JPH05268042A - ソリッドステートリレー - Google Patents
ソリッドステートリレーInfo
- Publication number
- JPH05268042A JPH05268042A JP6158692A JP6158692A JPH05268042A JP H05268042 A JPH05268042 A JP H05268042A JP 6158692 A JP6158692 A JP 6158692A JP 6158692 A JP6158692 A JP 6158692A JP H05268042 A JPH05268042 A JP H05268042A
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- JP
- Japan
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- diode
- thyristor
- gate
- electrode
- state relay
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】低入力容量の高周波用MOSFETを用いたソ
リッドステートリレーの高速駆動を可能にするとともに
小型化を実現することにある。 【構成】光起電力素子3のアノード・カソード間に第3
のダイオード9を接続する。入力端子に印加された電圧
が低下し、発光ダイオード2が下がり始めたとき、MO
SFET7の入力容量が小さいと、サイリスタ6とダイ
オード4,5で構成される放電回路が動作しないまま、
徐々にMOSFET7はOFFし、動作は大幅に遅くな
る。このため、ダイオード9を設けてリーク電流を生じ
させ、放電回路を動作させることにより、低入力容量の
高周波用MOSFET7を駆動する。
リッドステートリレーの高速駆動を可能にするとともに
小型化を実現することにある。 【構成】光起電力素子3のアノード・カソード間に第3
のダイオード9を接続する。入力端子に印加された電圧
が低下し、発光ダイオード2が下がり始めたとき、MO
SFET7の入力容量が小さいと、サイリスタ6とダイ
オード4,5で構成される放電回路が動作しないまま、
徐々にMOSFET7はOFFし、動作は大幅に遅くな
る。このため、ダイオード9を設けてリーク電流を生じ
させ、放電回路を動作させることにより、低入力容量の
高周波用MOSFET7を駆動する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は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光結
合型のソリッドステートリレーに関し、特にRF信号や
ビデオ信号などの高周波の信号を制御するソリッドステ
ートリレーに関する。
に電気機械的なリレーの作用と同じ機能を発揮する光結
合型のソリッドステートリレーに関し、特にRF信号や
ビデオ信号などの高周波の信号を制御するソリッドステ
ートリレーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、かかるソリッドステートリレーは
発光ダイオードと光結合素子および出力段のMOSFE
T等を備えて構成されている。
発光ダイオードと光結合素子および出力段のMOSFE
T等を備えて構成されている。
【0003】図5は従来の一例を示すソリッドステート
リレーの回路図である。図5に示すように、従来のソリ
ッドステートリレーは入力端子1,1A間に印加した電
圧により発光ダイオード2を点灯し、この発光した光に
より複数個のフォトダイオード10を縦続接続してなる
光起電力素子3に起電力を発生させる。この光起電力素
子3の両端のアノード電極およびカソード電極間にはサ
イリスタ6の両端がそれぞれ第1のダイオード4及び第
2のダイオード5を介して接続されている。また、光起
電力素子3のアノード電極と第1のダイオード4のアノ
ード電極の接続点には、サイリスタ6のN極ゲートを接
続し、同様に光起電力素子3のカソード電極と第2のダ
イオード5のカソード電極との接続点には、サイリスタ
6のP極ゲートを接続している。そして、サイリスタ6
のアノード電極(以下、電極を省略する)とカソードと
はそれぞれ2つのエンハンスメント形DMOSFET7
のゲート7aとバックゲート7bとに接続されており、
これらMOSFET7がオンすることにより、ドレイン
電極7c−7cに接続された出力端子8,8A間の負荷
を閉じる。
リレーの回路図である。図5に示すように、従来のソリ
ッドステートリレーは入力端子1,1A間に印加した電
圧により発光ダイオード2を点灯し、この発光した光に
より複数個のフォトダイオード10を縦続接続してなる
光起電力素子3に起電力を発生させる。この光起電力素
子3の両端のアノード電極およびカソード電極間にはサ
イリスタ6の両端がそれぞれ第1のダイオード4及び第
2のダイオード5を介して接続されている。また、光起
電力素子3のアノード電極と第1のダイオード4のアノ
ード電極の接続点には、サイリスタ6のN極ゲートを接
続し、同様に光起電力素子3のカソード電極と第2のダ
イオード5のカソード電極との接続点には、サイリスタ
6のP極ゲートを接続している。そして、サイリスタ6
のアノード電極(以下、電極を省略する)とカソードと
はそれぞれ2つのエンハンスメント形DMOSFET7
のゲート7aとバックゲート7bとに接続されており、
これらMOSFET7がオンすることにより、ドレイン
電極7c−7cに接続された出力端子8,8A間の負荷
を閉じる。
【0004】かかるソリッドステートリレーは、発光ダ
イオード2を点灯した状態でサイリスタ6がオフ状態で
あり、抵抗値が極めて高い。従って、光起電力素子3で
発生した起電力による電荷は第1のダイオード4および
第2のダイオード5を介して出力用DMOSFET7の
ゲート7aに直ちに印加される。次に、入力端子1,1
Aに印加されていた電圧が無くなり、発光ダイオード2
が消灯した場合、光起電力3の発生電圧は無くなるが、
ダイオード4,5およびサイリスタ6により出力用エン
ハンスメント型DMOSFET7のゲート電圧はそのま
ま保たれている。この状態で光起電力素子3は自己放電
により電圧が低下して行くので、まずダイオード4,5
がオフ状態になる。このため、サイリスタ6のN極ゲー
トおよびP極ゲートのインピーダンスは極めて高くな
り、極く僅かな電流でサイリスタ6をオンするようにな
る。更に電圧が低下すると、サイリスタ6のN極ゲート
あるいはP極ゲートが順方向にバイアスされる。このサ
イリスタ6のゲートの感度は極めて高いため、光起電力
素子3のわずかの自己放電電流によりサイリスタ6はオ
ンしている。更に、サイリスタ6は自己保持特性を持つ
ため、一度オンするとアノード・カソード間の電圧が1
V程度に下がるまでオン状態を保つ。このため、出力用
エンハンスメントDMOSFET7のゲート7a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、
DMOSFET7はオフする。
イオード2を点灯した状態でサイリスタ6がオフ状態で
あり、抵抗値が極めて高い。従って、光起電力素子3で
発生した起電力による電荷は第1のダイオード4および
第2のダイオード5を介して出力用DMOSFET7の
ゲート7aに直ちに印加される。次に、入力端子1,1
Aに印加されていた電圧が無くなり、発光ダイオード2
が消灯した場合、光起電力3の発生電圧は無くなるが、
ダイオード4,5およびサイリスタ6により出力用エン
ハンスメント型DMOSFET7のゲート電圧はそのま
ま保たれている。この状態で光起電力素子3は自己放電
により電圧が低下して行くので、まずダイオード4,5
がオフ状態になる。このため、サイリスタ6のN極ゲー
トおよびP極ゲートのインピーダンスは極めて高くな
り、極く僅かな電流でサイリスタ6をオンするようにな
る。更に電圧が低下すると、サイリスタ6のN極ゲート
あるいはP極ゲートが順方向にバイアスされる。このサ
イリスタ6のゲートの感度は極めて高いため、光起電力
素子3のわずかの自己放電電流によりサイリスタ6はオ
ンしている。更に、サイリスタ6は自己保持特性を持つ
ため、一度オンするとアノード・カソード間の電圧が1
V程度に下がるまでオン状態を保つ。このため、出力用
エンハンスメントDMOSFET7のゲート7a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、
DMOSFET7はオフする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のソリッ
ドステートリレーは、RF信号やビデオ信号など高周波
の信号を制御する際に、アイソレーションロスが40d
B以上(1MHz)となる低入力容量の高周波用MOS
電界効果トランジスタを用いることが必要となる。
ドステートリレーは、RF信号やビデオ信号など高周波
の信号を制御する際に、アイソレーションロスが40d
B以上(1MHz)となる低入力容量の高周波用MOS
電界効果トランジスタを用いることが必要となる。
【0006】しかるに、ソリッドステートリレーの放電
回路は光起電力素子3のアノード・カソード間電圧V1
とサイリスタ6のアノード・カソード間電圧V2がV
2〉V1の関係となった時に動作する。しかしながら、
発光ダイオード2が消灯して光起電力素子V1電圧が下
がり始めたとき、高周波用MOS電界効果トランジスタ
は入力容量が小さい(Ciss,10pF程度)ため、
V2〉V1の条件が成立せず、放電回路が動作しないま
ま徐々にMOS電界効果トランジスタがOFFする。従
って、電界効果トラジスタのスイッチング動作速度が大
幅に遅くなるという欠点がある。
回路は光起電力素子3のアノード・カソード間電圧V1
とサイリスタ6のアノード・カソード間電圧V2がV
2〉V1の関係となった時に動作する。しかしながら、
発光ダイオード2が消灯して光起電力素子V1電圧が下
がり始めたとき、高周波用MOS電界効果トランジスタ
は入力容量が小さい(Ciss,10pF程度)ため、
V2〉V1の条件が成立せず、放電回路が動作しないま
ま徐々にMOS電界効果トランジスタがOFFする。従
って、電界効果トラジスタのスイッチング動作速度が大
幅に遅くなるという欠点がある。
【0007】本発明の目的は、かかる低入力容量の電界
効果トランジスタを用いることができ、スイッチング速
度の早い小型のソリッドステートリレーを提供すること
にある。
効果トランジスタを用いることができ、スイッチング速
度の早い小型のソリッドステートリレーを提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のソリッドステー
トリレーは、半導体発光素子と、前記半導体発光素子か
らの光により起電力を発生するフォトダイオードを複数
個縦続接続した光起電力素子と、前記光起電力素子から
発生する電圧をゲートに印加することにより導通状態に
なるMOS電界効果トランジスタと、前記MOS電界効
果トランジスタのゲート電極にアノード電極を接続し且
つバックゲート電極にカソード電極を接続するとともに
N極ゲートおよびP極ゲートをそれぞれ前記光起電力素
子のアノード電極およびカソード電極に接続したサイリ
スタと、前記サイリスタの前記N極ゲートにアノード電
極を接続し且つ前記サイリスタの前記アノード電極にカ
ソード電極を接続した第1のダイオードと、前記サイリ
スタの前記P極ゲートにカソード電極を接続し且つ前記
サイリスタの前記カソード電極にアノード電極を接続し
た第2のダイオードと、前記光起電力素子のアノード電
極およびカソード電極間に接続した第3のダイオードと
を有し、前記MOS電界効果トランジスタを負荷回路の
開閉を行うスイッチング素子として用いて構成される。
トリレーは、半導体発光素子と、前記半導体発光素子か
らの光により起電力を発生するフォトダイオードを複数
個縦続接続した光起電力素子と、前記光起電力素子から
発生する電圧をゲートに印加することにより導通状態に
なるMOS電界効果トランジスタと、前記MOS電界効
果トランジスタのゲート電極にアノード電極を接続し且
つバックゲート電極にカソード電極を接続するとともに
N極ゲートおよびP極ゲートをそれぞれ前記光起電力素
子のアノード電極およびカソード電極に接続したサイリ
スタと、前記サイリスタの前記N極ゲートにアノード電
極を接続し且つ前記サイリスタの前記アノード電極にカ
ソード電極を接続した第1のダイオードと、前記サイリ
スタの前記P極ゲートにカソード電極を接続し且つ前記
サイリスタの前記カソード電極にアノード電極を接続し
た第2のダイオードと、前記光起電力素子のアノード電
極およびカソード電極間に接続した第3のダイオードと
を有し、前記MOS電界効果トランジスタを負荷回路の
開閉を行うスイッチング素子として用いて構成される。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例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を示すソリッドス
テートリレーの回路図である。図1に示すように、本実
施例は前述した図5の従来例において、第3のダイオー
ド9を複数個のフォトダイオード10を縦続接続した光
起電力素子3のアノード電極およびカソード電極間に接
続した構成になっている。その他の構成については図5
の回路と同様である。
て説明する。図1は本発明の一実施例を示すソリッドス
テートリレーの回路図である。図1に示すように、本実
施例は前述した図5の従来例において、第3のダイオー
ド9を複数個のフォトダイオード10を縦続接続した光
起電力素子3のアノード電極およびカソード電極間に接
続した構成になっている。その他の構成については図5
の回路と同様である。
【0010】まず、入力端子1,1A間に入力電流が流
れ、発光ダイオード2が点灯すると、光起電力素子3の
両端に起電力が発生する。この電圧を高周波用エンハン
スメント型DMOSFET7のゲート7aおよびバック
ゲート7b間に印加し、高周波用エンハンスメント型D
MOSFET7のドレイン電極7c−7c間をオンさせ
る。
れ、発光ダイオード2が点灯すると、光起電力素子3の
両端に起電力が発生する。この電圧を高周波用エンハン
スメント型DMOSFET7のゲート7aおよびバック
ゲート7b間に印加し、高周波用エンハンスメント型D
MOSFET7のドレイン電極7c−7c間をオンさせ
る。
【0011】次に、入力端子1,1A間の入力電流を切
ると、発光ダイオード2の発光が止まり、光起電力素子
3の電圧が下がり始める。この電圧が下がり始めたと
き、光起電力素子3の両端電圧をすばやく低下させるた
め、光起電力素子3のアノード・カソード電極間に接続
されたダイオード9でリーク電流を生じさせることによ
り、低入力容量の高周波用エンハンスメント型DMOS
FET7のゲート・ソース間での低容量に充電された電
荷でダイオード4,5およびサイリスタ6からなる放電
回路を動作させることができ、前述した従来例のOFF
動作と同様に実現できる。また、かかるダイオード9は
逆バイアス時の逆方向飽和電流10-7A(アンペア)程
度に調整してある。
ると、発光ダイオード2の発光が止まり、光起電力素子
3の電圧が下がり始める。この電圧が下がり始めたと
き、光起電力素子3の両端電圧をすばやく低下させるた
め、光起電力素子3のアノード・カソード電極間に接続
されたダイオード9でリーク電流を生じさせることによ
り、低入力容量の高周波用エンハンスメント型DMOS
FET7のゲート・ソース間での低容量に充電された電
荷でダイオード4,5およびサイリスタ6からなる放電
回路を動作させることができ、前述した従来例のOFF
動作と同様に実現できる。また、かかるダイオード9は
逆バイアス時の逆方向飽和電流10-7A(アンペア)程
度に調整してある。
【0012】図2は図1に示すリレーのチップ平面図で
ある。図2に示すように、このチップは図1における点
線で囲まれた駆動回路部分を1チップ化した例である。
このチップには、光起電力素子3と、高周波用エンハン
スメント型DMOSFET7のゲート・バックゲート間
に接続される配線用パット12,13と、放電回路を構
成するサイリスタ6,ダイオード4および5と、ダイオ
ード9とから成る。
ある。図2に示すように、このチップは図1における点
線で囲まれた駆動回路部分を1チップ化した例である。
このチップには、光起電力素子3と、高周波用エンハン
スメント型DMOSFET7のゲート・バックゲート間
に接続される配線用パット12,13と、放電回路を構
成するサイリスタ6,ダイオード4および5と、ダイオ
ード9とから成る。
【0013】図3は図1に示すリレーをモールドパッケ
ージに組んだ状態の部分切り欠き斜視図である。図3に
示すように、チップをモールドパッケージ14でモール
ドしたソリッドステートリレーは、銅あるいは鉄ニッケ
ルのリードフレーム15のそれぞれ分離された内部リー
ド16に、LED2と、図2の駆動回路素子と、2つの
高周波用エンハンスメント型DMOSFET7とをAg
ペーストでマウントし、図1に示す回路の結線通りボン
ディングワイヤー18でそれぞれの素子を接続したもの
である。
ージに組んだ状態の部分切り欠き斜視図である。図3に
示すように、チップをモールドパッケージ14でモール
ドしたソリッドステートリレーは、銅あるいは鉄ニッケ
ルのリードフレーム15のそれぞれ分離された内部リー
ド16に、LED2と、図2の駆動回路素子と、2つの
高周波用エンハンスメント型DMOSFET7とをAg
ペーストでマウントし、図1に示す回路の結線通りボン
ディングワイヤー18でそれぞれの素子を接続したもの
である。
【0014】図4は本発明の他の実施例を示すソリッド
ステートリレーの回路図である。図4に示すように、本
実施例は前述した図1の一実施例におけるダイオード9
をポリシリコンからなる高抵抗素子11で置き換えたも
のである。すなわち、この高抵抗素子11はダイオード
9と同様にリーク電流を生じさせるのに、数MΩの高抵
抗に設定している。従って、本実施例ではLED2が消
灯した際に光起電力素子3の両端電圧の低下を高抵抗素
子11で助け、前述した一実施例と同様に放電回路を動
作させることができる。
ステートリレーの回路図である。図4に示すように、本
実施例は前述した図1の一実施例におけるダイオード9
をポリシリコンからなる高抵抗素子11で置き換えたも
のである。すなわち、この高抵抗素子11はダイオード
9と同様にリーク電流を生じさせるのに、数MΩの高抵
抗に設定している。従って、本実施例ではLED2が消
灯した際に光起電力素子3の両端電圧の低下を高抵抗素
子11で助け、前述した一実施例と同様に放電回路を動
作させることができる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のソリッド
ステートリレーは、ダイオード又は高抵抗素子を光起電
力素子のアノード電極およびカソード電極間に接続する
ことにより、LEDが消灯した際に光起電力素子にリー
ク電流を生じさせることができるので、ゲート・ソース
間の低容量の高周波用MOSFETを駆動することがで
きるという効果がある。また、本発明はチップ占有面積
にほとんど影響せず容易に実現できるという効果もあ
る。
ステートリレーは、ダイオード又は高抵抗素子を光起電
力素子のアノード電極およびカソード電極間に接続する
ことにより、LEDが消灯した際に光起電力素子にリー
ク電流を生じさせることができるので、ゲート・ソース
間の低容量の高周波用MOSFETを駆動することがで
きるという効果がある。また、本発明はチップ占有面積
にほとんど影響せず容易に実現できるという効果もあ
る。
【図1】本発明の一実施例を示すソリッドステートリレ
ーの回路図である。
ーの回路図である。
【図2】図1に示すリレーのチップ平面図である。
【図3】図1に示すリレーをモールドパッケージに組込
んだ状態の部分切り欠き斜視図である。
んだ状態の部分切り欠き斜視図である。
【図4】本発明の他の実施例を示すソリッドステートリ
レーの回路図である。
レーの回路図である。
【図5】従来の一例を示すソリッドステートリレーの回
路図である。
路図である。
1,1A 入力端子 2 発光ダイオード 3 光起電力素子 4,5,9 ダイオード 6 サイリスタ 7 高周波用エンハンスメント型DMOSFET 8,8A 出力端子 10 フォトダイオード 11 高抵抗素子 12,13 配線用パッド 14 モールドパッケージ 15 リードフレーム 16 内部リード 18 ボンディングワイヤ
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体発光素子と、前記半導体発光素子
からの光により起電力を発生するフォトダイオードを複
数個縦続接続した光起電力素子と、前記光起電力素子か
ら発生する電圧をゲートに印加することにより導通状態
になるMOS電界効果トランジスタと、前記MOS電界
効果トランジスタのゲート電極にアノード電極を接続し
且つバックゲート電極にカソード電極を接続するととも
にN極ゲートおよびP極ゲートをそれぞれ前記光起電力
素子のアノード電極およびカソード電極に接続したサイ
リスタと、前記サイリスタの前記N極ゲートにアノード
電極を接続し且つ前記サイリスタの前記アノード電極に
カソード電極を接続した第1のダイオードと、前記サイ
リスタの前記P極ゲートにカソード電極を接続し且つ前
記サイリスタの前記カソード電極にアノード電極を接続
した第2のダイオードと、前記光起電力素子のアノード
電極およびカソード電極間に接続した第3のダイオード
とを有し、前記MOS電界効果トランジスタを負荷回路
の開閉を行うスイッチング素子として用いたことを特徴
とするソリッドステートリレー。 - 【請求項2】 前記第3のダイオードは、高抵抗素子で
置換した請求項1記載のソリッドステートリレー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6158692A JPH05268042A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | ソリッドステートリレー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6158692A JPH05268042A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | ソリッドステートリレー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05268042A true JPH05268042A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13175401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6158692A Withdrawn JPH05268042A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | ソリッドステートリレー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05268042A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0910169A3 (en) * | 1997-10-17 | 2000-12-06 | Nec Corporation | FET device for use in solid-state relay |
| JP2007281934A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Nec Electronics Corp | 半導体リレー |
| US7893415B2 (en) | 2007-11-05 | 2011-02-22 | Renesas Electronics Corporation | Optical semiconductor relay device for reducing transient voltage between output terminals of the relay and maintaining high operation speed and low capacitance characteristics |
| CN106383544A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-02-08 | 福建师范大学福清分校 | 交流24v开关具有电流隔离型的ssr控制器及其控制方法 |
| CN109672433A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-23 | 杭州电子科技大学 | 一种具有短路保护的igbt高压直流固态继电器电路 |
| CN109672432A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-23 | 杭州电子科技大学 | 一种具有短路保护的mosfet直流固态继电器电路 |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP6158692A patent/JPH05268042A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0910169A3 (en) * | 1997-10-17 | 2000-12-06 | Nec Corporation | FET device for use in solid-state relay |
| JP2007281934A (ja) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Nec Electronics Corp | 半導体リレー |
| US7893415B2 (en) | 2007-11-05 | 2011-02-22 | Renesas Electronics Corporation | Optical semiconductor relay device for reducing transient voltage between output terminals of the relay and maintaining high operation speed and low capacitance characteristics |
| CN106383544A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-02-08 | 福建师范大学福清分校 | 交流24v开关具有电流隔离型的ssr控制器及其控制方法 |
| CN109672433A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-23 | 杭州电子科技大学 | 一种具有短路保护的igbt高压直流固态继电器电路 |
| CN109672432A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-23 | 杭州电子科技大学 | 一种具有短路保护的mosfet直流固态继电器电路 |
| CN109672432B (zh) * | 2018-11-29 | 2023-01-13 | 杭州电子科技大学 | 一种具有短路保护的mosfet直流固态继电器电路 |
| CN109672433B (zh) * | 2018-11-29 | 2023-01-13 | 杭州电子科技大学 | 一种具有短路保护的igbt高压直流固态继电器电路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |