JPS6367015A - ソリツドステ−トリレ− - Google Patents

ソリツドステ−トリレ−

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JPS6367015A
JPS6367015A JP21057686A JP21057686A JPS6367015A JP S6367015 A JPS6367015 A JP S6367015A JP 21057686 A JP21057686 A JP 21057686A JP 21057686 A JP21057686 A JP 21057686A JP S6367015 A JPS6367015 A JP S6367015A
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JP
Japan
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gate
fet
photovoltaic element
voltage
effect transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP21057686A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuji Kimura
木村 勝二
Shuzo Ikeda
池田 秀三
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.)
SANYUU KOGYO KK
Original Assignee
SANYUU KOGYO KK
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Publication date
Application filed by SANYUU KOGYO KK filed Critical SANYUU KOGYO KK
Priority to JP21057686A priority Critical patent/JPS6367015A/ja
Publication of JPS6367015A publication Critical patent/JPS6367015A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(MOS
 FET)を採用したソリッドステートリレーに関する
ものである。
【従来の技術】
従来からのソリッドステートリレーとしては、例えば第
3図に示すようにフォトダイオードから成る光起電素子
31とMOS FET 32などを制御回路33を介し
て組み合わせたものがある。 このソリッドステートリレーは、入力信号が入力端子3
4に加えられると、LED(発光ダイオード)35が発
光し、近接して配置された光起電素子31を照射するこ
とにより発生した光起電電圧が、MOS FET 32
のゲート32aにゲート電圧を印加して出力スイッチを
ターンオンする。逆に、入力信号が除かれると光起電素
子31の電圧は低下し、MOS FET 32のゲート
電荷が放電することにより出力スイッチをターンオフす
るものである。
【発明が解決しようとする問題点】
ところが従来のソリッドステートリレーは、入力信号が
加えられてから出力スイッチがターンオンするまでの時
間(立ち上がり)及び入力信号が除かれてから出力スイ
ッチがターンオフするまでの時間(立ち下がり)が30
0μ/ s e c程度と遅く、スイッチング特性が問
題となっていた。 この問題を解決するため、入力信号の電圧を上げてLE
Dの光量を増加し、立ち上がり速度を速くする手段を採
ることが考えられるが、LED36をオフにして入力信
号を除いた場合に、LED 36の光が強いと光起電素
子31に残光が残り易くなるため、緩やかな電圧低下と
なりスイッチングの立ち下がり速度がさらに鈍化すると
いう問題がある。 本発明は、上記問題点を解決するために開発されたもの
で、光起電素子の入力信号によって出力スイッチを駆動
する場合の立ち上がり、立ち下がり速度が速い、優れた
スイッチング特性を持ったソリッドステートリレーを提
供することを目的とする。
【問題点を解決するための手段】
本発明においては上記目的を達成するために、第1図(
A)において、絶縁ゲート型電界効果トランジスタを制
御回路を介して光起電素子に接続して成るソリッドステ
ートリレーにおいて、前記光起電素子1のアノード1B
を抵抗R2を介して電界効果トランジスタ3のゲート3
bに接続し、且つ、前記光起電素子1のアノード1Bを
電界効果トランジスタ3のドレイン3C及び前記絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタ2のゲート2aに接続し、
さらに、前記光起電素子10カソード1bを、前記電界
効果トランジスタ3のゲー)3bに接続すると共に、前
記電界効果トランジスタ3のソース3aを介して前記絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ2のソース2bに接続
してソリッドステートリレーを構成したものである。
【作用】
本発明の構成に基づいて作用を説明すれば、先ず光起電
素子に光の照射を受けると、そのアノードにプラス、カ
ソードにマイナスの電流が発生し、このマイナス電流で
電界効果トランジスタのゲートをバイアスすると、該ト
ランジスタのドレン−ソース間には電流が流れないと共
に、MoS2、MoS2のゲートにプラス電圧が印加さ
れると、nチャネルMO8の場合では、MOSがスイッ
チオンし電流が流れる。即ち光起電素子の起電中は電界
効果トランジスタのゲートがバイアスされて、上述した
ように電流が流れないと共に抵抗R2が入っているため
電界効果トランジスタに関係なく、電圧が2個のMOS
 FETのゲート−ソース間の電圧として使用されMO
S FETを駆動にする。 次に、発光ダイオードへの通電を止めると、光起電素子
への光照射が止まり、電圧が発生しなくなるが、光照射
を止めても残光による電圧が残り、またMOS FET
の蓄積電荷などによりスイッチのターンオフ迄の立ち下
がりを遅くするが、本発明は制御回路にFETを組込む
ことで前記残電圧及び蓄積電荷をショートさせて立ち下
がり速度を早めるようにした。
【実施例】
以下、本発明のソリッドステートリレーの実施例を図面
を参照して詳細に説明する。 本実施例における回路構成は、第1図(A)に示すよう
に、光起電素子1の1ノニド1aは、絶縁ゲート型電界
効果トランジスタ(MOS FET)のゲート28に接
続されると共に、電界効果トランジスタ (FET)3
のドレイン3cに接続され、また抵抗R2を介してFE
T 3のゲー1−3bに接続されている。前記光起電素
子1のカソード1bは、MOS FET2,2’のソー
ス2bに抵抗R3を介して接続されると共に、FET3
のソース3aに前記抵抗R3を介して接続され、且っF
ET 3のゲー1−3bに接続されている。 本実施例では、上記MO3FETとしてV−MOSFE
T、すなわちDSA型MO3と基本的には同じであるが
自己整合の一種で垂直方向の拡散でチャネル幅を制御し
ようとするFETが用いられているが、本発明はこれに
限定されるものではない。また上記MO3FET2及び
FET 3は、ここではそれぞれnチャネル形のものを
使用した。 本実施例の回路動作を次に説明する。 第1図(A)に示すように、発光ダイオード4に通電さ
れると、発光ダイオード4が発光し、光起電素子1に光
が照射される。 光起電素子1はpn接合を逆バイアスして接合部に光の
照射を受けると、pn接合部で逆方向電流が発生し、カ
ソード1b側はマイナス、アノード1a側はプラスとな
る。 デプレッション形FET3のゲート3bがマイナスにバ
イアスされるので、空乏層が広がってチャネルが狭くな
り、チャネルを遮断する。このためFET 3のドレイ
ン3C・ソース38間には電流は流れない(カットオフ
)。 ここに使用するデプレッション形FETは、ゲートバイ
アスを0にしてもチャネルの中にキャリアが存在し、コ
ンダクタンスを有するが、デー1−バイアスを逆方向(
nチャネルでは負)にするとコンダクタンスが減少する
特性がある。 これと同時にV−MOSであるMO3I 2 、 MO
S22′のゲー)2aに、サブストレートゲートGs及
びソース2bを基準にプラスの電圧が印加されると、n
チャネルV−MOSの場合、P形シリコンの表面の逆転
層がn形に逆転してnチャネルを形成するため、V−M
OSがONとなり電流が流れる。 すなわち、ドレイン2Cがプラスとなる側のV−MOS
がオンする。また、ドレイン2c’がマイナ7一 スとなる側のV−MOSはサブストレートゲ−1−Gs
からドレイン2Cへpn接合の順方向によりゲート2a
の状態に関係なく電流が流れる。すなわち、直列接続し
た2個のV−MOSであるMOS12 、MOS22′
により交流スイッチが構成され、発光ダイオード4に電
流が供給されると負荷RLに加える電圧の向きに関係な
く電流が流れる。光起電素子1の起電中は、FET3の
ゲート3bがバイアスされソース3a−ドレイン30間
がカットオフ状態にあると共に、抵抗R2が入っている
ため、FET3に関係なく電圧が2個のV−MOSのゲ
ート・ソース間の電圧として使われ、V−MOSを駆動
状態にする。 本実施例では、V−MOSの数をMO8I、 MOS2
の2個としたが、これ9上の数を使用することもできる
。 次に、発光ダイオード4への通電を止めろと、光起電素
子1への光の照射が止まり、電圧が発生しなくなる。し
かし、光起電素子は、光の照射を止めても残光による電
圧が残り、又MO3FETの蓄積電荷によって、スイッ
チをターンオフするまでの立ち下がりが遅くなる。そこ
で本実施例の回路は、第3図に示す制御回路33部分に
、FETを組み込むことによって前記残光による残電圧
および蓄積電荷をショートさせて立ち下がり速度を速め
ることが可能になった。 乙の回路動作は、第1図(A)に示すように発光ダイオ
ード4の照射を止め、光起電素子1の起電力が除々に低
下すると、FET3のゲー1−3bに印加されていた電
圧が低下して空乏層が狭くなり、ドレイン3C・ソース
38間に電流が流れるようになるため、光起電素子1の
残光による電流がショートする。これにより、V−MO
Sのゲート2Bに印加されていた電圧が消失してV−M
OSをターンオフさせる。 すなわちドレイン2cがプラスとなる側のV−MO8の
みがオフに移行する。同時に、電界効果トランジスタF
ET 3のゲートバイアスもなくなり、電界効果トラン
ジスタFET 3がオンするため、V−MOSのMOS
12、MOS22 ’のゲー)2aとソース2b、サブ
ストレートゲートGs間をショートする。しかして、発
光ダイオードLEDの駆動が停止して光起電素子1の電
圧が消失してもキャリア(7)蓄積ニヨリV−MO3(
7) MOS 12、MO822’ のゲート2aは完
全に低レベルになっていないが、電界効果トランジスタ
FET 3がオンすることで蓄積したキャリアをバイパ
スし、これにより、立ち下がり時のスピードアップが図
れる。 次に第1図(B)は本発明の別の実施例の回路構成図を
示す。 この別実施例の回路構成で先の実施例と異なる点は、光
起電素子1のカソード1bを、FET3のソース3aを
介してMOS FET2.2’のソース2bに接続する
際に、抵抗R3を介さず、FET 3内のゲー1−3b
からソース3日を経て、MOS FET2,2’のソー
ス2bに接続される点である(第1図CB)参照)。こ
れ以外の構成については先の実施例を同様である。 この別実施例の回路動作は、先の実施例と同様に電圧の
印加されたV−MOS2,2’のゲート2日によりオン
状態となり、V−MOS 2.2’の負荷RLに加える
電圧の向きに関係なく電流が流れる(スイッチターンオ
ン状態)。 次に発光ダイオード4への通電を止めると、光起電素子
1への光照射が止まり、電圧が発生しなくなるが、先の
実施例と同様に残光による電圧の残留及びMOS FE
Tの蓄積電荷によってスイッチのターンオフまでの立ち
下がりが遅くなる。 そこで本実施例の回路動作は、第1図(B)に示f 如
< F ET 3のゲート3bにかかるバイアス電圧が
光起電素子1への光照射を止めて低下すると、FET 
3の空乏層が狭(なり、ドレイン3c・ソース38間に
電流が流れるようになるため、V−MOSに蓄積された
電荷をシロートさせて、V−MOS2.2′のゲート2
8に印加されていた電圧が消失し、V−MOSをターン
オフさせる。すなわちドレイン2Cがプラスとなる側に
V−MOSのみがオフに移行する。 先の実施例と同様にこの別実施例の場合も、制御回路に
おけるFETが立ち下がり時に作動して蓄積したキャリ
アをバイパスして、MOS FETのゲート電圧を消失
させる作用をする。これにより、従来のスイッチング特
性に比較すると、大幅な立ち下がり時のスピードアップ
化が実現できた。 本実施例のスイッチング特性の結果を第2図のグラフで
示した。RLの負荷をそれぞれ変え、ターンオンとター
ンオフの場合についての立ち上がり、立ち下がり速度を
示したグラフである。発光ダイオードに通電する電流I
Aは、30mAと常に一定にして測定した。 一12= 従来のリレーでは、300μ/ s e c程度と遅い
スイッチング特性であったのが、本実施例のリレーは上
記グラフで見られるように100μ/ s e c以下
の速度で立ち上がり立ち下がりを行うことができる。 【効果] 以上のように本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタを制御回路を介して光起電素子に接続して成るソリ
ッドステートリレーにおいて、前記光起電素子のアノー
ドを抵抗を介して電界効果トランジスタのゲートに接続
し、且つ、前記光起電素子のアノードを電界効果トラン
ジスタのドレイン及び前記絶縁ゲート型電界効果トラン
ジスタのゲートに接続し、さらに、前記光起電素子のカ
ソードを、前記電界効果トランジスタのゲートに接続す
ると共に、前記電界効果トランジスタのソースを介して
前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのソースに接続
したから、ソリッドステートリレーのスイッチング特性
、特に立ち下がり速度を速くする乙とができた。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明実施例の回路構成図であり、第1
図(B)は本発明の別の実施例の回路構成図であり、第
2図は本発明のスイッチング特性を示すグラフであり、
第3図は従来例である。 1・・・光起電素子、    1a・・・アノード、l
b・ #ソーF、 2 、2 ’−V−MO3FET。 2B・・・ゲート、     2b・・・ソース、2c
・・・ドレイン、    3・・・FET。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 絶縁ゲート型電界効果トランジスタを制御回路を介して
    光起電素子に接続して成るソリッドステートリレーにお
    いて、 前記光起電素子のアノードを抵抗を介して電界効果トラ
    ンジスタのゲートに接続し、且つ、前記光起電素子のア
    ノードを電界効果トランジスタのドレイン及び前記絶縁
    ゲート型電界効果トランジスタのゲートに接続し、さら
    に、前記光起電素子のカソードを、前記電界効果トラン
    ジスタのゲートに接続すると共に、前記電界効果トラン
    ジスタのソースを介して前記絶縁ゲート型電界効果トラ
    ンジスタのソースに接続したことを特徴とするソリッド
    ステートリレー。
JP21057686A 1986-09-09 1986-09-09 ソリツドステ−トリレ− Pending JPS6367015A (ja)

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JP21057686A JPS6367015A (ja) 1986-09-09 1986-09-09 ソリツドステ−トリレ−

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160002740A (ko) 2013-04-30 2016-01-08 시티즌 홀딩스 가부시키가이샤 면취 가공 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57192129A (en) * 1981-05-21 1982-11-26 Omron Tateisi Electronics Co Semiconductor relay

Patent Citations (1)

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KR20160002740A (ko) 2013-04-30 2016-01-08 시티즌 홀딩스 가부시키가이샤 면취 가공 방법

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