中心論題：

• 介紹FET型半導體繼電器和光電元件內置式控製電路的結構特點以及性能比較
• 介紹PhotoMOS繼電器中新開發的控製電路原理及性能
• 詳細介紹PhotoMOS繼電器的使用注意事項

解決方案：

• 利用與輸入LED進行光耦合的光電二極管陣列實現導通時間的有效減少
• 通過采用N.C.元件增強抗外來幹擾能力
• 通過旁路元件使光電流高效率流入電路中

機械式繼電器的缺陷是靈敏度差、存在動作噪聲以及開關次數多影響壽命等問題，本文介紹PhotoMOS繼電器控製電路的特點
、結構和典型電路，以及確保可靠使用的注意事項。

圖1  FET型半導體繼電器的基本電路

圖1表示FET型半導體繼電器是一種最基本的電路。該電路因輸出元件的功率MOSFET是電壓驅動型元件，因此，由於光電二極管陣列(P.D.A)供給的電壓，而柵極電容被充電
，通過使柵極電壓上升到開啟電壓值(門檻電壓)
，就可使繼電器動作。

但是
，要想使繼電器複位，就必須相反地使柵極所充的電荷盡快放電。在圖1所示的電路中，恢複時間過長，因此不可能被繼電器使用。

光電元件內置式控製電路
PhotoMOS繼電器通過圖2所示的光電元件中內置的控製電路來解決上述問題。該控製電路對於達到動作時間與恢複時間保持良好平衡的開關特性、以及對輸入LED電流的高靈敏度特性，起到了最重要的作用。
 
圖2  PhotoMOS繼電器的等效電路

光電元件內置式控製電路如圖3(a)到(c)所示。這些電路的簡單說明如下：

圖3  FET型半導體繼電器的控製電路示例

(a) 圖的控製電路
該控製電路是基本型控製電路。為了加快關斷時間
，關斷時要使輸出MOS的柵極電容放電
，在柵極和源極間連接固定電阻。但在導通時
，為對輸出MOS的柵極電容進行充電，來自它的光電二極管(P.D.A)的光電流通過該電阻而泄漏，因此
，導通時間就會變長。

另外，如圖4所示，輸出電流對輸入電流的變化也在平穩地發生變化，因此
，存在著切換元件要求的速動性較差
、而溫度變化造成的特性變動也較大等缺點。
 
圖4  繼電器的切換特性
 

(b)圖的控製電路

該電路的速動性與(a)電路相比較好一些，但輸出MOS的柵極和源極間插入的晶體管是常開型的，因此，抗外來幹擾的能力變弱。

(c)圖的控製電路

該電路作為放電電路
，使用了常閉型(N.C.)的元件，因此，關斷時輸出MOS的電荷可以快速放電。另外，導通時該元件通過第2光電二極管陣列被偏置到處於開放狀態，由於第1光電二極管陣列的光電流高效率地傳送到輸出MOS的柵極上，因此與(a)的電路相比
，導通時間也會變短。

通過該N.C.元件，速動性也得到大幅度改善。但是，需要2列光電二極管陣列是它的缺點。
 
新控製電路的原理
上述電路各有利弊，為了製造出高性能(高靈敏度
、快速
、抗幹擾)且低成本的繼電器
，在PhotoMOS繼電器中配置了如圖5所示的新開發的電路結構的光電元件。

圖5  新開發的控製電路

在該電路中，與輸入LED進行光耦合的光電二極管陣列
，接受輸入信號發光產生的光電流，通過偏置電阻使N.C.元件處於開放狀態。這樣同時具備(c)電路中第2光電二極管陣列的作用。

另外，與圖3(c)的電路相同，通過采用N.C.元件，當無輸入信號時，功率MOS的柵極源極間出現短路，抗外來幹擾能力較強，同時如圖4所示，也可進一步達到良好的速動性。

tongguopangluyuanjian
，shipianzhidianzuliangduandedianweixiajiangkongzhizaiyidingyuzhiyixia
，yupianzhidianzudedaxiaowuguan，qidaoshiguangdianliugaoxiaolvliurudianludezuoyong。gaipangluyuanjiancharudianludeqingkuangjixiangfandeqingkuangxiadeshurudianliu-動作時間的特性如圖6所示。

圖6  繼電器的動作時間的輸入電流特性

由圖6得(de)知(zhi)，無(wu)旁(pang)路(lu)元(yuan)件(jian)時(shi)，即(ji)使(shi)增(zeng)加(jia)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)，光(guang)電(dian)流(liu)也(ye)受(shou)偏(pian)置(zhi)電(dian)阻(zu)限(xian)製(zhi)，動(dong)作(zuo)時(shi)間(jian)可(ke)處(chu)於(yu)飽(bao)和(he)狀(zhuang)態(tai)。對(dui)此(ci)，當(dang)有(you)分(fen)路(lu)元(yuan)件(jian)時(shi)，出(chu)現(xian)動(dong)作(zuo)時(shi)間(jian)跟(gen)隨(sui)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)量(liang)的(de)情(qing)況(kuang)，也(ye)可(ke)適(shi)應(ying)高(gao)速(su)動(dong)作(zuo)的(de)需(xu)求(qiu)。

PhotoMOS繼電器的使用注意事項
PhotoMOS繼電器的可靠性
，是由元件自身具有的應力耐性，如對電應力、熱應力
、機械性應力
、濕shi氣qi侵qin入ru等deng外wai部bu應ying力li的de承cheng受shou程cheng度du來lai決jue定ding的de。因yin此ci
，如ru果guo元yuan件jian結jie構gou即ji使shi有you一yi部bu分fen較jiao薄bo弱ruo
，應ying力li造zao成cheng的de反fan應ying也ye會hui使shi該gai部bu分fen運yun行xing異yi常chang，造zao成cheng重zhong大da故gu障zhang。

為了確保PhotoMOS繼電器的可靠使用，要考慮會加速引發故障的外部應力---環境因素。環境因素通常是錯綜複雜的。例如：腐蝕造成斷線就是因溫度和濕度兩種因素引起的。應力可分為自然環境因素和人為因素兩種情況。自然環境因素有溫度、濕度、氣壓、鹽份、雷擊造成的過電壓衝擊等。其中溫度和濕度是最重要的因素。下麵是使用過程應該注意的事項。

1. 一yi般ban情qing況kuang下xia
，溫wen度du升sheng高gao會hui使shi化hua學xue反fan應ying速su度du加jia快kuai，因yin此ci，作zuo為wei主zhu要yao故gu障zhang的de機ji械xie性xing故gu障zhang會hui由you於yu升sheng溫wen而er加jia速su。實shi際ji使shi用yong中zhong，除chu該gai環huan境jing溫wen度du外wai，也ye需xu要yao考kao慮lv到dao電dian力li消xiao耗hao帶dai來lai的de自zi身shen發fa熱re和he因yin此ci而er造zao成cheng的de溫wen度du變bian化hua。溫wen度du變bian化hua使shi熱re膨peng脹zhang率lv不bu同tong的de物wu質zhi的de接jie合he部bu上shang發fa生sheng畸ji變bian應ying力li，反fan複fu出chu現xian會hui引yin起qi疲pi勞lao，造zao成cheng氣qi體ti密mi封feng部bu位wei密mi封feng不bu良liang
、芯片焊接接合不良、焊絲斷開等。另外，斷斷續續使用時，必須考慮使用器械或元件自身的發熱施加在元件上的溫度變化造成的影響。

2.濕度主要是吸附在物體表麵而提高表麵的電導率
，增大漏泄電流，引起產品特性不良、動作不良，同時，還促進化學及電化學的反應而產生金屬腐蝕。PhotoMOS繼電器采用了改良樹脂材料進行封裝，已達到不遜色於氣體密封的狀態，通常使用中幾乎不會出現濕度變化引起的問題。

3. 人為因素造成的損壞也要注意。例如要避免在搬運裝載過程中、電路板的超聲波清洗中、發生摔落過程中、安裝時的掉落衝擊的振動引起的破壞。印刷電路板焊錫時的加熱和焊錫過程也要按照規定的工藝進行。

4. 超出產品規格的最大額定是使用不當的一種常見情況。例如：超過額定電壓使用
、超過額定負載使用等等。建議在使用之前
，認真閱讀廠家提供的PhotoMOS繼電器使用中的事故與故障模式。