JP4600180B2 - 電界効果型パワー半導体素子を用いた半導体回路 - Google Patents
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- 第1電源電圧端子と基準電圧端子との間にパワー半導体素子を配線し、
前記パワー半導体素子により電力を制御される負荷と、
前記パワー半導体素子を制御する制御回路を設け、
該制御回路が、前記パワー半導体素子のソース端子の電圧に対して予め定めた第1電圧正方向または負方向に離れたまたは前記ソース端子の電圧と等しい高圧側電圧端子と、ソース端子の電圧に対して予め定めた第2電圧負方向に離れた低圧側電圧端子との間で動作し、
第1使用温度範囲では、前記パワー半導体素子のしきい電圧が、前記第1電圧と前記第2電圧の間の電圧であって、
第2使用温度範囲では、前記パワー半導体素子のしきい電圧が、前記第1使用温度範囲における前記第1電圧と第2電圧の間の電圧範囲を越える電圧であることを特徴とする半導体回路。 - 請求項1において、前記制御回路が前記パワー半導体素子を加熱して、前記パワー半導体素子のしきい電圧を前記第1使用温度範囲における前記第1電圧と前記第2電圧の間の電圧範囲を超える値から、前記第1使用温度範囲における前記第1電圧と前記第2電圧の間の値に変えることを特徴とする半導体回路。
- 請求項2において、前記パワー半導体素子のドレイン・ソース間に電圧を印加しドレイン電流を流して加熱することを特徴とする半導体回路。
- 請求項3において、メインスイッチ投入後に第1電源電圧端子が目標電圧値の80%の電圧に達するまでの電圧上昇期間中に、前記第1電源電圧端子から供給される電流の半分以上を前記パワー半導体素子のドレイン電流として流し、かつ前記負荷に印加される出力電圧を最大出力電圧の30%以下に保持して前記パワー半導体素子を発熱させ、前記パワー半導体素子のしきい電圧を前記第1電位と前記第2電位の間の値に変えた後、前記第1電源電圧端子の電圧を上げて目標電圧に達するように制御することを特徴とする半導体回路。
- 請求項1において、前記制御回路が前記第1使用温度範囲における前記第1電圧と前記第2電圧の間の電圧範囲を超えた電圧を、前記パワー半導体素子のゲート・ソース間に印加してから、前記第1電源電圧端子を最終目標電圧値の80%の値になるまで上昇させることを特徴とする半導体回路。
- 請求項1において、前記制御回路が、前記低圧側電圧端子と基準電圧端子より電圧が低い電圧端子との間または、前記低圧側電圧端子と前記基準電圧端子との間に半導体スイッチ素子を設け、前記第1使用温度範囲における前記第1電圧と前記第2電圧の間の電圧範囲を超えた電圧を前記パワー半導体素子のゲート・ソース間に印加することを特徴とする半導体回路。
- 基準電圧端子と該基準電圧端子より電圧が高い第1電源電圧端子との間にパワー半導体素子と出力端子とを配線し、
該パワー半導体素子を制御する制御回路を備え、
該制御回路が前記パワー半導体素子のソース端子の電圧に対し予め定めた第1電圧正方向または負方向に離れたまたは前記ソース端子の電圧と等しい高圧側電圧端子と第2電圧負方向に離れた低圧側電圧端子との間で動作し、
前記低圧側電圧端子の電圧が、前記パワー半導体素子のソース端子の電圧より低い負電圧であり、
前記出力端子と第2電源電圧端子との間に第1のキャパシタと第1の整流素子とを直列接続し、前記出力端子の電圧が上昇したときに前記第1のキャパシタを充電し、前記第1のキャパシタの電圧を用いて前記低圧側電圧端子の電圧を負方向に増加させることを特徴とする半導体回路。 - 請求項7において、前記第1のキャパシタと前記第1の整流素子との間に第2のキャパシタを設けたことを特徴とする半導体回路。
- 請求項7において、前記出力端子と前記パワー半導体素子の高圧電圧端子との間に第3のキャパシタを設け、前記パワー半導体素子の前記高圧電圧端子と第3の電源電圧端子との間に第2の整流素子を設け、出力端子が低電圧になったときに前記第3のキャパシタに充電される電圧で前記パワー半導体素子の高圧側電圧端子の電圧を正方向に増加させることを特徴とする半導体回路。
- 請求項7において、前記パワー半導体素子が前記基準電圧端子と前記出力端子との間に設けたローサイドスイッチ用パワー半導体素子であって、前記低圧電圧端子と前記第1キャパシタとの間に第2の整流素子を設けたことを特徴とする半導体回路。
- 請求項9において、前記パワー半導体素子が第1電源電圧端子と前記出力端子との間に設けたハイサイドスイッチ用パワー半導体素子と、前記出力端子と前記基準電圧端子との間にローサイドスイッチ用パワー半導体素子とであって、前記ローサイドスイッチ用パワー半導体素子のソース端子と前記第3の電源電圧端子との間に第3の整流素子を設けたことを特徴とする半導体回路。
- 請求項9において、前記第2の電源電圧端子と前記第3の電源電圧端子を共通にしたことを特徴とする半導体回路。
- 請求項7において、前記低圧側電圧端子の電圧を前記基準電圧端子より低くするためにチャージポンプ回路を用いることを特徴とする半導体回路。
- 請求項7において、前記第1電源電圧端子と基準電圧端子の間の電圧が最終目標電圧の80%までを上昇させる前に、チャージポンプ回路により前記基準電圧端子より負電圧を発生することを特徴とする半導体回路。
- 請求項7において、前記制御回路が、前記第1電源電圧端子と基準電圧端子の間の電圧を最終目標電圧の80%までに上昇させる前に、前記第1のキャパシタの電圧を充電することを特徴とする半導体回路。
- 第1電源電圧端子と出力端子との間にハイサイドスイッチ用パワー半導体素子を接続し、出力端子と基準電圧端子との間にローサイドスイッチ用パワー半導体素子を配線し、前記出力端子に負荷を接続した半導体回路において、
前記ハイサイドスイッチ用パワー半導体素子と、ハイサイドスイッチ用制御回路が、前記ハイサイドスイッチ用パワー半導体素子のソース端子の電圧に対し予め定めた第1電圧正方向に離れた高圧側電圧端子と第2電圧負方向に離れた低圧側電圧端子との間で動作し、
前記ローサイドスイッチ用パワー半導体素子と、ローサイドスイッチ用制御回路が、前記ローサイドスイッチ用パワー半導体素子のソース端子の電圧に対し予め定めた第1電圧正方向または負方向に離れたまたは前記ソース端子の電圧と等しい高圧側電圧端子と第2電圧負方向に離れた低圧側電圧端子との間で動作し、
前記ハイサイドスイッチ用制御回路への駆動信号を、前記基準電圧端子と正の電圧端子との間の信号レベルから、前記ローサイドスイッチ用制御回路の制御信号レベルにレベルシフトして伝達することを特徴とする半導体回路。 - 請求項1から請求項16の何れかにおいて、前記パワー半導体素子がバンドギャップが2.0eV以上の半導体基板を用いた電界効果トランジスタであることを特徴とする半導体回路。
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