(57)【要約】【課題】ターンオン特性及びノイズ耐量を同時に向上させられる光トリガサイリスタを簡易な構成にて提供すること。【解決手段】本発明の光トリガサイリスタ１は、光照射によってアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間が遮断状態から導通状態に移行するものであって、サイリスタ２のＰ型ゲート２ｃとカソード２ｄとの間に抵抗３及び第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４を接続し、第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４のゲートとカソード２ｄとの間に第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５を接続し、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのゲートとカソード２ｄとの間にフォトダイオードアレイ６を接続した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】
光照射によって遮断状態から導通状態に移行するサイリスタと、抵抗と、第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴと、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴと、フォトダイオードアレイと、を有する光トリガサイリスタであって、サイリスタのＰ型ゲートとカソードとの間に抵抗を接続し、サイリスタのＰ型ゲートと第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのドレインとを接続し、サイリスタのカソードと第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのソースとを接続し、サイリスタのＮ型ゲートと第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのゲートとを接続し、サイリスタのＮ型ゲートと第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのドレインとを接続し、サイリスタのカソードと第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのソースとを接続し、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのゲートとフォトダイオードアレイのアノードとを接続し、サイリスタのカソードとフォトダイオードアレイのカソードとを接続したことを特徴とする光トリガサイリスタ。
【請求項２】
光照射によって遮断状態から導通状態に移行するサイリスタと、抵抗と、Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴと、フォトダイオードアレイと、を有する光トリガサイリスタであって、サイリスタのＰ型ゲートとカソードとの間に抵抗を接続し、サイリスタのＰ型ゲートとＰチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのドレインとを接続し、サイリスタのカソードとＰチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのソースとを接続し、Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのゲートとフォトダイオードアレイのアノードとを接続し、サイリスタのカソードとフォトダイオードアレイのカソードとを接続したことを特徴とする光トリガサイリスタ。
【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光トリガサイリスタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光トリガサイリスタとして、例えば図３に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照。）。なお、同図は、光トリガサイリスタ１００及び入力側のＬＥＤ１０の回路図である。
【０００３】
この光トリガサイリスタ１００は、光照射によってアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間が遮断状態から導通状態に移行するものであって、アノード端子Ａを接続するＰ型のアノード２ａ、Ｎ型ゲート２ｂ、Ｐ型ゲート２ｃ、及びカソード端子Ｋを接続するＮ型のカソード２ｄから構成されるサイリスタ２と、Ｐ型ゲート２ｃとカソード２ｄとの間に接続する、Ｐ型不純物を用いた拡散抵抗３１と、拡散抵抗３１上に絶縁膜（図示せず）を介して設けられる抵抗値可変電極８と、抵抗値可変電極８とカソード２ｄとの間に接続する抵抗３２と、抵抗値可変電極８とカソード２ｄとの間に接続するフォトダイオードアレイ６と、を備えている。なお、フォトダイオードアレイ６は、フォトダイオード６ａを複数個、直列に接続して構成されている。
【０００４】
次に、上記構成による光トリガサイリスタ１００の動作について説明する。光トリガサイリスタ１００のアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間を導通させるとき（ターンオン時）には、入力側端子１０ａ，１０ｂ間に入力信号を入力する。すると、ＬＥＤ１０が光を発生させて光トリガサイリスタ１００に光を照射する。ＬＥＤ１０から光照射されたフォトダイオードアレイ６は、光起電力を発生させて、抵抗値可変電極８に正電荷が蓄積されるため、いわゆるＭＯＳ電界効果により拡散抵抗３１の抵抗値が増大する。このとき同時にサイリスタ２にも光照射されているので、主としてＮ型ゲート２ｂ中に電子正孔対が発生して光励起電流が流れる。前述したとおり、拡散抵抗３１の抵抗値は増大しているから、この光励起電流は、その大半がＰ型ゲート２ｃからカソード２ｄに向かって流れ、やがて光照射量が所定量を超えると光トリガされて遮断状態から導通状態に移行するのである。
【０００５】
また、光トリガサイリスタ１００のアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間を遮断させるとき（ターンオフ時）には、入力側端子１０ａ，１０ｂ間に入力する入力信号を停止させる。すると、ＬＥＤ１０が発生させる光が止み、フォトダイオードアレイ６が発生させていた光起電力がなくなり、抵抗値可変電極８に蓄積されていた正電荷が主として抵抗３２を介して放電される。その結果、前述したＭＯＳ電界効果が消滅して拡散抵抗３１の抵抗値が元の小さな値になるので、アノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間が導通状態から遮断状態に移行するのである。
【０００６】
これにより、光トリガサイリスタ１００は、ターンオン時のみ拡散抵抗３１の抵抗値が増大し、それ以外のときは抵抗値を低く抑えておくことが可能なので、ターンオン特性及びノイズ耐量（つまり、入力信号がないときにノイズのような急峻な立ち上がり電圧が印加された場合の誤動作に対する限界量）を同時に向上させることが可能なものとなっているのである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−５９１１号公報（第３−４頁、第１−２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記光トリガサイリスタ１００は、Ｐ型不純物を用いた拡散抵抗３１上に絶縁膜を介して設けられる抵抗値可変電極８によるＭＯＳ電界効果を利用して、ターンオン時のみ拡散抵抗３１の抵抗値を増大させて、それ以外のときは抵抗値を低くする構成にしている。
【０００９】
すなわち、拡散抵抗３１の抵抗値を低くするために拡散抵抗３１のＰ型不純物濃度を高くしているので、前述したＭＯＳ電界効果を効率良くさせるために、拡散抵抗３１上に形成する絶縁膜の膜厚を薄くしたり、フォトダイオードアレイ６を構成するフォトダイオード６ａの数量を多くして抵抗値可変電極８に印加される電圧を大きくしたりしているのである。
【００１０】
しかしながら、絶縁膜の膜厚を薄く形成する手段では、ＭＯＳ電界効果を向上させることに限界があり、また、フォトダイオード６ａの個数を多くして抵抗値可変電極８に印加される電圧を大きくする手段では、チップの寸法を増大させることとなる、という問題点があった。
【００１１】
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、ターンオン特性及びノイズ耐量を同時に向上させられる光トリガサイリスタを簡易な構成にて提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光トリガサイリスタは、光照射によって遮断状態から導通状態に移行するサイリスタのＰ型ゲートとカソードとの間に、抵抗と、エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴと、を並列に接続すると共に、ターンオフ時には、このエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴをオン状態にしておき、ターンオン時には、このエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にする手段を設けたことを特徴としている。
【００１３】
これにより、ターンオフ時には、サイリスタのＰ型ゲート・カソード間インピーダンスが、ほぼエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗と略等しくなり、これを低く抑えることができるので、ノイズ耐量が向上させられるものとなる。一方、ターンオン時には、サイリスタのＰ型ゲート・カソード間インピーダンスがＰ型ゲートとカソードとの間に接続した抵抗の抵抗値と略等しくなり、これを大きな値に設定することができるので、ターンオン特性が向上させられるものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。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。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る光トリガサイリスタ１の第１の実施の形態を示す回路図であり、この光トリガサイリスタ１を光照射する入力側のＬＥＤ１０も図示してある。
【００１６】
この光トリガサイリスタ１は、光照射によってアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間が遮断状態から導通状態に移行するものであって、サイリスタ２と、抵抗３と、第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４と、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５と、フォトダイオードアレイ６と、を有している。なお、フォトダイオードアレイ６は、フォトダイオード６ａを複数個、直列に接続して構成してある。
【００１７】
そして、サイリスタ２のＰ型ゲート２ｃとカソード２ｄとの間に抵抗３を接続し、サイリスタ２のＰ型ゲート２ｃと第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４のドレインとを接続し、サイリスタ２のカソード２ｄと第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４のソースとを接続し、サイリスタ２のＮ型ゲート２ｂと第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４のゲートとを接続し、サイリスタ２のＮ型ゲート２ｂと第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５のドレインとを接続し、サイリスタ２のカソード２ｄと第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５のソースとを接続し、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５のゲートとフォトダイオードアレイ６のアノードとを接続し、サイリスタ２のカソード２ｄとフォトダイオードアレイ６のカソードとを接続してある。
【００１８】
ここで、抵抗３はその抵抗値を数百ｋΩ程度とし、第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４及び第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５はそのオン抵抗を数十Ω程度としてあるが、抵抗３の抵抗値、第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４及び第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５のオン抵抗は、要求されるノイズ耐量及びターンオン特性などに応じて最適化すればよい。
【００１９】
次に、上記構成による光トリガサイリスタ１の動作について説明する。ターンオフ時、すなわち入力側端子１０ａ，１０ｂ間に入力信号が入力されていない状態では、ＬＥＤ１０が光を発生させないので、フォトダイオードアレイ６は光起電力を発生させず、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５はオフ状態になっている。この状態において、カソード端子Ｋに対してアノード端子Ａが正電位となるような急峻な立ち上がり電圧が印加された場合、第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４のゲート電位にその電圧が印加されて、この第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４が瞬間的にオン状態になる。これにより、サイリスタ２のＰ型ゲート・カソード間インピーダンスが、ほぼ第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４のオン抵抗と略等しくなり、低く抑えられているので、サイリスタ２は、オフ状態からオン状態に移行することはない。
【００２０】
ターンオン時、すなわち光トリガサイリスタ１のアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間を導通させるときには、入力側端子１０ａ，１０ｂ間に入力信号を入力する。すると、ＬＥＤ１０が光を発生させて光トリガサイリスタ１に光を照射する。ＬＥＤ１０から光照射されたフォトダイオードアレイ６は、光起電力を発生させて、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５のゲート電圧を上昇させて、この第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５をオフ状態からオン状態に移行させる。これにより、第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４のゲート・ソース間がクランプされ、この第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４がオフ状態になるので、サイリスタ２のＰ型ゲート・カソード間インピーダンスは抵抗３の抵抗値と略等しくなる。このとき同時にサイリスタ２にも光照射されて、主としてＮ型ゲート２ｂ中に電子正孔対が発生し、Ｐ型ゲート２ｃからカソード２ｄに向かって光励起電流が流れるので、やがて光照射量が所定量を超えると光トリガされて遮断状態から導通状態に移行する。その結果、光トリガサイリスタ１のアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間が導通するのである。
【００２１】
したがって、上記構成によれば、ターンオフ時には、サイリスタ２のＰ型ゲート・カソード間インピーダンスがほぼ第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ４のオン抵抗と略等しくなり、これを低く抑えることができ、ターンオン時には、サイリスタ２のＰ型ゲート・カソード間インピーダンスが抵抗３の抵抗値と略等しくなり、これを大きな値に設定することができるので、ノイズ耐量及びターンオン特性を同時に向上させられるものとなる。
【００２２】
また、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５のしきい値を低い値に設定しておけば、この第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５をオフ状態からオン状態に移行させる際に、第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ５のゲートに印加する電圧が小さくてもよいので、フォトダイオードアレイ６を構成するフォトダイオード６ａの個数が少なくてもよいものとなり、以ってチップの寸法が減少させられるものとなる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明に係る光トリガサイリスタ１の第２の実施の形態を示す回路図であり、この光トリガサイリスタ１を光照射する入力側のＬＥＤ１０も図示してある。
【００２４】
この光トリガサイリスタ１は、光照射によってアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間が遮断状態から導通状態に移行するものであって、サイリスタ２と、抵抗３と、Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７と、フォトダイオードアレイ６と、を有している。
【００２５】
そして、サイリスタ２のＰ型ゲート２ｃとカソード２ｄとの間に抵抗３を接続し、サイリスタ２のＰ型ゲート２ｃとＰチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７のドレインとを接続し、サイリスタ２のカソード２ｄとＰチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７のソースとを接続し、Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７のゲートとフォトダイオードアレイ６のアノードとを接続し、サイリスタ２のカソード２ｄとフォトダイオードアレイ６のカソードとを接続してある。
【００２６】
次に、上記構成による光トリガサイリスタ１の動作について説明する。ターンオフ時、すなわち入力側端子１０ａ，１０ｂ間に入力信号が入力されていない状態では、ＬＥＤ１０が光を発生させないので、フォトダイオードアレイ６は光起電力を発生させず、Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７はオン状態になっている。これにより、サイリスタ２のＰ型ゲート・カソード間インピーダンスが、ほぼＰチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７のオン抵抗と略等しくなり、低く抑えられているので、カソード端子Ｋに対してアノード端子Ａが正電位となるような急峻な立ち上がり電圧が印加されても、サイリスタ２は、オフ状態からオン状態に移行することはない。
【００２７】
ターンオン時、すなわち光トリガサイリスタ１のアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間を導通させるときには、入力側端子１０ａ，１０ｂ間に入力信号を入力する。すると、ＬＥＤ１０が光を発生させて光トリガサイリスタ１に光を照射する。ＬＥＤ１０から光照射されたフォトダイオードアレイ６は、光起電力を発生させて、Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７のゲート電圧を上昇させて、このＰチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７をオン状態からオフ状態に移行させる。これにより、サイリスタ２のＰ型ゲート・カソード間インピーダンスは抵抗３の抵抗値と略等しくなる。このとき同時にサイリスタ２にも光照射されて、主としてＮ型ゲート２ｂ中に電子正孔対が発生し、Ｐ型ゲート２ｃからカソード２ｄに向かって光励起電流が流れるので、やがて光照射量が所定量を超えると光トリガされて遮断状態から導通状態に移行する。その結果、光トリガサイリスタ１のアノード端子Ａとカソード端子Ｋとの間が導通するのである。
【００２８】
したがって、上記構成によれば、ターンオフ時には、サイリスタ２のＰ型ゲート・カソード間インピーダンスがほぼＰチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７のオン抵抗と略等しくなり、これを低く抑えることができ、ターンオン時には、サイリスタ２のＰ型ゲート・カソード間インピーダンスが抵抗３の抵抗値と略等しくなり、これを大きな値に設定することができるので、ノイズ耐量及びターンオン特性を同時に向上させられるものとなる。
【００２９】
また、Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７のしきい値を低い値に設定しておけば、このＰチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７をオフ状態からオン状態に移行させる際に、Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ７のゲートに印加する電圧が小さくてもよいので、フォトダイオードアレイ６を構成するフォトダイオード６ａの個数が少なくてもよいものとなり、また、ＭＯＳＦＥＴを１個で構成しているので、回路素子が少なくなり、以ってチップの寸法が一層、減少させられるものとなる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の光トリガサイリスタは、光照射によって遮断状態から導通状態に移行するサイリスタのＰ型ゲートとカソードとの間に、抵抗と、エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴと、を並列に接続すると共に、ターンオフ時には、このエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴをオン状態にしておいてサイリスタのＰ型ゲート・カソード間インピーダンスを低く抑え、ターンオン時には、このエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴをオフ状態にしてサイリスタのＰ型ゲート・カソード間インピーダンスを大きくする手段を設けてあるので、簡易な構成にて、ターンオン特性及びノイズ耐量を同時に向上させられるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光トリガサイリスタの第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】本発明に係る光トリガサイリスタの第２の実施の形態を示す回路図である。
【図３】従来の光トリガサイリスタを示す回路図である。
【符号の説明】
１        光トリガサイリスタ
２        サイリスタ
２ｂ    サイリスタのＮ型ゲート
２ｃ    サイリスタのＰ型ゲート
２ｄ    サイリスタのカソード
３        抵抗
４        第１のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
５        第２のＮチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
６        フォトダイオードアレイ
７        Ｐチャネルエンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
2004356189.tif 000003
【図２】
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【図３】
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