JP3126540B2 - MOS type semiconductor device - Google Patents
MOS type semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、過電流保護機能を内
蔵したＭＯＳ型半導体装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS type semiconductor device having a built-in overcurrent protection function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のＭＯＳ型半導体装置を図３を参照
しながら説明する。図３は従来の過電流保護機能を内蔵
した横型ＭＯＳＦＥＴの回路構成図である。このＭＯＳ
型半導体装置の電流検出部分は、電流を検出されるＭＯ
ＳＦＥＴ（以下被検出ＭＯＳＦＥＴ）Ｍ３と並列に、被
検出ＭＯＳＦＥＴＭ３のゲート幅と一定の比の関係にあ
るゲート幅を有する電流検出用ＭＯＳＦＥＴ１２（以下
センスＭＯＳＦＥＴ）と、センスＭＯＳＦＥＴ１２に流
れる電流を検出する抵抗Ｒ６（以下センス抵抗）により
構成されている。2. Description of the Related Art A conventional MOS type semiconductor device will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional lateral MOSFET having a built-in overcurrent protection function. This MOS
The current detection portion of the semiconductor device is an MO that detects current.
In parallel with the SFET (hereinafter referred to as a detected MOSFET) M3, a current detecting MOSFET 12 (hereinafter referred to as a sense MOSFET) having a gate width having a fixed ratio with the gate width of the detected MOSFET M3, and a resistor for detecting a current flowing through the sense MOSFET 12 R6 (hereinafter referred to as sense resistor).
【０００３】また、回路部分は、基準電圧発生回路１
３、センス抵抗Ｒ６に生じた電圧と基準電圧とを比較す
るコンパレータ１４、コンパレータ１４の出力によりＯ
Ｎ−ＯＦＦするＭＯＳＦＥＴ１５により構成されてい
る。被検出ＭＯＳＦＥＴＭ３に電流が流れると、一定の
比の電流がセンスＭＯＳＦＥＴ１２およびセンス抵抗Ｒ
６にも流れ、センス抵抗Ｒ６には電圧が生じる。センス
抵抗Ｒ６に生じた電圧はコンパレータ１４において基準
電圧発生回路１３の基準電圧と比較され、過電流が流れ
て基準電圧より大きくなればコンパレータ１４より信号
が出力される。この信号により次段のＭＯＳＦＥＴ１５
がオンとなり、被検出ＭＯＳＦＥＴＭ３のゲート電圧を
しきい値電圧以下に下げ、被検出ＭＯＳＦＥＴＭ３をオ
フにする。[0003] The circuit portion includes a reference voltage generating circuit 1.
3. A comparator 14 for comparing the voltage generated at the sense resistor R6 with a reference voltage, and the output of the comparator 14
It is configured by a MOSFET 15 that turns N-OFF. When a current flows through the detected MOSFET M3, a constant ratio current flows through the sense MOSFET 12 and the sense resistor R.
6 and a voltage is generated in the sense resistor R6. The voltage generated in the sense resistor R6 is compared with the reference voltage of the reference voltage generation circuit 13 in the comparator 14, and a signal is output from the comparator 14 when an overcurrent flows and becomes larger than the reference voltage. By this signal, the next stage MOSFET 15
Is turned on, the gate voltage of the detected MOSFET M3 is reduced below the threshold voltage, and the detected MOSFET M3 is turned off.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来のＭＯＳ型半導体装置では、正確なセンス比を得る
ために、基準電圧発生回路１３やコンパレータ１４を使
用しており、過電流保護機能を内蔵させるために、素子
数を増加させ、プロセスを複雑にする必要があった。In the conventional MOS type semiconductor device configured as described above, the reference voltage generating circuit 13 and the comparator 14 are used in order to obtain an accurate sense ratio. In order to incorporate this, it was necessary to increase the number of elements and complicate the process.
【０００５】この発明の目的は、プロセスの複雑化、構
成素子の増大化を招くことなく、過電流保護機能を内蔵
したＭＯＳ型半導体装置を構成することにある。An object of the present invention is to configure a MOS semiconductor device having a built-in overcurrent protection function without complicating the process and increasing the number of constituent elements.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明のＭＯＳ型半導
体装置は、被検出ＭＯＳＦＥＴのゲート電極をゲート幅
方向にいくつかに分離し、ドレイン電圧を検出するため
に、ドレイン−ソース間にドレイン電圧分圧用抵抗回路
を設けている。また、分離した全てのゲート電極には入
力抵抗を設け、ゲート−ソース間には、分圧されたドレ
イン電圧により制御されてゲート電圧をしきい値電圧以
下に下げる複数個の駆動素子を設けている。さらに、駆
動素子を制御する抵抗回路は、分割したゲート電極と同
数の出力を有し、全ての出力が異なる分割比とし、ドレ
イン電圧が上昇するにつれて複数個の駆動素子が順次動
作する構成としている。According to the MOS type semiconductor device of the present invention, the gate electrode of the MOSFET to be detected is provided with a gate width.
In order to detect the drain voltage, a drain voltage dividing resistance circuit is provided between the drain and the source. Further, an input resistor is provided for all of the separated gate electrodes , and a plurality of driving elements are provided between the gate and the source to control the gate voltage to be lower than the threshold voltage by being controlled by the divided drain voltage. I have. Further, the resistor circuit for controlling the driving elements has the same number of outputs as the divided gate electrodes, all outputs have different division ratios, and a plurality of driving elements operate sequentially as the drain voltage increases. .
【０００７】[0007]
【作用】この発明によれば、ドレイン電圧の上昇に伴
い、分割されたゲート電極の電位がしきい値以下とな
り、そのゲート電極により駆動されるＭＯＳＦＥＴはオ
フとなる。したがって、被検出ＭＯＳＦＥＴ全体でゲー
ト幅が短くなり、流れる電流値は減少する。According to the present invention, as the drain voltage rises, the potential of the divided gate electrode falls below the threshold value, and the MOSFET driven by the gate electrode is turned off. Therefore, the gate width becomes shorter in the entire MOSFET to be detected, and the value of the flowing current decreases.
【０００８】このように、構成素子として抵抗と駆動素
子を追加するだけで過電流保護機能を内蔵したＭＯＳ型
半導体装置を構成することができる。As described above, a MOS type semiconductor device having a built-in overcurrent protection function can be constituted only by adding a resistor and a driving element as constituent elements.
【０００９】[0009]
【実施例】図１はこの発明のＭＯＳ型半導体装置の一実
施例の内部等価回路図、図２は被検出ＭＯＳＦＥＴ部分
のポリシリコンゲートの平面図である。図１および図２
において、１は被検出ＭＯＳＦＥＴ、２はポリシリコン
ゲート、７は左右に分割した左側のゲート（図２上）、
８は右側のゲート（図２上）、Ｍ１はゲート７により駆
動されるＭＯＳＦＥＴ、Ｍ２はゲート８により駆動され
るＭＯＳＦＥＴ、６はドレイン電圧を分圧する抵抗回路
を示している。Ｍ１とＭ２で被検出ＭＯＳＦＥＴ１を構
成する。FIG. 1 is an internal equivalent circuit diagram of an embodiment of a MOS type semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a polysilicon gate of a MOSFET to be detected. 1 and 2
In the figure, 1 is a MOSFET to be detected, 2 is a polysilicon gate, 7 is a left-side gate which is divided into left and right (upper FIG. 2),
Reference numeral 8 denotes a right gate (upper in FIG. 2), M1 denotes a MOSFET driven by the gate 7, M2 denotes a MOSFET driven by the gate 8, and 6 denotes a resistance circuit for dividing a drain voltage. M1 and M2 constitute the MOSFET 1 to be detected.
【００１０】図２に示すように、被検出ＭＯＳＦＥＴ１
のゲートポリシリコン２は、ゲート幅方向に２つに分割
され（ここでは、ゲート幅の分割比は１：１）、それぞ
れに電極３を設けている。また、図１に示すように、ド
レイン端子４とソース端子５の間に抵抗回路６を設け、
分割比の異なる２つの出力を有している。さらに、分割
した２つのゲート７，８には、入力抵抗Ｒ４，Ｒ５を設
けるとともに、それぞれのゲート−ソース間にはＮチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ９，１０を設けている。[0010] As shown in FIG.
The gate polysilicon 2 is divided into two in the gate width direction (here, the division ratio of the gate width is 1: 1), and the electrode 3 is provided for each. Further, as shown in FIG. 1, a resistance circuit 6 is provided between the drain terminal 4 and the source terminal 5,
It has two outputs with different division ratios. Further, input resistances R4 and R5 are provided for the two divided gates 7 and 8, and N-channel MOSFETs 9 and 10 are provided between the respective gates and sources.
【００１１】ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ９，１０は抵抗回
路６の出力により駆動させ、ドレイン端子４の電圧があ
る値以上になると、ゲート７，８の電圧をしきい値電圧
以下に下げる働きをしている。（ここでは、ＭＯＳＦＥ
Ｔ９が低いドレイン電圧で動作する。）また、抵抗Ｒ４
は、オン状態で、ＭＯＳＦＥＴ９が動作してゲート７の
電位が低下し、ＭＯＳＦＥＴＭ１がオフしても、ゲート
８の電位はゲート端子１１の電圧値を維持するためのも
のである。また、抵抗Ｒ５は、ＭＯＳＦＥＴ１０に過電
流が流れることを防止している。The N-channel MOSFETs 9 and 10 are driven by the output of the resistance circuit 6, and when the voltage of the drain terminal 4 becomes higher than a certain value, the voltage of the gates 7 and 8 becomes lower than the threshold voltage. (Here, MOSFE
T9 operates at a low drain voltage. ) Also, the resistor R4
Is for maintaining the potential of the gate 8 at the voltage value of the gate terminal 11 even when the MOSFET 9 operates and the potential of the gate 7 decreases in the on state, and the MOSFET M1 is turned off. Further, the resistor R5 prevents an overcurrent from flowing through the MOSFET 10.
【００１２】実使用状態において、オン状態で負荷がシ
ョートするなどして、被検出ＭＯＳＦＥＴ１のドレイン
−ソース間に過電流が流れようとすると、ドレイン端子
４の電圧が上昇する。ドレイン電圧が上昇すると、抵抗
回路６の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２＋Ｒ３の分割比で与えられ
る電圧がＭＯＳＦＥＴ９のゲート端子に印加され、しき
い値電圧を超えるとＭＯＳＦＥＴ９はオンし、ゲート７
の電圧を低下させ、しきい値電圧以下に下がるとＭＯＳ
ＦＥＴＭ１はオフとなる。その結果、ゲート幅が１／２
となり、ドレイン−ソース間電流は減少する。In an actual use state, if an overcurrent flows between the drain and the source of the MOSFET 1 to be detected due to a short circuit in the ON state or the like, the voltage of the drain terminal 4 increases. When the drain voltage rises, a voltage given by the division ratio of the resistor R1 and the resistor R2 + R3 of the resistor circuit 6 is applied to the gate terminal of the MOSFET 9, and when the threshold voltage is exceeded, the MOSFET 9 turns on and the gate 7 turns on.
When the voltage drops below the threshold voltage, the MOS
FET M1 is turned off. As a result, the gate width becomes １ ／.
And the current between the drain and the source decreases.
【００１３】さらに電流が流れようとすると、ドレイン
電圧もさらに上昇し、抵抗Ｒ１＋Ｒ２と抵抗Ｒ３の分割
比で与えられる電圧が、ＭＯＳＦＥＴ１０のしきい値電
圧を超えると、ＭＯＳＦＥＴ１０がオンとなりＭＯＳＦ
ＥＴＭ２がオフとなる。その結果、被検出ＭＯＳＦＥＴ
１は完全にオフし、ドレイン−ソース間電流は流れなく
なる。以上のようにして、被検出ＭＯＳＦＥＴ１を過電
流から保護することができる。When a current further flows, the drain voltage further increases. When the voltage given by the division ratio of the resistors R1 + R2 and R3 exceeds the threshold voltage of the MOSFET 10, the MOSFET 10 is turned on and the MOSF
ETM2 is turned off. As a result, the detected MOSFET
1 is completely turned off, and the drain-source current stops flowing. As described above, the detected MOSFET 1 can be protected from overcurrent.
【００１４】一方、このデバイスを構成している素子の
構造は、被検出ＭＯＳＦＥＴ１はメッシュ状にセルを配
置したＮチャネル縦形二重拡散ＭＯＳＦＥＴ、抵抗につ
いてはイオン注入を行ったポリシリコン抵抗、ＭＯＳＦ
ＥＴ９，１０はＰ型ウェルの内部に形成したＮチャネル
横型ＭＯＳＦＥＴを使用している。したがって、単一の
Ｎチャネル縦形二重拡散ＭＯＳＦＥＴのプロセスにＮチ
ャネル横型ＭＯＳＦＥＴを形成するためのＰ型ウェルを
形成する工程を追加するだけで、過電流保護機能を内蔵
したＭＯＳＦＥＴを構成することができる。On the other hand, the structure of the elements constituting this device is as follows: the MOSFET 1 to be detected is an N-channel vertical double diffusion MOSFET in which cells are arranged in a mesh form;
ETs 9 and 10 use N-channel lateral MOSFETs formed inside P-type wells. Therefore, a MOSFET having a built-in overcurrent protection function can be configured by simply adding a step of forming a P-type well for forming an N-channel lateral MOSFET to the process of a single N-channel vertical double diffusion MOSFET. it can.
【００１５】このように、このＭＯＳ型半導体装置によ
れば、被検出ＭＯＳＦＥＴ１のゲート２をゲート幅方向
に２つに分離し、抵抗回路６によりドレイン電圧を検出
して、その上昇に伴い、２つに分離したＭＯＳＦＥＴを
順次オフすることができる回路構成とすることにより、
素子数については、単一のＮチャネル縦形二重拡散ＭＯ
ＳＦＥＴに５素子追加するだけで、プロセスについて
は、Ｎチャネル横型ＭＯＳＦＥＴを形成するためのＰ型
ウェルを形成する工程を追加するだけで、過電流保護機
能を内蔵したＭＯＳＦＥＴを構成することができる。As described above, according to this MOS type semiconductor device, the gate 2 of the MOSFET 1 to be detected is moved in the gate width direction.
And the drain voltage is detected by the resistance circuit 6, and as the voltage rises, the two separated MOSFETs can be sequentially turned off.
For the number of elements, a single N-channel vertical double diffused MO
As for the process, a MOSFET having a built-in overcurrent protection function can be configured only by adding five elements to the SFET and by simply adding a step of forming a P-type well for forming an N-channel lateral MOSFET.
【００１６】[0016]
【発明の効果】この発明によれば、被検出ＭＯＳＦＥＴ
のゲートをゲート幅方向にいくつかに分離し、ドレイン
−ソース間に設けたドレイン電圧分圧用抵抗回路により
ドレイン電圧を検出し、その上昇に応じて分離したＭＯ
ＳＦＥＴを順次オフすることができる駆動回路を設ける
ことにより、素子数の増大化、プロセスの複雑化を招く
ことなく過電流保護機能を内蔵したＭＯＳ型半導体装置
を構成することができる。According to the present invention, a MOSFET to be detected is provided.
Is separated into several parts in the gate width direction, the drain voltage is detected by a drain voltage dividing resistance circuit provided between the drain and the source, and the MO is separated in accordance with the rise.
By providing a drive circuit capable of sequentially turning off the SFET, a MOS semiconductor device having a built-in overcurrent protection function can be configured without increasing the number of elements and complicating the process.
【図１】この発明のＭＯＳ型半導体装置の一実施例の内
部回路図である。FIG. 1 is an internal circuit diagram of an embodiment of a MOS type semiconductor device according to the present invention.
【図２】図１におけるＭＯＳ型半導体装置の被検出ＭＯ
ＳＦＥＴのポリシリコンゲートの平面図である。FIG. 2 shows a detection target MO of the MOS type semiconductor device in FIG.
It is a top view of the polysilicon gate of SFET.
【図３】従来のＭＯＳ型半導体装置の内部回路構成図で
ある。FIG. 3 is an internal circuit configuration diagram of a conventional MOS type semiconductor device.
１ 被検出ＭＯＳＦＥＴ ２ ポリシリコンゲート ３ ゲート電極 ４ ドレイン端子 ５ ソース端子 ６ ドレイン電圧分圧用抵抗回路 ９ ＭＯＳＦＥＴ １０ ＭＯＳＦＥＴ １１ ゲート端子 Ｍ１ 分割された左側のゲート（図２上）に駆動される
ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２ 分割された右側のゲート（図２上）に駆動される
ＭＯＳＦＥＴ Ｒ１ ドレイン−ソース間電圧を分割する抵抗 Ｒ２ ドレイン−ソース間電圧を分割する抵抗 Ｒ３ ドレイン−ソース間電圧を分割する抵抗Reference Signs List 1 MOSFET to be detected 2 Polysilicon gate 3 Gate electrode 4 Drain terminal 5 Source terminal 6 Drain voltage dividing resistance circuit 9 MOSFET 10 MOSFET 11 Gate terminal M1 MOSFET driven by left divided gate (upper in FIG. 2) M2 divided MOSFET R1 driven by the right gate (upper in FIG. 2) R1 A resistor dividing the drain-source voltage R2 A resistor dividing the drain-source voltage R3 A resistor dividing the drain-source voltage
Claims (2)
ト電極が形成されたＭＯＳＦＥＴと、 このＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間に接続されたド
レイン電圧分圧用抵抗回路と、 前記ＭＯＳＦＥＴの各ゲート電極とソースの間にそれぞ
れ接続され、前記ドレイン電圧分圧用抵抗回路で分圧さ
れたドレイン電圧により制御されて前記ＭＯＳＦＥＴの
各ゲートのゲート電圧をしきい値電圧以下に下げる複数
個の駆動素子とを備えたＭＯＳ型半導体装置。A MOSFET having a plurality of gate electrodes divided in a gate width direction ; a drain voltage dividing resistance circuit connected between a drain and a source of the MOSFET; A plurality of driving elements connected between the sources and controlled by a drain voltage divided by the drain voltage dividing resistance circuit to reduce a gate voltage of each gate of the MOSFET to a threshold voltage or less. MOS type semiconductor device.
全て異なる値とし、ドレイン電圧が上昇するにつれて複
数個の駆動素子が順次動作する構成とした請求項１記載
のＭＯＳ型半導体装置。2. The MOS type semiconductor device according to claim 1, wherein the dividing ratios of the drain voltage dividing resistance circuits are all different values, and a plurality of driving elements operate sequentially as the drain voltage increases.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05082908A JP3126540B2 (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | MOS type semiconductor device |
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|---|---|---|---|
| JP05082908A JP3126540B2 (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | MOS type semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06295989A JPH06295989A (en) | 1994-10-21 |
| JP3126540B2 true JP3126540B2 (en) | 2001-01-22 |
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|---|---|---|---|
| JP05082908A Expired - Fee Related JP3126540B2 (en) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | MOS type semiconductor device |
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| JP (1) | JP3126540B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8538456B2 (en) | 2000-12-19 | 2013-09-17 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Surveying wireless device users by location |
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1993
- 1993-04-09 JP JP05082908A patent/JP3126540B2/en not_active Expired - Fee Related
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