JPH04303973A - ソリッドステートリレー用受光素子 - Google Patents
ソリッドステートリレー用受光素子Info
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- JPH04303973A JPH04303973A JP3068177A JP6817791A JPH04303973A JP H04303973 A JPH04303973 A JP H04303973A JP 3068177 A JP3068177 A JP 3068177A JP 6817791 A JP6817791 A JP 6817791A JP H04303973 A JPH04303973 A JP H04303973A
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- Japan
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- photovoltaic diode
- light
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- Pending
Links
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ソリッドステートリレ
ーに関し、機械的な可動部を持たずに電気機械的なリレ
ーの作用と同じ機能を発揮するソリッドステートリレー
に用いられるソリッドステートリレー用受光素子に関す
るものである。
ーに関し、機械的な可動部を持たずに電気機械的なリレ
ーの作用と同じ機能を発揮するソリッドステートリレー
に用いられるソリッドステートリレー用受光素子に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図4にソリッドステートリレー用受光素
子のチップレイアウトを示す。このソリッドステートリ
レー用受光素子は、図7のソリッドステートリレーの回
路図における光起電力ダイオードアレー8と制御回路9
からなる部分を1チップ化したものである。このソリッ
ドステートリレー用受光素子は、光起電力ダイオード4
を20段直列接続した光起電力ダイアレー8と、サイリ
スタ6,ダイオード5a,5bからなる制御回路9と、
MOS−FET10のゲート電極を接続するボンディン
グパッド22a,22bと、MOS−FET10のソー
ス電極を接続するボンディングパッド22cから構成さ
れている。このソリッドステートリレー用受光素子をモ
ールドパッケージに組んだソリッドステートリレーの部
分切り欠き斜視図を図3に示す。
子のチップレイアウトを示す。このソリッドステートリ
レー用受光素子は、図7のソリッドステートリレーの回
路図における光起電力ダイオードアレー8と制御回路9
からなる部分を1チップ化したものである。このソリッ
ドステートリレー用受光素子は、光起電力ダイオード4
を20段直列接続した光起電力ダイアレー8と、サイリ
スタ6,ダイオード5a,5bからなる制御回路9と、
MOS−FET10のゲート電極を接続するボンディン
グパッド22a,22bと、MOS−FET10のソー
ス電極を接続するボンディングパッド22cから構成さ
れている。このソリッドステートリレー用受光素子をモ
ールドパッケージに組んだソリッドステートリレーの部
分切り欠き斜視図を図3に示す。
【0003】図3は、銅あるいは鉄ニッケルのリードフ
レーム23においてそれぞれ分離された内部リード24
に発光素子(LED)7と、光起電力ダイオードアレー
8,制御回路9を1チップ集積化したソリッドステート
リレー用受光素子21と、MOS−FET10 2個
をAgペーストでマウントし、図7の回路図のようにボ
ンディングワイヤー25でそれぞれの素子を接続したも
のである。また、LED素子7とソリッドステートリレ
ー用受光素子21は透明シリコン樹脂により光の導通路
26を形成し、さらに白色シリコン樹脂により透明シリ
コン樹脂の外周部に光の反射膜を形成している。
レーム23においてそれぞれ分離された内部リード24
に発光素子(LED)7と、光起電力ダイオードアレー
8,制御回路9を1チップ集積化したソリッドステート
リレー用受光素子21と、MOS−FET10 2個
をAgペーストでマウントし、図7の回路図のようにボ
ンディングワイヤー25でそれぞれの素子を接続したも
のである。また、LED素子7とソリッドステートリレ
ー用受光素子21は透明シリコン樹脂により光の導通路
26を形成し、さらに白色シリコン樹脂により透明シリ
コン樹脂の外周部に光の反射膜を形成している。
【0004】このソリッドステートリレーは、図7の入
力端子27−27間に入力電流が流れるとLED素子が
発光し、光起電力ダイオードアレー8が光を受けて光起
電力ダイオードアレー8間に起電圧が発生する。この電
圧がエンハンスメント型MOS−FET10のゲート−
ソース間に印加され、エンハンスメント型MOS−FE
T10のドレイン電極28−28を導通させる。次に入
力端子27−27間の入力電流が切れた際にLED素子
7が消灯し、光起電力ダイオードアレー8の発生電圧が
低下するが、エンハンスメント型MOS−FET10の
ゲート電圧29はそのまま保たれる。この状態から光起
電力ダイオードアレー8の自己放電により電圧低下によ
りサイリスタ6がオン状態となりエンハンスメント型M
OS−FET10のゲートに蓄積された電荷はサイリス
タ6を通って速やかに放電されエンハンスメント型MO
S−FET10は不導通状態となる。
力端子27−27間に入力電流が流れるとLED素子が
発光し、光起電力ダイオードアレー8が光を受けて光起
電力ダイオードアレー8間に起電圧が発生する。この電
圧がエンハンスメント型MOS−FET10のゲート−
ソース間に印加され、エンハンスメント型MOS−FE
T10のドレイン電極28−28を導通させる。次に入
力端子27−27間の入力電流が切れた際にLED素子
7が消灯し、光起電力ダイオードアレー8の発生電圧が
低下するが、エンハンスメント型MOS−FET10の
ゲート電圧29はそのまま保たれる。この状態から光起
電力ダイオードアレー8の自己放電により電圧低下によ
りサイリスタ6がオン状態となりエンハンスメント型M
OS−FET10のゲートに蓄積された電荷はサイリス
タ6を通って速やかに放電されエンハンスメント型MO
S−FET10は不導通状態となる。
【0005】このソリッドステートリレー用受光素子の
断面構造を図8に示す。この断面構造を説明すると、5
00μmの多結晶シリコン支持基板1上に2μmの酸化
膜2で包まれて絶縁分離された単結晶シリコン島3が形
成されている。この断面図は図7における光起電力ダイ
オード4とダイオード5が形成されており、サイリスタ
は図示省略している。光起電力ダイオード4は、N型単
結晶シリコン島3上にP型拡散層12とN+ 拡散層1
1が形成され、その上に450nm程度の酸化膜13を
配し、素子間を接続するために酸化膜13に2箇所コン
タクト穴5a,5bを開け、その上に1.5μmアルミ
ニウム配線17を施し、さらにチップ表面を保護するた
めに500nmの窒化膜18を形成した構造となってい
る。ダイオード5は、光効率を上げるためにP型拡散層
12の幅が異なる以外は光起電力ダイオード4と同様な
構造となっている。
断面構造を図8に示す。この断面構造を説明すると、5
00μmの多結晶シリコン支持基板1上に2μmの酸化
膜2で包まれて絶縁分離された単結晶シリコン島3が形
成されている。この断面図は図7における光起電力ダイ
オード4とダイオード5が形成されており、サイリスタ
は図示省略している。光起電力ダイオード4は、N型単
結晶シリコン島3上にP型拡散層12とN+ 拡散層1
1が形成され、その上に450nm程度の酸化膜13を
配し、素子間を接続するために酸化膜13に2箇所コン
タクト穴5a,5bを開け、その上に1.5μmアルミ
ニウム配線17を施し、さらにチップ表面を保護するた
めに500nmの窒化膜18を形成した構造となってい
る。ダイオード5は、光効率を上げるためにP型拡散層
12の幅が異なる以外は光起電力ダイオード4と同様な
構造となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のソリッ
ドステートリレー用受光素子は、ソリッドステートリレ
ーを構成した場合、電気機械的リレーの作用と同じ機能
をはたすが、400V以上の高耐圧MOS−FETと組
み合わせてソリッドステートリレーを構成すると、ソリ
ッドステートリレー用受光素子における光起電力ダイオ
ードアレーの光電流−光電圧特性が、図9,図10に示
すように、150℃の周囲温度状態でMOS−FETの
ドレイン−ソース間に320V印加し、24時間放置す
ると、光電流IS ,光電圧VO の低下が生じ、さら
に制御回路内のサイリスタも図11に示すように、逆方
向のリーク電流ICRの増加が見られる。この光起電力
ダイオードアレーとサイリスタの特性変動により、MO
S−FETのゲートに電荷がチャージできなくなり、ソ
リッドステートリレーの機能をはたすことができなくな
るという問題があった。また、前述の動作不能になった
ソリッドステートリレーを高温放置2時間行なうと光起
電力ダイオードアレーとサイリスタの特性が回復するこ
とからMOS−FETに印加された高電圧による電界が
ソリッドステートリレー用受光素子に影響していること
がわかる。
ドステートリレー用受光素子は、ソリッドステートリレ
ーを構成した場合、電気機械的リレーの作用と同じ機能
をはたすが、400V以上の高耐圧MOS−FETと組
み合わせてソリッドステートリレーを構成すると、ソリ
ッドステートリレー用受光素子における光起電力ダイオ
ードアレーの光電流−光電圧特性が、図9,図10に示
すように、150℃の周囲温度状態でMOS−FETの
ドレイン−ソース間に320V印加し、24時間放置す
ると、光電流IS ,光電圧VO の低下が生じ、さら
に制御回路内のサイリスタも図11に示すように、逆方
向のリーク電流ICRの増加が見られる。この光起電力
ダイオードアレーとサイリスタの特性変動により、MO
S−FETのゲートに電荷がチャージできなくなり、ソ
リッドステートリレーの機能をはたすことができなくな
るという問題があった。また、前述の動作不能になった
ソリッドステートリレーを高温放置2時間行なうと光起
電力ダイオードアレーとサイリスタの特性が回復するこ
とからMOS−FETに印加された高電圧による電界が
ソリッドステートリレー用受光素子に影響していること
がわかる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のソリッドステー
トリレー用受光素子は、多結晶半導体を支持基板とし、
酸化膜で包まれて相互に絶縁分離された複数の単結晶領
域を有する誘電体分離基板に、光起電力ダイオードと、
制御回路とを集積したソリッドステートリレー用受光素
子において、光起電力ダイオードと制御回路の素子表面
上を透光性導電層で覆いシールドした構成になっている
。
トリレー用受光素子は、多結晶半導体を支持基板とし、
酸化膜で包まれて相互に絶縁分離された複数の単結晶領
域を有する誘電体分離基板に、光起電力ダイオードと、
制御回路とを集積したソリッドステートリレー用受光素
子において、光起電力ダイオードと制御回路の素子表面
上を透光性導電層で覆いシールドした構成になっている
。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図1は、本発明の一実施例のソリッドステートリレー
用受光素子の断面図である。この断面構造は、500μ
mの多結晶シリコン支持基板1上に厚さ2μmの酸化膜
2で包まれて絶縁分離された単結晶シリコン島3が形成
されている。この断面図は、光起電力ダイオード4とダ
イオード5が形成されており、制御回路9におけるサイ
リスタ6は図示省略してある。光起電力ダイオード4は
、N型単結晶シリコン島3上にP型拡散層12とN+
拡散層11が形成され、その上に450nm程度の酸化
膜13を反し、さらにその上に、透光性導電層として、
リン拡散した10Ω/□程度の多結晶シリコン層14を
形成している。また、素子間を接続するあめに酸化膜1
3にて箇所コンタクト穴15a,15bを開け前述した
リン拡散したポリシリコン層14と分離するための層間
膜16(BPSGあるいはPSG膜1μm程度)を配し
て、1.5μmアルミニウム配線17を施こし、さらに
チップ表面を保護するために500nmの窒化膜18を
形成した構造となっている。ダイドード5は、光起電力
ダイオード4と同様な構造となっている。
。図1は、本発明の一実施例のソリッドステートリレー
用受光素子の断面図である。この断面構造は、500μ
mの多結晶シリコン支持基板1上に厚さ2μmの酸化膜
2で包まれて絶縁分離された単結晶シリコン島3が形成
されている。この断面図は、光起電力ダイオード4とダ
イオード5が形成されており、制御回路9におけるサイ
リスタ6は図示省略してある。光起電力ダイオード4は
、N型単結晶シリコン島3上にP型拡散層12とN+
拡散層11が形成され、その上に450nm程度の酸化
膜13を反し、さらにその上に、透光性導電層として、
リン拡散した10Ω/□程度の多結晶シリコン層14を
形成している。また、素子間を接続するあめに酸化膜1
3にて箇所コンタクト穴15a,15bを開け前述した
リン拡散したポリシリコン層14と分離するための層間
膜16(BPSGあるいはPSG膜1μm程度)を配し
て、1.5μmアルミニウム配線17を施こし、さらに
チップ表面を保護するために500nmの窒化膜18を
形成した構造となっている。ダイドード5は、光起電力
ダイオード4と同様な構造となっている。
【0009】本発明のソリッドステートリレー用受光素
子を組み込んだソリッドステートリレーの回路図を図2
に示し、図1におけるリン拡散した多結晶シリコン層1
4は、光起電力ダイオードアレー8と、ダイオード5a
,5bとサイリスタ6で構成された制御回路9上に形成
されており、MOS−FET10のソース電位19に接
続することで素子表面をシールドしている。また、多結
晶シリコン層は、透光性があるため光起電力ダイオード
アレーは起電力を発生する。ソリッドステートリレーと
しての回路動作は従来の技術で説明したものと同様であ
るため説明を省略する。
子を組み込んだソリッドステートリレーの回路図を図2
に示し、図1におけるリン拡散した多結晶シリコン層1
4は、光起電力ダイオードアレー8と、ダイオード5a
,5bとサイリスタ6で構成された制御回路9上に形成
されており、MOS−FET10のソース電位19に接
続することで素子表面をシールドしている。また、多結
晶シリコン層は、透光性があるため光起電力ダイオード
アレーは起電力を発生する。ソリッドステートリレーと
しての回路動作は従来の技術で説明したものと同様であ
るため説明を省略する。
【0010】次に第2の実施例について説明すると、図
2のソリッドステートリレーの回路図において光起電力
ダイオードアレー8,制御回路9(ダイオード5a,5
b、サイリスタ6)、MOS−FET10をモノリシッ
ク集積化することでソリッドステートリレー用受光素子
21として図6に示すチップレイアウトを構成している
。図6のチップのレイアウトにおいて光起電力ダイオー
ド4を20段直列接続した光起電力ダイオードアレー8
とダイオード5a,5b、サイリスタ6及びMOS−F
ET10からなっている。この第2の実施例ゐおけるソ
リッドステートリレー用受光素子21においても光起電
力ダイオードアレー8と、制御回路9のチップ表面上に
リン拡散したポシリリコン層14を覆うことで第1の実
施例と同様に実現できる。
2のソリッドステートリレーの回路図において光起電力
ダイオードアレー8,制御回路9(ダイオード5a,5
b、サイリスタ6)、MOS−FET10をモノリシッ
ク集積化することでソリッドステートリレー用受光素子
21として図6に示すチップレイアウトを構成している
。図6のチップのレイアウトにおいて光起電力ダイオー
ド4を20段直列接続した光起電力ダイオードアレー8
とダイオード5a,5b、サイリスタ6及びMOS−F
ET10からなっている。この第2の実施例ゐおけるソ
リッドステートリレー用受光素子21においても光起電
力ダイオードアレー8と、制御回路9のチップ表面上に
リン拡散したポシリリコン層14を覆うことで第1の実
施例と同様に実現できる。
【0011】図5は、第2の実施例のソリッドステート
リレー用受光素子を用いたソリッドステートリレーとし
てモールドパッケージ20に実装した図である。第2の
実施例のソリッドステートリレー用受光素子21を持ち
いることでMOS−FETのドレイン−ソース間耐圧が
構造上の制約をうけ固定されるが、チップ面積が減少し
、LED素子7a,7bとソリッドステート用受光素子
21の3チップによりモールドパッケージが可能となる
ため組立が容易になる利点がある。
リレー用受光素子を用いたソリッドステートリレーとし
てモールドパッケージ20に実装した図である。第2の
実施例のソリッドステートリレー用受光素子21を持ち
いることでMOS−FETのドレイン−ソース間耐圧が
構造上の制約をうけ固定されるが、チップ面積が減少し
、LED素子7a,7bとソリッドステート用受光素子
21の3チップによりモールドパッケージが可能となる
ため組立が容易になる利点がある。
【0012】
【発明の効果】上述したように本発明に係るソリッドス
テートリレー用受光素子は、多結晶半導体を支持とし、
酸化膜で包まれて相互に絶縁分離された複数の単結晶領
域を有する誘電体分離基板に光起電力ダイオードと制御
回路を集積したソリッドステートリレー用受光素子にお
いて、光起電力ダイオードと制御回路の素子表面上に多
結晶半導体層で覆いシールドしたので、400V以上の
高耐圧を持つMOS−FETの高電界による光起電力ダ
イオードアレー及び制御回路の特性劣化を防ぐことがで
きるという効果を有する。よって高電圧を制御するソリ
ッドステートリレーを実現することができる。
テートリレー用受光素子は、多結晶半導体を支持とし、
酸化膜で包まれて相互に絶縁分離された複数の単結晶領
域を有する誘電体分離基板に光起電力ダイオードと制御
回路を集積したソリッドステートリレー用受光素子にお
いて、光起電力ダイオードと制御回路の素子表面上に多
結晶半導体層で覆いシールドしたので、400V以上の
高耐圧を持つMOS−FETの高電界による光起電力ダ
イオードアレー及び制御回路の特性劣化を防ぐことがで
きるという効果を有する。よって高電圧を制御するソリ
ッドステートリレーを実現することができる。
【図1】本発明の第一の実施例を示すソリッドステート
リレー用受光素子の断面図。
リレー用受光素子の断面図。
【図2】図1に示すソリッドステートリレー用受光素子
を組み込んだソリッドステートリレーの回路図。
を組み込んだソリッドステートリレーの回路図。
【図3】光起電力ダイオードアレー部と制御回路部を1
チップ集積したソリッドステートリレー用受光素子をモ
ールドパッケージに組み込んだソリッドステートリレー
の部分切り欠き斜視図。
チップ集積したソリッドステートリレー用受光素子をモ
ールドパッケージに組み込んだソリッドステートリレー
の部分切り欠き斜視図。
【図4】光起電力ダイオードアレー部と制御回路部を1
チップ集積したソリッドステートリレー用受光素子のチ
ップ平面図。
チップ集積したソリッドステートリレー用受光素子のチ
ップ平面図。
【図5】第2の実施例を説明するためのソリッドステー
トリレー用受光素子を用いたソリッドステートリレーの
部分切り欠き斜視図。
トリレー用受光素子を用いたソリッドステートリレーの
部分切り欠き斜視図。
【図6】本発明の第2の実施例を示すソリッドステート
リレー用受光素子のチップ平面図。
リレー用受光素子のチップ平面図。
【図7】従来例を説明するソリッドステートリレーの回
路図。
路図。
【図8】従来例を説明するソリッドステートリレー用受
光素子の断面図。
光素子の断面図。
【図9】従来例の問題点を説明するフォトダイオードア
レー,制御回路の特性劣化を示す図。
レー,制御回路の特性劣化を示す図。
【図10】従来例の特性図。
【図11】従来例の特性図。
1 多結晶シリコン支持基板1
2 酸化膜
3 単結晶シリコン島
4 光起電力ダイオード
5 ダイオード
6 サイリスタ
7 LED
8 光起電力ダイオードアレー
9 制御回路
10 MOS−FET
11 N+ 型拡散層
12 P型拡散層
13 酸化膜
14 多結晶シリコン層
15 コンタクト穴
16 層間膜
17 アルミ配線
18 窒化膜
19 ソース電位
20 モールドパッケージ
21,22 ソリッドステートリレー用受光素子
23 リードフレーム 24 内部リード
23 リードフレーム 24 内部リード
Claims (4)
- 【請求項1】 多結晶半導体を支持とし、酸化膜で包
まれて相互に絶縁分離された複数の単結晶領域を有する
誘電体分離基板に光起電力ダイオード部と、制御回路部
を集積したソリッドステートリレー用受光素子において
、光起電力ダイオード部と制御回路部の素子表面を透光
性導電層で覆いシルードしたことを特徴とするソリッド
ステートリレー用受光素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の受光素子において、単
結晶領域に形成する光起電力ダイオードアレーと制御回
路とさらにMOS−FETをモノリシック集積化したこ
とを特徴とするソリッドステートリレー用受光素子。 - 【請求項3】 請求項1記載の受光素子において、透
光性導電層を制御回路部の正電位あるいは負電位に固定
することを特徴とするソリッドステートリレー用受光素
子。 - 【請求項4】 請求項1記載の受光素子において、透
光性導電層に多結晶半導体層を持いることを特徴とする
ソリッドステートリレー用受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068177A JPH04303973A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | ソリッドステートリレー用受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3068177A JPH04303973A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | ソリッドステートリレー用受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04303973A true JPH04303973A (ja) | 1992-10-27 |
Family
ID=13366234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3068177A Pending JPH04303973A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | ソリッドステートリレー用受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04303973A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015153955A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60240174A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Sharp Corp | 光結合半導体装置 |
| JPH01146340A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-08 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| JPH0220064A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-01-23 | Ricoh Co Ltd | イメージセンサ |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP3068177A patent/JPH04303973A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60240174A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Sharp Corp | 光結合半導体装置 |
| JPH01146340A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-08 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| JPH0220064A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-01-23 | Ricoh Co Ltd | イメージセンサ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015153955A (ja) * | 2014-02-17 | 2015-08-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
| US9245911B2 (en) | 2014-02-17 | 2016-01-26 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
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| A02 | Decision of refusal |
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