(57)【要約】【課題】低温における点弧感度を低下させることなく、常温において誤動作しにくいＰＮＰＮスイッチを提供すること。【解決手段】本発明のＰＮＰＮスイッチ１は、発光素子９、ＰＮＰＮ素子２、及び、第１の分割抵抗４と第２の分割抵抗５とを直列に接続した回路と、第１のゲート電圧調整用抵抗６と第２のゲート電圧調整用抵抗７とを直列に接続した回路と、ＭＯＳＦＥＴ８と、からなるＰゲート制御回路３を備え、ＰＮＰＮスイッチ１の周囲温度が低下したときに、ＭＯＳＦＥＴ８が導通状態から遮断状態に移行することによって、Ｐゲート制御回路３の抵抗値を増加させて、ＰＮＰＮ素子２の点弧感度の低下を防止していることを特徴としている。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐゲート端子に入力される入力信号に応じて出力側端子間を導通させるＰＮＰＮ素子と、ＰＮＰＮ素子のＰゲートとＰＮＰＮ素子のカソードとの間に接続するＰゲート制御回路と、を有するＰＮＰＮスイッチであって、
前記Ｐゲート制御回路は、一端がＰゲートに接続される第１の分割抵抗と一端がカソードに接続される第２の分割抵抗とを直列に接続した回路と、一端がＰゲートに接続される第１のゲート電圧調整用抵抗と一端がカソードに接続される第２のゲート電圧調整用抵抗とを直列に接続した回路と、ドレインが第１の分割抵抗と第２の分割抵抗との接続点に接続され、ソースがカソードに接続され、ゲートが第１のゲート電圧調整用抵抗と第２のゲート電圧調整用抵抗との接続点に接続されるＭＯＳＦＥＴと、を備え、所定温度以下で、ＭＯＳＦＥＴが遮断状態になるように設定していることを特徴とするＰＮＰＮスイッチ。
【請求項２】
前記Ｐゲート制御回路を備えたＰＮＰＮ素子を出力側端子間に逆並列に接続し、双方向に流れる電流の導通、遮断を制御し得るものである請求項１記載のＰＮＰＮスイッチ。
【請求項３】
入力側端子に入力される入力信号に応じて光信号を発信する発光素子を設け、この光信号を受信して出力側端子間を導通させるものである請求項１又は２記載のＰＮＰＮスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源等に接続した負荷のスイッチング等に用いるＰＮＰＮスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のＰＮＰＮスイッチとして、例えば図４に示すようなものがある。このＰＮＰＮスイッチ１００は、主に交流電源等に接続した負荷のスイッチング等に好適に使用することができるものであって、入力信号に応じて光信号を発信させる発光ダイオード９を入力側端子１００ｃ，１００ｄ間に接続した入力側回路と、Ｐゲートとカソードとの間に抵抗４を接続したＰＮＰＮ素子２を出力側端子１００ａ，１００ｂ間に逆並列に接続した出力側回路と、から構成される。
【０００３】
次に、上記構成によるＰＮＰＮスイッチ１００の動作について説明する。ＰＮＰＮスイッチ１００の出力側端子１００ａ，１００ｂ間を導通させるときには、入力側端子１００ｃ，１００ｄに入力信号を入力する。すると、発光ダイオード９が光信号を発信させる。そして、ＰＮＰＮ素子２がこの光信号を受信すると、Ｐゲートからカソードに向かって光励起電流が流れ、やがて光照射量が所定量を超えると光点弧されるようになる。その結果、出力側端子１００ａ，１００ｂ間が遮断状態から導通状態に移行するのである。
【０００４】
よって、ＰＮＰＮスイッチ１００は、抵抗４の抵抗値が小さければ小さいほど光励起電流がＰゲートから抵抗４を介してカソードに向かって流れ易くなるので、点弧感度が低いものとなり、一方、抵抗４の抵抗値が大きければ大きいほど光励起電流が抵抗４を介さずにＰゲートからカソードに向かって流れ易くなるので、点弧感度が高いものとなるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来のＰＮＰＮスイッチ１００は、周囲温度が比較的低い環境の下で使用された場合、拡散抵抗にて構成した抵抗４が正の温度係数を有しているから、その抵抗値が低下してしまうので点弧感度が低くなる。このため、入力側端子１００ｃ，１００ｄ間に入力する入力信号を比較的大きくしなければ、出力側端子１００ａ，１００ｂ間が導通しないようになる。これを防止するため、常温における抵抗４の抵抗値を比較的大きくしておいて、周囲温度が低くなった場合でも、比較的小さい入力信号で出力側端子１００ａ，１００ｂ間が導通するようにする方策がある。
【０００６】
しかしながら、抵抗４の抵抗値を比較的大きくした場合、ＰＮＰＮ素子２の点弧感度が向上するため、出力側端子１００ａ，１００ｂ間にノイズが印加されたときに、入力信号がないにもかかわらず出力側端子１００ａ，１００ｂ間が導通する誤動作を起こすことが懸念される。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、低温における点弧感度を低下させることなく、常温において誤動作しにくいＰＮＰＮスイッチを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のＰＮＰＮスイッチは、Ｐゲート端子に入力される入力信号に応じて出力側端子間を導通させるＰＮＰＮ素子と、ＰＮＰＮ素子のＰゲートとＰＮＰＮ素子のカソードとの間に接続するＰゲート制御回路と、を有するＰＮＰＮスイッチであって、前記Ｐゲート制御回路は、一端がＰゲートに接続される第１の分割抵抗と一端がカソードに接続される第２の分割抵抗とを直列に接続した回路と、一端がＰゲートに接続される第１のゲート電圧調整用抵抗と一端がカソードに接続される第２のゲート電圧調整用抵抗とを直列に接続した回路と、ドレインが第１の分割抵抗と第２の分割抵抗との接続点に接続され、ソースがカソードに接続され、ゲートが第１のゲート電圧調整用抵抗と第２のゲート電圧調整用抵抗との接続点に接続されるＭＯＳＦＥＴと、を備え、所定温度以下で、ＭＯＳＦＥＴが遮断状態になるように設定していることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に係る発明のＰＮＰＮスイッチは、請求項１の構成において、前記Ｐゲート制御回路を備えたＰＮＰＮ素子を出力側端子間に逆並列に接続し、双方向に流れる電流の導通、遮断を制御し得るものである。
【００１０】
請求項３に係る発明のＰＮＰＮスイッチは、請求項１又は２の構成において、入力側端子に入力される入力信号に応じて光信号を発信する発光素子を設け、この光信号を受信して出力側端子間を導通させるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、従来の技術において説明したものと基本的機能が実質的に同様の部分には同一の符号を付し、共通する部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係るＰＮＰＮスイッチ１の第１の実施の形態を示す回路図である。図において、２は入力信号に応じて出力側端子１ａ，１ｂ間を導通、遮断させるＰＮＰＮ素子、３はＰＮＰＮ素子２のＰゲートとＰＮＰＮ素子２のカソードとの間に接続するＰゲート制御回路、９は入力信号に応じて光信号を発信する発光ダイオード（発光素子）である。そして、ＰＮＰＮスイッチ１は、Ｐゲート制御回路３を備えたＰＮＰＮ素子２を逆並列に接続し、このＰＮＰＮ素子２に発光ダイオード９が発信する光信号を受信させて、出力側端子１ａ，１ｂの双方向に流れる電流の導通、遮断を制御し得るように構成している。
【００１３】
Ｐゲート制御回路３は、一端がＰゲートに接続される第１の分割抵抗４と一端がカソードに接続される第２の分割抵抗５とを直列に接続した回路と、一端がＰゲートに接続される第１のゲート電圧調整用抵抗６と一端がカソードに接続される第２のゲート電圧調整用抵抗７とを直列に接続した回路と、ドレインが第１の分割抵抗４と第２の分割抵抗５との接続点に接続され、ソースがカソードに接続され、ゲートが第１のゲート電圧調整用抵抗６と第２のゲート電圧調整用抵抗７との接続点に接続されるＭＯＳＦＥＴ８と、を備えている。
【００１４】
第１の分割抵抗４及び第２の分割抵抗５は、Ｐゲート・カソード間抵抗値を所望の値に設定するものであって、両抵抗とも、その抵抗値が第１のゲート電圧調整用抵抗６及び第２のゲート電圧調整用抵抗７より十分小さい値にしてある。これにより、Ｐゲート・カソード間抵抗値は、ＭＯＳＦＥＴ８がオン状態のときには、ほぼ第１の分割抵抗４の抵抗値と略等しくなり、ＭＯＳＦＥＴ８がオフ状態のときには、ほぼ第１の分割抵抗４と第２の分割抵抗５の合成抵抗値と略等しくなる。なお、第１の分割抵抗４及び第２の分割抵抗５は、拡散抵抗にて形成してあるので、正の温度係数を有し、温度の低下に伴いその抵抗値が低下するようになる。
【００１５】
第１のゲート電圧調整用抵抗６及び第２のゲート電圧調整用抵抗７は、その抵抗値の比によって、ＭＯＳＦＥＴ８のゲート電位を調整するものであって、第１のゲート電圧調整用抵抗６と第２のゲート電圧調整用抵抗７の接続点の電位がＭＯＳＦＥＴ８のしきい値を超えているときには、ＭＯＳＦＥＴ８をオン状態にし、同接続点の電位がＭＯＳＦＥＴ８のしきい値を超えていないときには、ＭＯＳＦＥＴ８をオフ状態にする。これにより、両抵抗の抵抗値の比を所定の値にすることによって、後述するように、ＭＯＳＦＥＴ８がオン状態からオフ状態に移行する温度Ｔ１を所望の温度に設定することができる。
【００１６】
ＭＯＳＦＥＴ８は、Ｎチャネルエンハンスメントモードのものであって、温度の低下に伴い、そのしきい値が上昇するようにしてある。これにより、ＭＯＳＦＥＴ８は、常温においてオン状態であったものが、所定の温度Ｔ１に低下してそのしきい値が上昇すると、オフ状態に移行するのである。
【００１７】
次に、図２に基づいて、このＰＮＰＮスイッチ１の動作を説明する。同図は、ＰＮＰＮスイッチ１の温度ＴとＰＮＰＮ素子２のＰゲート・カソード間抵抗値（Ｐゲート制御回路３の抵抗値）の関係を示すグラフであり、Ｌ１（点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶ線）が本実施の形態における関係を、Ｌ２（点Ａ，Ｂ，Ｅを結ぶ線）が図４に示す従来例における関係を示している。
【００１８】
Ｐゲート制御回路３は、温度ＴがＴ１になるまではＭＯＳＦＥＴ８がオン状態であるため、第１の分割抵抗４の抵抗値と略等しくなるので、温度Ｔの低下に伴って線分ＡＢに沿う特性を示し、その抵抗値が除々に小さくなる。これにより、ＰＮＰＮ素子２は、温度Ｔの低下に伴って点弧感度が除々に低下する。そして、温度Ｔが低下してＴ１になると、ＭＯＳＦＥＴ８がオン状態からオフ状態に移行するので、点Ｂから点Ｃに遷移し、Ｐゲート制御回路３の抵抗値は、第１の分割抵抗４と第２の分割抵抗５の合成抵抗値と略等しくなる。これにより、Ｐゲート・カソード間抵抗値が増加するので、ＰＮＰＮ素子２の点弧感度の低下が防止されるようになる。さらに温度Ｔが低下すると抵抗値が除々に小さくなるが、従来例における温度Ｔ１の抵抗値よりは小さくなることがないので、点弧感度の低下が抑制されることとなる。
【００１９】
したがって、このＰＮＰＮスイッチ１は、所定の温度（温度Ｔ１）まで周囲温度が低下したとき、ＰＮＰＮ素子２のＰゲート・カソード間抵抗値（Ｐゲート制御回路３の抵抗値）が大きくなるようにしてあるので、常温におけるＰゲート・カソード間抵抗値を大きくする必要がない。これにより、このＰＮＰＮスイッチ１は、低温における点弧感度を低下させることなく、常温において誤動作しにくいものとなる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明に係るＰＮＰＮスイッチ１の第２の実施の形態を示す回路図である。
【００２１】
このＰＮＰＮスイッチ１は、Ｐゲート制御回路３を備えたＰＮＰＮ素子２を１個、出力側端子１ａ，１ｂ間に接続して出力側回路を構成すると共に、ＰＮＰＮ素子２のＰゲートに、入力信号を入力するＰゲート端子２ａを設けていることを特徴とするものである。
【００２２】
この構成によれば、ＰＮＰＮスイッチ１は、Ｐゲート端子２ａに入力する入力信号、例えば、Ｐゲート端子２ａに入力する入力電流や、Ｐゲート端子２ａと出力側端子１ｂとの間に印加する電圧によって、出力側端子１ａから出力側端子１ｂに向かって流れる電流の導通、遮断を制御し得るものとなる。これにより、このＰＮＰＮスイッチ１は、例えば、交流信号の半波制御に好適に使用することができるものとなる。また、発光ダイオードがなくても出力側を点弧することができるので、部品点数が少なくなり、以って、ＰＮＰＮスイッチ１を簡易に構成することができるものとなる。
【００２３】
なお、上述した第１の実施の形態において、Ｐゲート端子を設けて、このＰゲート端子に入力信号を入力する手段によっても、出力側端子１ａ，１ｂ間の双方向に流れる電流の導通、遮断を制御することができることは言うまでもない。また、上述した第１の実施の形態において、Ｐゲート制御回路３を備えたＰＮＰＮ素子２を１個、出力側端子１ａ，１ｂ間に接続して出力側回路を構成すれば、交流信号の半波制御等に好適に使用することができるものとなることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１に係る発明のＰＮＰＮスイッチは、周囲温度が低下したときに、ＭＯＳＦＥＴが導通状態から遮断状態に移行することによって、Ｐゲート制御回路の抵抗値を増加させて、ＰＮＰＮ素子の点弧感度の低下を防止していることを特徴としているので、常温におけるＰゲート・カソード間抵抗値を大きくする必要がない。これにより、このＰＮＰＮスイッチは、低温における点弧感度を低下させることなく、常温において誤動作しにくいものとなる。
【００２５】
請求項２に係る発明のＰＮＰＮスイッチは、請求項１の構成において、Ｐゲート制御回路を備えたＰＮＰＮ素子を出力側端子間に逆並列に接続し、双方向に流れる電流の導通、遮断を制御し得るものにしているので、交流信号等の制御に好適に使用することができるものとなる。
【００２６】
請求項３に係る発明のＰＮＰＮスイッチは、請求項１又は２の構成において、入力側端子に入力される入力信号に応じて光信号を発信する発光素子を設け、この光信号を受信して出力側端子間を導通させるものにしているので、ＰＮＰＮスイッチの入力側回路と出力側回路との間が電気的に絶縁させられるものとなるから、出力側回路に発生するノイズ等の影響を入力側回路が受けにくいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＮＰＮスイッチの第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上のＰＮＰＮスイッチの温度とＰゲート・カソード間抵抗値の関係を示すグラフである。
【図３】同上の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図４】従来のＰＮＰＮスイッチを示す回路図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　ＰＮＰＮスイッチ
１ａ，１ｂ　　ＰＮＰＮスイッチの出力側端子
１ｃ，１ｄ　　ＰＮＰＮスイッチの入力側端子
２　　　　　　　ＰＮＰＮ素子
２ａ　　　　　ＰＮＰＮ素子のＰゲート端子
３　　　　　　　Ｐゲート制御回路
４　　　　　　　第１の分割抵抗
５　　　　　　　第２の分割抵抗
６　　　　　　　第１のゲート電圧調整用抵抗
７　　　　　　　第２のゲート電圧調整用抵抗
８　　　　　　　ＭＯＳＦＥＴ
９　　　　　　　発光素子（発光ダイオード）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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