when an output MOSFET is turned off.

【図４】従来例の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional example.

【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） ３ａ 出力用ＭＯＳＦＥＴ ３ｂ 出力用ＭＯＳＦＥＴ ６ 先行導通ＭＯＳＦＥＴ（先行導通トランジス
タ） ８ 駆動用抵抗（駆動用インピーダンス） ９ 負電荷供給用ＭＯＳＦＥＴ（負電荷供給用トラ
ンジスタ） １０ａ ダイオード １０ｂ ダイオード ５０ 充放電制御用回路 ７０ 急速充電回路[Description of Signs] 1 light emitting diode (light emitting element) 2 photodiode array (light receiving element) 3a output MOSFET 3b output MOSFET 6 preceding conduction MOSFET (preceding conduction transistor) 8 driving resistance (driving impedance) 9 negative charge supply MOSFET (transistor for supplying negative charge) 10a Diode 10b Diode 50 Charge / discharge control circuit 70 Quick charge circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F048 AB07 AB10 AC02 AC10 5F089 AA06 AB03 AC02 AC21 CA12 FA10 5J050 AA01 BB21 BB24 DD08 EE02 EE13 EE17 EE22 EE31 FF04 FF10 5J055 AX01 BX16 BX17 DX16 DX53 DX72 EX07 EX30 EY01 EY14 EY24 EY28 EZ00 EZ12 FX13 FX31 GX01 GX06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) EZ12 FX13 FX31 GX01 GX06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 入力信号に応じて光信号を発光する発光
素子と、発光素子の光信号に基づいて光起電力を発生す
る受光素子と、光起電力が印加されるよういずれもゲー
トソース間が受光素子に接続されるとともに互いのソー
スが接続されて逆直列接続されたディプレッション型の
一対の出力用ＭＯＳＦＥＴと、一対の出力用ＭＯＳＦＥ
Ｔのゲートソース間の電荷の充放電を制御する充放電制
御回路と、を備えた半導体リレーにおいて、 前記受光素子による光起電力が印加されることにより、
前記出力用ＭＯＳＦＥＴのゲートにソースに対して負電
荷を充電させる急速充電回路を設けたことを特徴とする
半導体リレー。1. A light emitting element that emits an optical signal in response to an input signal, a light receiving element that generates a photovoltaic power based on an optical signal of the light emitting element, and a light source between the gate and the source so that the photoelectromotive force is applied Are connected to a light receiving element, and the sources are connected to each other, and a pair of depletion-type output MOSFETs and a pair of output MOSFETs are connected in reverse series.
A charge / discharge control circuit for controlling charge / discharge of a charge between the gate and source of T, wherein a photoelectromotive force is applied by the light receiving element,
A semiconductor relay, characterized in that a gate of the output MOSFET is provided with a quick charge circuit for charging a source with negative charge. 【請求項２】 前記急速充電回路は、前記出力用ＭＯＳ
ＦＥＴのドレインソース間に両出力端子が並列接続され
前記受光素子による光起電力が印加されると前記出力用
ＭＯＳＦＥＴよりも先に駆動されて導通する先行導通ト
ランジスタと、先行導通トランジスタの両出力端子に直
列接続された駆動用インピーダンスと、駆動用インピー
ダンスに流れる電流により駆動されて導通し前記出力用
ＭＯＳＦＥＴに負電荷を供給する負電荷供給用トランジ
スタと、一対の放電用トランジスタをそれぞれ保護する
よう電流方向を制限する一対のダイオードと、を有して
なる請求項１記載の半導体リレー。2. The output charge MOS circuit according to claim 1, wherein
Both output terminals are connected in parallel between the drain and source of the FET, and when a photoelectromotive force is applied by the light receiving element, a preceding conduction transistor which is driven prior to the output MOSFET and conducts, and both output terminals of the preceding conduction transistor And a negative charge supply transistor driven by a current flowing through the drive impedance to supply a negative charge to the output MOSFET, and a current to protect the pair of discharge transistors, respectively. 2. The semiconductor relay according to claim 1, comprising: a pair of diodes for limiting a direction. 【請求項３】 前記先行導通トランジスタ及び前記負電
荷供給用トランジスタは、いずれもＭＯＳＦＥＴである
請求項２記載の半導体リレー。3. The semiconductor relay according to claim 2, wherein the preceding conduction transistor and the negative charge supply transistor are both MOSFETs. 【請求項４】 前記インピーダンス要素は、抵抗である
請求項２又は請求項３のいずれかに記載の半導体リレ
ー。4. The semiconductor relay according to claim 2, wherein the impedance element is a resistor. 【請求項５】 請求項２記載の半導体リレーを製造する
半導体リレーの製造方法であって、前記先行導通トラン
ジスタ、前記駆動用インピーダンス、前記負電荷供給用
トランジスタ及び一対の前記ダイオードを、前記充放電
制御回路と同一工程で設けることを特徴とする半導体リ
レーの製造方法。5. The method for manufacturing a semiconductor relay according to claim 2, wherein the preceding conduction transistor, the driving impedance, the negative charge supply transistor, and the pair of the diodes are charged and discharged. A method for manufacturing a semiconductor relay, wherein the method is provided in the same step as a control circuit.