JPH02100417A - 光mosリレー - Google Patents

光mosリレー

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Publication number
JPH02100417A
JPH02100417A JP63252810A JP25281088A JPH02100417A JP H02100417 A JPH02100417 A JP H02100417A JP 63252810 A JP63252810 A JP 63252810A JP 25281088 A JP25281088 A JP 25281088A JP H02100417 A JPH02100417 A JP H02100417A
Authority
JP
Japan
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power
photodiode
gate
receiving element
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP63252810A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Kumagai
直樹 熊谷
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発光素子と受光素子とからなる光結合器にパ
ワーMOSFETを組み合わせた光MOSリレー(光M
OSスイッチ)に関する。
〔従来の技術〕
従来、一般にこの種の光MO3IJレーにあっては、受
光素子として光起電力素子が用いられ、発光素子からの
光を受光することにより光起電力素子が起電力を発生し
、この起電力がゲートに印加されることによりパフ−M
OSFETがON/OFF駆動するもので、交直両用に
使用できる等の利点を有する。
第2図は従来の光MOSリレーの回路構成例を示すもの
で、この例ではパワーMOSFET4−1.4−2とし
てNチャネルエンハンスメント型を使用しているが、接
続を一部変更するだけでPチャネルエンハンスメント型
やデブレッシ日ン型を使用することができる。
発光素子としての発光ダイオード(LED)1に順方向
電流が流れていない状態では、光起電力素子として、の
太陽電池アレー2には未だ起電力が発生しない。このた
めパワーMOSFET4−1゜4−2のゲート・ソース
間の電位差はOVで、パフ−MOSFET4−1.4−
2はOFF状態であり、出力電極12.13間に電圧印
加しても電流は流れない。一方、入力電極10.11間
に発光ダイオード1が順方向バイアスとなるように電圧
を印加すると、発光ダイオード1には順方向電流が流れ
てこれが発光する。この発光によって太陽電池アレー2
には光起電力が発生し、パワーMOSFET4−1.4
−2のゲート・ソース間の容最を充電し、そのゲート電
位がゲートしきい値以上になると、パワーMOSFET
4−1.4−2はON状態となり、出力電極12.13
間の電圧印加により電流が流れる。なお、パワーMOS
FET4−1゜4−2は出力電極12.13間で逆直列
に接続され、パワーMOSFET4−1.4−2の逆方
向には寄生ダイオードが存在するため、電流を双方向に
流することか可能である。したがって本例は交直両用の
半導体リレーとして使用可能であるが、直流のみに使用
する場合には一方のパワーMOSFETを省略すれば良
い。
次に、発光ダイオード1の順方向電流をOFFにすると
、太陽電池アレー2の光起電力は消滅し、パワーMO5
FET4−1 4−2のゲート・ソース間に蓄積された
電荷が放電し始め、そしてゲート・ソース間電圧がしき
い値以下になると、パワーMO5FET4−1.4−2
は再度OFF状態となる。ところで、太陽電池アレー2
はダイオードの順方向電圧以下の電圧において高インピ
ーダンスを持つため、ゲート電荷の放電時定数は非常に
長くなるので、発光ダイオード1の発光停止からパワー
MOSFET4−1.4−2のOFFまでに要する応答
時間は遅い。このため、本例では放電をバイパスさせる
べく放電抵抗3を付加して放電時定数を短縮させである
しかしながら、この放電抵抗3の付加によって、パワー
MOSFET4−1.4−2のゲート・ソース間容量の
充電時においては、太陽電池アレー2から生じる電流の
一部が放電抵抗3を介して消失するため、発光ダイオー
ド1の発光開始からパワーMO5FET4−1.4−2
のON状態までの応答時間が長くなるという欠点がある
第3図は、上記従来例の欠点を改良した別の光MO3I
Jレーを示ず回路構成図で、第2図示の単一の放電抵抗
3の代わりに、放電用FET5.放電用太陽電池アレー
6および放電抵抗7からなる放電回路が設けられている
。放電用FET5はデプレッション型FETで、放電用
太陽電池アレー6が受光しない状態ではON状態であり
、これによりパワーMOSFET4−1.4−2のゲー
ト・ソース間電圧はOvで、その出力はOFF状態であ
る。発光ダイオード1に順方向電流が流れると、発光ダ
イオード1から受光した太陽電池アレー2.6には光起
電力が発生する。太陽電池アレー6の光起電力によって
FET5のゲート電位をソース電位以下になるようゲー
ト・ソース間容量が充電される。そのゲート電位がFE
T5のしきい値以上になると、FET5はOFF状態と
なり、太陽電池アレー2の光起電力がパワーMOSFE
T4−1.4−2のゲート・ソース間にそのまま印加し
て、ゲート・ソース間容量を充電し、そしてしきい値以
上になると、パワーMOSFET41.4−2がON状
態となる。放電抵抗7は第2図示の放電抵抗3と同様の
機能を果たすものである。放電用FET5が流すべき電
流はパワーMOSFET4−.1.4−2の駆動電流に
比して十分小さいため、放電用FET5は小形素子で実
現できる。このため、放電用FET5のゲート・ソース
間容量は十分小さく、そのゲート・ソース間容量の充電
時において放電抵抗7によるリークがあっても、放電用
FET5は太陽電池アレー6の光起電力によって十分早
く応答動作し、OFF動作はかなり高速に行われる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、本来的にパワーMOSFET4−1.4
−2のON動作時における応答速度は、太陽電池アレー
2の光起電力の如何と、パワーMOSFETfl−1,
4−2のゲート・ソース間容量で決定されるものであり
、放電回路の開閉用に太陽電池アレー6を付設すること
は、その分太陽電池アレー2の光起電力を低減させる事
態となる故、第2図示の光MO3IJレーのON動作応
答速度は数100μs乃至数ms以上で、通常の半導体
リレーに比して相当低速となる。
本発明の目的は、ON動作およびOFF!II作を共に
高速化することが可能な光MO3IJレーを提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る光MO3IJレーの構成は、光起電力受光
素子の代わりに光導電形受光素子を用いると共に、出力
電極等から電力供給され光導電形受光素子に電圧印加す
べき電源回路を内蔵してなるもので、ON/OFF動作
時における放電操作等を不要とし、光電流のを無に基づ
いてパワーMOSFETをON/OFF制御するもので
ある。
〔作用〕
かかる手段によれば、光導電形受光素子が受光したとき
、又は受光停止したとき光電流の有無があるので、例え
ば電源回路中の抵抗の電圧降下の有無やコンデンサの充
放電の変化によってパワーMOSFETのゲート電圧等
が制御され、これによりパワーMOSFETのON/O
FF駆動が高速で達成されることとなる。
〔実施例〕
次に、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
第1図は、本発明に係る光M OS F E T IJ
シレー一実施例を示す回路構成図である。なお、第1図
中においては第2図又は第3図に示す部分と同一部分に
は同一参照符号を付し、その説明を省略する。21は、
従来の太陽電池アル−と異なり、パワーMOSFET4
−1.4−2のゲート・ソース間に接続された光導電形
受光素子としての光ダイオードである。破線で囲む30
は、この光ダイオード21に逆方向電圧を印加する電源
回路である。
電源回路30は、出力電極12.13から直流を得る整
流器としてのダイオード22−1 、22−2と、光ダ
イオード21に逆方向電圧を加えるコンデンサ26と、
光ダイオード21の逆方向電流により電圧降下をパワー
MOSFET4−1.4−2のゲートGに印加する抵抗
27と、光ダイオード21.抵抗27およびコンデンサ
26を負荷とするソースフォロアのMOS F E T
25と、このMOSFET25のゲートGの電位を安定
化させるNチャネルデプレッション型MOSFET23
およびツェナーダイオード24とから構成されている。
コンデンサ26には出力電極12.13、ダイオード2
2−1.22−2、MO5FET25を介して電荷が充
電されており、光ダイオード21の電位はFET25の
ゲート電位よりそのゲートしきい値電圧だけ低い電位に
保たれている。したがって、発光ダイオード1が発光し
ていない場合(光ダイオード不導通時)には、パワーM
OSFET4−1.4−2のゲート電圧がコンデンサ2
6の電圧で、ソース電圧より高イタめ、パワーMO5F
ET4−1゜4−2はON状態にある。一方、発光ダイ
オード1に順方向電流が流れて発光すると、光ダイオー
ド21は導通して、コンデンサ26およびF E T2
5から抵抗27を介して光電流が光ダイオード21に流
れ、抵抗27の電圧降下がパワーMO5FET4−1゜
4−2のゲートGに印加され、これによりパワーMOS
FET4−1.4−2はOFF状態となる。
このように、受光素子として光ダイオード21が使用さ
れているため、太陽電池アレーに比して応答速度が一般
的に速いことは勿論、光ダイオードからの限られた光量
を単一の光ダイオード21が独占的に受光できるので、
従来の光MOSリレーに比して高速化を図り得る。光ダ
イオード21の導通時に一部消失したコンデンサ26の
電荷は光ダイオード21の不導通時に補填されるが、F
 E T25をソースフォロアとしであるから、光ダイ
オード21の不導通時には電源コンデンサ26は高速充
電されると共に、光ダイオード21の導通時にはMO6
FET25から抵抗27への光電流の供給も行われ、O
N/OFF切換時の応答性が速い。また、MOSFET
25のゲート電圧を一定保持する安定化回路(FET2
3.ツェナーダイオード24)が設けられているため、
MOSFET25の動作安定化に寄与している。更に、
太陽電池アレーを使用した従来の光MO3’Jレーの半
導体製造プロセスにおいては透電体分離等の工程が必要
となるが、本実施例においてはこの工程が不要で、安価
な通常のプロセスにより電源回路30等を同一チップ上
に集積可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る光MOSFETリレ
ーは、従来の光MOSFETリレーにおける受光素子と
しての太陽電池アレーに代えて、光導電形受光素子を用
い、これに電圧印加すべき電源回路を内蔵し、該光導電
形受光素子の光電流の有無を以てパワーMOSFETの
ON/OFF制御するものであるから次の効果を奏する
■光導電形受光素子自体、太陽電池アレーに比して応答
速度が速く、かつ単一の光導電形受光素子が発光量のす
べてを独占的に受光可能であるから、大きな明暗変化を
捉えることができる故、従来に比して高速スイッチング
が実現される。
■電源回路等を同一チップ上に集積できることは勿論、
誘電体分離等の分離手段を必要とせず、通常のプロセス
で安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る光MO3!jレーの一実施例を
示す回路構成図である。 第2図は、従来の光MO3IJレーの一例を示す回路構
成図である。 第3図は、従来の別の光MO5!Jレーを示す回路構成
図である。 1 発光ダイオード、4−1.4−2  パワーMOS
 F ET、 10.11  人力電極、12.13 
 出力電極、21  発光ダイオード、22−1.22
−2  ダイオード、23一定電流源FET、24  
ツェナーダイオード、25−M OS F E T、 
26  コンデンサ、27  抵抗、30  電源回路
。 第2図 第1図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)発光素子と、これからの光を受光する受光素子と、
    この受光素子の出力により駆動されるパワーMOSFE
    Tとを含む光MOSリレーにおいて、該受光素子として
    光導電形受光素子を用い、これに電圧印加すべき電源回
    路を内蔵し、該光導電形受光素子の光電流の有無を以て
    該パワーMOSFETをON/OFF制御することを特
    徴とする光MOSリレー。
JP63252810A 1988-10-06 1988-10-06 光mosリレー Pending JPH02100417A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63252810A JPH02100417A (ja) 1988-10-06 1988-10-06 光mosリレー

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63252810A JPH02100417A (ja) 1988-10-06 1988-10-06 光mosリレー

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Publication Number Publication Date
JPH02100417A true JPH02100417A (ja) 1990-04-12

Family

ID=17242529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63252810A Pending JPH02100417A (ja) 1988-10-06 1988-10-06 光mosリレー

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JP (1) JPH02100417A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012165228A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体リレー

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012165228A (ja) * 2011-02-08 2012-08-30 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体リレー

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