CN104350275B - 点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置 - Google Patents

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Abstract

一种点火器(200)，其不设置耗尽型IGBT，将主IGBT(3)与传感IGBT(4)之间的距离设为100μm以上、700μm以下，优选为100μm以上、200μm以下。控制点火器(200)，在主IGBT(3)的过电流达到规定的上限值之前，使传感IGBT(4)的传感电流饱和。从而可以提供一种防止电流限制时主IGBT(3)的集电极电流过冲的小型点火器(200)，以及搭载该点火器(200)的小型、防止误点火的内燃机用点火装置(100)。

Description

点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置
技术领域
本发明涉及一种点火器、点火器的控制方法以及搭载有该点火器的内燃机用点火装置。
背景技术
近年来，人们对于提高汽车“安全性”“舒适性”“环保性”的要求日益强烈。随着汽车电子化的加速发展，每一台车的半导体使用量增加，要求车载用半导体产品实现“高可靠性”“小型化”“价格低廉”。内燃机用点火装置也一样，要求实现小型化以节省发动机空间，高能源效率以提高燃油效率、环保性，还要求构成内燃机用点火装置的点火器也实现小型化，性能方面实现高电流、高耐压化。
现有的点火器主要采用根据电流检测用分流电阻的压降来检测电流的电流检测方式，所述电流检测用分流电阻串联连接到绝缘栅双极型晶体管(IGBT：Insulated GateBipolar Transi stor，以下，称为主IGBT)，所述绝缘栅双极型晶体管用于断开流入点火线圈一次侧的一次电流。但是，如果集电极-发射极之间的饱和电压VCE(sat)和电流检测用分流电阻所产生的电压之和变大，则点火器的损失会增大。
另一方面，在利用并联连接到主IGBT的传感(sense)IGBT进行电流检测、控制的传感IGBT方式中，由于将电流检测用分流电阻(传感电阻)串联连接到传感IGBT，因此，就不需要串联连接到主IGBT的电流检测用分流电阻。这样一来，不需要串联连接到主IGBT的电流检测用分流电阻，点火器的损失就不会增大。因此，传感IGBT方式目前被广泛使用。
接下来，对现有的内燃机用点火装置的构成进行说明。图9是表示现有内燃机用点火装置500的主要部分电路构成的电路图。图9所示的现有内燃机用点火装置500具备点火器600、点火线圈202、火花塞203。点火器600具备IGBT部51、控制IC部52、电池电阻RB、电容器CBG。点火器600是由半导体芯片D1和半导体芯片D2组成的多芯片点火器601。
形成于半导体芯片D1的IGBT部51具备主IGBT3、传感IGBT4、耗尽型IGBT20、GC间齐纳二极管5(G指栅极，C指集电极)、浪涌保护用GE间齐纳二极管6(E指发射极)、二极管7、电阻8、浪涌保护用传感GE间齐纳二极管9、浪涌保护用电阻10、浪涌保护用齐纳二极管11。传感IGBT4具有和主IGBT3共用的集电极3a。
耗尽型IGBT20连接在主IGBT3的集电极3a和栅极3b之间。耗尽型IGBT20具有提高主IGBT3的栅极电位，抑制主IGBT3的集电极电流Ic的振荡的功能。GC间齐纳二极管5连接在主IGBT3的栅极3b和集电极3a之间。GC间齐纳二极管5具有对传感IGBT4及主IGBT3的集电极电压VCE进行钳位的功能。GE间齐纳二极管6连接在主IGBT3的栅极3b和发射极3c之间。
二极管7连接在主IGBT3的发射极3c和传感IGBT4的发射极4c之间。二极管7具有使传感IGBT4的发射极电压高于主IGBT3的发射极电压的功能。该二极管7是串联数不同的齐纳二极管反并联连接而成的双向非对称齐纳二极管。电阻8连接在主IGBT3的栅极3b和传感IGBT4的栅极4b之间。电阻8具有使传感IGBT4的栅极电压低于主IGBT3的栅极电压的功能。
传感GE间齐纳二极管9连接在传感IGBT4的栅极4b和发射极4c之间。电阻10的一端连接到主IGBT3的栅极3b和GC间齐纳二极管5和电阻8的连接点8a。齐纳二极管11连接在电阻10的另一端和地线之间。电阻10和齐纳二极管11的连接点11a连接到控制IC部52的栅极端子GATE。另外，传感IGBT4的发射极4c连接到控制IC部52的传感端子SNS。
形成于半导体芯片D2上的控制IC部52具备传感电阻Rsns、传感端子SNS、栅极端子GATE、电池端子BM、控制端子SIN以及接地端子GND等。该控制IC部52中形成有未图示的电流限制电路、过热检测电路等。传感电流Isns流入传感电阻Rsns，从而产生传感电压Vsns。
电池端子BM经由电池电阻RB，连接到多芯片点火器601的电池端子B。电池电阻RB和电容器CBG的连接点连接到点火线圈202的一端。控制IC部52的控制端子SIN连接到多芯片点火器601的控制端子S。控制IC部52的接地端子GND连接到多芯片点火器601的接地端子G。
主IGBT3的集电极3a连接到IGBT部51的集电极端子CM。集电极端子CM连接到多芯片点火器601的集电极端子C。多芯片点火器601的集电极端子C连接到点火线圈202一次侧的另一端。点火线圈202二次侧的另一端连接到火花塞203的一端。火花塞203的另一端连接到地线。
接着，对构成现有的多芯片点火器601(现有品)的IGBT部51的主IGBT3以及传感IGBT4的配置进行说明。图10是表示图9的主IGBT3以及传感IGBT4的平面配置的俯视图。图10中示有两个现有品(以下，称为现有品No1、No2)。现有品No1、No2的传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L不同。在图10中，为了明确传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L的差异，在一幅图上示有现有品No1、No2，但现有品No1、No2表示的是互不相同的多芯片点火器601的一例。也就是说，现有品No1、No2都是分别配置有传感IGBT4和主IGBT3各一个的结构，图10中的两个传感IGBT4中，右侧为现有品No1的传感IGBT4，左侧为现有品No2的传感IGBT4。
如图10所示，主IGBT3例如具有凹多边形的平面形状，至少一个内角呈大于180度的角度(凹角)。传感IGBT4与主IGBT3的、构成呈凹角的内角的两条边相向配置。现有品No1、No2的传感IGBT4均配置在与主IGBT3的、构成呈凹角的内角两条边中的一条边相隔规定距离L处，且靠近构成呈凹角的内角的另一条边配置。现有品No1中，传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L为800μm。现有品No2中，传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L为1000μm。
另外，图10中，为了引出从主IGBT3流入传感IGBT4的过大的空穴电流，提高传感率(＝集电极电流Ic/传感电流Isns)，有时还会设置虚线所示的p+引出区域4e，以包围传感IGBT4的周围。
继而，对图9的内燃机用点火装置500的动作进行说明。从电池端子B对控制IC部52施加电压。该电压即为控制IC部52的电源电压。另外，经由点火线圈202以及IGBT部51的集电极端子CM，从电池端子B对主IGBT3施加电压。
首先，对内燃机用点火装置500的正常动作进行说明。如果从未图示的ECU(EngineControl Unit，发动机控制单元)向构成内燃机用点火装置500的多芯片点火器601的控制端子S输入导通的控制信号，则该控制信号被施加给控制IC部52的控制端子SIN。如果向控制端子SIN输入控制信号，则在控制IC部52对信号进行处理，并从控制IC部52的栅极端子GATE，经由IGBT部51的电阻10，向主IGBT3的栅极3b输入栅极信号，与此同时，经由电阻8向传感IGBT4的栅极4b输入栅极信号。
由于同时向主IGBT3以及传感IGBT4输入栅极信号，主IGBT3以及传感IGBT4同时导通。借此，作为主电流的集电极电流Ic从电池端子B经由点火线圈202流入主IGBT3，与此同时，传感电流Isns流入传感IGBT4。由于传感电流Isns通过传感电阻Rsns流向地线，因此，在传感电阻Rsns的两端会产生传感电压Vsns。将该传感电压Vsns输入到控制IC部52中，利用未图示的逻辑电路进行处理，然后从栅极端子GATE输出最佳的栅极信号。
另一方面，如果对多芯片点火器601的控制端子S施加关断的控制信号，则主IGBT3和传感IGBT4同时关断。如果主IGBT3关断，则通过点火线圈202流入主IGBT3的集电极电流Ic被断开，在由点火线圈202的电感L和电流变化率dIc/dt产生的感应电动势(＝L×dIc/dt)的作用下，点火线圈202的二次侧产生高电压。如果将该高电压施加到火花塞203，则火花塞203会放电，对省略图示的燃料室内的混合气体点火。如果将储存在点火线圈202中的能量释放，则在火花塞203的熄火作用下被熄灭。
接着，使用下述图12，对内燃机用点火装置500的异常动作进行说明。由于某一异常有过电流流入主IGBT3时，控制IC部52的传感电阻Rsns所产生的传感电压Vsns变大。因此，利用控制IC部52的未图示的电流限制电路对该传感电压Vsns进行处理，降低从栅极端子GATE输出的栅极电压VGE，将流入主IGBT3的集电极电流Ic抑制为过电流限制电流值Io。
此时，如果流动的集电极电流Ic超出过电流限制电流值Io，由于栅极电压VGE的降低，集电极电流Ic会经过峰值Ip，急剧降低为过电流限制电流值Io。该峰值Ip和过电流限制电流值Io之差(落差)较大时，集电极电流Ic的下降(过冲)变大，集电极电压VCE大幅振荡。由于该集电极电压VCE大幅振荡，点火线圈202的二次侧电压升高，火花塞203误点火。
为了抑制导致该集电极电压VCE振荡的、集电极电流Ic的过冲，如图9所示，现有的点火器600设有耗尽型IGBT20(例如，参考下述专利文献1)。通过使用该耗尽型IGBT20作为恒流电路，可以提高主IGBT3的栅极电压VGE。由于该栅极电压VGE提高，过电流限制电流值Io被提高，主IGBT3的集电极电流Ic的过冲变小，集电极电压VCE的振荡得到抑制。因此，点火线圈202的二次侧电压得到抑制，可以防止火花塞203误点火。
另外，耗尽型IGBT20使栅极和发射极短路，从而构成恒流电路。另外，图9所示的多芯片点火器601中，IGBT部51和控制IC部52形成在不同的半导体芯片D1、D2上，这些半导体芯片D1、D2固定在省略图示的引线框架或带导电图案的陶瓷基板等上。
接下来，对记载了点火器的相关专利文献进行说明。首先，下述专利文献1记载了以下内容。在具有保护电路的点火器中，由于发生过电流等异常而要切断IGBT时，使IGBT的集电极电流经由传感IGBT分流至传感电阻，感测其电位差。继而，当感测出的电位差高于固定值时，降低IGBT的栅极电压，抑制IGBT的电流增加。
届时，类似IGBT的MOS栅极(由金属-氧化膜-半导体组成的绝缘栅极)型元件中，饱和电流相对于集电极电压是固定的，因此，如果降低栅极电压，IGBT的电流就会急剧降低为对应降低后的栅极电压的电流。由于电流的这一急剧降低，线圈产生感应电动势，IGBT的集电极电压急剧增高。由于该急剧增高的集电极电压，本次的IGBT的电流减少。感测到该IGBT电流的减少后，本次的栅极电压再次增加，以使电流流入IGBT。据此，本次的集电极电压急剧减少。如此反复便为集电极电压的振荡。相应于该振荡时的集电极电压，火花塞的电压超出放电电压，发生误点火。
为了防止这类问题的发生，在IGBT的集电极-栅极之间***作为恒流电源的耗尽型IGBT。借此，在过电流感测时，需要降低栅极电压的时候，恒流电源会相应于集电极电压的增加，使栅极电压上升，从而补偿栅极电压的降低。也就是说，栅极电压的降低幅度变小，栅极电压的降低也趋缓。因此，IGBT电流的降低幅度变小，电流的减少也趋缓，故集电极电压的振荡得到抑制。从而可以防止火花塞的误点火。
此外，下述专利文献2记载了以下内容。有一种单芯片点火器，其将主IGBT、传感IGBT、耗尽型IGBT、保护电路(相当于图9的控制IC部)搭载于一个芯片上。在传感IGBT配置在靠近主IGBT的位置(＝800μm)的情况下，当发生异常时(产生过电流时等)，主IGBT的电流流入传感IGBT，传感电阻的压降变为较高值，检出主IGBT的电流显著大于实际电流值。这种情况下，根据检出的传感电阻的过大压降，保护电路对主IGBT的栅极端子发挥减小栅极电压的作用，以便将主IGBT的电流减小为主IGBT的规定电流值以下的电流。
当主IGBT的栅极电压变小时，主IGBT的电流也变小，因此流入传感IGBT的电流也会变小。借此，本次的传感电阻的压降变为较小值，为了增加主IGBT的电流，保护电路会提高主IGBT的栅极电压，因此主IGBT的电流增加。重复这一反馈动作，主IGBT的集电极电流产生振荡。通过集电极电流的振荡，在点火线圈的电感作用下产生感应电动势，因此，集电极电压会以较大的振幅产生振荡，火花塞发生误点火。
与此相对，通过使主IGBT和传感IGBT之间相隔1500μm以上，当发生异常时，主IGBT的电流流入传感IGBT，传感电阻的压降不会叠加。因此，集电极电压不会产生振荡，可以消除火花塞误点火。
另外，从主IGBT流向传感IGBT的电流(空穴电流)变少，软关断时的电流波形的振荡得到抑制。软关断是指当发生过电流等异常时，使主IGBT的集电极电流缓慢地断开，抑制集电极电压的急剧增高。
此外，下述专利文献3记载了以下内容。主IGBT具有传感IGBT，而传感IGBT具备过电流感测功能。传感IGBT被空穴引出用p阱区域所包围。尤其是在下述专利文献3所记载的图2中，在与配置有多个传感IGBT、具有大致矩形平面形状的传感IGBT区域的三边分别垂直相隔的三个方向上，传感IGBT区域与主IGBT相隔最短距离而毗邻。在与传感IGBT区域剩余一边垂直相隔的一个方向上，传感IGBT区域与主IGBT隔开充分长于其与主IGBT的最短距离的距离，并且隔着p阱区域与主IGBT毗邻。通过将传感IGBT区域与主IGBT的最短距离设为100μm以上，使传感率的电压依赖性固定。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平9-280147号公报
专利文献2：日本专利特开2009-117786号公报
专利文献3：日本专利特开平7-245394号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
然而，上述现有技术存在以下问题。如图9所示，通过附加耗尽型IGBT20，如图10所示，即便使传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L在1000μm左右，在电流限制时主IGBT3的集电极电流Ic的过冲仍被抑制为较小值。
但是，为了满足点火器600的小型化要求，需要减小配置有IGBT部51的半导体芯片D1的面积，在半导体芯片D1上设置耗尽型IGBT20会妨碍小型化的实现。这是因为，虽然如上所述耗尽型IGBT20具有抑制集电极电流Ic的过冲这一优秀的效果，但在半导体芯片D1的平面上，耗尽型IGBT20占用的面积较大。
因此，为了进一步实现小型化以及降低成本，需要在具备主IGBT3的多芯片点火器601中不设置耗尽型IGBT20，减小芯片面积。然而，如果不设置耗尽型IGBT20，如上所述，当发生异常时，也就是说有过电流流入集电极时，就无法抑制集电极电流Ic的减少，随之也无法抑制集电极电压VCE的急剧增高。因此，需要具备一种全新的可以取代耗尽型IGBT20的保护功能，且不会增加芯片面积。
为了消除上述现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以抑制电流限制时集电极电流的过冲并且可以实现小型化的点火器以及点火器的控制方法。另外，为了消除上述现有技术所存在的问题，本发明的目的还在于提供一种搭载可以抑制电流限制时集电极电流过冲的点火器，可以防止误点火，并且可以实现小型化的内燃机用点火装置。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，实现本发明的目的，本发明所涉及的点火器的控制方法是具备主绝缘栅型晶体管、传感绝缘栅型晶体管以及控制电路的点火器的控制方法，具有以下特征。上述主绝缘栅型晶体管控制主电流的通电或断开。上述传感绝缘栅型晶体管和上述主绝缘栅型晶体管配置在同一半导体基板上，与该主绝缘栅型晶体管并联配置，感测该主绝缘栅型晶体管的电流值。上述控制电路根据流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流值，计算出上述主绝缘栅型晶体管的电流值，并根据该计算出的上述主绝缘栅型晶体管的电流值，控制该主绝缘栅型晶体管的栅极电压，从而控制上述主绝缘栅型晶体管的电流。并且，在过电流流入上述主绝缘栅型晶体管，该过电流值达到规定的上限值之前，利用上述控制电路，根据流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流值，计算出上述主绝缘栅型晶体管的电流值，并降低上述栅极电压，以使该主绝缘栅型晶体管的电流变为上述过电流的规定上限值。
此外，在上述发明中，在上述主绝缘栅型晶体管的上述过电流达到规定的上限值之前，本发明所涉及的点火器的控制方法可以使流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流饱和。
另外，为了解决上述技术问题，实现本发明的目的，本发明所涉及的点火器具有以下特征。设有控制主电流的通电或断开的主绝缘栅型晶体管。在与上述主绝缘栅型晶体管相同的半导体基板上，设有传感绝缘栅型晶体管，其与该主绝缘栅型晶体管并联配置，感测该主绝缘栅型晶体管的电流值。设有控制电路，其根据流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流值，计算出上述主绝缘栅型晶体管的电流值，并根据该计算出的上述主绝缘栅型晶体管的电流值，控制该主绝缘栅型晶体管的栅极电压，从而控制上述主绝缘栅型晶体管的电流。上述控制电路使从该控制电路输出的上述栅极电压减少，限制流入上述主绝缘栅型晶体管的过电流。并且，在利用上述控制电路将上述栅极电压减少为上述主绝缘栅型晶体管电流变为上述过电流的规定上限值时的上述栅极电压的电压值的时刻，流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流处于饱和区域。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述主绝缘栅型晶体管和上述传感绝缘栅型晶体管之间的间隔可以为100μm以上、700μm以下。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述传感绝缘栅型晶体管的周围可以被载流子引出层呈矩形地包围，所述载流子引出层用于引出从上述主绝缘栅型晶体管流入上述传感绝缘栅型晶体管的载流子。
另外，为了解决上述技术问题，实现本发明的目的，本发明所涉及的点火器具备主绝缘栅型晶体管以及传感绝缘栅型晶体管，具有以下特征。上述主绝缘栅型晶体管具有：第二导电型第二半导体层，其有选择地设置在第一导电型第一半导体层的第一主面侧的表面层；第一导电型第三半导体层，其有选择地设置在上述第二半导体层的内部；第一栅极电极，其隔着第一栅极绝缘膜，设置在上述第二半导体层的、被上述第三半导体层和上述第一半导体层所夹部分的表面上；以及第一主电极，其电连接到上述第二半导体层以及上述第三半导体层。上述传感绝缘栅型晶体管具有：第二导电型第四半导体层，其与上述第二半导体层隔开，并有选择地设置在上述第一半导体层的第一主面侧的表面层；第一导电型第五半导体层，其有选择地设置在上述第四半导体层的内部；第二栅极电极，其经由第二栅极绝缘膜，设置在上述第四半导体层的、被上述第五半导体层和上述第一半导体层所夹持部分的表面上；以及第二主电极，其电连接到上述第一主电极、上述第四半导体层以及上述第五半导体层。并且，上述主绝缘栅型晶体管和上述传感绝缘栅型晶体管之间的距离为100μm以上、700μm以下。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器的上述距离也可以为100μm以上、200μm以下
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述传感绝缘栅型晶体管的周围可以被载流子引出层呈矩形地包围，所述载流子引出层用于引出从上述主绝缘栅型晶体管流入上述传感绝缘栅型晶体管的载流子。
另外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述主绝缘栅型晶体管可以具有多边形的平面形状，具有由与上述传感绝缘栅型晶体管相向的相邻两边组成的L字型部分或者由相邻的三边组成的凹状部分，以包围该传感绝缘栅型晶体管的周围的一部分。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器在上述第一半导体层的第一主面侧的表面上还具备：浪涌保护用传感齐纳二极管，其连接在上述第二栅极电极和上述第一主电极之间；以及双向非对称二极管，其连接在上述第一主电极和上述第二主电极之间，使上述第二主电极的电位高于上述第一主电极的电位。并且，上述传感齐纳二极管以及上述双向非对称二极管可以分别与上述传感绝缘栅型晶体管的、未与上述主绝缘栅型晶体管相向的部分相向地配置。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述主绝缘栅型晶体管以及上述传感绝缘栅型晶体管可以配置为上述第一主电极和上述第二主电极经由上述双向非对称二极管的电极相连。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述传感齐纳二极管的平面面积可以大于上述双向非对称二极管的平面面积。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器可以是由第一半导体芯片和第二半导体芯片构成的多芯片点火器，所述第一半导体芯片至少形成有上述主绝缘栅型晶体管以及上述传感绝缘栅型晶体管，所述第二半导体芯片形成用于控制上述主绝缘栅型晶体管以及上述传感绝缘栅型晶体管的控制电路。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器可以是单芯片点火器，其在同一半导体芯片上至少形成有上述主绝缘栅型晶体管、上述传感绝缘栅型晶体管以及控制上述主绝缘栅型晶体管及上述传感绝缘栅型晶体管的控制电路。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述主绝缘栅型晶体管以及上述传感绝缘栅型晶体管可以是绝缘栅双极型晶体管，具备：第二导电型第六半导体层，其设置在上述第一半导体层的第二主面侧；以及第三主电极，其电连接到上述第六半导体层。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述主绝缘栅型晶体管以及上述传感绝缘栅型晶体管可以是绝缘栅型场效应晶体管，具备：第一导电型第六半导体层，其设置在上述第一半导体层的第二主面侧；第三主电极，其电连接到上述第六半导体层。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述主绝缘栅型晶体管可以为平面栅结构或沟槽栅结构，所述沟槽栅结构是在贯穿上述第三半导体层以及上述第二半导体层到达上述第一半导体层的沟槽内部，隔着上述第一栅极绝缘膜，设置有上述第一栅极电极。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器中上述传感绝缘栅型晶体管可以为平面栅结构或沟槽栅结构，所述沟槽栅结构是在贯穿上述第五半导体层以及上述第四半导体层到达上述第一半导体层的沟槽内部，隔着上述第二栅极绝缘膜，设置有上述第二栅极电极。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器还具备控制电路，其减少上述主绝缘栅型晶体管的栅极电压，以限制流入上述主绝缘栅型晶体管的过电流；在利用上述控制电路将上述栅极电压减少为上述主绝缘栅型晶体管电流变为上述过电流的规定上限值时的上述栅极电压的电压值的时刻，流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流可以处于饱和区域。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的点火器的特征在于：还具备控制电路，其在过电流流入上述主绝缘栅型晶体管，该过电流值达到规定的上限值之前，根据流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流值，计算出上述主绝缘栅型晶体管的电流值，并降低上述主绝缘栅型晶体管的栅极电压，以使上述主绝缘栅型晶体管的电流变为上述过电流的规定上限值。
另外，本发明所涉及的内燃机用点火装置特征在于：搭载有上述点火器。
此外，为了解决上述技术问题，实现本发明的目的，本发明所涉及的内燃机用点火装置搭载有具备主绝缘栅型晶体管、传感绝缘栅型晶体管以及控制电路的点火器，具有以下特征。上述主绝缘栅型晶体管控制主电流的通电或断开。上述传感绝缘栅型晶体管和上述主绝缘栅型晶体管配置在同一半导体基板上，与该主绝缘栅型晶体管并联配置，感测该主绝缘栅型晶体管的电流值。上述控制电路根据流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流值，计算出上述主绝缘栅型晶体管的电流值，并根据该计算出的上述主绝缘栅型晶体管的电流值，控制该主绝缘栅型晶体管的栅极电压，从而控制上述主绝缘栅型晶体管的电流。并且，控制上述点火器，在过电流流入上述主绝缘栅型晶体管，该过电流值达到规定的上限值之前，利用上述控制电路，根据流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流值，计算出上述主绝缘栅型晶体管的电流值，并降低上述栅极电压，以使该主绝缘栅型晶体管的电流变为上述过电流的规定上限值。
此外，在上述发明中，本发明所涉及的内燃机用点火装置控制上述点火器，在上述主绝缘栅型晶体管的上述过电流达到规定的上限值之前，可以使流入上述传感绝缘栅型晶体管的传感电流饱和。
发明效果
根据本发明所涉及的点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置，具有如下效果：即便不设置耗尽型IGBT，也可以防止电流限制时主IGBT的集电极电流过冲。
另外，根据本发明所涉及的点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置，具有如下效果：由于不设置耗尽型IGBT，从而实现了点火器的小型化，并且可以抑制主IGBT的集电极电流过冲，可以提供一种小型且可防止误点火的内燃机用点火装置。
附图说明
图1是表示本发明实施例1所涉及的内燃机用点火装置100的主要部分电路构成的电路图。
图2是表示构成图1的多芯片点火器201的IGBT部1的主IGBT3以及传感IGBT4的平面配置的俯视图。
图3是表示本发明品No1的电流限制时的动作波形的特性图。
图4是表示本发明品No1的主IGBT3的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹B2的特性图。
图5是表示本发明品No1的传感IGBT4的集电极电压VCE-传感电压Vsns的动作轨迹C2的特性图。
图6是表示主IGBT3-传感IGBT4间的距离L和传感电流Isns的关系的特性图。
图7是表示主IGBT3-传感IGBT4间的距离L和ICLosc的关系的特性图。
图8是本发明第二实施例所涉及的内燃机用点火装置300的主要部分构成图和表示搭载于该内燃机用点火装置300上的单芯片点火器401的主要部分电路构成的电路图。
图9是表示现有内燃机用点火装置500的主要部分电路构成的电路图。
图10是表示图9的主IGBT3以及传感IGBT4的平面配置的俯视图。
图11是表示搭载有实验用多芯片点火器801的实验用内燃机用点火装置700的构成的说明图。
图12是表示实验品No1的电流限制时的动作波形的特性图。
图13是表示实验品No1的主IGBT3的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹E2的特性图。
图14是表示实验品No1的传感IGBT4的集电极电压VCE-传感电压Vsns的动作轨迹F2的特性图。
图15是表示构成本发明的点火器200的IGBT部1的主要部分平面配置的俯视图。
图16是表示构成本发明的点火器200的IGBT部1的另一例的主要部分平面配置的俯视图。
图17是表示构成本发明所涉及的点火器200的IGBT的构成的剖视图。
具体实施方式
参考附图，在以下实施例中详细说明本发明所涉及的点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置的优选实施方式。在本说明书以及附图中，注有n或p的层或区域分别表示电子或空穴为大量载流子之意。此外，对n及p所附的+及-分别表示杂质浓度高于以及低于未附+及-的层或区域之意。另外，在以下实施例的说明以及附图中，对相同的构成赋予相同标号，省略重复说明。在本发明中，对于和现有相同的部位，赋予了相同标号。另外，本说明书中的“饱和”、“饱和区域”等术语是众所周知的MOSFET的“饱和区域”。也就是说，相对于沟道的耗尽层发生夹断，集电极-发射极间(CE间)的电压增加，集电极电流固定不变，以及固定不变的区域。另一方面，本说明书中的“线性区域”这一术语是指对应CE间电压的增加，集电极电流增加的区域，是集电极电流到达上述饱和区域前的区域。
＜实施例1＞
对实施例1所涉及的内燃机用点火装置的构成进行说明。图1是表示本发明实施例1所涉及的内燃机用点火装置100的主要部分电路构成的电路图。图1中还示有搭载于内燃机用点火装置100上的多芯片点火器201的主要部分电路图。这里，作为构成IGBT部1的元件，以主IGBT3以及传感IGBT4为例进行说明，这两者均可以是绝缘栅型场效应晶体管(MOSFET：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Trans istor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。这种情况下，可以设置n+漏极层(第六半导体层)以及漏(第三主电极)电极以取代后述p+集电极层以及集电极电极。另外，多芯片点火器201是点火器200的一种，由两个半导体芯片A1、A2构成。
该内燃机用点火装置100具备点火器200(总称)、点火线圈202以及火花塞203。点火器200具有IGBT部1、控制IC部(控制电路)2、电池电阻RB以及电容器CBG。
在图1中，形成于半导体芯片A1上的IGBT部1具备主IGBT3、传感IGBT4、GC间齐纳二极管5。主IGBT3具有断开流入点火线圈202一次侧的一次电流的功能。传感IGBT4检测(感测)流入主IGBT3的电流。传感IGBT4具有和主IGBT3共用的集电极3a。GC间齐纳二极管5连接在传感IGBT4及主IGBT3的集电极3a和主IGBT3的栅极3b之间。GC间齐纳二极管5具有对传感IGBT4及主IGBT3的集电极电压VCE进行钳位的功能。
图17中表示的是形成于点火器200的半导体芯片A1的IGBT部1上的，IGBT的晶胞构成。图17是表示构成本发明所涉及的点火器200的IGBT的构成的剖视图。在同一半导体芯片A1上，主IGBT3以及传感IGBT4是例如相同结构的晶胞并联配置而成。以下对晶胞的结构进行具体说明。在作为p+集电极层(第六半导体层)40的高浓度半导体基板的表面上，依次形成n+缓冲层41及n-漂移层(第一半导体层)42作为外延层。在n-漂移层42的、与n+缓冲层41侧相反一侧的表面层上有选择地形成有p基极层(第二、四半导体层)43。在p基极层43的内部有选择地形成有n+发射极层44。
设置有众所周知的具备栅极绝缘膜(第一、二栅极绝缘膜)45和栅极电极46(第一、二栅极电极)的MOS栅极结构，所述栅极绝缘膜45以分别跨越相互邻接的n+发射极层(第三、五半导体层)44、p基极层43、n-漂移层42的方式形成于它们表面上，所述栅极电极46形成于栅极绝缘膜45上。发射极电极(第一、二主电极)47与n+发射极层44及p基极层43相接，并通过层间绝缘膜49与栅极电极46电绝缘。为了降低接触电阻，可以在p基极层43的内部形成p型高浓度接触层，与发射极电极47相接。在p+集电极层40的表面(高浓度半导体基板的背面)形成集电极电极(第三主电极)48。n-漂移层42的厚度及杂质浓度由例如元件的额定电压决定。额定电压为例如400V～600V。
回到图1，IGBT部1进而具备浪涌保护用GE间齐纳二极管6、二极管7(双向非对称齐纳二极管)、电阻8、浪涌保护用传感GE间齐纳二极管9、浪涌保护用电阻10、浪涌保护用齐纳二极管11。GE间齐纳二极管6连接在主IGBT3的栅极3b和发射极3c之间。二极管7连接在主IGBT3的发射极3c和传感IGBT4的发射极4c之间。二极管7具有使传感IGBT4的发射极电压高于主IGBT3的发射极电压的功能。
电阻8连接在主IGBT3的栅极3b和传感IGBT4的栅极4b之间。电阻8具有使传感IGBT4的栅极电压低于主IGBT3的栅极电压VGE的功能。传感GE间齐纳二极管9连接在传感IGBT4的栅极4b和发射极4c之间。电阻10的一端连接到主IGBT3的栅极3b和GC间齐纳二极管5和电阻8的连接点8a。齐纳二极管11连接在电阻10的另一端和地线之间。电阻10和齐纳二极管11的连接点11a连接到控制IC部2的栅极端子GATE。另外，传感IGBT4的发射极4c连接到控制IC部2的传感端子SNS。该等构成IGBT部1的二极管及电阻配置在例如半导体芯片A1的表面上。
形成于半导体芯片A2上的控制IC部2具备传感电阻Rsns、传感端子SNS、栅极端子GATE、电池端子BM、控制端子SIN以及接地端子GND等。该控制IC部2中形成有未图示的电流限制电路、过热检测电路等。
上述电池端子BM经由电池电阻RB，连接到多芯片点火器201的电池端子B。另外，电池电阻RB和电容器CBG的连接点连接到点火线圈202的一端。
控制IC部2的控制端子SIN连接到多芯片点火器201的控制端子S。控制IC部2的接地端子GND连接到多芯片点火器201的接地端子G。主IGBT3的集电极3a连接到IGBT部1的集电极端子CM。IGBT部1的集电极端子CM连接到多芯片点火器201的集电极端子C。
多芯片点火器201的集电极端子C连接到点火线圈202一次侧的另一端。点火线圈202二次侧的另一端连接到火花塞203的一端。火花塞203的另一端连接到地线。
多芯片点火器201的电池端子B连接到外部电池。多芯片点火器201的控制端子S连接到未图示的ECU(发动机控制单元)。多芯片点火器201的接地端子G连接到外部地线。
接着，对构成多芯片点火器201(本发明品)的IGBT部1的主IGBT3以及传感IGBT4的配置进行说明。图2是表示构成图1的多芯片点火器201的IGBT部1的主IGBT3以及传感IGBT4的平面配置的俯视图。图2中示有两个本发明品(以下，称为本发明品No1、No2)。本发明品No1、No2的传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L不同。在图2中，为了明确传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L的差异，在一幅图上示有本发明品No1、No2，但本发明品No1、No2表示的是互不相同的多芯片点火器201的一例。也就是说，本发明品No1、No2的构成都是分别配置有传感IGBT4和主IGBT3各一个，图2的四个传感IGBT4中，最右侧为本发明品No1的传感IGBT4，本发明品No1的左侧为本发明品No2的传感IGBT4。
如图2所示，主IGBT3例如具有凹多边形的平面形状，至少一个内角呈大于180度的角度(凹角)，并具有由组成该内角的两边31、32向内侧凹陷的L字型部分。在本发明品No1、No2中，传感IGBT4与主IGBT3的、构成呈凹角的内角的两条边相对地靠近配置。具体为，在本发明品No1中，例如传感IGBT4与主IGBT3的、构成呈凹角的内角的两条边中的一条边之间的距离L为150μm左右。在本发明品No2中，例如传感IGBT4与主IGBT3的、构成呈凹角的内角的两条边中的一条边之间的距离L为400μm左右。
在图2中，用虚线表示下述图11(b)的实验品No1、No2以供参考。图2中的四个传感IGBT4中，本发明品No2的左侧为实验品No1的传感IGBT4，最左侧为实验品No2的传感IGBT4。在实验品No1中，传感IGBT4与主IGBT3的、构成呈凹角的内角的两条边中的一条边之间的距离L为800μm。在实验品No2中，传感IGBT4与主IGBT3的、构成呈凹角的内角的两条边中的一条边之间的距离L为1000μm。也就是说，较实验品No1、No2，本发明品No1、No2的传感IGBT4都更靠近主IGBT3的、构成呈凹角的内角的两条边而配置。
图15表示的是图1的多芯片点火器201中形成于半导体芯片A1上的各构成部的一例配置。图15是表示构成本发明的点火器200的IGBT部1的主要部分平面配置的俯视图。图15表示的是本发明品No1。传感IGBT4与主IGBT3的、构成呈凹角的内角的两条边31、32(两边)相对地靠近配置。主IGBT3的两条边31、32和传感IGBT4之间的距离L例如均为150μm左右。这样，将传感IGBT4与主IGBT3的两边(或一边)相向地靠近配置对于实现传感率(＝集电极电流Ic/传感电流Isns)的稳定化是有效的。
图16表示的是图1的多芯片点火器201中形成于半导体芯片A1上的各构成部的另一例配置。图16是表示构成本发明的点火器200的IGBT部1的另一例的主要部分平面配置的俯视图。在图16中，省略二极管7以及传感GE间齐纳二极管的图示。图16表示的是本发明品No3。本发明品No3中，传感IGBT4和主IGBT3的位置关系不同于图15所示的本发明品No1的传感IGBT4。具体为，主IGBT3例如具有凹多边形的平面形状，至少相邻的两个内角呈凹角，并具有由组成该两个内角的三边31、32、33向内侧凹陷的凹状部分。传感IGBT4与主IGBT3的、构成呈凹角的相邻两个内角的三条边31、32、33相对地靠近配置。主IGBT3的三边31、32、33与传感IGBT4的距离L分别为例如150μm左右。
如果使主IGBT3的三条边31、32、33与传感IGBT4靠近，则会有大量的传感电流Isns流动，传感率变小。由于传感率降低，可以减小集电极电流Ic的峰值Ip，因此点火线圈202的二次侧电压(过冲电压)也可以降低，但从主IGBT3流入传感IGBT4的载流子也会变多，故传感率有可能不稳定。对此，在使主IGBT3的三条边31、32、33与传感IGBT4靠近的情况下，可以特意使n+缓冲层41(参考图17)的杂质浓度相对较高。具体为，将n+缓冲层41的杂质浓度设为例如5×1016/cm3以上且低于p+集电极层40的杂质浓度，优选为1×1018/cm3以下。另外，将n+缓冲层41的厚度设为例如15μm以上、30μm以下左右。通过将n+缓冲层41设为高杂质浓度且为上述厚度，可以抑制空穴从p+集电极层40的注入，降低流入传感IGBT4的空穴电流。从而可以实现传感率的稳定化。
另外，在传感IGBT4的周围配置有用于引出空穴的p+引出区域4e，宽度例如约为50μm以上、100μm以下。p+引出区域4e具有例如矩形平面形状，例如在图15所示的多芯片点火器201的情况下，p+引出区域4e的、构成矩形平面形状的相邻两边分别与主IGBT3的两条边31、32相向。此外，例如在图16所示的多芯片点火器201的情况下，p+引出区域4e的、构成矩形平面形状的相邻三边分别与主IGBT3的三条边31、32、33相向。在传感IGBT4的周围配置p+引出区域4e有助于使传感率为100以上。另外，还具有防止大量空穴流入传感IGBT4而导致传感IGBT4闩锁的效果。在不重视传感率的用途或难以发生闩锁的用途中，可以不配置p+引出区域4e。
在图15中，传感GE间齐纳二极管9连接到传感IGBT4的栅极4b(栅极电极)和发射极4c。该传感GE间齐纳二极管9的占用面积大于二极管7的占用面积。另外，如图1所示，传感GE间齐纳二极管9的一端和二极管7的一端均连接到传感IGBT4的发射极4c。二极管7的另一端连接到主IGBT3的发射极3c。因此，主IGBT3、传感IGBT4、传感GE间齐纳二极管9以及二极管7需要分别靠近配置。也就是说，二极管7及传感GE间齐纳二极管9分别与传感IGBT4的、未与主IGBT3相向的部分相向地配置。靠近传感IGBT4配置的传感GE间齐纳二极管9以及二极管7构成例如传感IGBT4的保护电路。
接下来，在说明上述本发明的点火器200的动作之前，首先，对作为比较对象的实验用多芯片点火器801以及多芯片点火器801的动作进行说明。本发明者从现有的多芯片点火器601(图10的现有品No1、No2)中拆下耗尽型IGBT20，制作(制造)了实验用多芯片点火器801。关于多芯片点火器801，准备了对应现有品No1的实验品No1以及对应现有品No2的实验品No2共计两个实验品。实验品No1、No2除未设置耗尽型IGBT20外，其他构成都分别与现有品No1、No2相同。
图11是表示搭载有实验用多芯片点火器801(实验品)的实验用内燃机用点火装置700的构成的说明图。图11(a)表示的是内燃机用点火装置700的主要部分的电路构成。图11(b)表示的是构成多芯片点火器801的IGBT部61的主IGBT3和传感IGBT4的平面配置。在图11(b)中，为了明确传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L的差异，在一幅图上示有实验品No1、No2，但实验品No1、No2表示的是互不相同的多芯片点火器801的一例。图11中的两个传感IGBT4中，右侧为实验品No1的传感IGBT4，左侧为实验品No2的传感IGBT4。图11的标号中，61为IGBT部，62为控制IC部，800为点火器(总称)，801为多芯片点火器。没有设置耗尽型IGBT20。
图12是表示实验品No1的电流限制时的动作波形(电流、电压波形)的特性图。图12表示的是实验品No1电流限制时主IGBT3的集电极电流Ic、由传感IGBT4的传感电流Isns和传感电阻Rsns之积所产生的传感电压Vsns、主IGBT3的集电极电压VCE以及主IGBT3的栅极电压VGE的各动作波形。图12中，随着时间的变化，依次将实验品No1动作期间的任意时刻表示为标号a、z、e、f、m、g(图13也一样)。
实验品No1的主IGBT3中，在主IGBT3的集电极电流Ic开始饱和、距离动作开始后约6ms的时刻f(集电极电流Ic的峰值Ip附近)，传感电压Vsns上升，之后在Vsnso下饱和。将该饱和的传感电压(以下，称为饱和传感电压)Vsnso输入到构成控制IC部62内的电流限制电路(未图示)的运算放大器中，与运算放大器的比较电压Vref进行比较。继而，根据运算放大器的比较电压Vref和饱和传感电压Vsnso的比较，计算出集电极电流Ic的过电流限制电流值Io，决定过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压(以下，称为栅极电压特定值)VGEo。在达到过电流限制电流值Io的时刻z，主IGBT3的集电极电流Ic处于输出特性E1(或者下述图13的动作轨迹E2)的线性区域，之后超出过电流限制电流值Io，继续上升。在达到过电流限制电流值Io的时刻z，从控制IC部62输出减小栅极电压VGE的指令。
在栅极电压VGE降低为2.7V的时刻f，集电极电流Ic被该2.7V的栅极电压VGE所抑制，停止上升，变为峰值Ip。其后，栅极电压VGE降低为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)。此外，从栅极电压VGE变为2.7V的时刻f到降低为栅极电压特定值VGEo的时刻m这一期间，集电极电流Ic从峰值Ip急剧降低为过电流限制电流值Io，时刻m之后变为固定值，维持为过电流限制电流值Io(饱和)。集电极电流Ic从峰值Ip向过电流限制电流值Io的降低(落差)即为集电极电流Ic的过冲(ICLosc)。
在集电极电流Ic开始饱和、距离动作开始后约6ms的时刻f，电流限制时集电极电流Ic的过冲(ICLosc)为2.17A(＝峰值Ip－过电流限制电流值Io)。点火线圈202的电感L为2.2mH，集电极电流Ic的电流变化率dIc/dt为1A/μs(＝(峰值Ip－过电流限制电流值Io)/2.17μs)。因此，在由点火线圈202的电感L和电流变化率dIc/dt产生的感应电动势(＝L×dIc/dt)的作用下，点火线圈202的二次侧电压变为2.2kV。这样一来，点火线圈202的二次侧电压超过火花塞203进行放电的1kV。因此，火花塞203会发生误点火，使发动机误动作。
再者，针对不设置耗尽型IGBT20时对点火器800的动作影响进行说明。未设置耗尽型IGBT20的实验品No1中，当主IGBT3的集电极电压VCE增加时，主IGBT3的栅极电压VGE就不会因耗尽型IGBT20而提高。因此，在集电极电流Ic的电流限制时，栅极电压VGE降低为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo。但是，在栅极电压VGE降低为栅极电压特定值VGEo的时刻m之前，根据由点火线圈202的电感和电池电源电压决定的电流增加率，主IGBT3的集电极电流Ic超出过电流限制电流值Io而流动。因此，在栅极电压VGE降低为栅极电压特定值VGEo的时刻m，集电极电流Ic经过峰值Ip，急剧地降低为过电流限制电流值Io。所以，集电极电流Ic的落差变大，集电极电流Ic的过冲变大。其结果为，点火线圈202的二次侧电压超出放电电压(1000V)，发生误点火。
接下来，对主IGBT3的集电极电流Ic过冲的原理进行说明。图13是表示实验品No1的主IGBT3的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹E2的特性图。图13表示的是使实验品No1的主IGBT3的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹E2与主IGBT3的输出特性E1重合的情况。该动作轨迹E2是在同一时刻绘制主IGBT3电流限制时的集电极电流Ic以及集电极电压VCE而成。图13中记载的标号a、z、e、f、m、g是图12的各时刻a、z、e、f、m、g(图14中也一样)。图13中还用数值表示了主IGBT3动作时各时刻a、e、f、g的栅极电压VGE。
如图13所示，在实验品No1的动作轨迹E2中，经过时刻a，在时刻z从控制IC部62输出减小栅极电压VGE的指令。因此，在时刻e栅极电压VGE从5.0V开始降低，集电极电流Ic开始饱和。在时刻f，栅极电压VGE降低为2.7V，但在变为时刻f之前，主IGBT3仍处于线性区域，因此集电极电流Ic会继续增加。该时刻f的集电极电流Ic变为集电极电流Ic的峰值Ip。其后，由于输出特性E1，栅极电压VGE降低为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)，因此集电极电流Ic减少。然后，在栅极电压VGE变为栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)的时刻m，集电极电流Ic变为过电流限制电流值Io，成为固定值(饱和)。在时刻a～时刻e期间，栅极电压VGE为5.0V，在时刻e减小，在时刻f变为2.7V，然后，在时刻m降低为2.6V并变为固定值(饱和)。
如此，根据实验品No1的动作轨迹E2，实验品No1在开始电流限制的时刻z，主IGBT3处于线性区域，从时刻z到时刻e的期间，集电极电流Ic继续上升。继而，根据来自控制IC部62的信号，主IGBT3的栅极电压VGE减小，在栅极电极VGE降低为2.7V的时刻f，集电极电流Ic首次停止上升。其后，在栅极电压VGE降低为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo即2.6V的期间，集电极电流Ic大幅降低至过电流限制电流值Io。也就是说，在栅极电压VGE为2.7V时集电极电流Ic变为峰值Ip，其后，在栅极电压VGE从2.7V降低为2.6V的期间，集电极电流Ic从峰值Ip向过电流限制电流值Io降低。该落差(＝峰值Ip－过电流限制电流值Io)就是集电极电流Ic的过冲(ICLosc)，此值较大。
指示栅极电压VGE降低的是传感电压Vsns。当传感电压Vsns达到用于判定为过电流水平的传感判定电压(饱和传感电压Vsnso)时，控制IC部52处理该信号，并从GATE端子发出栅极电压VGE降低的指令。根据该指令，栅极电压VGE稍迟于该指令开始降低，降低为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo。决定过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo的是传感电压Vsns的饱和值，即饱和传感电压Vsnso。
图14是表示实验品No1的传感IGBT4的集电极电压VCE-传感电压Vsns的动作轨迹F2的特性图。图14表示的是使实验品No1的传感IGBT4的集电极电压VCE-传感电压Vsns的动作轨迹F2与传感IGBT4的输出特性F1重合的情况。传感电压Vsns为传感电阻Rsns×传感电流Isns。图14中还用数值表示了传感IGBT4动作时各时刻e、f、g的栅极电压VGE。在时刻e，栅极电压VGE从5.0V开始减小，传感IGBT4的集电极电流Ic的上升趋缓。在时刻f，栅极电压VGE变为2.7V，主IGBT3的集电极电流Ic变为峰值Ip。在该时刻f，传感电压Vsns还是没有饱和，处于上升过程，即处于线性区域。这样，在主IGBT3的集电极电流Ic变为峰值Ip的时刻f，传感电压Vsns还处于上升的线性区域，没有饱和，栅极电压VGE为2.7V。在时刻g，栅极电压VGE变为2.6V，传感电压Vsns上升，在饱和传感电压Vsnso下饱和。主IGBT3的集电极电流Ic大幅降低，在过电流限制电流值Io下达到稳定。其后，栅极电压VGE固定为栅极电压特定值VGEo，即2.6V。
如上所述，栅极电压VGE从2.7V变为2.6V，集电极电流Ic只急剧减少2.17A然后饱和的原因汇总如下。发生异常时，控制IC部62使主IGBT3的栅极电压VGE从5V开始减少，以免主IGBT3变为某一值(过电流限制电流值Io)以上。具体为，由传感电阻Rsns决定的传感电压Vsns(＝传感电阻Rsns×传感电流Isns)变为规定值(Vsns1)时，控制IC部62判断主IGBT3的集电极电流Ic达到了过电流限制电流值Io(＜峰值Ip)，开始减少主IGBT3的栅极电压VGE。
进而，控制IC部62继续感测传感电压Vsns，当传感电压Vsns变为规定值Vsns2(＞Vsns1)时，判断主IGBT3的集电极电流Ic变为过电流限制电流值Io，停止减少主IGBT3的栅极电压VGE，并保持为当时的电压值。
此时，为了保证主IGBT3的集电极电流Ic在过电流限制电流值Io下开始饱和，在同一芯片上靠近配置的传感IGBT4的电流(传感电流Isns)也必须饱和或者至少开始饱和。否则，集电极电压VCE增加时传感电流Isns处于线性区域，因此传感电流Isns也会增加。由此，控制IC部62就会进一步减小栅极电压VGE。
尤其是，如果传感IGBT4充分远离主IGBT3，则即便基本结构相同，流过传感IGBT4的电流的密度也会小于流入主IGBT3的电流的密度。因此，即使假设主IGBT3的集电极电流Ic饱和，但传感电流Isns尚未饱和，如上所述，当主IGBT3的集电极电压VCE增加时，传感电流Isns也会增加，控制IC部62会进一步减小栅极电压VGE。
尤其是在图12的情况下，由于上述原因，当栅极电压VGE变为2.7V，集电极电流Ic开始减少时，至少应该开始饱和的传感电流Isns没有饱和。因此，如果集电极电压VCE开始增加，传感电流Isns会相应于集电极电压VCE的增加而增加。于是，控制IC部62会进一步减小栅极电压VGE。从时刻f变为时刻m时栅极电压VGE减少﹣0.1V(2.7V→2.6V)，相应地，主IGBT3的集电极电流Ic减少2.17A。
串联连接到主IGBT3的点火线圈202的电感非常大。因此，与主IGBT3的集电极电流Ic减少2.17A时的电流减少率成比例，集电极电压VCE变为14V以上(图12)，连接到点火线圈202二次侧的火花塞203会误点火。
接着，对本发明实施例1所涉及的点火器200的动作进行说明。图3是表示本发明品No1的电流限制时的动作波形的特性图。图3表示的是本发明品No1电流限制时主IGBT3的集电极电流Ic、由传感电阻Rsns产生的传感电压Vsns、主IGBT3的集电极电压VCE以及主IGBT3的栅极电压VGE的各动作波形。另外，图3中，随着时间的变化，依次将本发明品No1动作期间的任意时刻表示为标号a(或者P)、b、c、d1(或者Q)、d2(或者R)(图4、5也一样)。ICLosc(＝0.35A)是电流限制时主IGBT3的集电极电流Ic的过冲。省略本发明品No2的动作波形的图示，本发明品No2的动作波形和本发明品No1类似。
如图3所示，在本发明品No1中，集电极电流Ic的过冲(ICLosc)为0.35A，点火线圈202的二次侧电压(过冲电压)为0.5kV。如此，通过将传感IGBT4配置在与主IGBT3相隔150μm的位置处，可以将集电极电流Ic的过冲(ICLosc)以及点火线圈202的二次侧电压较实验品大幅降低。
使用图3，对本发明实施例1所涉及的点火器200的动作进行详细说明。当发生某一异常(例如过电流)时，在主IGBT3的集电极电流Ic达到小于过电流限制电流值Io且大于正常动作电流的规定电流(判断为异常的电流)的时刻P，根据传感电压Vsns，从控制IC部2发出栅极电压VGE降低的指令。根据该指令，栅极电压VGE降低为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo(时刻Q)。此时，传感电压Vsns上升至决定栅极电压特定值VGEo的饱和传感电压Vsnso，时刻Q之后变为固定值，基本维持为饱和传感电压Vsnso(饱和)。在该时刻Q，集电极电流Ic不处于饱和区域，而是处于线性区域。集电极电流Ic上升至被栅极电压特定值VGEo抑制的过电流限制电流值Io，并固定为该过电流限制电流值Io(饱和)。因此，和现有品一样，集电极电流Ic在电流限制时基本不产生落差，和实验品相比，过冲(ICLosc)受到的抑制更多。
由此，我们可以了解以下内容。在主IGBT3的集电极电流Ic固定为过电流限制电流值Io(饱和)之前，传感电压Vsns固定为饱和传感电压Vsnso(饱和)。再者，在该传感电压Vsns饱和前，从控制IC部2发出栅极电压VGE降低的指令(时刻P)，栅极电压VGE从5.0V开始降低，变为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)并成为固定值。在栅极电压VGE降低为栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)的时刻Q，主IGBT3的集电极电流Ic仍处于线性区域，未被栅极电压特定值VGEo所抑制，因此会继续上升。在集电极电流Ic达到被栅极电压特定值VGEo抑制的过电流限制电流值Io的时刻R，集电极电流Ic变为过电流限制电流值Io并成为固定值(饱和)。因此，主IGBT3的集电极电流Ic的过冲(ICLosc)变得极小。
本发明品发生这种现象是因为主IGBT3的集电极电流Ic的一部分(空穴电流)流入传感IGBT4。由于该流入，流入传感IGBT4的电流变大，传感IGBT4达到饱和电流(相当于饱和传感电压Vsnso的传感电流Isns)的时刻Q提前。其结果为，在时刻Q，栅极电压VGE降低为栅极电压特定值VGEo，但集电极电流Ic还没有达到过电流限制电流值Io，并处于饱和区域。因此，集电极电流Ic继续上升至被栅极电压特定值VGEo所抑制的过电流限制电流值Io。其后，集电极电流Ic在达到过电流限制电流值Io的阶段(时刻R)变为固定值。因此，集电极电流Ic的过冲变小。使传感IGBT4越靠近主IGBT3，该效果越好(参考图6、图7)。
接着，对上述本发明品No1的作用效果进行说明。图4是表示本发明品No1的主IGBT3的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹B2的特性图。在图4中，本发明品No1的主IGBT3及传感IGBT4的输出特性分别如B1、C1所示，实验品No1的主IGBT3及传感IGBT4的输出特性分别如E1、F1所示。并且，电流限制时本发明品的主IGBT3及传感IGBT4的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹分别如B2、C2所示。实验品No1的主IGBT3及传感IGBT4的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹分别如E2、F2所示。
图4表示的是使本发明品No1在电流限制时主IGBT3的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹B2与主IGBT3的输出特性B1重合的情况。另外，在图4中还用虚线表示了实验品No1(参考图13)的传感IGBT4的集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹E2以供参考。此外，还用数值表示了栅极电压VGE。
如上所述，图4的本发明品No1中主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L为150μm。另一方面，如上所述，图13的实验品No1中主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L为800μm。如此一来，本发明品No1和实验品No1两者的主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L互不相同，但本发明品No1和实验品No1的主IGBT3的输出特性B1、E1基本相同。
这里，对线性区域中本发明品No1的输出特性B1和电流限制时集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹B2有少许偏离的原因进行说明。在半导体芯片的状态下仅对主IGBT3进行探测(probing)，测定本发明品No1的输出特性B1。另一方面，组合主IGBT3的半导体芯片和控制IC部2的半导体芯片，封装到模压封装上，在此基础上测定电流限制时集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹B2。也就是说，在输出特性和电流限制时集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹中，由测定***、封装等引起的接触电阻、寄生电容、寄生电感不同，如果使这些条件严格匹配，则输出特性和电流限制时集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹的值会非常接近。另外，在测定输出特性以及电流限制时集电极电压VCE-集电极电流Ic的动作轨迹时，同时对栅极电压VGE进行了测定。
在本发明品No1的动作轨迹B2中，栅极电压VGE在时刻a(栅极电压VGE开始降低时)为5.0V，从时刻b到时刻c的期间为2.7V，在时刻d1、d2为2.6V(＝栅极电压特定值VGEo)。在时刻c，集电极电流Ic变为小于实验品No1的峰值Ip。
另一方面，在虚线所示的实验品No1的动作轨迹F2中，从时刻a到时刻e的期间栅极电压VGE为5.0V，在时刻f为2.7V，在时刻g为2.6V(＝栅极电压特定值VGEo)。此外，在时刻e栅极电压VGE开始降低，在时刻f集电极电流Ic变为峰值Ip。
在实验品No1的动作轨迹E2中，在时刻f栅极电压VGE为2.7V，根据输出特性E1，集电极电流Ic受到抑制，变为峰值Ip。其后，栅极电压VGE降低为栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)，集电极电流Ic急剧降低为过电流限制电流值Io并成为固定值(饱和)。也就是说，集电极电流Ic并不是在栅极电压VGE变为栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)的时刻m受到抑制，而是在之前的时刻f的2.7V处被抑制。该被抑制的集电极电流Ic成为峰值Ip，继而，栅极电压VGE降低为栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)，集电极电流Ic从峰值Ip急剧降低为过电流限制电流值Io，之后变为固定值(饱和)。此时，决定栅极电压特定值VGEo的传感电压Vsns成为饱和传感电压Vsnso并变为固定值(饱和)。因此，集电极电流Ic从峰值Ip大幅、急剧地降低为过电流限制电流值Io。也就是说，产生了较大的过冲(ICLosc)。
另一方面，在本发明品No1的动作轨迹B2中，当过电流流动，集电极电流Ic达到过电流限制电流值Io时，根据与之对应的传感电压Vsns，发出降低栅极电压VGE的指令(时刻a)。根据图3亦可知，根据该指令，栅极电压VGE降低为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)，并变为固定值(饱和。时刻d1)。但是，在该降低为栅极电压特定值VGEo的时刻d1，集电极电流Ic处于线性区域，即便集电极电压VCE开始增加，集电极电流Ic仍会超出过电流限制电流值Io继续流动。在集电极电流Ic达到在该栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)下流动的过电流限制电流值Io的时刻d2，根据输出特性B1，集电极电流Ic变为固定值(饱和。峰值Ip≈过电流限制电流值Io)。在集电极电流Ic变为固定值的时刻d2，会产生较小的振荡，但集电极电流Ic基本无落差，过冲(ICLosc)被抑制为0.35A。此外，在栅极电压VGE降低，变为固定值的时刻d1，决定栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)的传感电压Vsns上升至饱和传感电压Vsnso并变为固定值(饱和)。
图5是表示本发明品No1的传感IGBT4的集电极电压VCE-传感电压Vsns的动作轨迹C2的特性图。图5表示的是使本发明品No1的传感IGBT4的集电极电压VCE-传感电压Vsns的动作轨迹C2与传感IGBT4的输出特性C1重合的情况。图5的动作轨迹C2的时刻a～d1、d2与图4的动作轨迹B2的时刻a～d1、d2一致。在集电极电流Ic变为固定值的时刻d2(主IGBT3的集电极电流Ic变为峰值Ip的时刻)，传感电压Vsns已处于饱和区域(饱和传感电压Vsnso)，栅极电压VGE维持为栅极电压特定值VGEo(＝2.6V)。
如上所述，在图12中，实验品No1中集电极电流Ic超出过电流限制电流值Io上升，在集电极电流Ic变为过电流限制电流值Io的时刻m之前，传感电压Vsns也上升。因此，主IGBT3的集电极电流Ic大幅超出过电流限制电流值Io而流动，其后，减小为过电流限制电流值Io。因此，集电极电流Ic从峰值Ip大幅滑落、降低，并稳定为过电流限制电流值Io。也就是说，集电极电流Ic发生较大的过冲。
与此相对，如图4及图5所示，根据本发明品No1的主IGBT3的输出特性B1、传感IGBT4的输出特性C1以及各自的动作轨迹B2、C2可知，在本发明品No1中，由于输出特性B1，栅极电压VGE降低为过电流限制电流值Io的集电极电流Ic流动的栅极电压特定值VGEo，并变为固定值(饱和)后，即传感电压Vsns在饱和传感电压Vsnso下饱和后不久，主IGBT3处于线性区域，没有饱和。因此，传感电压Vsns在饱和传感电压Vsnso下饱和后不久，集电极电流Ic还会继续上升，在达到在栅极电压特定值VGEo下流动的过电流限制电流值Io的时刻，集电极电流Ic变为固定值(饱和)。因此，从集电极电流Ic的增加到过渡为固定的过电流限制电流值Io，都是平缓地进行，主IGBT3的集电极电流Ic的下降变得极小。其结果为，集电极电流Ic的过冲(ICLosc)变得极小。
鉴于以上内容，对本发明品的点火器200中过冲(ICLosc)受到抑制的原因总结如下。使传感IGBT4和主IGBT3充分靠近时，如果主IGBT3的集电极电流Ic饱和，则传感IGBT4的传感电流Isns也会饱和。因此，控制IC部2在Vsns1下开始减小栅极电压VGE，在Vsns2下判断集电极电流Ic变为饱和值(过电流限制电流值Io)并停止栅极电压VGE的减少时，传感电流Isns饱和或者至少开始饱和。于是，主IGBT3的集电极电流Ic饱和，集电极电压VCE也开始增加，但传感电流Isns已处于饱和区域，因此，即便集电极电压VCE增加，传感电流Isns也几乎不增加，传感电压Vsns也基本不增加。因此，控制IC部2不需要进一步减小栅极电压VGE，即便需要，也只需减少极少量即可。因此，为保证主IGBT3的集电极电流Ic达到饱和值(过电流限制电流值Io)而减少的量(ICLosc)和其电流减少率非常小，点火线圈202的感应电动势所引起的集电极电压VCE的增加也受到抑制，点火线圈202的二次侧电压在火花塞203的点火阈值以下。
接下来，对主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L进行说明。图6是表示主IGBT3-传感IGBT4间的距离(主IGBT3和传感IGBT4之间的距离)L和传感电流Isns的关系的特性图。制作主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L在50μm～1000μm范围内的多个样品，分别测定传感电流Isns，结果如图6所示。根据图6所示的结果可以确认，缩小传感IGBT4和主IGBT3之间的距离L时，传感电流Isns会变大。
这是因为，主IGBT3和传感IGBT4共用集电极3a且两者并联配置，如果减小主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L，主IGBT3的电流就会流入传感IGBT4，传感电流Isns增加。其结果如上所述，主IGBT3的过冲受到抑制。
图7是表示主IGBT3-传感IGBT4间的距离L和ICLosc的关系的特性图。制作主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L在50μm～1000μm范围内的多个样品，分别测定ICLosc，结果如图7所示。根据图7所示的结果可以确认，缩小主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L时，过冲(ICLosc)会变小。这是因为，如上所述，如果减小该主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L，传感电压Vsns的饱和提前，传感电压Vsns饱和后，主IGBT3也变为饱和。传感电压Vsns先于主IGBT3饱和，因此，集电极电流Ic上升至被主IGBT3的较低栅极电压特定值VGEo抑制的过电流限制电流值Io后，变为固定值(饱和)。其结果为，集电极电流Ic的过冲变得极小。再者，本发明品No3将传感IGBT4靠近主IGBT3的三边进行配置。因此，和本发明品No1的靠近两边进行配置的情况相比，传感电流Isns进一步减少，由此可以更进一步降低过冲。
根据图7所示的结果可以确认，通过使主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L在700μm以下，过冲小于实验品No1。另外，通过使主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L在200μm以下，过冲大幅变小。其结果为，可以防止火花塞203误点火。
但是，如果使主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L小于100μm，相反地，过冲(ICLosc)会急剧增大，主IGBT3的集电极电压VCE产生振荡。推测其原因在于，主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L过短，从主IGBT3流入传感IGBT4的电流变得极大，传感IGBT4的增益(＝集电极电流/栅极电压)明显变大。
因此，可以将主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L设为100μm以上、700μm以下。优选将主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L设为100μm以上、200μm以下。调整控制IC部2，可以防止上述由于主IGBT3和传感IGBT4之间的距离L过短而产生的集电极电压VCE振荡的现象。
＜实施例2＞
接下来，对实施例2所涉及的内燃机用点火装置的构成进行说明。图8是表示本发明实施例2所涉及的内燃机用点火装置300的主要部分构成的电路图。图8中还示有搭载于内燃机用点火装置300上的单芯片点火器401的主要部分电路图。
实施例2所涉及的内燃机用点火装置300与实施例1所涉及的内燃机用点火装置100的不同之处在于，在同一半导体基板30(一个半导体芯片)上形成IGBT部1和控制IC部2。这种情况下，通过图8的单芯片点火器401，可以获得和图1的多芯片点火器201相同的效果。
图8的单芯片点火器401搭载于内燃机用点火装置300上。在这种内燃机用点火装置300中，也可以获得和实施例1的内燃机用点火装置100相同的效果。
如上所述，根据本发明，即使不设置耗尽型IGBT，也可以防止电流限制时主IGBT的集电极电流产生过冲。另外，根据本发明，由于不设置耗尽型IGBT，从而实现了点火器的小型化，并且可以抑制主IGBT的集电极电流过冲，可以提供一种小型且可防止误点火的内燃机用点火装置。
在以上内容中，本发明可以进行各种变更，在上述各实施方式中，可以根据要求的规格等，对例如各部的尺寸或表面浓度等进行各种设定。另外，上述各实施例以平面栅结构的IGBT为例进行了说明，但并不限定于此，本发明也适用于沟槽栅结构的IGBT。另外，使导电型反转，本发明也同样成立。
工业上的实用性
如上所述，本发明所涉及的点火器、点火器的控制方法以及内燃机用点火装置对汽车点火器等装置中所使用的功率半导体装置有用。
标号说明
1 IGBT部
2 控制IC部
3 主IGBT
3a 集电极
3b、4b 栅极
3c、4c 发射极
4 传感IGBT
4e p+引出区域
5 GC间齐纳二极管
6 GE间齐纳二极管
7 二极管
8、10 电阻
8a、11a 连接点
9 传感GE间齐纳二极管
11 齐纳二极管
40 p+集电极层
41 n+缓冲层
42 n-漂移层
43 p基极层
44 n+发射极层
45 栅极绝缘膜
46 栅极电极
47 发射极电极
48 集电极
49 层间绝缘膜
100、300 内燃机用点火装置
200 点火器
201 多芯片点火器
202 点火线圈
203 火花塞
401 单芯片点火器
A1、A2 半导体芯片
BM、B 电池端子
B1、C1 输出特性
B2、C2 动作轨迹
C、CM 集电极端子
CBG 电容器
G、GND 接地端子
Ic 集电极电流
Io 集电极电流的过电流限制电流值
Ip 集电极电流的峰值
Isns 传感电流
RB 电池电阻
Rsns 传感电阻
SIN、S 控制端子
SNS 传感端子
VCE 集电极电压
VGE 栅极电压
VGEo 过电流限制电流值的集电极电流流动的栅极电压特定值
Vsns 传感电压
Vsnso 饱和传感电压

Claims (16)

1.一种点火器，其特征在于，具备：
主绝缘栅型晶体管，其控制主电流的通电或断开；
传感绝缘栅型晶体管，其在与所述主绝缘栅型晶体管相同的半导体基板上，与该主绝缘栅型晶体管并联配置，感测该主绝缘栅型晶体管的电流值；以及
控制电路，其根据流入所述传感绝缘栅型晶体管的传感电流值，计算出所述主绝缘栅型晶体管的电流值，并根据该计算出的所述主绝缘栅型晶体管的电流值，控制该主绝缘栅型晶体管的栅极电压，从而控制所述主绝缘栅型晶体管的电流，
所述控制电路使从该控制电路输出的所述栅极电压减少，限制流入所述主绝缘栅型晶体管的过电流，
在利用所述控制电路将所述栅极电压减少为所述主绝缘栅型晶体管电流变为所述过电流的规定上限值时的所述栅极电压的电压值的时刻，流入所述传感绝缘栅型晶体管的传感电流处于饱和区域，
所述主绝缘栅型晶体管具有：
第一导电型第一半导体层；
第二导电型第二半导体层，其有选择地设置在所述第一半导体层的第一主面侧的表面层；
第一导电型第三半导体层，其有选择地设置在所述第二半导体层的内部；
第一栅极电极，其隔着第一栅极绝缘膜，设置在所述第二半导体层的、被所述第三半导体层和所述第一半导体层所夹持部分的表面上；以及
第一主电极，其电连接到所述第二半导体层以及所述第三半导体层，
所述传感绝缘栅型晶体管具有：
第二导电型第四半导体层，其与所述第二半导体层隔开并有选择地设置在所述第一半导体层的第一主面侧的表面层；
第一导电型第五半导体层，其有选择地设置在所述第四半导体层的内部；
第二栅极电极，其经由第二栅极绝缘膜，设置在所述第四半导体层的、被所述第五半导体层和所述第一半导体层所夹持部分的表面上；以及
第二主电极，其电连接到所述第一主电极、所述第四半导体层以及所述第五半导体层，
所述主绝缘栅型晶体管和所述传感绝缘栅型晶体管之间的距离为100μm以上、700μm以下。
2.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述距离为100μm以上、200μm以下。
3.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述传感绝缘栅型晶体管的周围被载流子引出层呈矩形地包围，所述载流子引出层用于引出从所述主绝缘栅型晶体管流入所述传感绝缘栅型晶体管的载流子。
4.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述主绝缘栅型晶体管具有多边形的平面形状，具有由与所述传感绝缘栅型晶体管相向的相邻两边组成的L字型部分或者由相邻的三边组成的凹状部分，以包围该传感绝缘栅型晶体管的周围的一部分。
5.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，在所述第一半导体层的第一主面侧的表面上，还具备：
浪涌保护用传感齐纳二极管，其连接在所述第二栅极电极和所述第一主电极之间；以及
双向非对称二极管，其连接在所述第一主电极和所述第二主电极之间，使所述第二主电极的电位高于所述第一主电极的电位，
所述传感齐纳二极管以及所述双向非对称二极管分别与所述传感绝缘栅型晶体管的、未与所述主绝缘栅型晶体管相向的部分相向地配置。
6.根据权利要求5所述的点火器，其特征在于，所述主绝缘栅型晶体管以及所述传感绝缘栅型晶体管配置为所述第一主电极和所述第二主电极经由所述双向非对称二极管的电极相连。
7.根据权利要求5所述的点火器，其特征在于，所述传感齐纳二极管的平面面积大于所述双向非对称二极管的平面面积。
8.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，其是由第一半导体芯片和第二半导体芯片构成的多芯片点火器，所述第一半导体芯片至少形成有所述主绝缘栅型晶体管以及所述传感绝缘栅型晶体管，
所述第二半导体芯片形成有用于控制所述主绝缘栅型晶体管以及所述传感绝缘栅型晶体管的控制电路。
9.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，其是单芯片点火器，在同一半导体芯片上至少形成有所述主绝缘栅型晶体管、所述传感绝缘栅型晶体管以及控制所述主绝缘栅型晶体管及所述传感绝缘栅型晶体管的控制电路。
10.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述主绝缘栅型晶体管及所述传感绝缘栅型晶体管是具备：
设置在所述第一半导体层的第二主面侧的第二导电型第六半导体层；和
电连接到所述第六半导体层的第三主电极的绝缘栅双极型晶体管。
11.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述主绝缘栅型晶体管及所述传感绝缘栅型晶体管是具备：
设置在所述第一半导体层的第二主面侧的第一导电型第六半导体层；和
电连接到所述第六半导体层的第三主电极的绝缘栅型场效应晶体管。
12.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述主绝缘栅型晶体管为平面栅结构或沟槽栅结构，所述沟槽栅结构在贯穿所述第三半导体层以及所述第二半导体层到达所述第一半导体层的沟槽内部，隔着所述第一栅极绝缘膜设置有所述第一栅极电极。
13.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，所述传感绝缘栅型晶体管为平面栅结构或沟槽栅结构，所述沟槽栅结构在贯穿所述第五半导体层以及所述第四半导体层到达所述第一半导体层的沟槽内部，隔着第二栅极绝缘膜设置有所述第二栅极电极。
14.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，还具备控制电路，所述控制电路减少所述主绝缘栅型晶体管的栅极电压，以限制流入所述主绝缘栅型晶体管的过电流，
在利用所述控制电路将所述栅极电压减少为所述主绝缘栅型晶体管电流变为所述过电流的规定上限值时的所述栅极电压的电压值的时刻，流入所述传感绝缘栅型晶体管的传感电流处于饱和区域。
15.根据权利要求1所述的点火器，其特征在于，还具备控制电路，所述控制电路在过电流流入所述主绝缘栅型晶体管，该过电流值达到规定的上限值之前，根据流入所述传感绝缘栅型晶体管的传感电流值，计算出所述主绝缘栅型晶体管的电流值，并降低所述主绝缘栅型晶体管的栅极电压，以使所述主绝缘栅型晶体管的电流变为所述过电流的规定上限值。
16.一种内燃机用点火装置，其特征在于，搭载有权利要求1至15中任一项所述的点火器。
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