JPS6225511A - Semiconductor relay - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To extend the service life of the titled relay by amplifying an electric signal outputted from a photodetecting element by a bipolar transistor (TR) whose current amplification factor is increased as the electric signal decreases and inputting the signal to a field effect TR so as to keep the relay function. CONSTITUTION:A current from either of photodetecting elements 2, 3 is amplified by npn TRs 7, 10. Even if a light emitting element 1 is deteriorated, a current flowing to a resistor 8 is increased in comparison with a short-circuit current from the photodetector 2 and a high impressed voltage is fed to a MOS- FET 6. Further, a current more than a short-circuit current from the photodetector 3 flows to the output of the TR 7 to cause a high voltage drop across a resistor 4, then the relay plays the same function as that before the deterioration.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、発光素子と受光素子を用いた半導体リレー
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor relay using a light emitting element and a light receiving element.

〔背景技術〕[Background technology]

第２図は従来例を示し、発光ダイオードｌの出す光を受
けたフォト・ダイオード２の出す電気信号で電界効果ト
ランジスタ（ＭＯ３−ＦＥＴ）６をオン・ナフ六＋Ａ↓
道汰冨ル−フふめ一アイ１．。Figure 2 shows a conventional example, in which a field effect transistor (MO3-FET) 6 is turned on by an electric signal output from a photo diode 2 that receives light emitted from a light emitting diode l.
Dota Tomi Ruf Fumeichiai 1. .

チング用のＭＯ３−、ＦＥＴ６の放電用回路としてフォ
ト・ダイオード３、抵抗４、ノーマリイ・オンの接合型
ＦＥＴ（以下、ＪＦＥＴと略す。）５を使ったものであ
る。この回路では、発光ダイオード１に電流を流して発
光させ、その光をフォト・ダイオード２．３が受光して
電流にかえる。ＪＦＥＴ５は、常はオン状態になってい
るが、光がフォト・ダイオード２．３に照射されたとき
には、そのゲート・ソース間に電位差が生じるため、オ
フ状態になり、その状態でＭＯ５−ＦＥＴ６に電圧が印
加されＭＯＳ　−Ｆ　ＥＴ　６がオンする。光がフォト
・ダイオード２．３に照射されなくなると、その間にゲ
ート・ソース間に生じていた電位差を失い、Ｊ、ＦＥＴ
５はオンし、ＭＯ３−ＦＥＴ６はオフする。ＭＯ３−Ｆ
ＥＴ６への充電電流はオンしたＪＦＥＴ５を通じて放電
されるので、ＭＯ３−ＦＥＴ６の放電はすみやかになさ
れる９つまり、このような回路を放電用に用いれば、光
照射時にはこの回路は開放状態、光遮断時には短絡状態
となるので、スイッチング速度を早めることにターンオ
フ時間を短くすること）ができるものである。A photodiode 3, a resistor 4, and a normally-on junction FET (hereinafter abbreviated as JFET) 5 are used as a discharging circuit for MO3- and FET6 for switching. In this circuit, a current is passed through a light emitting diode 1 to cause it to emit light, and a photodiode 2.3 receives the light and converts it into a current. JFET5 is normally in an on state, but when the photodiode 2.3 is irradiated with light, a potential difference is generated between its gate and source, so it becomes an off state, and in that state, MO5-FET6 is turned off. A voltage is applied and the MOS-FET 6 is turned on. When the photodiode 2.3 is no longer irradiated with light, the potential difference that had been generated between the gate and source is lost, and the J, FET
5 is turned on and MO3-FET6 is turned off. MO3-F
Since the charging current to ET6 is discharged through the turned-on JFET5, MO3-FET6 is quickly discharged.9 In other words, if such a circuit is used for discharging, this circuit will be in an open state and light-blocked during light irradiation. Sometimes a short circuit occurs, so it is possible to increase the switching speed and shorten the turn-off time.

この半導体リレーにおいては、いずれのフォト・ダイオ
ード２．３も発光ダイオード１が劣化すると起電力が低
下し、光電流が少くなり、リレーのオン・オフが不完全
になるものである。In this semiconductor relay, when the light emitting diode 1 deteriorates in any of the photodiodes 2, 3, the electromotive force decreases, the photocurrent decreases, and the relay turns on and off incompletely.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は、発光素子と受光素子を用いた半導体リレー
の長寿命化を目的とする。The present invention aims to extend the life of a semiconductor relay using a light emitting element and a light receiving element.

〔発明の開示〕[Disclosure of the invention]

この発明の要旨とするところは電気信号を受けた発光素
子の出す光を受光素子に受けて電気信号にかえ、この電
気信号で電界効果トランジスタをオン・オフさせる半導
体リレーにおいて、受光素子の出す電気信号を該電気信
号の減少に対して電流増幅率の増すバイポーラトランジ
スタで増幅して後電界効果トランジスタに入力すること
を特徴とする半導体リレーである。The gist of this invention is to provide a semiconductor relay in which light emitted by a light emitting element receiving an electric signal is received by a light receiving element and converted into an electric signal, and this electric signal turns on and off a field effect transistor. This semiconductor relay is characterized in that a signal is amplified by a bipolar transistor whose current amplification factor increases as the electric signal decreases, and then inputted to a field effect transistor.

以下この発明を第１図に図示せる一実施例に基づいて説
明する。The present invention will be explained below based on an embodiment shown in FIG.

（１）は端子（９ａ）、（９ｂ）間に電圧が加わり、電
流が流れると発光する発光ダイオード等の発光素子であ
る。(1) is a light emitting element such as a light emitting diode that emits light when voltage is applied between terminals (9a) and (9b) and current flows.

（２）及び（３）はフォトダイオードアレイからなる受
光素子である。(2) and (3) are light receiving elements consisting of photodiode arrays.

受光素子（２）は、ｎｐｎ　）ランジスタ（７）のベー
スとエミッタ間に順方向に並列接続し、該ｎｐｎ　）ラ
ンジスタ（７）のコレクタをＭＯ３−ＦＥＴ　（６）の
ゲートに接続すると共にエミッタをソースに接続してい
る。The light receiving element (2) is connected in parallel in the forward direction between the base and emitter of an npn) transistor (7), and the collector of the npn) transistor (7) is connected to the gate of the MO3-FET (6), and the emitter is connected to the gate of the MO3-FET (6). connected to the source.

受光素子（３）は、ｎｐｎトランジスタ（１０）のベー
スとエミッタ間に順方向に並列接続し、該ｎｐｎ　ｌ−
ランジスタ（１０）のコレクタをＪＦＥＴ　（５）のゲ
ートに接続すると共にエミッタをソースに接続している
。The light receiving element (3) is connected in parallel in the forward direction between the base and emitter of the npn transistor (10), and the npn l-
The collector of the transistor (10) is connected to the gate of the JFET (5), and the emitter is connected to the source.

抵抗（４）はＪＦＥＴ　（５）のゲートとソース間に挿
入されており、抵抗（８）はＭＯ３−ＦＥＴ（６）のゲ
ートとソース間に挿通されており、各々、電位差確保及
び放電用に使用されている。A resistor (4) is inserted between the gate and source of the JFET (5), and a resistor (8) is inserted between the gate and source of the MO3-FET (6), each for securing a potential difference and for discharging. It is used.

この回路では発光素子（１）に電流を流して発光させ、
その光を受光素子（２）、（３）が受光して電流にかえ
る。In this circuit, a current is passed through the light emitting element (1) to cause it to emit light.
The light receiving elements (2) and (3) receive the light and convert it into electric current.

ＪＦＥＴ５は常はオン状態になっているが、光が受光素
子（２）、（３）に照射されているときは、そのゲート
とソース間に電位差が生じるため、オフ状態になり、そ
の状態でＭＯ５−ＦＥＴ６に電圧が印加されＭＯＳ　−
Ｆ　ＥＴ　６がオンす名。JFET5 is normally in an on state, but when light is irradiated to the light receiving elements (2) and (3), a potential difference occurs between the gate and source, so it becomes an off state and remains in that state. Voltage is applied to MO5-FET6 and MOS −
FET 6 is on name.

即ち端子（１０）、（１０ａ）間が導通するのである。That is, the terminals (10) and (10a) are electrically connected.

狐が受光素子（２）、（３）に照射されなくなると、そ
の間にゲートとソース間に生じていた電位差を失い、Ｊ
ＦＥＴ５はオンし、ＭＯＳ−ＦＥＴ６はオフする。When the fox is no longer irradiated to the photodetectors (2) and (3), the potential difference that had been generated between the gate and the source is lost, and J
FET5 is turned on and MOS-FET6 is turned off.

而してこの半導体リレーにおいては、発光素子（１）、
受光素子（２）、（３）の劣化により機能（応答性）が
悪くなることはない。Therefore, in this semiconductor relay, a light emitting element (1),
Function (responsiveness) does not deteriorate due to deterioration of the light receiving elements (2) and (3).

受光素子（２）及び（３）のいずれに生じる電流も、各
々ｎｐｎ）ランジスタ（７）及び（１０）によって増幅
されるようになっており、ＪＦＥＴ５及びＭＯ３−ＦＥ
Ｔ６のいずれに加わる電圧ｗＪＡ、＋す一ノｂａｔ−−
−量−ツ＾１−を言＋”１ｊ−ｊムｌム−一−からであ
る。The current generated in both the light receiving elements (2) and (3) is amplified by the NPN transistors (7) and (10), respectively, and the JFET5 and MO3-FE
The voltage applied to any of T6 wJA, +Sichinobat--
-It is from ``1j-jmu lmu-1-'' that says -amount-tsu^1-.

ｎｐｎ　トランジスタ（７）及び（１０）は、第３図の
電流増幅率−電流Ｃｈｒｔ　　ｒｃ）特性に示すように
、受光素子（２）から開放電圧、発光素哨＄五” 子（３ン宛絡電流が発生しても通常状態では電流増幅率
ｈｙｉが１程度で、受光素子（２）、（３）からの電流
、電圧が低くなればｈＦＥが高くなるようなものが用い
られているのである。The npn transistors (7) and (10) are connected to the open circuit voltage from the light receiving element (2) to the light emitting element (total voltage of $5"), as shown in the current amplification factor vs. current (Chrtrc) characteristic in Figure 3. Even if a current is generated, the current amplification factor hyi is about 1 under normal conditions, and as the current and voltage from the light receiving elements (2) and (3) decrease, the hFE increases. .

このようにして発光素子（１）が劣化しても、受光素子
（２）からの短絡電流に比べ、抵抗（８）に流れる電流
が多くなりＭＯ５−ＦＥＴ６には高い印加電圧を加え、
また受光素子（３）からの短絡電流に比べ多い電流がｎ
ｐｎ　）ランジスタ（７）の出力側に流れ、抵抗４に高
い電位降下を発生させるため、リレーは劣化前と同様の
機能を発揮する。尚、受光素子（２）及び受光素子（３
）に生ずる電流を増幅するのには多少の配線を変更する
ことによりｐｎｐ）ランジスタを使用してもよい。Even if the light emitting element (1) deteriorates in this way, the current flowing through the resistor (8) is larger than the short circuit current from the light receiving element (2), and a high voltage is applied to MO5-FET6.
Also, the current that is larger than the short circuit current from the light receiving element (3) is n.
pn) flows to the output side of the transistor (7) and generates a high potential drop across the resistor 4, so the relay performs the same function as before deterioration. In addition, the light receiving element (2) and the light receiving element (3
With some wiring changes, pnp) transistors may be used to amplify the current generated in ).

ｒ　ａ　Ｒ日ハ六ｈ１１） 以上のようにこの発明によれば、発光素子等の機能劣化
により受光素子の出力電流が低下しても、それを並列接
続されたバイポーラトランジスタにより劣化割合に応じ
て増幅し一定の電流が出力信号として供給できるように
しであるので、リレー機能は維持され、その寿命は長く
なるのである。As described above, according to the present invention, even if the output current of the light-receiving element decreases due to functional deterioration of the light-emitting element, etc., the bipolar transistors connected in parallel can reduce the output current according to the rate of deterioration. By amplifying and providing a constant current as an output signal, the relay function is maintained and its lifespan is extended.

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

第１図及び第２図は本発明を説明するもので、第１図は
回路図、第２図はグラフ、第３図は従来例を示す回路図
である。（２）、（３）−・−受光素子、（４）−・−
抵抗、（５）・−ＪＦＥＴ、（６）−・・ＭＯＳ−ＦＥ
Ｔ、（７）−・−バイポーラトランジスタ、（８）−・
・抵抗、（９ａ）、（９ｂ）・−・端子、（１０ｍ−−
バイポーラトランジスタ、（ｌｌａ）、（ｌｌｂｌ−・
端子。1 and 2 illustrate the present invention; FIG. 1 is a circuit diagram, FIG. 2 is a graph, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional example. (2), (3)--photo-receiving element, (4)--
Resistance, (5)--JFET, (6)--MOS-FE
T, (7)--bipolar transistor, (8)--
・Resistance, (9a), (9b) ---Terminal, (10m--
Bipolar transistor, (lla), (llbl-・
terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）電気信号を受けた発光素子の出す光を受光素子に
受けて電気信号にかえ、この電気信号で電界効果トラン
ジスタをオン・オフさせる半導体リレーにおいて、受光
素子の出す電気信号を該電気信号の減少に対して電流増
幅率の増すバイポーラトランジスタで増幅して後電界効
果トランジスタに入力することを特徴とする半導体リレ
ー。(1) In a semiconductor relay, the light emitted by a light emitting element that receives an electric signal is received by a light receiving element and converted into an electric signal, and this electric signal turns on and off a field effect transistor. A semiconductor relay characterized in that the current is amplified by a bipolar transistor whose current amplification factor increases as the current decreases, and then input to a field effect transistor.