JPH09213926A - 半導体リレー - Google Patents

半導体リレー

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JPH09213926A
JPH09213926A JP2091396A JP2091396A JPH09213926A JP H09213926 A JPH09213926 A JP H09213926A JP 2091396 A JP2091396 A JP 2091396A JP 2091396 A JP2091396 A JP 2091396A JP H09213926 A JPH09213926 A JP H09213926A
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semiconductor relay
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Hiroshi Ishiguro
宏 石黒
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体リレーを、2個のスイッチ素子DMO
S FET4,5と、そのゲートに接続したシャント抵
抗3を拡散抵抗として1チップの上に構成すると寄生ト
ランジスタ6が形成され、DMOS FET4,5のゲ
ートに入力した信号をバイパスさせるように作用するた
めDMOS FET4,5の通電量を低減させる。この
ような障害を発生させない半導体リレーを実現する。 【解決手段】 入力信号に応答して光信号を発生する発
光素子1と、前記の光信号を受光して光起電力を発生す
るフォトダイオードアレイ2と、この光起電力がゲート
・ソース間に印加され、導通状態になる出力用MOS
FET4,5を有する半導体リレーにおいて、前記の出
力用MOS FET4,5を横型の高耐圧DMOS F
ETとし、前記ゲート・ソース間に並列的に接続される
シャント抵抗体3を薄膜抵抗体として、同一チップ上に
形成して寄生トランジスタ作用の発生を防止して、DM
OS FET4,5を通過する電流の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入出力間の絶縁に
光結合方式を用いた半導体リレーの開閉電流の拡大に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の方法により横型高耐圧DMOS
FETを用いた半導体リレーの集積化は可能である。例
えば、1チップの上に2個のスイッチ素子DMOS F
ETと、そのゲートに蓄積した電荷を放電させるために
ゲート・ソース間に挿入した拡散抵抗とで構成される。
しかし、このような構成でDMOS FETの通過電流
を大きくしようとしても、拡散抵抗の存在によってトラ
ンジスタ(寄生トランジスタという)作用が現れる。こ
の寄生トランジスタはDMOS FETのゲート端子に
入力した信号をバイパスさせるように作用するため、D
MOS FETの通過電流を低減させる。次にその作用
を回路図により説明する。図3は、上記の構造をもった
従来の半導体リレーの回路図である。LED1に入力電
流IFを流すとフォトダイオードアレイ2に一定の電流
OSが発生する。この電流IOSは、出力用MOS FE
T4及び5のゲートGへ電流ICとして流れてMOS
FET4及5のドレインD・ソースS間を低インピーダ
ンス状態にする。と同時に、ゲートGに蓄積した電荷を
放電させるために並列的に設けたシャント抵抗3(拡散
抵抗RS2)に電流ISとして流れる。ここでは、主電流
Dが端子D1からD2の方向へ流れているものとして説
明する。
【0003】6は先に説明した寄生トランジスタであ
る。寄生トランジスタ6のベースb・エミッタe間にあ
る一定の電圧VBEが加わるとコレクタc・エミッタe間
が導通する。DMOS FET5のソースS・ドレーン
D間に発生する電圧VS-D2が前記の電圧VBEより大きく
なると、フォトダイオードアレイ2からの電流IOSは寄
生トランジスタ6へ流れ込みFET4及び5のゲート電
流が不足して各DMOS FETのドレインDとソース
Sの間は高インピーダンス状態になる。例として、DM
OS FET1個分のソースS・ドレインD間の抵抗R
S-D2を220Ω、VBE=0.5V(寄生トランジスタの
導通開始電圧VBEの一例)とすると、流れる最大の電流
DMAXは次のようにして求めることができる。 IDMAX=VBE/RS-D2=0.5V/220Ω=2.3mA 仮にこの2.3mAを超える電流が流れると寄生トラン
ジスタ6のベースbとエミッタeの間にかかる電圧VBE
が0.5Vを超えるのでフォトダイオードアレイ2から
の電流IOSは寄生トランジスタ6のコレクタcを通って
エミッタeに流れてしまいFET4、5のゲートGに流
れない。そのため、LED1に入力電流IFを加えたに
もかかわらずFET4及び5のドレインDとソースSの
間は高インピーダンスを保ったままで電流が流れなくな
る。
【0004】図4は、寄生トランジスタを記入した従来
の半導体リレーの断面図である。公知のDMOS FE
T製造技術を用いて、N-形部分33及び34と、P形
部分13を作り、この中にN+部分12を2重拡散によ
り形成する。入出力間を絶縁する光結合回路は別に設け
ることができるので記載を省略している。10はP形シ
リコン基板、11は絶縁膜、12はN形高濃度領域、1
3はP形領域、34はN形領域、23及び24は多結晶
シリコン、29及び31はドレイン電極、30及び32
はソース電極、25及び26は拡散抵抗引き出し電極を
示している。図4に示すように、DMOS FET4は
ゲート電極となる多結晶シリコン23とドレイン電極2
9とソース電極30で構成される。同様に、DMOS
FET5はゲート電極となる多結晶シリコン24とドレ
イン電極31とソース電極32で構成される。また、シ
ャント抵抗3はN-形部分33の両端に電極25及び2
6を設けて構成される。ゲート電極23及び24はゲー
トGに接続され、ソース電極30及び32はソースSに
接続される。また、シャント抵抗の引き出し電極25及
び26はそれぞれゲートGとソースSに接続されてお
り、DMOS FET4及び5とシャント抵抗3(拡散
抵抗)は同一のチップ上に構成されている。このような
接続関係にすると、N-層33をコレクタc、P形シリ
コン基板10をベースb、N-層34をエミッタeとし
た1つのnpn形トランジスタの作用がMOS FET
の内部に成立する。これが寄生トランジスタである。こ
のトランジスタが動作すると、ゲートGに入力された充
電電流ICがコレクタc、エミッタeを通って ドレイン
2へとバイパスされてしまい、DMOSFET4及び
5のゲート電流が不足してDMOS FETに大きい通
過電流を流すことができない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように2個のス
イッチ素子DMOS FETと、そのゲートに接続した
シャント抵抗を拡散抵抗として1チップの上に構成する
と寄生トランジスタが形成される。この寄生トランジス
タはDMOS FETのゲートに入力した信号をバイパ
スさせるように作用するためDMOS FETの通電量
を低減させる。このような障害を発生させないでMOS
FETに大きい通過電流を流すことができる半導体リ
レーを実現することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号に応
答して光信号を発生する発光素子と、前記の光信号を受
光して光起電力を発生するフォトダイオードアレイと、
前記のフォトダイオードアレイの光起電力がゲート・ソ
ース間に印加されるとソース・ドレイン間が導通状態に
なる出力用MOS FETを有する半導体リレーにおい
て、同一チップ上に形成した前記の出力用MOS FE
Tを横型の高耐圧DMOS FETとし、前記ゲート・
ソース間に並列的に接続されるシャント抵抗体を薄膜抵
抗体として、寄生トランジスタ作用の発生を防止して、
DMOS FETの定格電流の制限をなくすことにあ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を説明す
る。図1は、本発明の一実施例を示した半導体リレー回
路図である。1はLEDである。2はLED1の発光を
受けて動作をするフォトダイオードアレイであり、横型
の高耐圧DMOS FET4及び5のゲートGとソース
S間に並列に接続されている。同時にゲートGの電荷を
放電するためのシャント抵抗3がFET4及び5のゲー
トGとソースS間に並列に接続されている。以下本実施
例の動作について説明する。LED1に入力電流IF
加えるとフォトダイオードアレイ2に一定の電流IO S
発生する。この電流IOSは出力用MOS FET4及び
5のゲートGへ電流ICとして流れ、横型の高耐圧DM
OS FET4および5のドレインD・ソースS間は対
応するインピーダンス状態になる。と同時に、ゲートG
に蓄積した電荷を放電させるために並列的に設けたシャ
ント抵抗3(薄膜抵抗RS1)に電流I Sとして流れる。
シャント抵抗3を拡散抵抗RS2から薄膜抵抗RS1に代え
ると寄生トランジスタ6は発生しない。従って、フォト
ダイオードアレイ2に発生した電流IOSの一部の電流I
CはD1からD2に流れる電流の大小に関係なく全てゲー
トGへ流れ込む。このため出力用MOS FET4及び
5のソースS及びドレーンDの間の低インピーダンス状
態は保持され通過電流が制限されることがない。
【0008】図2は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。20は、図4のN-層33及び2つのN+層12から
なる拡散抵抗(図3のシャント抵抗3・RS2に相当)に
代えて多結晶シリコン膜による薄膜抵抗としている。こ
の抵抗はCVD(Chemical Vapour D
eposition)法等により形成する。その両端に
電極21及び22を取付けて引き出し、シャント抵抗体
としてゲートG及びソースS電極と並列接続する(図1
の3RS1)。この多結晶シリコン膜による抵抗体20と
シリコン基板10との間は酸化シリコン膜(SiO2
11により十分に絶縁される。そのため図4では電極2
5と26の間にN-層33とN+層12からなる拡散抵抗
(RS2)が構成されたが、本発明では電極21と22の
間を薄膜抵抗20に置き換えたことにより、前記の各要
素を1チップの上に集積したにも係わらず寄生トランジ
スタが構成されることがなく所期の目的を達成すること
ができる。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、出力用MOS FET
のゲート蓄積電荷を放電させるためにゲート・ソース間
に接続されたシャント抵抗を拡散抵抗ではなく多結晶シ
リコンにより形成したので、ゲート電流をバイパスさせ
る寄生トランジスタを形成しない。従って、ドレイン端
子D1とD2との間には寄生トランジスタにより制限を
うけることなく電流を流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図3】従来例の回路図である。
【図4】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオード 2 フォトダイオード 3 シャント抵抗 4 第1のDMOS FET 5 第2のDMOS FET 6 寄生トランジスタ 10 p形シリコン基板 11 絶縁膜 12 N形高濃度領域 13 P形領域 20 多結晶シリコン抵抗体 21、22 多結晶シリコン抵抗引き出し電極 23・24 多結晶シリコン 25・26 拡散抵抗引き出し電極 29・31 ドレイン電極 30・32 ソース電極 33・34 N形低濃度領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/78

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号に応答して光信号を発生する発光
    素子と、前記の光信号を受光して光起電力を発生するフ
    ォトダイオードアレイと、前記のフォトダイオードアレ
    イの光起電力がゲート・ソース間に印加されるとソース
    ・ドレーン間が導通状態になる出力用MOS FETを
    有する半導体リレーにおいて、前記の出力用MOS F
    ETを横型の高耐圧DMOS FETにし、この高耐圧
    DMOS FETのゲート・ソース間に並列的に接続す
    る抵抗体を薄膜抵抗体にして同一チップ上に形成したこ
    とを特徴とする半導体リレー。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005507164A (ja) * 2001-10-12 2005-03-10 インターシル アメリカズ インク 寄生バイポーラトランジスタ作用を減少したmos構造を有する集積回路
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