JPS6182531A - フオトカプラ−スイツチ - Google Patents
フオトカプラ−スイツチInfo
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- JPS6182531A JPS6182531A JP59204852A JP20485284A JPS6182531A JP S6182531 A JPS6182531 A JP S6182531A JP 59204852 A JP59204852 A JP 59204852A JP 20485284 A JP20485284 A JP 20485284A JP S6182531 A JPS6182531 A JP S6182531A
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- Japan
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- light
- switch
- switch element
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- fet12
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/78—Electronic 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
- H03K17/79—Electronic 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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/78—Electronic 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
- H03K17/795—Electronic 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 transistors
- H03K17/7955—Electronic 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 transistors using phototransistors
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- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、半導体スイッチ素子と用いたフォトカプラー
スイッチに係り、特にその制御回路に関する。
スイッチに係り、特にその制御回路に関する。
光入力によってオン、オフ制御を行なう半導体スイッチ
素子を用いたフォトカブジ−スイッチとしては１１、第
６図（ａ） ＃ （ｂ） ｌ （ａ）に示すようにフォ
トダイオード１、フォトトランジスタ２、フォトサイリ
スタ３を発光素子（通常は発光ダイオード）４の発光出
力により制御するものが製品化されている。これらの実
際の使用に際しては、それぞれのノイズマージンを高め
る目的で第７図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）に示す
ように受光素子の制御電極（ゲートあるいはペース）と
トリガー動作に必要な他の電極（カソードあるいはエミ
ッタ）との間に抵抗ＲとかコンデンサＣを挿入している
。なお、第７図（−）についても、等測的にフォトダイ
オード１のペース・エミッタ間に抵抗成分が挿入された
ことになる。この場合、フォトカプラースイッチの入力
電流（発光素子の制御電流）を低く抑えて動作させ得る
ように、前記受光素子の制御電極に接続する直線素子（
抵抗Ｒ１コンデンサＣ）のインピーダンスを比較的大き
く設定されている。たとえば第７図（Ｃ）に示すサイリ
スタカプラーにおいては、抵抗Ｒの値が数十にΩである
。
素子を用いたフォトカブジ−スイッチとしては１１、第
６図（ａ） ＃ （ｂ） ｌ （ａ）に示すようにフォ
トダイオード１、フォトトランジスタ２、フォトサイリ
スタ３を発光素子（通常は発光ダイオード）４の発光出
力により制御するものが製品化されている。これらの実
際の使用に際しては、それぞれのノイズマージンを高め
る目的で第７図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ）に示す
ように受光素子の制御電極（ゲートあるいはペース）と
トリガー動作に必要な他の電極（カソードあるいはエミ
ッタ）との間に抵抗ＲとかコンデンサＣを挿入している
。なお、第７図（−）についても、等測的にフォトダイ
オード１のペース・エミッタ間に抵抗成分が挿入された
ことになる。この場合、フォトカプラースイッチの入力
電流（発光素子の制御電流）を低く抑えて動作させ得る
ように、前記受光素子の制御電極に接続する直線素子（
抵抗Ｒ１コンデンサＣ）のインピーダンスを比較的大き
く設定されている。たとえば第７図（Ｃ）に示すサイリ
スタカプラーにおいては、抵抗Ｒの値が数十にΩである
。
ところで、上述したように受光素子の制御電極に比較的
高インピーダンスの直線素子を接続することによって、
受光素子のノイズ耐量が弱くなるとの指摘をされること
がある。ここで言うノイズ耐量の不足による誤動作の代
表例としては、（イ）高い電圧上昇率による誤点弧、（
ロ）パルス的な外来ノイズによる誤点弧（いわゆるノイ
ズ信号による点弧）、（ハ）受光素子漏れ電流による自
己点弧（特にサイリスタカプラーの場合）等があげられ
る。そして、上記ノイズ耐量は、一般的に高温になれば
なるほど弱くなる。これに対して、現在製品化されてい
るフォトカブラ−は殆んどが信号伝送用であって、受光
素子そのものが電力損失により自己発熱することは余り
なかったが、これらの素子を使って電力制御回路に応用
した場合（特に電力用素子とフォトカブラ−とをモノリ
シックに構成した場合）には、現在よシはるかに高温に
さらされることが多くなると予想される。即ち、現在の
７オトカプラースイツチはノイズ耐量の点で高温時の安
定動作が得られず、電力制御用回路素子として使用する
場合には不都合である。
高インピーダンスの直線素子を接続することによって、
受光素子のノイズ耐量が弱くなるとの指摘をされること
がある。ここで言うノイズ耐量の不足による誤動作の代
表例としては、（イ）高い電圧上昇率による誤点弧、（
ロ）パルス的な外来ノイズによる誤点弧（いわゆるノイ
ズ信号による点弧）、（ハ）受光素子漏れ電流による自
己点弧（特にサイリスタカプラーの場合）等があげられ
る。そして、上記ノイズ耐量は、一般的に高温になれば
なるほど弱くなる。これに対して、現在製品化されてい
るフォトカブラ−は殆んどが信号伝送用であって、受光
素子そのものが電力損失により自己発熱することは余り
なかったが、これらの素子を使って電力制御回路に応用
した場合（特に電力用素子とフォトカブラ−とをモノリ
シックに構成した場合）には、現在よシはるかに高温に
さらされることが多くなると予想される。即ち、現在の
７オトカプラースイツチはノイズ耐量の点で高温時の安
定動作が得られず、電力制御用回路素子として使用する
場合には不都合である。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、受光スイ
ッチ素子のノイズ耐量が大きく、高温時においても安定
動作が可能なフォトカブラ−スイッチを提供するもので
ある。
ッチ素子のノイズ耐量が大きく、高温時においても安定
動作が可能なフォトカブラ−スイッチを提供するもので
ある。
即ち、本発明の７オトカプラースイツチは、発光素子か
らの光入力によってオン、オフ制御される少なくとも３
端子を有する半導体スイッチ素子からなる受光スイッチ
素子に対して、その制御電極と他の１つの電極との間に
Ｐチャネル接合形電界効果トランジスタ（ＦＥＴ ）の
ソース・ドレイン間を接続し、上記ＦＥＴのｆ−）・ソ
ース間に前記発光素子からの光入力を受けて上記デート
側が正極側となる起電力を発生する起電用半導体素子を
接続してなることを特徴とするものである。
らの光入力によってオン、オフ制御される少なくとも３
端子を有する半導体スイッチ素子からなる受光スイッチ
素子に対して、その制御電極と他の１つの電極との間に
Ｐチャネル接合形電界効果トランジスタ（ＦＥＴ ）の
ソース・ドレイン間を接続し、上記ＦＥＴのｆ−）・ソ
ース間に前記発光素子からの光入力を受けて上記デート
側が正極側となる起電力を発生する起電用半導体素子を
接続してなることを特徴とするものである。
したがって、光入力がないときはＦＥＴが低インピーダ
ンス状態であるので受光スイッチ素子のノイズ耐量が大
きく、光入力があるときはＦＥＴ カ８ インピーダン
ス状態になるの、で受光スイッチ素子の動作は高感度に
なる。
ンス状態であるので受光スイッチ素子のノイズ耐量が大
きく、光入力があるときはＦＥＴ カ８ インピーダン
ス状態になるの、で受光スイッチ素子の動作は高感度に
なる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図において、１０は主電極■、■間に動作電源電圧
が印加される受光スイッチ素子、１ノは発光素子であっ
て通常は入力電流によシ発光駆動される発光ダイオード
、１２は前記受光スイッチ素子１０の制御電極■とその
トリガー動作（あるいはドライブ動作）に必要な他の電
極■との間に接続されたＰチャネル接合形ＦＥＴ （電
界効果トランジスタ）、１３は前記発光素子１１からの
光信号を受けて起電力を発生し、その起電力を上記ＦＥ
Ｔ １２のゲートバイアスとして供給するために起電力
の正、負側端子を各対応してＦＥＴ １２のゲート、ソ
ースに接続する起電用半導体素子である。
が印加される受光スイッチ素子、１ノは発光素子であっ
て通常は入力電流によシ発光駆動される発光ダイオード
、１２は前記受光スイッチ素子１０の制御電極■とその
トリガー動作（あるいはドライブ動作）に必要な他の電
極■との間に接続されたＰチャネル接合形ＦＥＴ （電
界効果トランジスタ）、１３は前記発光素子１１からの
光信号を受けて起電力を発生し、その起電力を上記ＦＥ
Ｔ １２のゲートバイアスとして供給するために起電力
の正、負側端子を各対応してＦＥＴ １２のゲート、ソ
ースに接続する起電用半導体素子である。
前記受光スイッチ素子１０は、少なくとも３端子を有し
、光入力の有無に応じてオン、オフすることができる半
導体スイッチ素子（自己消弧形、自己非消弧形いずれの
素子でもよい）であり、代表的には第２図（ａ） 、
（ｂ）に示すようなＮＰＮ形フォトトランジスタ２１．
３端子逆阻止サイリスタ２２が用いられる。
、光入力の有無に応じてオン、オフすることができる半
導体スイッチ素子（自己消弧形、自己非消弧形いずれの
素子でもよい）であり、代表的には第２図（ａ） 、
（ｂ）に示すようなＮＰＮ形フォトトランジスタ２１．
３端子逆阻止サイリスタ２２が用いられる。
前記Ｐチャネル接合形ＦＥＴ １２の電流・電圧特性の
一例は第３図（、） 、 （ｂ）に示すようなものであ
シ、この特性例からも明らかなように前記ＦＥＴ １２
はケ９−ト・ソース間の電圧が零のとき（ゲートバイア
スがないとき）にドレイン・ソース間のインピーダンス
が小さく、陽電位レベルを上げていくにつれて徐々にド
レイン・ソース間のインピーダンスが高くな９、上記特
性例では約０．７ Ｖ程度をゲート・ソース間に印加す
るとドレイン・ソース間はオフ状態（高インピーダンス
）になる。
一例は第３図（、） 、 （ｂ）に示すようなものであ
シ、この特性例からも明らかなように前記ＦＥＴ １２
はケ９−ト・ソース間の電圧が零のとき（ゲートバイア
スがないとき）にドレイン・ソース間のインピーダンス
が小さく、陽電位レベルを上げていくにつれて徐々にド
レイン・ソース間のインピーダンスが高くな９、上記特
性例では約０．７ Ｖ程度をゲート・ソース間に印加す
るとドレイン・ソース間はオフ状態（高インピーダンス
）になる。
また、上記ＦＥＴ １２を動作させるために必要なゲー
トバイアスを発生させるための起電用半導体索子１３は
、たとえば第４図（、）に示すように１個のフォトダイ
オード４１を用いており、このフォトダイオード４ノは
光が照射したときにその両端に逆起電力を生じることが
できる。
トバイアスを発生させるための起電用半導体索子１３は
、たとえば第４図（、）に示すように１個のフォトダイ
オード４１を用いており、このフォトダイオード４ノは
光が照射したときにその両端に逆起電力を生じることが
できる。
この起電力は非常に小さなものであるが、前記ＦＥＴ
１２はゲートの入力インピーダンスが非常に大きいので
上記フォトダイオード４１による起電力でも十分に動作
することができる。
１２はゲートの入力インピーダンスが非常に大きいので
上記フォトダイオード４１による起電力でも十分に動作
することができる。
なお、起電用半導体素子としては、第４図（ｂ）に示す
ようにフォトトランジスタ４２を用いてその起゛成力を
高くするためにベース・エミッタ間と短絡してもよく、
第４図（、）に示すように複数個のフォトダイオード４
３１〜４３ｎを直列接続したもの、あるいは第４図（ｄ
）に示すようにベース・エミ、り間が短絡された複数個
のフォトトランジスタ４４１〜４４ｎを直列接続したも
のを用いて起電力を高くすることによって前記ＦＥＴ
１２の動作を安定させるようにしてもよく、基本的には
ＰＮ接合の起電力を得るものである。
ようにフォトトランジスタ４２を用いてその起゛成力を
高くするためにベース・エミッタ間と短絡してもよく、
第４図（、）に示すように複数個のフォトダイオード４
３１〜４３ｎを直列接続したもの、あるいは第４図（ｄ
）に示すようにベース・エミ、り間が短絡された複数個
のフォトトランジスタ４４１〜４４ｎを直列接続したも
のを用いて起電力を高くすることによって前記ＦＥＴ
１２の動作を安定させるようにしてもよく、基本的には
ＰＮ接合の起電力を得るものである。
上記第４図（０） 、 （ｄ）において起電用半導体素
子に並列に挿入した抵抗４５は、前記ＦＥＴ １２のゲ
ートのインピーダンスを意識的に落とすだめのものであ
る。
子に並列に挿入した抵抗４５は、前記ＦＥＴ １２のゲ
ートのインピーダンスを意識的に落とすだめのものであ
る。
したがって、前記ＦＥＴ １２および起電用半導体素子
１３は、光入力がないとき（通常時）にはＦＥＴ １２
がオン状態（低インピーダンス）でアシ、光入力時には
ＦＥＴ １２がオフ状態（高インピーダンス）になる、
所謂ノーマリ−・オン型のスイッチ１４を構成している
。そして、このスイッチ１４が第２図（ａ） 、 （ｂ
）に示したＮＰＮ形フォトトランジスタ２１．３端子逆
阻止サイリスタ２２のベース・エミッタ間、ゲート・カ
ッ つ−ド間に挿入されている。
１３は、光入力がないとき（通常時）にはＦＥＴ １２
がオン状態（低インピーダンス）でアシ、光入力時には
ＦＥＴ １２がオフ状態（高インピーダンス）になる、
所謂ノーマリ−・オン型のスイッチ１４を構成している
。そして、このスイッチ１４が第２図（ａ） 、 （ｂ
）に示したＮＰＮ形フォトトランジスタ２１．３端子逆
阻止サイリスタ２２のベース・エミッタ間、ゲート・カ
ッ つ−ド間に挿入されている。
上記構成の７オトカプラースイツチにおいては、発光ダ
イオード１１の非発光時には受光スイッチ素子１０がオ
フであシ、かつＦＥＴ １２が低インピーダンスである
ので、受光スイッチ素子１０のノイズ耐量は著しく向上
し、高温時においても安定動作が可能になる。また、発
光ダイオード１ノの発光時には受光スイッチ素子１０が
オンになり、かつＦＥＴ １２は高インピーダンスにな
るので、受光スイッチ素子１０は光入力と有効に使用す
ることができ、高感度になる。
イオード１１の非発光時には受光スイッチ素子１０がオ
フであシ、かつＦＥＴ １２が低インピーダンスである
ので、受光スイッチ素子１０のノイズ耐量は著しく向上
し、高温時においても安定動作が可能になる。また、発
光ダイオード１ノの発光時には受光スイッチ素子１０が
オンになり、かつＦＥＴ １２は高インピーダンスにな
るので、受光スイッチ素子１０は光入力と有効に使用す
ることができ、高感度になる。
第５図は本発明のサイリスタカプラー（半導体スイッチ
素子として前記３端子逆阻止サイリスタ２２を用いたも
の）５０の一応用例を示しており、上記サイリスタカプ
ラー５０を大電力制御用サイリスタ５１の・卆イロット
トリガー回路として用いたものである。なお、上記サイ
リスタ５１のゲート、カソード間に接続された抵抗５２
は、一般的にはサイリスタ素子内部に含まれることが多
い。
素子として前記３端子逆阻止サイリスタ２２を用いたも
の）５０の一応用例を示しており、上記サイリスタカプ
ラー５０を大電力制御用サイリスタ５１の・卆イロット
トリガー回路として用いたものである。なお、上記サイ
リスタ５１のゲート、カソード間に接続された抵抗５２
は、一般的にはサイリスタ素子内部に含まれることが多
い。
上述したように本発明のフォトカプラースイッチによれ
ば、受光スイッチ素子のノイズ耐量が大きくなるので、
高温時にも安定動作が可能となって電力制御用にも応用
でき、しかも受光スイッチ素子の受光動作時の感度が高
くなるなどの効果が得られる。
ば、受光スイッチ素子のノイズ耐量が大きくなるので、
高温時にも安定動作が可能となって電力制御用にも応用
でき、しかも受光スイッチ素子の受光動作時の感度が高
くなるなどの効果が得られる。
第１図は本発明に係るフォトカプラースイッチを示すブ
ロック図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は第１図中の受光
スイッチ素子の具体例と示す回路図、第３図（−） 、
（ｂ）は第１図中のＰチャネル接合形ＦＥＴの特性例
を示す図、第４図（＆）乃至（ｄ）は第１図中の起電用
半導体素子の具体例と示す回路図、第５図は本発明の一
応用例を示す回路図、第６図（ａ） ｔ （ｂ） 、
（ｃ）は従来の７オトカプラースイツチを示す回路図、
第７図（−） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は従来の７オト
カプラースイツチの使用回路を示す図でちる。 １０・・・受光スイッチ素子、１ノ・・・発光素子、１
２・・・Ｐチャネル接合形ＦＥＴ、１３・・・起電用半
導体素子。 第４０ （ａ） （ｂ） （Ｃ）
（ｄ）第５図 第６図 第７図 手続補正書 特許庁長官 志 賀 学 殿１、事件の表示 ｖｆｌｆＭＩｌ＠５９−２０４８５２号２、発明の名称 フォトカブラ−スイッチ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 株式会社 東 芝 ・１３代１１ド人 （’＞、 ｉ’ｉ７正の苅象 明細書 ７、 ？ｆｌｉ正の内容 （１） 明細書の第２頁第５行目ないし第６行目（−
わたって「フォトダイオード１」とあるを「フォトトラ
ンジスタ１」と訂正する。 （２）同頁第１５行目ないし第１６行目（：わたって「
フォトダイオード１」とあるを「フォトトランジスタ１
」と訂正する。 （３）明細書の第３頁第６行目ないし第８行目にわたっ
て［制御電極に・・・すること（：よって、」とあるを
「制御電極ｃ１頁線累子を接続しても比較的高インピー
ダンスであるが故（：、」と訂正する。 （４） 明細書の第５頁第２０行目に「ＦＥＴ（電界
効果トランジスタ）」とあるを［ＦＥＴＪと訂正する。 （５） 明細書の第７貞第１５行目ないし第１６行目
にわたって「用いてその起電力を高くするためにベース
・エミッタ」とあるを「用いてペース・エミッタ」と訂
正する。
ロック図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は第１図中の受光
スイッチ素子の具体例と示す回路図、第３図（−） 、
（ｂ）は第１図中のＰチャネル接合形ＦＥＴの特性例
を示す図、第４図（＆）乃至（ｄ）は第１図中の起電用
半導体素子の具体例と示す回路図、第５図は本発明の一
応用例を示す回路図、第６図（ａ） ｔ （ｂ） 、
（ｃ）は従来の７オトカプラースイツチを示す回路図、
第７図（−） 、 （ｂ） 、 （ｃ）は従来の７オト
カプラースイツチの使用回路を示す図でちる。 １０・・・受光スイッチ素子、１ノ・・・発光素子、１
２・・・Ｐチャネル接合形ＦＥＴ、１３・・・起電用半
導体素子。 第４０ （ａ） （ｂ） （Ｃ）
（ｄ）第５図 第６図 第７図 手続補正書 特許庁長官 志 賀 学 殿１、事件の表示 ｖｆｌｆＭＩｌ＠５９−２０４８５２号２、発明の名称 フォトカブラ−スイッチ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 株式会社 東 芝 ・１３代１１ド人 （’＞、 ｉ’ｉ７正の苅象 明細書 ７、 ？ｆｌｉ正の内容 （１） 明細書の第２頁第５行目ないし第６行目（−
わたって「フォトダイオード１」とあるを「フォトトラ
ンジスタ１」と訂正する。 （２）同頁第１５行目ないし第１６行目（：わたって「
フォトダイオード１」とあるを「フォトトランジスタ１
」と訂正する。 （３）明細書の第３頁第６行目ないし第８行目にわたっ
て［制御電極に・・・すること（：よって、」とあるを
「制御電極ｃ１頁線累子を接続しても比較的高インピー
ダンスであるが故（：、」と訂正する。 （４） 明細書の第５頁第２０行目に「ＦＥＴ（電界
効果トランジスタ）」とあるを［ＦＥＴＪと訂正する。 （５） 明細書の第７貞第１５行目ないし第１６行目
にわたって「用いてその起電力を高くするためにベース
・エミッタ」とあるを「用いてペース・エミッタ」と訂
正する。
Claims (1)
- 発光素子と、この発光素子からの光入力によってオン、
オフ制御され少なくとも３端子を有する半導体スイッチ
素子からなる受光スイッチ素子と、この受光スイッチ素
子の制御電極と他の１つの電極との間にソース・ドレイ
ン間が接続されたＰチャネル接合形電界効果トランジス
タと、前記発光素子からの光入力を受けて起電力を発生
し、その起電力の正極側端子および負極側端子が各対応
して前記電界効果トランジスタのゲートおよびソースに
接続される起電用半導体素子とを具備することを特徴と
するフォトカプラースイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59204852A JPS6182531A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | フオトカプラ−スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59204852A JPS6182531A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | フオトカプラ−スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6182531A true JPS6182531A (ja) | 1986-04-26 |
Family
ID=16497460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59204852A Pending JPS6182531A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | フオトカプラ−スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6182531A (ja) |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP59204852A patent/JPS6182531A/ja active Pending
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