JPS6348208B2 - - Google Patents
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- JPS6348208B2 JPS6348208B2 JP54047801A JP4780179A JPS6348208B2 JP S6348208 B2 JPS6348208 B2 JP S6348208B2 JP 54047801 A JP54047801 A JP 54047801A JP 4780179 A JP4780179 A JP 4780179A JP S6348208 B2 JPS6348208 B2 JP S6348208B2
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光結合半導体スイツチ装置の改良に
関する。パワトランジスタを制御する場合、ベー
ス制御電力が大きくなるため、各種の増幅手段を
必要とする。そして、この増幅手段に対して、補
助電源を必要とするなど、時間的に連続して導通
させるには複雑となる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION This invention relates to improvements in optically coupled semiconductor switch devices. When controlling a power transistor, the base control power becomes large, so various amplification means are required. This amplifying means requires an auxiliary power source, which makes it complicated to make it conduct continuously over time.
これに対し、光感応素子を用い補助電源なしで
直接増幅できれば問題はない。このような考え方
に基づいて、第1図に示すものが提案されてい
る。同図において、1は主トランジスタ、2は増
幅素子用トランジスタ(以下、中間増幅素子と呼
称する)、3はホトトランジスタ、ホトサイリス
タなどの光感応半導体素子(以下、光感応素子と
呼称する)、4はこの光感応素子3に光を照射す
る発光ダイオードなどの発光素子である。そし
て、S1,S2は入力信号が印加される入力端子、C
は主スイツチ端子、Eは接地端子である。ところ
で、第1図に示す装置では、高圧大電流スイツチ
装置になつて来ると、光制御感度を上げるための
高い電流増幅度を得たり、高耐圧を得たりする必
要性から、ライムタイムの長い半導体ウエハを用
いる必要があり、スイツチング速度が著しく遅く
なる。特に、軽負荷時には蓄積時間が数〜数
10μsecにも達する。このため、定常ON状態では
問題がなくても、ターンオンスイツチング過度時
のスイツチング損失エネルギ(過渡電圧と過渡電
流との積の過渡期間の時間積分値)により半導体
素子が破壊し易い。 On the other hand, there is no problem if direct amplification can be performed using a photosensitive element without an auxiliary power source. Based on this idea, the system shown in FIG. 1 has been proposed. In the figure, 1 is a main transistor, 2 is an amplification element transistor (hereinafter referred to as an intermediate amplification element), 3 is a photosensitive semiconductor element such as a phototransistor or a photothyristor (hereinafter referred to as a photosensitive element), Reference numeral 4 denotes a light emitting element such as a light emitting diode that irradiates light onto the photosensitive element 3. S 1 and S 2 are input terminals to which input signals are applied, and C
is the main switch terminal, and E is the ground terminal. By the way, as the device shown in Fig. 1 becomes a high-voltage, large-current switch device, it is necessary to obtain a high current amplification degree to increase optical control sensitivity and to obtain a high withstand voltage, so it has a long time time. It requires the use of semiconductor wafers, which significantly slows down the switching speed. Especially when the load is light, the accumulation time is several to several.
It reaches as much as 10μsec. For this reason, even if there is no problem in the steady ON state, the semiconductor element is likely to be destroyed by the switching loss energy (the time integral value of the product of the transient voltage and the transient current during the transient period) during turn-on switching transients.
さらに、この種の装置において、一般に定常の
導電状態では、単に直流増幅度のみがあればよい
ので、発光素子4からの光により連続通電させ得
る。 Furthermore, in this type of device, in general, in a steady conductive state, only a DC amplification factor is required, so that light from the light emitting element 4 can be used to continuously energize the device.
例えば、スイツチング速度を度外視すれば主ト
ランジスタ1および中間増幅素子2からなるダー
リントン接続によつて直流電流増幅度を数百〜数
万にすることができる。従つて光感応素子3と発
光素子4とからなる光結合部で数100μA〜数
10μAの出力を取り出せば、1A〜数10Aの主トラ
ンジスタを導通させることができる。従つて、こ
の定常特性上の観点では余り問題はない。 For example, if the switching speed is not considered, the degree of direct current amplification can be increased from several hundreds to several tens of thousands by using a Darlington connection consisting of the main transistor 1 and the intermediate amplifying element 2. Therefore, the optical coupling part consisting of the photosensitive element 3 and the light emitting element 4 has a current of several 100 μA to several
If you take out an output of 10 μA, you can turn on the main transistor of 1 A to several tens of A. Therefore, there is no problem from the viewpoint of steady-state characteristics.
しかしターンオンさせる時が問題となる。前記
定常特性を得るには、ライフタイムの長い半導体
ウエハを用い、エミツタとベースとの入り組んだ
パターンを木目細くすれば良く、これらはIC、
高増幅度トランジスタ(1つでHfe≧500)の製
造技術の転用で達成される。しかし、ターンオン
タイムが極端に長くなり、ターンオン途中の損失
で破壊すると云う新たな問題が生じる。 However, there is a problem when turning it on. In order to obtain the above-mentioned steady-state characteristics, it is sufficient to use a semiconductor wafer with a long lifetime and to make the intricate pattern of emitters and bases narrower.
This is achieved by repurposing the manufacturing technology of high-amplification transistors (Hfe≧500 per unit). However, a new problem arises in that the turn-on time becomes extremely long and damage occurs due to loss during turn-on.
この発明は以上の点に鑑み、このような問題を
解決すると共にかかる欠点を除去すべくなされた
もので、その目的は簡単な構成によつて、ターン
オフ速度を早め、かつ連続オン中の光入力を下げ
て蓄積効果も軽減して更に高速化を図ることがで
き、また、ターンオフスイツチング速度の向上を
図ることができると共にターンオフスイツチング
損失の軽減を行い、スイツチング可能な電力容量
を向上することができる光結合半導体スイツチ装
置を提供することにある。 In view of the above points, the present invention has been made to solve such problems and eliminate such drawbacks.The purpose of the present invention is to increase the turn-off speed and reduce the light input during continuous ON operation by a simple configuration. It is possible to further increase the speed by reducing the storage effect by lowering the power consumption, and also to improve the turn-off switching speed and reduce the turn-off switching loss, thereby improving the power capacity that can be switched. An object of the present invention is to provide an optically coupled semiconductor switch device that can perform the following steps.
このような目的を達成するため、この発明は、
光を発する発光手段と、制御極および受光面を有
する光感応スイツチ素子を設け上記発光手段から
の光を受けて導通する光感応半導体スイツチ手段
と、この光感応半導体スイツチ手段が導通するタ
ーンオン初期に上記発光手段からの発光を強化す
る初期発光強化手段と、上記光感応スイツチ素子
の制御極へ上記光感応半導体スイツチ手段を非導
通にさせるときに逆バイアスを加える逆バイアス
手段とを備えてなるようにしたものである。 In order to achieve this purpose, this invention
A light-emitting means for emitting light; a light-sensitive semiconductor switch element having a control pole and a light-receiving surface; Initial light emission enhancing means for enhancing light emission from the light emitting means; and reverse biasing means for applying a reverse bias to the control pole of the light sensitive switch element when the light sensitive semiconductor switch means is rendered non-conductive. This is what I did.
以下、この発明の一実施例を図に従つて説明す
る。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第2図はこの発明の一実施例を示す回路図であ
る。 FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
この第2図において第1図と同一符号のものは
相当部分を示し、5は主トランジスタ1に逆並列
となるようにそのコレクタ・エミツタ間に接続さ
れたアバランシエダイオード(定電圧ダイオー
ド)、100はパルス発生器110などからなり
光感応スイツチ素子の制御極へ光感応半導体スイ
ツチ手段を非導通にさせるときに逆バイアスを加
える逆バイアス手段、50はターンオン初期に発
光強化を行い発光素子4へON―OFF電気入力を
与えて制御する発光制御手段、7,8は主トラン
ジスタ1と中間増幅素子2および光感応素子3を
共通に直列逆バイアスするためのダイオードであ
る。ここに、後述の説明からも明らかなように、
発光素子4は発光手段を構成し、又、光感応素子
3は後述のインダクタ203と協働して光感応半
導体スイツチ手段を構成する。そして、この光感
応素子3は制御極を有している。 In FIG. 2, the same reference numerals as in FIG. Reference numeral 50 includes a pulse generator 110 and the like, and applies a reverse bias to the control pole of the light-sensitive semiconductor switch element when the light-sensitive semiconductor switch means is made non-conductive. Reference numeral 50 strengthens light emission at the initial stage of turn-on and turns on the light-emitting element 4. The light emission control means 7 and 8 are diodes for common series reverse biasing of the main transistor 1, the intermediate amplification element 2, and the photosensitive element 3. Here, as is clear from the explanation below,
The light emitting element 4 constitutes a light emitting means, and the photosensitive element 3 constitutes a photosensitive semiconductor switch means in cooperation with an inductor 203 which will be described later. This photosensitive element 3 has a control pole.
第2図において、主スイツチ端子C―E間を導
通させる時発光制御手段50より発光素子4へ電
流i4を与え、発光素子4を発光させ、その光を光
感応素子3に照射し、この光感応素子3の電流を
中間増幅素子2で増幅して主トランジスタ1の制
御極(ベース)に与える。この時、光感応素子3
〜主トランジスタ1のターンオン遅れが1μsec〜
数10μsecに達すると、このターンオン過渡時の損
失で主トランジスタ1〜光感応素子3が破壊する
虞れがある。。特に、主スイツチ端子C―Eが接
続される主回路(電源201,負荷202などを
含む)200側の過渡インピーダンスが低い場
合、ターンオン初期の主電流で破壊し易い。この
ため、後述第4図、第5図で示す如く、ターンオ
ン初期の発光を強くする。“ターンオン初期発光
強化手段”を設ける。ここで、スナツバとしてコ
ンデンサ類を用いず、同図の如くアバランシエダ
イオード5でサージ電圧を吸収し、且つ端子C―
Eから見た主回路200側のターンオン初期イン
ピーダンスを高くする手段203〔例えばリアク
トルや可飽和リアクトル〕を設けた場合には、上
記ターンオン遅れによる破壊問題は更に改善され
る。 In FIG. 2, when electrical conduction is established between main switch terminals C and E, a current i 4 is applied from the light emission control means 50 to the light emitting element 4 to cause the light emitting element 4 to emit light, and the light is irradiated onto the photosensitive element 3. The current of the photosensitive element 3 is amplified by the intermediate amplifying element 2 and applied to the control pole (base) of the main transistor 1. At this time, the photosensitive element 3
~Turn-on delay of main transistor 1 is 1μsec~
If it reaches several tens of microseconds, there is a risk that the main transistor 1 to the photosensitive element 3 will be destroyed due to the loss during this turn-on transition. . In particular, when the transient impedance of the main circuit (including the power supply 201, load 202, etc.) 200 side to which the main switch terminals CE are connected is low, it is likely to be destroyed by the main current at the initial stage of turn-on. For this reason, as shown in FIGS. 4 and 5, which will be described later, the light emission at the initial stage of turn-on is strengthened. A “turn-on initial luminescence enhancement means” is provided. Here, without using a capacitor as a snubber, the surge voltage is absorbed by the avalanche diode 5 as shown in the figure, and the terminal C--
If a means 203 (for example, a reactor or a saturable reactor) for increasing the turn-on initial impedance on the main circuit 200 side as viewed from E is provided, the problem of destruction due to the turn-on delay described above can be further improved.
これに対し、この発明ではターンオン時間の短
縮とターンオン時のスイツチング損失の軽減及び
これによる破壊防止のために、ターンオン初期の
発光を強化する手段を備えるが、以下その細部実
施例を第4図及び第5図により説明する。 In contrast, in the present invention, in order to shorten the turn-on time, reduce switching loss during turn-on, and prevent destruction due to this, a means is provided to strengthen the light emission at the initial stage of turn-on. This will be explained with reference to FIG.
上記初期発光強化手段60を持つ発光制御手段
50細部実施例を第4図に示す。同図aの実施例
においては、補助電源51と第1抵抗52と第2
抵抗53とを通してコンデンサ54を所定電圧に
充電しておく。次に発光素子4へ電流i4Aを流す
時トランジスタ55を導通させると、ターンオン
初期には継続的電流i42とコンデンサ54からの
放電々流である初期強化電流i41との和の電流が
発光素子4へ流れる。このため、発光素子4への
入力電流i4Aは第5図aの如き初期ピークを有す
る波形となる。即ち、ターンオン初期に波高値の
高い電流が流れ、波尾においては、継続的電流
i42が流れる。 A detailed embodiment of the light emission control means 50 having the above-mentioned initial light emission strengthening means 60 is shown in FIG. In the embodiment shown in FIG.
A capacitor 54 is charged to a predetermined voltage through a resistor 53. Next, when the transistor 55 is made conductive when a current i 4A is applied to the light emitting element 4, a current that is the sum of the continuous current i 42 and the initial strengthening current i 41 which is a discharge current from the capacitor 54 emits light at the beginning of turn-on. Flows to element 4. Therefore, the input current i4A to the light emitting element 4 has a waveform having an initial peak as shown in FIG. 5a. In other words, a current with a high peak value flows at the beginning of turn-on, and a continuous current flows at the wave tail.
i 42 flows.
第4図bの実施例においては、発光素子4のカ
ソード側にこの発光素子4に直列に接続された第
1抵抗52を介して通電制御する第1トランジス
タ55aと、前記発光素子4のカソードに接続さ
れた第2抵抗53を直列に介して通電制御する第
2トランジスタ55bとを備える。一方、信号入
力端子Sigに与えられる信号に対して、第1トラ
ンジスタ55aは継続的に導通制御される。他方
第2トランジスタ55bは端子Sigに与えられる
上記信号に応答して抵抗57、コンデンサ58、
ダイオード59からなる微分手段によつてターン
オン初期のみ導通させられる。この結果、第1ト
ランジスタ55aを通る継続的電流i42と第2ト
ランジスタ55bを通る初期強化電流i42との和
が流れ、第5図bに示す波形i4Bの如き初期ピー
クを有する波形の発光入力電流i4Bが得られる。 In the embodiment shown in FIG. 4b, a first transistor 55a for controlling energization via a first resistor 52 connected in series with the light emitting element 4 is provided on the cathode side of the light emitting element 4; A second transistor 55b is provided to control energization through a second resistor 53 connected in series. On the other hand, the first transistor 55a is continuously controlled to be conductive in response to a signal applied to the signal input terminal Sig. On the other hand, the second transistor 55b responds to the signal applied to the terminal Sig by connecting the resistor 57, capacitor 58,
A differentiating means consisting of a diode 59 makes it conductive only at the initial stage of turn-on. As a result, the sum of the continuous current i 42 through the first transistor 55a and the initial enhanced current i 42 through the second transistor 55b flows, resulting in the emission of a waveform with an initial peak such as waveform i 4B shown in FIG. 5b. An input current i 4B is obtained.
以上の如くして、ターンオン初期の発光を強化
できる。 As described above, the light emission at the initial stage of turn-on can be enhanced.
光感応素子3高耐圧で高増幅度にしようとした
場合に応答速度の低下と、これによる素子のター
ンオンスイツチング過渡破壊を生じるが、前記初
期発光強化により上記スイツチング速度を向上さ
せるだけでなく、スイツチング破壊をも防止でき
る。 When trying to achieve a high amplification with a high withstand voltage of the photosensitive element 3, the response speed decreases and this causes turn-on switching transient breakdown of the element. Switching damage can also be prevented.
さらに、第2図、第3図において、補助スイツ
チ素子101を用いた場合、光感応素子3に光を
照射している期間中、補助スイツチ素子101を
OFF状態にしておくので、光感応素子3の制御
極の電位〔素子1〜3の内部接合電圧降下〕が逆
バイアス制御端子RBに現われる。この電圧を
VRB-Eとすると、発光制御入力電流i4の波形と対
照した制御極間電圧波形は第5図Cの如き波形と
なる。ここに、実線又は点線で示したV100は逆バ
イアスパルス発生器110から与えられる電圧波
形の例である。 Furthermore, in FIGS. 2 and 3, when the auxiliary switch element 101 is used, the auxiliary switch element 101 is turned off during the period when the photosensitive element 3 is irradiated with light.
Since it is kept in the OFF state, the potential of the control electrode of the photosensitive element 3 (internal junction voltage drop of the elements 1 to 3) appears at the reverse bias control terminal RB. This voltage
When V RB-E is used, the control interelectrode voltage waveform compared with the waveform of the light emission control input current i 4 becomes a waveform as shown in FIG. 5C. Here, V 100 shown by a solid line or a dotted line is an example of a voltage waveform given from the reverse bias pulse generator 110.
更に、第2図実施例において、ターンオフ特性
の改善のために、光感応素子3にも制御極を設
け、これを逆バイアスする手段100を備える。
特にターンオフ時に、パルス逆バイアスを行うパ
ルス発生器110を備える。これにより、光感応
素子〔例えばホトトランジスタ〕3にも、ライフ
タイムの長い半導体を用いることができ、その耐
圧及び増幅度(あるいは光感応出力電流)を高く
できる、一方、そのターンオフ速度の短縮もでき
る。この結果ターンオフ途中の損失を軽減し、タ
ーンオフ損失による光感応素子3の破壊も防止で
きる。 Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 2, in order to improve the turn-off characteristics, the photosensitive element 3 is also provided with a control pole, and is provided with means 100 for reverse biasing the control pole.
A pulse generator 110 is provided which provides pulsed reverse bias, particularly at turn-off. As a result, a semiconductor with a long lifetime can be used for the photosensitive element (for example, a phototransistor) 3, and its withstand voltage and amplification degree (or photosensitive output current) can be increased, while its turn-off speed can also be reduced. can. As a result, loss during turn-off can be reduced, and destruction of the photosensitive element 3 due to turn-off loss can also be prevented.
更に、逆バイアス手段100中に補助スイツチ
素子101を設け、パルス逆バイアスを行う時に
はそのパルス発生器110の出力電圧V100自体で
抵抗102を介して補助スイツチ素子101を導
通させる。他方、光感応素子3を導通させる時に
は出力電圧V100を発生させないので補助スイツチ
素子101は非導通となる。従つて、発光素子4
から光を照射されて光感応素子3が導通する時、
光感応電流がその制御極(ベース)から―端子
RB―補助スイツチ素子101―巻線103―端
子E―なる分路へ漏れることを上記補助スイツチ
素子101で阻止できる。これにより、光感応電
流が光感応素子3のエミツタへ確実に到達するこ
ととなり、高い光感度を保つことができる。第2
図に示す補助スイツチ素子101としてはトラン
ジスタの他サイリスタ(光サイリスタ,ゲートタ
ーンオフサイリスタ)なども使用できる。 Furthermore, an auxiliary switch element 101 is provided in the reverse bias means 100, and when pulse reverse bias is performed, the output voltage V100 of the pulse generator 110 itself makes the auxiliary switch element 101 conductive via a resistor 102. On the other hand, when the photosensitive element 3 is made conductive, the output voltage V 100 is not generated, so the auxiliary switch element 101 becomes non-conductive. Therefore, the light emitting element 4
When the photosensitive element 3 becomes conductive by being irradiated with light from
The photosensitive current flows from its control pole (base) to the terminal
The auxiliary switch element 101 can prevent leakage to the shunt RB-auxiliary switch element 101-winding 103-terminal E-. This ensures that the photosensitive current reaches the emitter of the photosensitive element 3, and high photosensitivity can be maintained. Second
As the auxiliary switch element 101 shown in the figure, in addition to a transistor, a thyristor (optical thyristor, gate turn-off thyristor), etc. can be used.
更に、逆バイアス手段100は、主トランジス
タ1及び中間増幅素子2の各々の制御極をも逆バ
イアスしている。即ち、ダイオード7,8を光感
応素子3及び中間増幅素子2の各々の制御極に逆
並列接続し、さらに主トランジスタ1の制御極と
合せて直列にして逆バイアス手段100の出力端
子間に接続してある。これにより、中間増幅素子
2及び主トランジスタ1もターンオフ時間が短縮
され、ターンオフ途中の損失によるこれら素子の
破壊も防止できる。 Further, the reverse bias means 100 also reverse biases the control poles of the main transistor 1 and the intermediate amplifying element 2. That is, the diodes 7 and 8 are connected in antiparallel to the control poles of each of the photosensitive element 3 and the intermediate amplification element 2, and further connected in series with the control pole of the main transistor 1 between the output terminals of the reverse bias means 100. It has been done. This shortens the turn-off time of the intermediate amplifying element 2 and the main transistor 1, and prevents destruction of these elements due to loss during turn-off.
また、このように、光感応スイツチ素子の制御
極へ光感応半導体スイツチ手段を非導通にさせる
ときに逆バイアスを加える逆バイアス手段100
を備えているので、ターンオフ速度を早めかつ連
続オン中の光入力を下げて蓄積効果も軽減してい
るので更に高速化される。 Also, in this way, the reverse bias means 100 applies a reverse bias to the control pole of the light sensitive switch element when making the light sensitive semiconductor switch means non-conductive.
This increases the turn-off speed, lowers the optical input during continuous ON, and reduces the accumulation effect, further increasing the speed.
以上の如くして、光感度を保ちつつ高圧化を行
えると共に、高耐圧と高増幅度を得ようとするこ
とに伴うターンオン,ターンオフ両過渡損失を軽
減し、それらの過渡損失によるスイツチング時の
素子の破壊を防止できる。特に、光感応素子自体
の光感度を保ちつつ高圧化でき、そのスイツチン
グ破壊を防止できる。更に、中間増幅素子2や主
トランジスタ1も合せて逆バイアスすれば、全体
として光結合制御による高圧大電力スイツチ装置
が得られる。 As described above, it is possible to increase the voltage while maintaining photosensitivity, reduce both turn-on and turn-off transient losses that occur when trying to obtain high breakdown voltage and high amplification, and reduce the effects of switching elements due to these transient losses. Destruction can be prevented. In particular, it is possible to increase the pressure while maintaining the photosensitivity of the photosensitive element itself, and to prevent switching damage. Furthermore, if the intermediate amplifying element 2 and the main transistor 1 are also reverse biased, a high-voltage, high-power switch device based on optical coupling control can be obtained as a whole.
第3図は、この発明の他の実施例を示し、この
実施例では光感応素子3と中間増幅素子2との半
導体の反転層の構成が互に反対となるようにし
て、光サイリスタ6を形成したものである。 FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the optical thyristor 6 is configured such that the semiconductor inversion layers of the photosensitive element 3 and the intermediate amplification element 2 have opposite structures. It was formed.
この場合、光感応素子3の増幅度を高くし、中
間増幅素子2の増幅度を抑制して同一ウエハ上に
PNPNサイリスタ素子としてつくることができ
る。又、光感応素子3のベースはサイリスタ素子
のゲート極に相当し、これを逆バイアスすること
により、ターンオフさせることができる。即ち、
光感応ゲートターンオフサイリスタであると云え
る。この実施例では、中間増幅素子2と光感応素
子3との正帰還作用により、ターンオン初期の主
トランジスタ1のベース電流として高いパルス電
流を流し得るので、ターンオン破壊しにくい。 In this case, the amplification degree of the photosensitive element 3 is increased, the amplification degree of the intermediate amplification element 2 is suppressed, and
It can be made as a PNPN thyristor element. Further, the base of the photosensitive element 3 corresponds to the gate pole of the thyristor element, and can be turned off by applying a reverse bias to the base. That is,
It can be said that it is a photosensitive gate turn-off thyristor. In this embodiment, due to the positive feedback effect between the intermediate amplifying element 2 and the photosensitive element 3, a high pulse current can flow as the base current of the main transistor 1 at the initial stage of turn-on, so that turn-on breakdown is less likely to occur.
更に、第2図においては、ターンオン時のスイ
ツチング損失を軽減し、このスイツチング損失に
よる破壊防止のために、di/dt抑制手段であるイン
ダクタ(リアクトル、可飽和リアクトルなど)2
03を用いると共に、この磁気エネルギを吸収し
てサージ電圧を抑制する定電圧素子(アバランシ
エダイオードなど)5を主トランジスタ1に逆並
列接続している。これにより、光感応素子3のタ
ーンオン遅れに対応して、主トランジスタ1の端
子C―E間の電流の立ち上り速度を遅らせること
ができ、ターンオン時の光感応素子3ないし主ト
ランジスタ1の損失及びこれによる破壊を防止で
きる。 Furthermore, in Fig. 2, an inductor (reactor, saturable reactor, etc.) 2 is used as a di/dt suppressing means to reduce switching loss at turn-on and prevent damage caused by this switching loss.
03, and a constant voltage element (such as an avalanche diode) 5 that absorbs this magnetic energy and suppresses surge voltage is connected in antiparallel to the main transistor 1. As a result, the rising speed of the current between the terminals C and E of the main transistor 1 can be delayed in response to the turn-on delay of the photosensitive element 3, and the loss of the photosensitive element 3 or the main transistor 1 at turn-on can be reduced. can prevent damage caused by
以上の説明から明らかなように、この発明によ
れば、光感応スイツチ素子の制御極へ光感応半導
体スイツチ手段を非導通にさせるときに逆バイア
スを加える逆バイアス手段とを備えることによ
り、ターンオフ速度を早め、かつ連続オン中の光
入力を下げて蓄積効果も軽減しているので更に高
速化され、また、光感応スイツチ素子の制御極に
光を照射する発光手段の発光ターンオン初期に強
化するターンオン初期発光強化手段を設けること
により、ターンオン速度の低下を軽減しつつ高耐
圧又は高感度の光結合半導体スイツチ装置が得ら
れ、高電圧回路でのターンオン時のスイツチング
損失による破壊を防止することができるので、実
用上の効果は極めて大である。 As is clear from the above description, according to the present invention, the turn-off speed can be increased by providing a reverse bias means for applying a reverse bias to the control pole of the light sensitive switch element when the light sensitive semiconductor switch means is made non-conductive. This speeds up the process and reduces the light input during continuous ON to reduce the accumulation effect, further increasing the speed.In addition, the turn-on is strengthened at the beginning of the light-emitting turn-on of the light-emitting means that irradiates the control pole of the light-sensitive switch element with light. By providing the initial light emission enhancement means, it is possible to obtain an optically coupled semiconductor switch device with high withstand voltage or high sensitivity while reducing the decrease in turn-on speed, and it is possible to prevent destruction due to switching loss during turn-on in a high voltage circuit. Therefore, the practical effect is extremely large.
また光感応スイツチ手段を制御極付光サイリス
タとし、これにより主トランジスタを制御するよ
うに構成すればターンオン遅れが改善され、ター
ンオン時の主トランジスタの破壊問題が改善され
ると共に、制御極の逆バイアスをも行なえば、そ
の制御極によるターンオンもでき、また、主トラ
ンジスタに、定電圧素子を逆並列となるように設
け、主トランジスタに直列にリアクトル又は可飽
和リアクトルを設ければ、ターンオン時のスイツ
チング損失による破壊を防止することができると
いう点において極めて有効である。 In addition, if the photosensitive switch means is a photothyristor with a control pole and the main transistor is controlled by this, the turn-on delay is improved, the problem of destruction of the main transistor at turn-on is improved, and the reverse bias of the control pole is If you also do this, you can turn on the control pole. Also, if you install a constant voltage element in anti-parallel to the main transistor and a reactor or saturable reactor in series with the main transistor, switching at turn on can be done. This is extremely effective in that destruction due to loss can be prevented.
第1図はこの発明によつて解決すべき問題を示
すための接続図、第2図はこの発明の一実施例を
示す回路図、第3図はこの発明の他の一実施例を
示す回路図、第4図a,bは、この発明に用いる
ターンオン初期発光強化手段の夫々一実施例を示
す回路図、第5図はこの発明の各実施例の動作説
明用波形図である。
図において、1は主トランジスタ、2は増幅素
子、3は光感応半導体素子、4は発光素子、5は
定電圧素子、6は制御極付光サイリスタ、50は
発光制御手段、60はターンオン初期発光強化手
段、100は逆バイアス手段、110はパルス発
生器、101は光感応電流の逆バイアス回路への
漏れを防止する補助スイツチ素子、203はイン
ダクタ、200は主回路である。尚、図中同一符
号は同一或いは相当部分を示す。
Fig. 1 is a connection diagram showing a problem to be solved by this invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of this invention, and Fig. 3 is a circuit showing another embodiment of this invention. 4A and 4B are circuit diagrams showing one embodiment of the turn-on initial light emission enhancing means used in the present invention, and FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of each embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a main transistor, 2 is an amplification element, 3 is a photosensitive semiconductor element, 4 is a light emitting element, 5 is a constant voltage element, 6 is an optical thyristor with a control pole, 50 is a light emission control means, and 60 is turn-on initial light emission. 100 is a reverse bias means, 110 is a pulse generator, 101 is an auxiliary switch element for preventing leakage of photosensitive current to the reverse bias circuit, 203 is an inductor, and 200 is a main circuit. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
を有する光感応スイツチ素子を設け前記発光手段
からの光を受けて導通する光感応半導体スイツチ
手段と、この光感応半導体スイツチ手段が導通す
るターンオン初期に前記発光手段からの発光を強
化する初期発光強化手段と、前記光感応スイツチ
素子の制御極へ前記光感応半導体スイツチ手段を
非導通にさせるときに逆バイアスを加える逆バイ
アス手段とを備えてなることを特徴とする光結合
半導体スイツチ装置。 2 光感応半導体スイツチ手段は、光感応半導体
スイツチ素子とこの光感応半導体スイツチ素子か
らの出力を制御入力とするトランジスタスイツチ
手段とからなることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の光結合半導体スイツチ装置。 3 光感応半導体スイツチ手段は、光感応半導体
スイツチ素子とこの光感応半導体スイツチ素子に
直列接続されたインダクタとからなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光結合半導体
スイツチ装置。 4 光感応半導体スイツチ素子は、光サイリスタ
またはホトトランジスタからなることを特徴とす
る特許請求の範囲第2項記載の光結合半導体スイ
ツチ装置。 5 インダクタは可飽和リアクトルなることを特
徴とする特許請求の範囲第3項記載の光結合半導
体スイツチ装置。 6 トランジスタスイツチ手段は、光感応半導体
スイツチ素子の出力側にベース電極が接続された
主トランジスタとこの主トランジスタに逆並列と
なるようにそのコレクタ・エミツタ間に接続され
た定電圧素子とからなることを特徴とする特許請
求の範囲第2項又は第4項記載の光結合半導体ス
イツチ装置。 7 トランジスタスイツチ手段は、光感応半導体
スイツチ素子の出力側にベース電極が接続された
主トランジスタとこの主トランジスタに逆並列と
なるようにそのコレクタ・エミツタ間に接続され
た定電圧素子と前記主トランジスタに直列接続さ
れたインダクタとからなることを特徴とする特許
請求の範囲第2項又は第4項に記載の光結合半導
体スイツチ装置。 8 インダクタは可飽和リアクトルであることを
特徴とする特許請求の範囲第7項記載の光結合半
導体スイツチ装置。[Scope of Claims] 1. A light-emitting means that emits light, a light-sensitive semiconductor switch means that is provided with a light-sensitive switch element having a control pole and a light-receiving surface, and conducts electricity upon receiving light from the light-emitting means, and this light-sensitive semiconductor switch. initial light emission enhancing means for enhancing light emission from the light emitting means at the initial stage of turn-on when the means is conductive; and a reverse bias that applies a reverse bias to the control pole of the light sensitive switch element when the light sensitive semiconductor switch means is rendered non-conductive. An optically coupled semiconductor switch device comprising: means. 2. The optical coupling according to claim 1, wherein the photosensitive semiconductor switch means comprises a photosensitive semiconductor switch element and a transistor switch means whose control input is the output from the photosensitive semiconductor switch element. Semiconductor switch device. 3. The optically coupled semiconductor switch device according to claim 1, wherein the photosensitive semiconductor switch means comprises a photosensitive semiconductor switch element and an inductor connected in series with the photosensitive semiconductor switch element. 4. The optically coupled semiconductor switch device according to claim 2, wherein the photosensitive semiconductor switch element comprises a photothyristor or a phototransistor. 5. The optically coupled semiconductor switch device according to claim 3, wherein the inductor is a saturable reactor. 6. The transistor switch means shall consist of a main transistor whose base electrode is connected to the output side of a photosensitive semiconductor switch element, and a constant voltage element connected between its collector and emitter in antiparallel to the main transistor. An optically coupled semiconductor switch device according to claim 2 or 4, characterized in that: 7 The transistor switch means includes a main transistor whose base electrode is connected to the output side of the photosensitive semiconductor switch element, a constant voltage element connected between its collector and emitter in antiparallel to the main transistor, and the main transistor. An optically coupled semiconductor switch device according to claim 2 or 4, characterized in that the device comprises an inductor connected in series with an inductor. 8. The optically coupled semiconductor switch device according to claim 7, wherein the inductor is a saturable reactor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4780179A JPS55138927A (en) | 1979-04-17 | 1979-04-17 | Photo-coupling semiconductor switch device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4780179A JPS55138927A (en) | 1979-04-17 | 1979-04-17 | Photo-coupling semiconductor switch device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55138927A JPS55138927A (en) | 1980-10-30 |
| JPS6348208B2 true JPS6348208B2 (en) | 1988-09-28 |
Family
ID=12785464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4780179A Granted JPS55138927A (en) | 1979-04-17 | 1979-04-17 | Photo-coupling semiconductor switch device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55138927A (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5930326A (en) * | 1982-08-12 | 1984-02-17 | Mitsubishi Electric Corp | Signal transmission circuit |
| JPH0683047B2 (en) * | 1986-09-22 | 1994-10-19 | 三菱電機株式会社 | Light emitting element drive circuit |
| JPH0683048B2 (en) * | 1986-10-02 | 1994-10-19 | 三菱電機株式会社 | Light emitting element drive circuit |
| JPH01137824A (en) * | 1987-11-25 | 1989-05-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Switching device |
| JPH052452U (en) * | 1991-02-21 | 1993-01-14 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor circuit breaker |
| JP2007150003A (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Insulated signal transmission circuit |
-
1979
- 1979-04-17 JP JP4780179A patent/JPS55138927A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55138927A (en) | 1980-10-30 |
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