JPH0637618A - Solid-state element relay - Google Patents
Solid-state element relayInfo
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- JPH0637618A JPH0637618A JP4185478A JP18547892A JPH0637618A JP H0637618 A JPH0637618 A JP H0637618A JP 4185478 A JP4185478 A JP 4185478A JP 18547892 A JP18547892 A JP 18547892A JP H0637618 A JPH0637618 A JP H0637618A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 オフ時のスイッチング遅延を改善するととも
に、MOSトランジスタのオン、オフにより発生される
スイッチングノイズの影響を受けない固体素子リレーを
提供する。
【構成】 フォトダイオードアレイ(PDA)に発生さ
れる起電力によりオン、オフして出力信号を発生するM
OSトランジスタ(20)を具備する固体素子リレーに
おいて、コレクタが上記MOSトランジスタ(20)の
ゲートに接続されるとともに上記フォトダイオードアレ
イ(PDA)のアノード側に接続され、エミッタが上記
MOSトランジスタ(20)のソースに接続されるとと
もにダイオード(30)を介して上記フォトダイオード
アレイ(PDA)のカソード側に接続されるNPNトラ
ンジスタ(31)を設け、上記NPNトランジスタ(3
1)を上記フォトダイオードアレイ(PDA)と一体に
チップ化する。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To provide a solid-state element relay that improves switching delay when turned off and is not affected by switching noise generated by turning on and off a MOS transistor. [Configuration] M for turning on / off by an electromotive force generated in a photodiode array (PDA) to generate an output signal
In a solid-state element relay including an OS transistor (20), a collector is connected to a gate of the MOS transistor (20) and an anode side of the photodiode array (PDA), and an emitter is the MOS transistor (20). And an NPN transistor (31) connected to the cathode side of the photodiode array (PDA) via a diode (30).
1) is integrated with the above photodiode array (PDA) into a chip.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、光信号によって動作
する固体素子リレーに関し、特にMOSトランジスタの
ゲート−ソース間容量に起因するスイッチング遅延を改
善した固体素子リレーに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state element relay operated by an optical signal, and more particularly to a solid-state element relay having improved switching delay caused by the gate-source capacitance of a MOS transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、光信号によって動作する固体素子
リレーとしては図5に示す回路が知られている。この固
体素子リレーは、スイッチング信号Ii を入力端子T1
1、T12に加えることにより発光ダイオードLEDを発
光させ、この発光ダイオードLEDからの光信号を複数
のフォトダイードを直列接続して構成されるフォトダイ
オードアレイPDAにより受光し、このフォトダイオー
ドアレイPDAに発生される起電力をMOSトランジス
スタ20に加えることによりMOSトランジスタ20を
オンにして、出力端子T21、T22から出力信号IO を出
力するものである。ここで点線で囲んだ部分は1チップ
に一体化される部分を示す。2. Description of the Related Art Conventionally, a circuit shown in FIG. 5 is known as a solid-state element relay operated by an optical signal. This solid-state element relay receives a switching signal Ii at an input terminal T1.
1, the light emitting diode LED is made to emit light by adding to T12, and the light signal from this light emitting diode LED is received by the photodiode array PDA constituted by connecting a plurality of photodiodes in series, and is generated in this photodiode array PDA. By applying an electromotive force to the MOS transistor 20, the MOS transistor 20 is turned on and the output signal IO is output from the output terminals T21 and T22. Here, a part surrounded by a dotted line shows a part integrated into one chip.
【0003】しかし、この固体素子リレーは、MOSト
ランジスタ20のゲート・ソース間容量のために、この
固体素子リレーがオンからオフに変化するときにスイッ
チング遅延が生じる。However, in this solid-state element relay, due to the gate-source capacitance of the MOS transistor 20, a switching delay occurs when the solid-state element relay changes from on to off.
【0004】そこで、この問題を解決するために、例え
ば特開昭60−170322号公報に見られるような回
路が提案されている。この回路は図6に示すように、ダ
イオード10、PNPトランジスタ11、抵抗12から
なる回路をフォトダイオードアレイPDAとMOSトラ
ンジスタ20との間に挿入してMOSトランジスタ20
のゲート・ソース間容量の放電速度を上げることによ
り、この固体素子リレーがオンからオフに変化するとき
のスイッチング遅延を改良するものである。Therefore, in order to solve this problem, a circuit as disclosed in, for example, JP-A-60-170322 has been proposed. In this circuit, as shown in FIG. 6, a circuit including a diode 10, a PNP transistor 11 and a resistor 12 is inserted between a photodiode array PDA and a MOS transistor 20 to form a MOS transistor 20.
By increasing the discharge speed of the gate-source capacitance of, the switching delay when the solid-state relay changes from on to off is improved.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示す従
来の固体素子リレーは、ダイオード10およびPNPト
ランジスタ11が、図6に点線で囲んだようにMOSト
ランジスタ20と一体にチップ化されているため、MO
Sトランジスタ20のオン、オフにより発生されるスイ
ッチングノイズの影響を受け、動作が不安定になるとい
う欠点があった。However, in the conventional solid-state relay shown in FIG. 6, the diode 10 and the PNP transistor 11 are integrated into a chip with the MOS transistor 20 as surrounded by the dotted line in FIG. Because MO
There is a drawback that the operation becomes unstable due to the influence of switching noise generated by turning on and off the S transistor 20.
【0006】そこで、この発明は、オフ時のスイッチン
グ遅延を改善するとともに、MOSトランジスタのオ
ン、オフにより発生されるスイッチングノイズの影響を
受けない固体素子リレーを提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a solid-state element relay that improves switching delay when off and is not affected by switching noise generated by turning on and off a MOS transistor.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、スイッチング信号により駆動される発
光素子と、前記発光素子に対向して配設されるフォトダ
イオードアレイと、前記フォトダイオードアレイに発生
される起電力によりオン、オフして出力信号を発生する
MOSトランジスタと、を具備する固体素子リレーにお
いて、コレクタが前記MOSトランジスタのゲートに接
続されるとともに前記フォトダイオードアレイのアノー
ド側に接続され、エミッタが前記MOSトランジスタの
ソースに接続されるとともにダイオードを介して前記フ
ォトダイオードアレイのカソード側に接続されるNPN
トランジスタを設け、前記NPNトランジスタを前記フ
ォトダイオードアレイと一体にチップ化したことを特徴
とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a light emitting element driven by a switching signal, a photodiode array arranged to face the light emitting element, and the photodiode array. In a solid-state element relay comprising: a MOS transistor that is turned on / off by an electromotive force generated in the output transistor to generate an output signal; and a collector connected to the gate of the MOS transistor and connected to an anode side of the photodiode array. And an emitter connected to the source of the MOS transistor and connected to the cathode side of the photodiode array through a diode.
A transistor is provided, and the NPN transistor is integrated with the photodiode array into a chip.
【0008】[0008]
【作用】MOSトランジスタのゲート・ソース間に、h
パラメータhFEが高いNPNトランジスタを挿入するこ
とによりMOSトランジスタのゲート・ソース間容量の
放電速度を早め、またこのNPNトランジスタをフォト
ダイオードアレイと一体にチップ化することにより、M
OSトランジスタのスイッチングノイズの影響を避け
る。Function: Between the gate and source of the MOS transistor, h
By inserting an NPN transistor with a high parameter hFE, the discharge speed of the gate-source capacitance of the MOS transistor is increased, and by integrating this NPN transistor with the photodiode array into a chip, M
Avoid the influence of switching noise of OS transistors.
【0009】[0009]
【実施例】以下、図面を参照してこの発明に係わる固体
素子リレーの実施例を詳細に説明する。Embodiments of the solid-state relay according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0010】図1は、この発明に係わる固体素子リレー
の一実施例を示したものである。なお、図1において、
図5および図6に示した従来回路と共通する部分には説
明の便宜上同一の符号を付する。FIG. 1 shows an embodiment of a solid-state element relay according to the present invention. In addition, in FIG.
For convenience of explanation, the same reference numerals are given to portions common to the conventional circuits shown in FIGS.
【0011】図1に示す実施例においては、hパラメー
タhFEが高いNPNトランジスタ31を用い、このNP
Nトランジスタ31のコレクタをMOSトランジスタ2
0のゲートに接続するとともにフォトダイオードアレイ
PDAのアノード側に接続し、エミッタをMOSトラン
ジスタ20のソースに接続するとともにダイオード30
を介してフォトダイオードアレイPDAのカソード側に
接続する。また、このNPNトランジスタ31のベース
はフォトダイオードアレイPDAのカソード側に接続さ
れ、このNPNトランジスタ31のコレクタ・ベース間
にはバイアス抵抗32が設けられる。In the embodiment shown in FIG. 1, an NPN transistor 31 having a high h parameter hFE is used.
The collector of the N transistor 31 is connected to the MOS transistor 2
0 is connected to the gate of the photodiode array PDA on the anode side, the emitter is connected to the source of the MOS transistor 20, and the diode 30 is connected.
Is connected to the cathode side of the photodiode array PDA. The base of the NPN transistor 31 is connected to the cathode side of the photodiode array PDA, and the bias resistor 32 is provided between the collector and the base of the NPN transistor 31.
【0012】更に、図1で点線で囲んだように、NPN
トランジスタ31は、ダイオード30およびバイアス抵
抗32とともに、フォトダイオードアレイPDAと一体
にチップ化されている。Further, as surrounded by a dotted line in FIG.
The transistor 31 is integrated with the photodiode 30 and the bias resistor 32 into a chip with the photodiode array PDA.
【0013】かかる構成からなる固体素子リレーのオン
時、すなわちフォトダイオードアレイPDAに光信号が
照射されている時と、オフ時、すなわちフォトダイオー
ドアレイPDAに光信号が照射されていない時とのそれ
ぞれにおける図1に示す回路の動作を等化回路で示す
と、図2および図3のようになる。When the solid-state element relay having such a structure is turned on, that is, when the photodiode array PDA is irradiated with an optical signal, and when it is turned off, that is, when the photodiode array PDA is not irradiated with an optical signal, respectively. The operation of the circuit shown in FIG. 1 in FIG. 2 is shown in FIG. 2 and FIG.
【0014】すなわち、図2は、フォトダイオードアレ
イPDAに光信号が照射されている時の図1に示す回路
の等化回路を示すもので、この場合、図2に示すよう
に、フォトダイオードアレイPDAには所定の起電力、
例えば、フォトダイオードアレイPDAを構成する各フ
ォトダイオードの起電力が0.5(V)であり、フォト
ダイオードの数がnであるとすると、Vn =0.5×n
(V)の起電力が発生される。そこで、このフォトダイ
オードアレイPDAは定電流源SIで表わすことができ
る。またコンデンサC1はMOSトランジスタ20のゲ
ート・ソース間容量を表わしている。That is, FIG. 2 shows an equalizing circuit of the circuit shown in FIG. 1 when the photodiode array PDA is irradiated with an optical signal. In this case, as shown in FIG. The PDA has a certain electromotive force,
For example, if the electromotive force of each photodiode constituting the photodiode array PDA is 0.5 (V) and the number of photodiodes is n, Vn = 0.5 × n
An electromotive force of (V) is generated. Therefore, this photodiode array PDA can be represented by a constant current source SI. The capacitor C1 represents the gate-source capacitance of the MOS transistor 20.
【0015】この場合、定電流源SIから発生される電
流をIF 、抵抗32を流れる電流をI1 とすると、コン
デンサC1へ流れる電流I2 は、 I2 =IF −I1 となり、また、ダイオード30には順方向に電流が流れ
ているため、NPNトランジスタ31のベース・エミッ
タ間電圧は逆方向となり、動作しない。したがって、こ
の場合、MOSトランジスタ20のゲート・ソース間容
量、すなわちコンデンサC1は上記電流I2 により充電
される。この場合のコンデンサC1の充電の様子をグラ
フで示すと図4のようになる。すなわち、コンデンサC
1は上記電流I2 により充電され、やがて飽和し、フォ
トダイオードアレイPDAに発生する起電力、すなわ
ち、Vn =0.5×n(V)で平行状態になる。In this case, assuming that the current generated from the constant current source SI is IF and the current flowing through the resistor 32 is I1, the current I2 flowing into the capacitor C1 is I2 = IF-I1, and the diode 30 is forwarded. Since the current flows in the direction, the base-emitter voltage of the NPN transistor 31 is in the opposite direction, and the NPN transistor 31 does not operate. Therefore, in this case, the gate-source capacitance of the MOS transistor 20, that is, the capacitor C1 is charged by the current I2. The state of charging the capacitor C1 in this case is shown in a graph of FIG. That is, the capacitor C
1 is charged by the current I2, is saturated soon, and is in a parallel state with an electromotive force generated in the photodiode array PDA, that is, Vn = 0.5.times.n (V).
【0016】また、図3は、フォトダイオードアレイP
DAに光信号が照射されていない時の図1に示す回路の
等化回路を示すもので、この場合、NPNトランジスタ
31のベースには、コンデンサC1に充電された電荷に
より、抵抗31を介して電流I3 が供給され、NPNト
ランジスタ31は動作状態に入り、NPNトランジスタ
31のコレクタに電流I4 を流す。Further, FIG. 3 shows a photodiode array P.
1 shows an equalization circuit of the circuit shown in FIG. 1 when an optical signal is not applied to DA. In this case, the base of NPN transistor 31 is charged through capacitor C1 via resistor 31. The current I3 is supplied, the NPN transistor 31 enters the operating state, and the current I4 flows through the collector of the NPN transistor 31.
【0017】つまり、MOSトランジスタ20のゲート
・ソース間容量、すなわちコンデンサC1の放電電流I
5 は、 I5 =I3 +I4 =I3 +hFE・I3 =(1+hFE)・I3 となり、MOSトランジスタ20のゲート・ソース間容
量の放電電流には、hパラメータhFEが大きな影響を与
えることが分かる。That is, the gate-source capacitance of the MOS transistor 20, that is, the discharge current I of the capacitor C1.
5 becomes I5 = I3 + I4 = I3 + hFE.multidot.I3 = (1 + hFE) .multidot.I3, and it can be seen that the h parameter hFE has a great influence on the discharge current of the gate-source capacitance of the MOS transistor 20.
【0018】ここで、この実施例においては、hパラメ
ータhFEが高いNPNトランジスタ31を使用している
ため、PNPトランジスタを使用した従来の回路に比較
して大幅にMOSトランジスタ20のゲート・ソース間
容量の放電を高速に行うことができ、この固体素子リレ
ーのオフ時のスイッチング遅延を大幅に改善することが
できる。Here, in this embodiment, since the NPN transistor 31 having a high h parameter hFE is used, the gate-source capacitance of the MOS transistor 20 is significantly larger than that of the conventional circuit using the PNP transistor. Can be discharged at high speed, and the switching delay when the solid-state element relay is off can be greatly improved.
【0019】また、この実施例においては、NPNトラ
ンジスタ31は、ダイオード30およびバイアス抵抗3
2とともに、フォトダイオードアレイPDAと一体にチ
ップ化され、MOSトランジスタ20と別体に構成され
ているので、MOSトランジスタ20のオン、オフによ
り発生されるスイッチングノイズの影響を受けない。Further, in this embodiment, the NPN transistor 31 includes a diode 30 and a bias resistor 3.
In addition, since it is integrated with the photodiode array PDA into a chip and is formed separately from the MOS transistor 20, it is not affected by switching noise generated when the MOS transistor 20 is turned on and off.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
MOSトランジスタのゲート・ソース間容量を放電する
放電回路にhパラメータhFEが高いNPNトランジスタ
を用い、このNPNトランジスタをフォトダイオードア
レイと一体にチップ化したので、 1)固体素子リレーのオフ時のスイッチング遅延を大幅
に改善することができる。As described above, according to the present invention,
An NPN transistor with a high h parameter hFE is used in the discharge circuit that discharges the gate-source capacitance of the MOS transistor, and this NPN transistor is integrated with the photodiode array into a chip. 1) Switching delay when the solid-state relay is off Can be greatly improved.
【0021】2)MOSトランジスタのオン、オフによ
り発生されるスイッチングノイズの影響を受けないよう
にすることができる。等の効果を奏する。2) It is possible to prevent the influence of switching noise generated by turning on and off the MOS transistor. And so on.
【図1】この発明に係わる固体素子リレーの一実施例を
示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a solid-state element relay according to the present invention.
【図2】この発明に係わる固体素子リレーのオン時にお
ける動作を説明するための等化回路。FIG. 2 is an equalization circuit for explaining the operation of the solid-state element relay according to the present invention when it is turned on.
【図3】この発明に係わる固体素子リレーのオフ時にお
ける動作を説明するための等化回路。FIG. 3 is an equalization circuit for explaining the operation of the solid-state element relay according to the present invention when it is off.
【図4】MOSトランジスタのゲート−ソース間容量の
充電特性を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing charge characteristics of gate-source capacitance of a MOS transistor.
【図5】固体素子リレーの従来例を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example of a solid-state element relay.
【図6】固体素子リレーの他の従来例を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing another conventional example of a solid-state element relay.
LED 発光ダイオード PDA フォトダイオードアレイ 10 ダイオード 11 PNPトランジスタ 12 バイアス抵抗 20 MOSトランジスタ 30 ダイオード 31 NPNトランジスタ 32 バイアス抵抗 SI 定電流源 C1 コンデンサ(MOSトランジスタのゲート−ソ
ース間容量) T11、T12 入力端子 T21、T22 出力端子LED light emitting diode PDA photodiode array 10 diode 11 PNP transistor 12 bias resistor 20 MOS transistor 30 diode 31 NPN transistor 32 bias resistor SI constant current source C1 capacitor (gate-source capacitance of MOS transistor) T11, T12 input terminal T21, T22 Output terminal
Claims (1)
素子と、 前記発光素子に対向して配設されるフォトダイオードア
レイと、 前記フォトダイオードアレイに発生される起電力により
オン、オフして出力信号を発生するMOSトランジスタ
と、 を具備する固体素子リレーにおいて、 コレクタが前記MOSトランジスタのゲートに接続され
るとともに前記フォトダイオードアレイのアノード側に
接続され、エミッタが前記MOSトランジスタのソース
に接続されるとともにダイオードを介して前記フォトダ
イオードアレイのカソード側に接続されるNPNトラン
ジスタを設け、 前記NPNトランジスタを前記フォトダイオードアレイ
と一体にチップ化したことを特徴とする固体素子リレ
ー。1. A light emitting element driven by a switching signal, a photodiode array arranged to face the light emitting element, and an output signal which is turned on and off by an electromotive force generated in the photodiode array. A solid-state element relay comprising: a MOS transistor for generating; a collector connected to a gate of the MOS transistor and an anode side of the photodiode array; an emitter connected to a source of the MOS transistor and a diode; A solid-state relay in which an NPN transistor connected to the cathode side of the photodiode array via the above is provided, and the NPN transistor is integrated with the photodiode array into a chip.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4185478A JPH0637618A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Solid-state element relay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4185478A JPH0637618A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Solid-state element relay |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0637618A true JPH0637618A (en) | 1994-02-10 |
Family
ID=16171472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4185478A Withdrawn JPH0637618A (en) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | Solid-state element relay |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637618A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009147022A (en) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Toshiba Corp | Optical semiconductor relay |
| CN106656129A (en) * | 2016-12-21 | 2017-05-10 | 贵州振华群英电器有限公司(国营第八九厂) | DC soft start solid state relay |
| CN106656137A (en) * | 2016-12-15 | 2017-05-10 | 贵州振华群英电器有限公司(国营第八九厂) | Photovoltaic isolated 5ms power-up delay type direct current solid state relay |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP4185478A patent/JPH0637618A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009147022A (en) * | 2007-12-12 | 2009-07-02 | Toshiba Corp | Optical semiconductor relay |
| CN106656137A (en) * | 2016-12-15 | 2017-05-10 | 贵州振华群英电器有限公司(国营第八九厂) | Photovoltaic isolated 5ms power-up delay type direct current solid state relay |
| CN106656129A (en) * | 2016-12-21 | 2017-05-10 | 贵州振华群英电器有限公司(国营第八九厂) | DC soft start solid state relay |
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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: 19991005 |