JP2006086507A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
過電流発生時、電源電圧が極端に低い場合であっても、出力トランジスタを確実にオフし、出力トランジスタの破壊を防止できる半導体装置を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる半導体装置は、ゲートG1に印加される信号に応じて出力電流を流す出力MOSトランジスタM0と、ゲートG1に接続されたMOSトランジスタM3と、出力MOSトランジスタM0に流れる電流を検出しMOSトランジスタM3のゲート端子に出力する第一の検出回路32と、出力MOSトランジスタM0に流れる電流を検出しMOSトランジスタM3のバックゲート端子に出力する第二の検出回路33と、を備え、第二の検出回路33は前記第一の検出回路32よりも低い電圧で動作するものである。
【選択図】 図3
Description
まず、図1を用いて、本発明の実施の形態1にかかるパワーデバイスを有するシステムの構成について説明する。このシステムは、例えば、自動車に設けられたシステムであり、パワーデバイスによって負荷に流れる電流を制御し、負荷を駆動するシステムである。
次に、本発明の実施の形態2にかかるパワーデバイスについて説明する。本実施形態のパワーデバイスは、図5の第2の検出回路33の構成のみ実施の形態1と異なり、その他の部分については実施の形態1と同様であるため、主に第2の検出回路33について説明する。
以上の実施の形態においては、バッテリとVcc端子間の配線のインピーダンスに対して出力MOSトランジスタのオン抵抗が無視できるほど小さく、このため負荷短絡直後のVcc端子の電圧が0V付近まで低下する場合の実施例について述べてきた。以下の実施の形態においては、出力MOSトランジスタのオン抵抗が無視できない程度に大きいために負荷短絡直後のVcc端子の電圧がM2のしきい値以下まで至らず、このためM2はオフせず、寄生Trを動作できない場合の実施例について述べる。
次に、本発明の実施の形態4にかかるパワーデバイスについて説明する。本実施形態のパワーデバイスは、図5の第2の検出回路33の構成のみ実施の形態1と異なり、その他の部分については実施の形態1と同様であるため、主に第2の検出回路33について説明する。
次に、本発明の実施の形態5にかかるパワーデバイスについて説明する。本実施形態のパワーデバイスは、図3や図5の第2の検出回路33の構成のみ実施の形態1と異なり、その他の部分については実施の形態1と同様であるため、主に第2の検出回路33について説明する。
次に、本発明の実施の形態6にかかるパワーデバイスについて説明する。本実施形態のパワーデバイスは、図5の第2の検出回路33の構成のみ実施の形態1と異なり、その他の部分については実施の形態1と同様であるため、主に第2の検出回路33について説明する。
尚、上述の例では、寄生トランジスタを構成するMOSトランジスタとして過電流保護用のMOSトランジスタを用いたが、これに限らず、その他の用途のMOSトランジスタであってもよい。例えば、ゲートとソースが接続され、常にオフとなるMOSトランジスタでもよい。
2 マイコン
3 レギュレータ
4 負荷
5 バッテリー
6 シャーシー
9 定電圧源
10 ゲート放電電圧調整回路
11 ECU
12 リレーBOX
21 過電流保護回路
22 チャージポンプ
23 クランプ回路
24 過熱保護回路
25 異常出力回路
32 第1の検出回路
33 第2の検出回路
M0 出力MOSトランジスタ
R1 抵抗
M1,M4 デプレッションMOSトランジスタ
M2,M3,M5 MOSトランジスタ
Tr1 寄生トランジスタ
Claims (13)
- 第一の電源端子と出力端子との間に接続され、その電流制御端子に印加される信号に応じて出力電流を流す出力トランジスタと、
前記電流制御端子と第二の電源端子との間に接続された過電流保護素子と、
前記第一の電源端子から電圧が供給されて前記出力トランジスタに流れる電流を検出しその検出信号を前記過電流保護素子の第一の制御端子に出力する第一の検出回路と、
前記第一の電源端子から電圧が供給されて前記出力トランジスタに流れる電流を検出しその検出信号を前記過電流保護素子の第二の制御端子に出力する第二の検出回路と、を備え、
前記第二の検出回路は前記第一の検出回路よりも低い電圧で動作することを特徴とする半導体装置。 - 前記過電流保護素子は、前記第一の制御端子にゲートが接続され、前記第二の制御端子に基板が接続された第一のMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第二の検出回路は、前記第一と第二の電源端子との間に直列接続された抵抗素子と第二のMOSトランジスタとを備え、
前記直列接続点が前記第一のMOSトランジスタの基板に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記第一の検出回路は、前記第一と第二の電源端子との間に接続された制御回路を備え、前記制御回路の出力端子が前記第一のMOSトランジスタのゲートに接続されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置。
- 前記出力端子が前記第二の電源端子に短絡して前記出力トランジスタに過電流が流れる際に、前記第二の検出回路は、前記過電流保護素子に検出信号を出力して前記過電流保護素子を動作させて前記電流制御端子に蓄積された電荷を放電して前記出力トランジスタを非動作に遷移させると共に、該非動作への遷移により生じる前記第一の電源端子の電位上昇によって前記第一の検出回路を動作させて前記出力トランジスタを完全に非動作状態にすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記抵抗素子は、デプレッション型MOSトランジスタであることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記第一の電源端子と前記第二のMOSトランジスタのゲートとの間に定電圧源を有することを特徴とする請求項3乃至6のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記第二のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第二のMOSトランジスタとほぼ同じ構造である第三のMOSトランジスタをさらに有することを特徴とする請求項3乃至7のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記電流制御端子と前記過電流保護素子との間に、電流の逆流を防止するダイオードを備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 半導体基板の主面に絶縁分離されて形成された複数のウエルを有し、前記第一のMOSトランジスタと第二のMOSトランジスタは各々別のウエル内に形成されることを特徴とする請求項3乃至9のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記過電流保護素子は、前記出力端子を介して前記第二の電源端子に接続されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記出力トランジスタは、Nチャネル型MOSトランジスタであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 前記出力端子と前記第二の電源端子との間に外部負荷が接続され、前記第二の電源端子よりも前記第一の電源端子の方が高い電位であることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一つに記載の半導体装置。
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