JPS5929006B2 - 感光半導体スイツチ - Google Patents

感光半導体スイツチ

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JPS5929006B2
JPS5929006B2 JP49082186A JP8218674A JPS5929006B2 JP S5929006 B2 JPS5929006 B2 JP S5929006B2 JP 49082186 A JP49082186 A JP 49082186A JP 8218674 A JP8218674 A JP 8218674A JP S5929006 B2 JPS5929006 B2 JP S5929006B2
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JP
Japan
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photosensitive
switch
pnpn
semiconductor switch
transistor
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一郎 大日方
真治 奥原
みち夫 徳永
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
    • H03K17/79Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar semiconductor switches with more than two PN-junctions, or more than three electrodes, or more than one electrode connected to the same conductivity region

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はPNPN構造の感光半導体スイッチの改良にか
かり、特にdv/旧耐量が大きくかつ高感度の閉成でき
る感光半導体スイッチを提供するものである。
PNPN構造の感光半導体スイッチ(以下単に感光PN
PNスイッチという)には、アノードとカソード電極の
み取り出した2端子のダイオード光スイッチ、カソード
ゲート端子も取り出した3端子のLASCR(L ig
ht Activated SCR)、さらにアノード
ゲート端子も取り出した4端子のLASC8(L ig
ht Activated SC8)等がある。
これら感光PNPNスイッチは、一般のPNPNスイッ
チの利点である。
制御できる電流電圧が大きいこと、自己保持機能を有す
ること、双方向に高耐圧が得られること等に加えてさら
に駆動回路と主回路とを電気的に分離できるという大き
な利点を有し、種々の制御回路等に用いられる。
例えば感光PNPNスイッチを逆並列接続し、リンギン
グ信号も通過させる通話路スイッチとして用いる例をあ
げることができる。
普通のPNPNスイッチを用いるとゲート駆動回路と主
回路が分離されないため、ゲート制御電流が主回路に流
れてしまい、通話路スイッチのように多段接続される回
路ではこの電流が加算され無視できなくなる。
またリンキング信号を通過させる時は容量性の負荷とな
るため電流波形と電圧波形に位相差が生じ、電流が保持
電流以下になってゲート電流を供給しナイと開放してし
まう状態では、カソードのレベルが振幅の最大値付近に
まで高くなっていることがある。
従ってゲート電流を供給するためにゲート駆動回路はリ
ンキング信号の最大値より高い電圧を用意しておく必要
がある。
これに対し感光PNPNスイッチを用いると、ゲート駆
動回路と主回路を電気的に分離できるため、上述のよう
な問題を解決することができ非常に有利である。
しかしながら感光PNPNスイッチでもやはりPNPN
スイッチと同様アノードカソード間に急激な電圧変化d
v/dtが加わると誤閉成してしまうという欠点を持っ
ている。
これはdv/dt効果(あるいはレイト効果)と呼ばれ
るもので、これを防ぐため従来の感光半導体スイッチは
第1図に示したように感光PNPNスイッチ1のカソー
ドゲート、カソード間に側流用の抵抗2を接続したもの
が用いられている。
しかしこの方法は点弧感度が悪く、点弧させるための駆
動電力が大きくなる欠点を有する。
従って、従来の感光半導体スイッチでは、感光PNPN
スイッチに投光する光源の電気−光変換効率(たとえば
発光ダイオード等を考えると効率は高々数パーセント)
を考慮すると非常に能率が悪く、実用性に乏しかった。
一方、本発明者らは、d■/dt耐量が大きく、かつ高
感度で動作するPNPN構造の半導体スイッチを特願昭
49−27115号にて提案した。
本発明はかかる先願の発明を感光半導体スイッチに積極
的に応用したもので、従来技術の欠点をなくシ、dv/
dt耐量が大きくかつ点弧感度がよく、シかもゲート駆
動回路と主回路を電気的に分離できるすぐれた感光半導
体スイッチを提供するものである。
本発明は、感光PNPNスイッチと、第1及び第2のイ
ンピーダンス素子と、スイッチング装置及び容量性素子
とから構成され、感光PNPNスイッチのカソードゲー
トとカソード間、又はアノードとアノードゲート間に上
記第1のインピーダンス素子とスイッチング装置の並列
回路を接続し、上記スイッチング装置は上記容量性素子
を通して駆動されるとともに、上記第2のインピーダン
ス素子を上記容量性素子の放電路に接続したことを特徴
とする。
以下図を用いて本発明の一実施例を詳細に説明する。
2 第2図は本発明に係る感光半導体スイッチの一実施
例の等価回路図で、1は感光PNPNスイッチ、R1は
小さな /at効果保護用の側流抵抗、Qlは大きなd
v/d1効果保護用の側流トランジスタ、Cはd■/d
1効果保護用トランジスタQ。
を過渡的に1駆動するコンデンサ、R2はコンデンサC
およびトランジスタQ1の蓄積電荷放電用の抵抗を示す
アノードA1カソードに間に電圧変化d■/d1が加わ
るとアノードゲート、カソードゲート間のPN接合容量
CJの充電電流が流れ、この電流がカソードゲート電流
となってPNPNスイッチを誤閉成させるのがdv/′
d1効果であるが、第2図図示の本発明に係る感光半導
体スイッチにおいては dv /dtが加わると、コン
デンサCを通してdv /dt保護用トランジスタQ1
にベース電流が供給され、このトランジスタQ1が動作
して、PN接合容量cJの充電電流を吸収させることが
できる。
この時トランジスタQ1が飽和領域で動作し、しかもコ
レクタエミッタ間飽和電圧が感光PNPNスイッチ1の
カソードゲート、カソード間順方向ON電圧より低けれ
ば、感光PNPNスイッチ1の誤閉成を防ぐことができ
る。
これはPN接合容量に見合ったコンデンサCの容量と、
トランジスタQ1のエミッタ接地電流増幅率βQ1およ
びコレクタエミッタ間飽和電圧vcEsQ1を適蟲に選
ぶことにより容易に可能である。
すなわち次の関係式を満足させればよい。
ここで■BEQ1はトランジスタQiのペースエミッタ
間順方向電圧、VGK(ON)は感光PNP Nスイッ
チ1のカソードゲート、カソード間順方向ON電圧であ
る。
なお抵抗R2はコンデンサCとトランジスタQ1の蓄積
電荷放電用として必要であるが、このために小さな /
dtが加わった時、すなわちd v <VB EQ“の
場合にはトランジスタQ1はtR2 遮断状態となる。
従ってこの場合のdv/dt効果保護として抵抗R1が
必要となる。
ただし抵抗R1は第1図図示の従来法と異なり小さなd
■/dt保護だけをすればよいから高抵抗にすることが
できる。
もちろん定常状態ではトランジスタQ1は遮断状態であ
るのでゲート点弧電流は高抵抗R1で決まることになり
高感度にできる。
トランジスタQ1をdv/dtが加わる過渡時だけ働か
せる容量性のベース電流供給回路としては第3図図示の
ようにダイオードDを感光PNPNスイッチ1のアノー
ドゲートとトランジスタQ1のデース間に接続してもよ
い。
あるいは電流増幅率の小さなPNP)ランジスタを、感
光PNPNスイッチ1を形成するPNPトランジスタと
エミッタおよびベース共通接続としてコレクタをトラン
ジスタQ1のベースに接続する構成としてもよい。
この場合には抵抗R2に蓄積電荷放電用としての役目に
加えて定常状態でトランジスタQ1が動作しないように
保護する働きをさせることになる。
また抵抗R1と並列に容量性の素子を接続しておいても
よい。
さらに第4図図示のように上述の例と同様の原理で相補
的な構成すなわち、dv /a、効果保護用トランジス
タQ1とインピーダンス素子R1を感光PNPNスイッ
チ1のアノード、アノードゲート間に並列に接続して、
d■/dt効果保護用トランジスタQ1を容量性の素子
Cで駆動するようにしてもよい。
以上説明した如く、本発明は定常時には高インピーダン
スで、dv/dtが加わった時は低インピーダンスとな
る可変インピーダンスの側流回路を感光PNPNスイッ
チのカソードゲートとカソード間またはアノードとアノ
ードゲート間に並列に接続することによって、dV/d
1耐量が犬キ<、かつ高感度で動作し、しかも主スィッ
チとゲート駆動回路とを電気的に分離できる感光半導体
スイッチを提供するもので、従来機械スイッチで構成さ
れていた通話路スイッチのようにリンギング信号(75
Vrms )といった大振幅信号を通過させ、しかも駆
動系と主スィッチとが電気的に分離される必要のあるス
イッチを半導体スイッチに置換えるような場合に適用す
るのに極めて有効な手段を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は感光PNPNスイッチ1のd■/d1耐量をあ
げるために従来用いられたゲート短絡方式の回路例を示
す。 第2図は本発明にかかる感光半導体スイッチの一実施例
の等価回路構成例、第3図、第4図は本発明に係る感光
半導体スイッチの他の実施例の等価回路構成例を示す。 1.、、、dv 1・・・・・・感光PNPNスイッチ、2・ /d
を効果保護抵抗、Ql・・・・・・dv/dt効果保
護トランジスタ、R1,R2・・・・・・抵抗、C・・
・・・・コンデンサ、D・・・・・・ダイオード。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 感光PNPNスイッチと、第1のインピーダンス素
    子と、スイッチング装置と、容量性素子及び第2のイン
    ピーダンス素子とから構成され、感光PNPNスイッチ
    のカソードゲートとカソード間に上記第1のインピーダ
    ンス素子とスイッチング装置の並列回路を接続し、上記
    スイッチング装置は上記容量性素子を通して駆動される
    とともに、上記第2の1ンピーダンス素子を上記容量性
    素子の放電路に接続して構成されたことを特徴とする感
    光半導体スイッチ。 2 感光PNPNスイッチと、第1のインピーダンス素
    子と、スイッチング装置と、容量性素子及び第2のイン
    ピーダンス素子とから構成され、感光PNPNスイッチ
    のアノードとアノードゲート間に上記第1のインピーダ
    ンス素子とスイッチング装置の並列回路を接続し、上記
    スイッチング装置は上記容量性素子を通して駆動される
    とともに、上記第2のインピーダンス素子を上記容量性
    素子の放電路に接続して構成されたことを特徴とする感
    光半導体スイッチ。
JP49082186A 1974-07-19 1974-07-19 感光半導体スイツチ Expired JPS5929006B2 (ja)

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CA230,400A CA1040734A (en) 1974-07-19 1975-06-27 Light activated semiconductor switch device
DE2529124A DE2529124C3 (de) 1974-07-19 1975-06-30 Lichtbetätigte Halbleiter-Schaltvorrichtung
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