JPH11346149A - 半導体リレー - Google Patents

半導体リレー

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Publication number
JPH11346149A
JPH11346149A JP10150423A JP15042398A JPH11346149A JP H11346149 A JPH11346149 A JP H11346149A JP 10150423 A JP10150423 A JP 10150423A JP 15042398 A JP15042398 A JP 15042398A JP H11346149 A JPH11346149 A JP H11346149A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
source
gate
impedance state
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP10150423A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriteru Furumoto
憲輝 古本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP10150423A priority Critical patent/JPH11346149A/ja
Publication of JPH11346149A publication Critical patent/JPH11346149A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周辺回路にサージ電圧を発生させないように
する。 【解決手段】 入力信号に応じて発光する発光素子1
と、発光素子1 の光を受光して光起電力を発生する受光
素子2 と、受光素子2 に直列接続されたインピーダンス
要素4 と、受光素子2 により発生された光起電力がイン
ピーダンス要素4 を介してゲートソース間に印加して電
荷が充電されることによりドレインソース間が第1のイ
ンピーダンス状態から第2のインピーダンス状態に変化
する出力用MOSFET3 と、出力用MOSFETのゲ
ートソース間に接続されてインピーダンス要素4 の両端
電圧でもって低インピーダンス状態から高インピーダン
ス状態に変化する制御用トランジスタ5 と、を備えた半
導体リレーにおいて、受光素子2 に容量成分6 が並列接
続された構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光結合の半導体リ
レーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体リレーとして、図
3に示すものが存在する。このものは、発光素子A 、受
光素子B 、出力用MOSFETC 、制御用トランジスタ
D 、インピーダンス要素E を備えている。
【0003】次に、動作を説明する。両入力端子X1間に
入力信号が入力されると、発光素子A が発光する。そう
すると、受光素子B は、発光素子A の発光した光を受光
して、光起電力を発生する。この光起電力は、出力用M
OSFETC のゲートソース間に印加され、これと同時
に、デプレッションモードのMOSFETである制御用
MOSFETD のドレインソース間を介して光電流が流
れる。
【0004】また、前述した光起電力によって、出力用
MOSFETC のゲートソース間を充電する電流が、抵
抗からなるインピーダンス要素E に流れるので、このイ
ンピーダンス要素E の両端電圧によって、制御用トラン
ジスタD のゲートは、ソースに対して負のバイアス電圧
を有するようになる。そうすると、制御用トランジスタ
D は、このバイアス電圧によって、ドレインソース間が
瞬時に遮断状態になるので、出力用MOSFETC のゲ
ートソース間は、効率良く充電される。
【0005】こうして、出力用MOSFETC は、ゲー
トソース間が充電されてゆき、ゲートソース間電圧がし
きい値電圧を超えると、ドレインソース間が高インピー
ダンス状態から低インピーダンス状態に変化して、両出
力端子X2間にドレイン電流が流れるようになる。
【0006】そして、入力端子X1間に入力信号が入力さ
れなくると、発光素子A が発光しなくなり、受光素子B
が光起電力を発生しなくなるので、光起電力による電流
がインピーダンス要素E に流れなくなって、制御用トラ
ンジスタD のドレインソース間を遮断状態としていたバ
イアス電圧がなり、ドレインソース間が導通状態に復帰
する。
【0007】そうすると、出力用MOSFETC のゲー
トソース間に充電されていた電荷が、制御用トランジス
タD のドレインソースを介して放電され、ゲートソース
間電圧がしきい値電圧よりも低くなった出力用MOSF
ETC のドレインソース間が、高インピーダンス状態に
なり、ドレイン電流が流れなくなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
リレーにあっては、入力端子X1間に、図4(a) に示すパ
ルス信号を入力すると、それに対応した出力端子X2間の
出力信号は、同図(b) に示すように、出力用MOSFE
TC のドレインソース間が低インピーダンス状態になる
ときに、急激に波形が立ち上がり、出力用MOSFET
C のドレインソース間が低インピーダンス状態になると
きに、さらに急峻に波形が立ち下がる。これは、出力用
MOSFETC のゲートソース間の電荷の充電が、イン
ピーダンス要素E 及び制御用トランジスタD の動作によ
り効率良く行われることと、出力用MOSFETC のゲ
ートソース間に充電された電荷の放電が、低インピーダ
ンス状態になった制御用トランジスタD を介して急激に
行われることによる。
【0009】このように、出力信号の波形が急激に変化
するときに、周辺回路にサージ電圧が発生する恐れがあ
る。
【0010】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、周辺回路にサージ電圧
を発生させない半導体リレーを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項1記載の発明は、入力信号に応じて発光
する発光素子と、発光素子の光を受光して光起電力を発
生する受光素子と、受光素子に直列接続されたインピー
ダンス要素と、受光素子により発生された光起電力がイ
ンピーダンス要素を介してゲートソース間に印加して電
荷が充電されることによりドレインソース間が第1のイ
ンピーダンス状態から第2のインピーダンス状態に変化
する出力用MOSFETと、出力用MOSFETのゲー
トソース間に接続されてインピーダンス要素の両端電圧
でもって低インピーダンス状態から高インピーダンス状
態に変化する制御用トランジスタと、を備えた半導体リ
レーにおいて、前記受光素子に容量成分が並列接続され
た構成にしてある。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図1及び図
2に基づいて以下に説明する。この半導体リレーは、発
光ダイオード(発光素子)1 、フォトダイオードアレイ
(受光素子)2 、出力用MOSFET3 、抵抗4 、制御
用MOSFET(制御用トランジスタ)5 、コンデンサ
(容量成分)6 を備えて構成されている。
【0013】発光ダイオード(発光素子)1 は、入力端
子10a,10b の間に入力される入力信号に応じて光信号を
発光する。フォトダイオードアレイ(受光素子)2 は、
複数個のフォトダイオード2aが直列接続されてなり、発
光ダイオード1 からの光信号を受光して、光起電力を発
生する。出力用MOSFET3 は、nチャネル・エンハ
ンスメント型であって、そのゲートがフォトダイオード
アレイ2 のアノードに接続され、ドレインが出力端子10
c に接続され、ソースが出力端子10d に接続されてい
る。
【0014】抵抗4 は、その一端がフォトダイオードア
レイ2 のカソードに直列接続され、他端が出力用MOS
FET3 のソースに接続されている。このように、抵抗
4 が接続されることにより、出力用MOSFET3 は、
抵抗4 を介してフォトダイオードアレイに接続されるこ
とになる。
【0015】制御用MOSFET(制御用トランジス
タ)5 は、nチャネル・デプレッション型であって、そ
のゲートソース間が抵抗4 を介して接続され、ドレイン
が出力用MOSFET3 のゲートに接続され、ソースが
出力用MOSFET3 のソースに接続されている。
【0016】コンデンサ(容量成分)6 は、その一端が
フォトダイオードアレイ2 のアノードに接続され、他端
はフォトダイオードアレイ2 のカソードに接続されて、
フォトダイオードアレイ2 に並列接続されている。ま
た、このコンデンサ6 は、その一端が出力用MOSFE
T3 のゲートに接続され、他端が抵抗の一端及び制御用
MOSFET5 のソースに接続されている。
【0017】次に、動作を説明する。両入力端子10a,10
b 間に入力信号が入力されて、図2(a) に示すように、
入力信号の波形が立ち上がると、発光ダイオード1 が発
光する。そうすると、フォトダイオードアレイ2 は、発
光ダイオード1 の発光した光を受光して、光起電力をそ
れぞれ発生する。
【0018】このフォトダイオードアレイ2 による光起
電力は、出力用MOSFET3 のゲートソース間に印加
されるとともに、コンデンサ6 に印加されるので、出力
用MOSFET3 のゲートソース間の充電が緩やかなや
かなものとなっている。これと同時に、制御用MOSF
ET5 のドレインソースを介して光電流が流れる。
【0019】また、フォトダイオードアレイ2 による光
起電力によって、出力用MOSFET3 のゲートソース
間を充電する電流が抵抗4 に流れるので、この抵抗4 の
両端電圧によって、制御用MOSFET5 のゲートは、
ソースに対して負のバイアス電圧を有するようになる。
そうすると、制御用MOSFET5 は、このバイアス電
圧によって、ドレインソース間が遮断状態になるので、
出力用MOSFET3のゲートソース間が充電される。
【0020】こうして、出力用MOSFET3 は、ゲー
トソース間が充電されてゆき、ゲートソース間電圧がし
きい値電圧を超えると、ドレインソース間が高インピー
ダンス状態から低インピーダンス状態に変化して、出力
端子10c,10d 間の出力信号の波形が、同図(a) に示すよ
うに、緩やかに立ち上がる。
【0021】一方、両入力端子10a,10b 間に入力信号が
入力されなくなって、同図(a) に示すように、入力信号
の波形が立ち下がると、発光ダイオード1 が発光しなく
なり、フォトダイオードアレイ2 が、光起電力を発生し
なくなるので、制御用MOSFET5 のゲートソース間
に充電されていた電荷が、抵抗4 を介して放電し始め
る。これと同時に、コンデンサ6 に充電されていた電荷
が、制御用MOSFET5 のドレインソース間及び抵抗
4 を介して放電するので、抵抗4 の両端電圧でもって、
制御用MOSFET5 のゲートソース間が高インピーダ
ンス状態を保持し、制御用MOSFET5 のドレインソ
ース間は、高インピーダンス状態から緩やかに低インピ
ーダンス状態に変化する。
【0022】さらに、コンデンサ6 からの電荷の放電方
向は、制御用MOSFET5 のゲートソース間の充電方
向でもあるから、コンデンサ6 に充電された電荷の放電
が終了するまで、制御用MOSFET5 のゲートソース
間に充電されていた電荷の放電が完了しなくなるから、
制御用MOSFET5 のドレインソース間での高インピ
ーダンス状態から低インピーダンス状態への変化が、一
段と緩やかになっている。
【0023】そうすると、出力用MOSFET3 のゲー
トソース間に充電されていた電荷は、制御用MOSFE
T5 のドレインソースを介して緩やかに放電されて、ゲ
ートソース間電圧がしきい値電圧よりも低くなった出力
MOSFET3 のドレインソース間が、緩やかに低イン
ピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化し、出
力端子10c,10d 間の出力信号の波形が、同図(b) に示す
ように、緩やかに立ち下がる。
【0024】かかる半導体リレーにあっては、発光ダイ
オード1 が発光した光を受光したフォトダイオードアレ
イ2 により発生された光起電力は、出力用MOSFET
3 のゲートソース間に印加して電荷を充電する一方で、
受光素子に並列接続されたコンデンサ6 の充電にも寄与
するから、出力用MOSFET3 のゲートソース間の充
電が緩やかになるので、出力用MOSFETのドレイン
ソース間のインピーダンス状態の変化も緩やかになり、
出力信号の波形が緩やかに立ち上がる。一方、発光ダイ
オード1 が光を発光しなくなると、コンデンサ6 に充電
された電荷の放電は、抵抗4 を介して行われるから、抵
抗4 の両端電圧により、制御用MOSFET5 は、高イ
ンピーダンス状態のままとなっている。従って、出力用
MOSFET3 のゲートソース間に充電された電荷の放
電は、制御用MOSFET5 が完全に低インピーダンス
状態に復帰しないままであるから、緩やかな放電となっ
て、出力用MOSFETのドレインソース間のインピー
ダンス状態の変化も緩やかになり、出力信号の波形が緩
やかに立ち下がる。よって、出力信号の波形の変化が急
激である場合に周辺回路に発生する恐れのあるサージ電
圧が発生しなくなる。
【0025】なお、本実施形態では、出力用MOSFE
T3 は、ゲートソース間の電荷の充電によりドレインソ
ース間が高インピーダンス状態から低インピーダンス状
態に変化するエンハンスメント型であるが、ゲートソー
ス間の電荷の充電によりドレインソース間が低インピー
ダンス状態から高インピーダンス状態に変化するデプレ
ッション型であっても、同様の効果を奏することができ
る。
【0026】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、発光素子が発光
した光を受光した受光素子により発生された光起電力
は、出力用MOSFETのゲートソース間に印加して電
荷を充電する一方で、受光素子に並列接続された容量成
分の充電にも寄与するから、出力用MOSFETのゲー
トソース間の充電が緩やかになるので、出力用MOSF
ETのドレインソース間のインピーダンス状態の変化も
緩やかになり、出力信号の波形が緩やかに変化する。一
方、発光素子が光を発光しなくなると、容量成分に充電
された電荷の放電は、インピーダンス要素を介して行わ
れるから、インピーダンス要素の両端電圧により、制御
用トランジスタは、高インピーダンス状態のままとなっ
ている。従って、出力用MOSFETのゲートソース間
に充電された電荷の放電は、制御用トランジスタが完全
に低インピーダンス状態に復帰しないままであるから、
緩やかな放電となって、出力用MOSFETのドレイン
ソース間のインピーダンス状態の変化も緩やかになり、
出力信号の波形が緩やかに変化する。よって、出力信号
の波形が急激である場合に周辺回路に発生する恐れのあ
るサージ電圧が発生しなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の回路図である。
【図2】同上の出力信号の波形を示す説明図である。
【図3】従来例の回路図である。
【図4】同上の出力信号の波形を示す説明図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオード(発光素子) 2 フォトダイオードアレイ(受光素子) 3 出力用MOSFET 4 抵抗(インピーダンス要素) 5 制御用MOSFET(制御用トランジスタ) 6 コンデンサ(容量成分)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応じて発光する発光素子と、
    発光素子の光を受光して光起電力を発生する受光素子
    と、受光素子に直列接続されたインピーダンス要素と、
    受光素子により発生された光起電力がインピーダンス要
    素を介してゲートソース間に印加して電荷が充電される
    ことによりドレインソース間が第1のインピーダンス状
    態から第2のインピーダンス状態に変化する出力用MO
    SFETと、出力用MOSFETのゲートソース間に接
    続されてインピーダンス要素の両端電圧でもって低イン
    ピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化する制
    御用トランジスタと、を備えた半導体リレーにおいて、 前記受光素子に容量成分が並列接続されたことを特徴と
    する半導体リレー。
JP10150423A 1998-05-29 1998-05-29 半導体リレー Pending JPH11346149A (ja)

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