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公開番号2024053452
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-15
出願番号2022159750
出願日2022-10-03
発明の名称半導体スイッチ
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H03K 17/687 20060101AFI20240408BHJP(基本電子回路)
要約
【課題】より短い時間で導通状態となる半導体スイッチを提供する。
【解決手段】本実施形態によれば、半導体体スイッチは、スイッチングトランジスタと、送信素子と、受信素子と、電源回路と、を備える。スイッチングトランジスタは、一対の出力端子間に接続される。送信素子は、入力信号が入力される。受信素子は、送信素子への入力信号の入力に基づき、送信素子と絶縁状態で第1電流を生成する。電源回路は、第1電流の発生に応じて、電源電流をスイッチングトランジスタの制御電極に供給する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
一対の出力端子間に接続されるスイッチングトランジスタと、
入力信号が入力される送信素子と、
前記送信素子への前記入力信号の入力に基づき、前記送信素子と絶縁状態で第１電流を生成する受信素子と
前記第１電流の発生に応じて、電源電流を前記スイッチングトランジスタの制御電極に供給する電源回路と、
を備える、半導体スイッチ。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記送信素子は、入力信号の入力に基づき発光する第１発光素子であり、
前記受信素子は、光を受けた時に光起電力を発生する第１光起電力素子を少なくとも有しており、
光を受けた時に光起電力を発生する第２光起電力素子を更に備え、
前記電源回路は、所定の電圧に達した前記第２光起電力素子から供給される電流に応じて、前記電源電流を出力する、請求項１に記載の半導体スイッチ。
【請求項３】
第２発光素子を更に備え、
前記第２光起電力素子は、前記第２発光素子からの光を受けた時に光起電力を発生し、
前記第２発光素子は、前記第１発光素子よりも前に点灯される、請求項２に記載の半導体スイッチ。
【請求項４】
前記スイッチングトランジスタは、第１ＭＯＳＦＥＴと第２ＭＯＳＦＥＴとが前記一対の出力端子間に直列に接続され、前記第１ＭＯＳＦＥＴと前記第２ＭＯＳＦＥＴとのソース同士が互いに結合され、
前記制御電極は、前記第１ＭＯＳＦＥＴと前記第２ＭＯＳＦＥＴとのゲートであり、
前記第１ＭＯＳＦＥＴ、及び前記第２ＭＯＳＦＥＴは、前記第１光起電力素子が生成する電流に加えて、前記電源電流により充電され、導通状態になる、請求項３に記載の半導体スイッチ。
【請求項５】
前記第１光起電力素子の正極側の一端に接続される電流分流回路を更に備え、
前記電流分流回路の一方の出力ノードは前記電源回路に接続され、
前記電流分流回路の他方の出力ノードは前記制御電極に接続され、
前記電源回路は、前記電流分流回路の前記一方の出力ノードから供給される電流に応じて、前記電源電流を出力する、請求項４に記載の半導体スイッチ。
【請求項６】
前記一対の出力端子間に双方向に流れる過電流を検知可能である電流検知回路と、
前記電流検知回路の出力値に応じて、前記第１ＭＯＳＦＥＴ、及び前記第２ＭＯＳＦＥＴのゲートを所定の低電位にし、非導通状態にする保護回路と、
を更に備える、請求項５に記載の半導体スイッチ。
【請求項７】
前記保護回路は、前記電源回路から供給される駆動電流により駆動される、請求項６に記載の半導体スイッチ。
【請求項８】
前記電流検知回路は、直列接続された第３ＭＯＳＦＥＴ、第１検知抵抗、第２検知抵抗、及び第４ＭＯＳＦＥＴを有し、
前記第３ＭＯＳＦＥＴのドレインが前記出力端子間の一方
に接続され、前記第３ＭＯＳＦＥＴのソースが前記第１検知抵抗の一端に接続され、前記第１検知抵抗の他端が前記第２検知抵抗の一端に接続され、前記第２検知抵抗の他端が前記第４ＭＯＳＦＥＴのソースに接続され、前記第４ＭＯＳＦＥＴのドレインが前記出力端子間の他方に接続され、
前記電源回路は、前記電流分流回路の前記一方の出力ノードから供給される電流に応じて、前記第３ＭＯＳＦＥＴのゲートと、前記第４ＭＯＳＦＥＴとのゲートに前記電源電流を供給し、
前記保護回路には、前記第１検知抵抗の第１両端電圧、及び前記第２検知抵抗の第２両端電圧が前記出力値として供給され、
前記保護回路は、前記第１両端電圧、及び前記第２両端電圧の少なくとも一方が設定電圧を超えた場合に、前記第１ＭＯＳＦＥＴ、前記第２ＭＯＳＦＥＴ、前記第３ＭＯＳＦＥＴ、及び前記第４ＭＯＳＦＥＴのゲートを前記所定の低電位にする、請求項６に記載の半導体スイッチ。
【請求項９】
前記保護回路は、
所定の設定温度を超えたことを示す出力信号を出力する加熱保護回路を更に有し、
前記保護回路は、前記出力信号に応じて、前記第１ＭＯＳＦＥＴ、及び前記第２ＭＯＳＦＥＴのゲートを前記所定の低電位にする、請求項８に記載の半導体スイッチ。
【請求項１０】
前記電源回路は、定電圧源から供給される電源電流を、前記制御電極に供給する、請求項１に記載の半導体スイッチ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体スイッチに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の半導体スイッチは、入力信号に応じて発光する発光素子の光を受光して光起電力を発生する光起電力素子を有する。また、この光起電力が印可され、ゲート－ソース間に電荷が充電されることにより、導通状態に変化する出力用のスイッチングトランジスタを有する。ところが、電荷が充電されるまでに時間がかかってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第３４９８６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、より短い時間でスイッチングトランジスタを導通状態にすることが可能な半導体スイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態によれば、半導体体スイッチは、スイッチングトランジスタと、送信素子と、受信素子と、電源回路と、を備える。スイッチングトランジスタは、一対の出力端子間に接続される。送信素子は、入力信号が入力される。受信素子は、送信素子への入力信号の入力に基づき、送信素子と絶縁状態で第１電流を生成する。電源回路は、第１電流の発生に応じて、電源電流をスイッチングトランジスタの制御電極に供給する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１実施形態に係る半導体スイッチの半導体集積回路例を示す図。
第１実施形態に係る半導体スイッチの構成例を示す回路図。
第２実施形態に係る半導体スイッチの半導体集積回路例を示す図。
第２実施形態に係る半導体スイッチの構成例を示す回路図。
第３実施形態に係る半導体スイッチの半導体集積回路例を示す図。
第３実施形態に係る半導体スイッチの構成例を示す回路図。
第４実施形態に係る半導体スイッチの概略的なブロック図。
容量結合の回路例を模式的に示す図。
磁気結合の回路例を模式的に示す図。
第４実施形態に係る半導体スイッチにおける別の概略的なブロック図。
容量結合の回路例を模式的に示す図。
磁気結合の回路例を模式的に示す図。
第４実施形態に係る半導体スイッチにおける更に別の概略的なブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態では、半導体スイッチの特徴的な構成および動作を中心に説明するが、半導体スイッチには以下の説明で省略した構成および動作が存在しうる。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体スイッチ１ａの半導体集積回路例を示す概略構成図である。第１実施形態に係る半導体スイッチ１ａは、例えば、４ピンの半導体集積回路として構成される。端子１０ａがアノード（Ａｎｏｄｅ２）端子であり、端子１０ｂがカソード（Ｃａｔｈｏｄｅ）端子であり、端子１０ｃが第１出力（Ｏ１）端子であり、端子１０ｄが第２出力（Ｏ２）端子である。
【０００９】
図２は、図１で示した４ピンの半導体集積回路における半導体スイッチ１ａの構成例を示す回路図である。図２に示すように、半導体スイッチ１ａは、より短い時間で端子１０ｃ、１０ｄ間を導通状態することが可能である半導体スイッチである。この半導体スイッチ１ａは、発光素子１３と、第１フォトダイオードアレイ１６と、第２フォトダイオードアレイ１８と、電流分流回路２０と、電源回路２２と、ゲート抵抗２４と、Ｎｃｈスイッチングトランジスタ２６ａ、２６ｂと、過電流検知回路２８と、保護回路３４と、Ｎｃｈスイッチングトランジスタ３６と、ＶＧ１＿ｉｎｔ放電回路３８と、双方向ツェナーダイオード４１ａ、４１ｂと、複数のダイオード４４～５２と、を、備える。また、保護回路３４は、過熱保護回路３４ａと、過電流保護回路３４ｂと、論理和回路３４ｃと、を有する。さらにまた、ＶＧ１＿ｉｎｔ放電回路３８は、Ｎｃｈディプレションスイッチングトランジスタ４０と、バイポーラトランジスタ４２と、抵抗Ｒ１とを有する。
【００１０】
発光素子１３は、例えば発光ダイオードである。この発光素子１３は、入力端子１０ａと、入力端子１０ｂとの間に入力される入力信号に応じて光信号を発光する。
（【００１１】以降は省略されています）

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