JP5659897B2 - System comprising semiconductor device and control means, and method for controlling current flowing through semiconductor device - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置を流れる電流を制御する技術に関する。   The present invention relates to a technique for controlling a current flowing through a semiconductor device.

特許文献１には、半導体装置と制御手段とを備えるシステムが開示されている。半導体装置は半導体基板を備えており、その半導体基板にはメイン素子と２つの検出素子とが形成されている。メイン素子と各検出素子はＩＧＢＴである。一方の検出素子は半導体基板の中心近くに形成されており、他方の検出素子は半導体基板の外周部近くに形成されている。制御手段は、各検出素子に流れる電流を検出する。各検出素子に流れる電流を検出することで、メイン素子に流れる電流を予測することができる。制御手段は、検出した２つの検出素子の電流の平均値を算出する。制御手段は、算出した平均値が基準値を上回った場合には、メイン素子に流れる電流が過大であるとして、半導体装置に流れる電流を制限する。これによって、過電流による半導体装置の破損を防止する。このように、この技術では、半導体基板内の異なる位置に配置した２つの検出素子を流れる電流の平均値に基づいて半導体装置を流れる電流を制限する。これにより、外部から受ける応力の影響による誤動作を抑制することができるとされている。   Patent Document 1 discloses a system including a semiconductor device and a control unit. The semiconductor device includes a semiconductor substrate, and a main element and two detection elements are formed on the semiconductor substrate. The main element and each detection element are IGBTs. One detection element is formed near the center of the semiconductor substrate, and the other detection element is formed near the outer periphery of the semiconductor substrate. The control means detects the current flowing through each detection element. By detecting the current flowing through each detection element, the current flowing through the main element can be predicted. The control means calculates an average value of the detected currents of the two detection elements. When the calculated average value exceeds the reference value, the control means limits the current flowing through the semiconductor device, assuming that the current flowing through the main element is excessive. This prevents damage to the semiconductor device due to overcurrent. Thus, in this technique, the current flowing through the semiconductor device is limited based on the average value of the current flowing through the two detection elements arranged at different positions in the semiconductor substrate. Thereby, it is supposed that the malfunctioning by the influence of the stress received from the outside can be suppressed.

特開２００５−３２２７８１号JP-A-2005-322781

半導体装置の通電時には、半導体基板内の温度分布が不均一となるため、半導体基板に形成されている各素子の間で温度差が生じる。また、半導体基板内のキャリアの移動度は温度によって変化する。このため、半導体基板内の位置によって、各素子に流れる電流が異なる。したがって、半導体基板内の温度分布を考慮しなければ、検出素子に流れる電流からメイン素子に流れる電流を正確に予測することができない。上述した特許文献１の技術では、２つの検出素子を流れる電流の平均値に基づいて半導体装置を制御しており、半導体基板内の温度分布を考慮していない。したがって、半導体基板内で温度分布が生じたときに、適切に半導体装置を制御することができない虞があった。例えば、メイン素子に流れる電流がそれほど高くないにも係わらず半導体装置に流れる電流が制限されたり、逆に、メイン素子に流れる電流が高いにも係わらず半導体装置に流れる電流が制限されない場合があった。   When the semiconductor device is energized, the temperature distribution in the semiconductor substrate becomes non-uniform so that a temperature difference occurs between the elements formed on the semiconductor substrate. Further, the mobility of carriers in the semiconductor substrate changes with temperature. For this reason, the electric current which flows through each element changes with positions in a semiconductor substrate. Therefore, the current flowing through the main element cannot be accurately predicted from the current flowing through the detection element unless the temperature distribution in the semiconductor substrate is taken into consideration. In the technique of Patent Document 1 described above, the semiconductor device is controlled based on the average value of the currents flowing through the two detection elements, and the temperature distribution in the semiconductor substrate is not taken into consideration. Therefore, there is a possibility that the semiconductor device cannot be properly controlled when a temperature distribution occurs in the semiconductor substrate. For example, there are cases where the current flowing through the semiconductor device is limited even though the current flowing through the main element is not so high, or conversely, the current flowing through the semiconductor device is not limited even though the current flowing through the main element is high. It was.

したがって、本明細書では、メイン素子に流れる電流に応じて適切に半導体装置を制御することができる技術を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present specification is to provide a technique capable of appropriately controlling a semiconductor device in accordance with a current flowing through a main element.

請求項１に係るシステムは、半導体装置と制御手段を備える。半導体装置は、半導体基板を備えている。半導体基板には、メイン素子と、第１検出素子と、第２検出素子が形成されている。制御手段は、第１検出素子の電流密度Ｉ_ｄ１と、第２検出素子の電流密度Ｉ_ｄ２と、予め決められた係数Ｋ_１と、予め決められた係数Ｋ_２から、
（式１） Ｉ_ｍ＝Ｋ_１Ｉ_ｄ１＋Ｋ_２Ｉ_ｄ２
の数式により得られる値Ｉ_ｍに基づいて半導体装置を流れる電流を制御する。半導体装置を動作させたときに、メイン素子が形成されている領域の中で第２検出素子の温度よりも第１検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｈである。半導体装置を動作させたときに、メイン素子が形成されている領域の中で第１検出素子の温度よりも第２検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｌである。係数Ｋ_１と係数Ｋ_２の比Ｋ_１／Ｋ_２が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい。 A system according to a first aspect includes a semiconductor device and a control unit. The semiconductor device includes a semiconductor substrate. A main element, a first detection element, and a second detection element are formed on the semiconductor substrate. The control means includes a current density I _d1 of the first detection element, a current density I _d2 of the second detection element, a predetermined coefficient K _1, and a predetermined coefficient K ₂ .
(Formula 1) I _m = K ₁ I _d1 + K ₂ I _d2
Controlling the current flowing in the semiconductor device based of the value I _m obtained by equation. When operating the semiconductor device, the area of a region which becomes a temperature close to the temperature of the first detection element than the temperature of the second detection element in a region where the main element is formed is an area S _H. When operating the semiconductor device, the area of the temperature and a region close to the temperature of the second detection element than the temperature of the first detection element in a region where the main element is formed is an area S _L. The ratio K ₁ / K ₂ between the coefficient K ₁ and the coefficient K ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L.

メイン素子には、以下のように電流が流れる。例えば、図１０に示すように、半導体基板２５０内に、メイン素子が形成されている領域２００と、第１検出素子２１０と、第２検出素子２２０が配置されている場合を考える。この例においては、半導体基板２５０の中心２５０ａ付近の領域２０２では第１半導体素子２１０に近い温度となり、その外側の領域２０４では第２半導体素子２２０に近い温度となると仮定する。領域２０２内の温度は第１検出素子２１０の温度に近いので、領域２０２内のメイン素子に流れる電流の電流密度は第１検出素子２１０に流れる電流の電流密度と略等しくなる。したがって、第１検出素子の電流密度Ｉ_ｄ１に領域２０２の面積Ｓ_Ｈを乗算した値Ｓ_ＨＩ_ｄ１は領域２０２を流れる電流と略一致する。同様に、第２検出素子の電流密度Ｉ_ｄ２に領域２０４の面積Ｓ_Ｌを乗算した値Ｓ_ＬＩ_ｄ２は領域２０４を流れる電流と略一致する。したがって、メイン素子全体に流れる電流Ｉ_ｘは、以下の式に示す値となる。
（式２） Ｉ_ｘ＝Ｓ_ＨＩ_ｄ１＋Ｓ_ＬＩ_ｄ２
上述した請求項１において、例えば、係数Ｋ_１として面積Ｓ_Ｈを採用し、係数Ｋ_２として面積Ｓ_Ｌ採用を採用すると、上述した式１と式２が一致する。したがって、この場合には、請求項１のシステムは、メイン素子に流れる電流を正確に検出することができる。但し、実際のシステムにおいては、電流Ｉ_ｘそのものを検出する必要はなく、電流Ｉ_ｘに比例する値（例えば、電流Ｉ_ｘの１／１００の値等）を検出すればよい。電流Ｉ_ｘに正確に比例する値を検出できれば、電流Ｉ_ｘに応じて適切に電流を制御できる。このために、請求項１のシステムでは、係数Ｋ_１と係数Ｋ_２の比Ｋ_１／Ｋ_２が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しくなっている。このように、比Ｋ_１／Ｋ_２が比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しいと、上述した式１で算出される値Ｉ_ｍは、電流Ｉ_ｘに正確に比例する。例えば、係数Ｋ_１として面積Ｓ_Ｈの１／１００の値を採用し、係数Ｋ_２として面積Ｓ_Ｌの１／１００の値を採用すると、上述した式１で算出される値Ｉ_ｍは、電流Ｉ_ｘの１／１００の値となる。このように、請求項１のシステムは、メイン素子領域に流れる電流Ｉ_ｘに正確に比例する値Ｉ_ｍを算出し、算出した値Ｉ_ｍに基づいて電流を制御するので、適切に電流を制御することができる。 A current flows through the main element as follows. For example, as shown in FIG. 10, consider a case where a region 200 where a main element is formed, a first detection element 210, and a second detection element 220 are arranged in a semiconductor substrate 250. In this example, it is assumed that the region 202 near the center 250a of the semiconductor substrate 250 has a temperature close to the first semiconductor element 210 and the outer region 204 has a temperature close to the second semiconductor element 220. Since the temperature in the region 202 is close to the temperature of the first detection element 210, the current density of the current flowing in the main element in the region 202 is substantially equal to the current density of the current flowing in the first detection element 210. Therefore, the value _S H _{I d1} of the area _{S H} by multiplying region 202 to the current density _{I d1} of the first detection element substantially coincides with the current flowing through the region 202. Similarly, a value S _L I _d2 obtained by multiplying the current density I _d2 of the second detection element by the area S _L of the region 204 substantially matches the current flowing in the region 204. Accordingly, the current I _x flowing through the entire main element has a value represented by the following equation.
(Formula 2) I _x = _SH I _d1 + S _L I _d2
In claim 1 described above, for example, the area S _H is adopted as the coefficient K _1, when employing the area S _L employed as the coefficient K _2, Equation 1 and Equation 2 described above is identical. Therefore, in this case, the system of claim 1 can accurately detect the current flowing through the main element. However, in the actual system, it is not necessary to detect the current I _x itself may detect a value proportional to the current I _x (e.g., such as the value of 1/100 of the current I _x). If detecting a value that exactly proportional to the current I _x, can be controlled appropriately current according to a current I _x. For this reason, in the system of claim 1, the ratio K ₁ / K ₂ between the coefficient K ₁ and the coefficient K ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L. Thus, when the ratio K ₁ / K ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L , the value I _m calculated by the above-described equation 1 is exactly proportional to the current I _x . For example, a 1/100 value of the area _{S H} is adopted as the coefficient _{K 1,} when employing a 1/100 value of the area _{S L} as the coefficient _{K 2,} the value _{I m,} which is calculated by the equation 1 described above, the current 1/100 value of I _x. Thus, the system of claim 1 calculates the value I _m for exactly proportional to the current I _x flowing into the main device region, and controls the current based on the calculated value I _m, appropriately controlling the current can do.

なお、上記の説明では図１０の半導体装置を例として説明したが、図１０の半導体装置は単に例示したものにすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。例えば、図１０では第１検出素子２１０が中心２５０ａに重なる位置に形成されているが、第１検出素子２１０が中心２５０ａと重ならない位置に形成されていてもよい。また、図１０では、第１検出素子２１０と第２検出素子２２０の面積が等しいが、これらの面積が異なっていてもよい。また、図１０では、検出素子が２つ記載されているが、検出素子が３つ以上形成されていてもよい。   In the above description, the semiconductor device in FIG. 10 has been described as an example. However, the semiconductor device in FIG. 10 is merely an example, and does not limit the scope of the claims. For example, in FIG. 10, the first detection element 210 is formed at a position overlapping the center 250a, but the first detection element 210 may be formed at a position not overlapping the center 250a. In FIG. 10, the areas of the first detection element 210 and the second detection element 220 are equal, but these areas may be different. In FIG. 10, two detection elements are shown, but three or more detection elements may be formed.

なお、請求項１において、メイン素子と第１検出素子と第２検出素子は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子であってもよいし、ダイオード等の整流素子であってもよい。
また、比Ｋ_１／Ｋ_２が比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しいとは、比Ｋ_１／Ｋ_２が、比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌに対して±１０％の誤差範囲内にあることを意味する。
また、「値Ｉ_ｍに基づいて半導体装置を流れる電流を制御する」とは、値Ｉ_ｍが閾値を超えたときに半導体装置に流れる電流を制限するもの（いわゆる、保護動作）であってもよいし、値Ｉ_ｍが目標値となるように制御するもの（いわゆる、フィードバック制御）であってもよい。また、「半導体装置を流れる電流を制御する」とは、電流制御対象の半導体装置自体を制御することでその電流を制御してもよいし、電流制御対象の半導体装置とは別の半導体装置によって電流制御対象の半導体装置を流れる電流を制御してもよい。例えば、電流制御対象の半導体装置がダイオードである場合には、ダイオードに接続されている素子を用いてダイオードに流れる電流を制御してもよい。
また、制御は、値Ｉ_ｍのみに基づいて行ってもよいが、その他の値を考慮して行ってもよい。例えば、３つの検出素子が存在する場合には、
Ｉ_ｍｍ＝Ｉ_ｍ＋Ｋ_３Ｉ_ｄ３＝Ｋ_１Ｉ_ｄ１＋Ｋ_２Ｉ_ｄ２＋Ｋ_３Ｉ_ｄ３
（Ｋ_１：Ｋ_２：Ｋ_３＝Ｓ_Ｈ：Ｓ_Ｌ：Ｓ_Ｋ）
となる値Ｉ_ｍｍに基づいて制御を行ってもよい（なお、上式において、電流密度Ｉ_ｄ３は第３検出素子の電流密度であり、面積Ｓ_Ｋは半導体装置を動作させたときに、メイン素子が形成されている領域の中で第１検出素子の温度及び第２検出素子の温度よりも第３検出素子の温度に近い温度となる領域の面積である。）。このような値Ｉ_ｍｍに基づいて制御を行うことも、値Ｉ_ｍに基づいて制御を行うことと等しい。
また、値Ｉ_ｍは、電流密度Ｉ_ｄ１、Ｉ_ｄ２を検出し、検出した電流密度Ｉ_ｄ１、Ｉ_ｄ２を用いて算出してもよいし、第１検出素子を流れる電流と第２検出素子を流れる電流を検出し、検出した電流を用いて値Ｉ_ｍを算出してもよいし、値Ｉ_ｍに相当する物理量を検出できるように半導体装置を構成しておき、値Ｉ_ｍそのものを検出してもよい。
また、各領域の面積（面積Ｓ_Ｈ、面積Ｓ_Ｌ等）及び後述する各検出素子の面積は、半導体基板を平面視したときの面積を意味する。
また、半導体基板の深さ方向にはそれほど温度勾配は生じないので、上述した温度（第１検出素子の温度、第２検出素子の温度、各領域の温度）は、半導体基板の深さ方向においては任意の深さにおける温度を用いることができる。但し、当該温度は、半導体基板の表面における温度であることが好ましい。 In claim 1, the main element, the first detection element, and the second detection element may be a switching element such as a MOSFET or IGBT, or may be a rectifying element such as a diode.
In addition, the substantially equal ratio _K 1 / _{K 2} is the ratio _S H / _{S L,} the ratio _K 1 / _{K 2} is meant to be within the error range of ± 10% with respect to the ratio _S H / _{S L} To do.
Further, "controls the current through the semiconductor device based on the value I _m", limiting the current flowing through the semiconductor device when the value I _m exceeds the threshold value (so-called protection operation) even Alternatively, the control may be performed so that the value _Im becomes a target value (so-called feedback control). Further, “controlling the current flowing through the semiconductor device” may control the current by controlling the current semiconductor device itself, or may be controlled by a semiconductor device different from the current controlled semiconductor device. You may control the electric current which flows through the semiconductor device of electric current control object. For example, when the semiconductor device to be controlled is a diode, the current flowing through the diode may be controlled using an element connected to the diode.
Further, control may be made based only on the value I _m, may be performed in consideration of the other values. For example, if there are three detector elements,
I _mm = I _m + K ₃ I _d3 = K ₁ I _d1 + K ₂ I _d2 + K ₃ I _{d3
(K 1: K 2: K} 3 = S H: S L: S K)
Become may perform control based on the value I _mm (Note that in the above equation, the current density I _d3 is the current density of the third detection element, when the area S _K is obtained by operating the semiconductor device, the main This is the area of the region where the temperature is closer to the temperature of the third detection element than the temperature of the first detection element and the temperature of the second detection element in the region where the element is formed. It is also equivalent to performing control based on the value I _m for controlling on the basis of such values I _mm.
The value _{I m} detects a current density _{I d1, I d2,} may be calculated using a current density _{I d1, I d2} detected, the current and the second detection element through the first detection element detecting a current flowing through, may be calculated values I _m using the detected current, leave the semiconductor device so as to detect a physical quantity corresponding to a value I _m, it detects the value I _m itself May be.
Further, the area of each region (area _SH , area _SL, etc.) and the area of each detection element described later mean the area when the semiconductor substrate is viewed in plan.
Further, since the temperature gradient does not occur so much in the depth direction of the semiconductor substrate, the above-described temperatures (the temperature of the first detection element, the temperature of the second detection element, the temperature of each region) are the same in the depth direction of the semiconductor substrate. Can use temperature at any depth. However, the temperature is preferably the temperature at the surface of the semiconductor substrate.

請求項２のシステムは、以下の構成を有している。このシステムでは、半導体基板を平面視したときに、第１検出素子の面積が、第２検出素子の面積と略等しい。また、制御手段が、第１検出素子を流れる電流Ｉ_１と、第２検出素子を流れる電流Ｉ_２を検出し、電流Ｉ_１と、電流Ｉ_２と、予め決められた係数Ｌ_１と、予め決められた係数Ｌ_２から、
（式３） Ｉ_ｍ＝Ｌ_１Ｉ_１＋Ｌ_２Ｉ_２
の数式により値Ｉ_ｍを算出する。係数Ｌ_１と係数Ｌ_２の比Ｌ_１／Ｌ_２は、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい。 The system of claim 2 has the following configuration. In this system, when the semiconductor substrate is viewed in plan, the area of the first detection element is substantially equal to the area of the second detection element. Further, the control means detects the current I ₁ flowing through the _first detection element and the current I ₂ flowing through the second detection element, and the current I ₁ , the current I ₂ , a predetermined coefficient L ₁ , from-determined coefficient _{L 2,}
(Formula 3) I _m = L ₁ I ₁ + L ₂ I ₂
The value _Im is calculated by the following formula. The ratio L ₁ / L ₂ between the coefficient L ₁ and the coefficient L ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L.

請求項２においては、第１検出素子の面積と第２検出素子の面積が等しいので、これらの面積を面積Ｓ_０とすると、Ｉ_１＝Ｓ_０Ｉｄ_１、Ｉ_２＝Ｓ_０Ｉｄ_２となる。したがって、式３は、以下のように変形することができる。
（式４） Ｉ_ｍ＝Ｌ_１Ｓ_０Ｉ_ｄ１＋Ｌ_２Ｓ_０Ｉ_ｄ２
ここで、式４の中の項Ｌ_１Ｓ_０と項Ｌ_２Ｓ_０は、Ｌ_１Ｓ_０／Ｌ_２Ｓ_０＝Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌ＝Ｋ_１／Ｋ_２の関係を満たす。したがって、Ｌ_１Ｓ_０＝Ｋ_１、Ｌ_２Ｓ_０＝Ｋ_２と当てはめることができる。したがって、上式４（すなわち、上式３）は上式１と等しい。すなわち、請求項２の式と請求項１の式は等しい。したがって、請求項２の構成によれば、請求項１で定めた値Ｉ_ｍに基づいて、適切にメイン素子を流れる電流を制御することができる。 In claim 2, since the area of the first detection element is equal to the area of the second detection element, if these areas are defined as area S ₀ , I ₁ = S ₀ Id ₁ and I ₂ = S ₀ Id _2. . Therefore, Equation 3 can be modified as follows.
(Formula 4) I _m = L ₁ S ₀ I _d1 + L ₂ S ₀ I _d2
Here, the term L ₁ S ₀ and the term L ₂ S ₀ in Equation 4 satisfy the relationship of L ₁ S ₀ / L ₂ S ₀ = S _H / S _L = K ₁ / K ₂ . Therefore, it can be applied that L ₁ S ₀ = K ₁ and L ₂ S ₀ = K ₂ . Therefore, the above equation 4 (that is, the above equation 3) is equal to the above equation 1. That is, the formula of claim 2 and the formula of claim 1 are equal. Therefore, according to the second aspect, it can be based on the value I _m that defined in claim 1 to control the current appropriately flows through the main element.

なお、請求項２において、第１検出素子の面積と第２検出素子の面積が略等しいとは、第１検出素子の面積が第２検出素子の面積に対して±１０％の誤差範囲内にあることを意味する。また、比Ｌ_１／Ｌ_２が比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しいとは、比Ｌ_１／Ｌ_２が、比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌに対して±１０％の誤差範囲内にあることを意味する。 In addition, in claim 2, the area of the first detection element is substantially equal to the area of the second detection element is that the area of the first detection element is within an error range of ± 10% with respect to the area of the second detection element. It means that there is. Further, the ratio L ₁ / L ₂ being substantially equal to the ratio S _H / S _L means that the ratio L ₁ / L ₂ is within an error range of ± 10% with respect to the ratio S _H / S _L. To do.

請求項３のシステムは、以下の構成を有している。この構成では、半導体基板を平面視したときに、第１検出素子の面積が面積Ｓ_１であり、第２検出素子の面積が面積Ｓ_２である。半導体基板を平面視したときに、第２検出素子の面積が第１検出素子の面積より大きい。制御手段は、第１検出素子を流れる電流Ｉ_１と、第２検出素子を流れる電流Ｉ_２を検出し、
（式５） Ｉ_ｍ＝Ｉ_１＋Ｉ_２
の数式により値Ｉ_ｍを算出する。面積Ｓ_１と面積Ｓ_２の比Ｓ_１／Ｓ_２は、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい。 The system of claim 3 has the following configuration. In this configuration, the semiconductor substrate when viewed in plan, the area of the first detection element is the area S _1, the area of the second detection element is the area S _2. When the semiconductor substrate is viewed in plan, the area of the second detection element is larger than the area of the first detection element. Control means, a current I ₁ flowing through the first detection element, to detect the current I ₂ flowing through the second sensing element,
(Formula 5) I _m = I ₁ + I ₂
The value _Im is calculated by the following formula. The ratio S ₁ / S ₂ between the area S ₁ and the area S ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L.

上述した式５は、各検出素子の電流密度Ｉｄ_１、Ｉｄ_２を用いて、以下のように変形することができる。
（式６） Ｉ_ｍ＝Ｓ_１Ｉ_ｄ１＋Ｓ_２Ｉ_ｄ２
ここで、Ｓ_１／Ｓ_２＝Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌ＝Ｋ_１／Ｋ_２の関係が満たされるので、Ｓ_１＝Ｋ_１、Ｓ_２＝Ｋ_２と当てはめることができる。したがって、上式６（すなわち、上式５）は上式１と等しい。すなわち、請求項３の式と請求項１の式は等しい。すなわち、請求項３の構成によれば、第１検出素子に流れる電流Ｉ_１と第２検出素子に流れる電流Ｉ_２を検出し、これらを合計するだけで値Ｉ_ｍを算出することができる。 Equation 5 described above can be modified as follows using the current densities Id ₁ and Id ₂ of the detection elements.
(Expression 6) I _m = S ₁ I _d1 + S ₂ I _d2
Here, since the relationship of S ₁ / S ₂ = S _H / S _L = K ₁ / K ₂ is satisfied, S ₁ = K ₁ and S ₂ = K ₂ can be applied. Therefore, the above equation 6 (that is, the above equation 5) is equal to the above equation 1. That is, the expression of claim 3 is equal to the expression of claim 1. That is, according to the third aspect may be a current I ₁ flowing through the first detector element detects a current I ₂ flowing through the second detector element, calculates the only value I _m summing them.

なお、請求項３において、比Ｓ_１／Ｓ_２が比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しいとは、比Ｓ_１／Ｓ_２が、比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌに対して±１０％の誤差範囲内にあることを意味する。 In claim 3, the ratio S ₁ / S ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L , where the ratio S ₁ / S ₂ is within an error range of ± 10% with respect to the ratio S _H / S _L. Means that

また、請求項４のシステムは、以下の構成を有している。この構成では、半導体基板を平面視したときに、第１検出素子の面積が面積Ｓ_３であり、第２検出素子の面積が面積Ｓ_４である。システムは、第１検出素子の電極と第２検出素子の電極の両方に対して電気的に接続されており、第１検出素子を流れる電流Ｉ_１と第２検出素子を流れる電流Ｉ_２が流れるように構成されている配線をさらに有する。制御手段は、前記配線を流れる電流Ｉ_３を検出する。面積Ｓ_３と面積Ｓ_４の比Ｓ_３／Ｓ_４は、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい。 Moreover, the system of Claim 4 has the following structures. In this configuration, the semiconductor substrate when viewed in plan, the area of the first detection element is the area S _3, the area of the second detection element is a surface area S _4. System is electrically connected to both electrodes of the electrode and the second detection element of the first detection element, flows current I ₂ flowing through current flowing through the first detecting element I ₁ and the second detection element It further has the wiring comprised in this way. Control means detects the current I ₃ flowing through the wiring. The ratio S ₃ / S ₄ between the area S ₃ and the area S ₄ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L.

電流Ｉ_３は、電流Ｉ_１、Ｉ_２の合計値であるので、以下のように表すことができる。
（式７） Ｉ_３＝Ｉ_１＋Ｉ_２＝Ｓ_３Ｉ_ｄ１＋Ｓ_４Ｉ_ｄ２
ここで、Ｓ_３／Ｓ_４＝Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌ＝Ｋ_１／Ｋ_２の関係が満たされるので、Ｓ_３＝Ｋ_１、Ｓ_４＝Ｋ_２と当てはめることができる。したがって、上式７は上式１と等しい。すなわち、電流Ｉ_３は、値Ｉ_ｍそのものである。すなわち、請求項４の電流Ｉ_３は、請求項１の値Ｉ_ｍと等しい。この構成によれば、電流Ｉ_３を検出するだけで値Ｉ_ｍが得られる。すなわち、演算を行うことなく値Ｉ_ｍが得られる。 Since the current I ₃ is the total value of the currents I ₁ and I ₂ , it can be expressed as follows.
(Expression 7) I ₃ = I ₁ + I ₂ = S ₃ I _d1 + S ₄ I _d2
Here, since the relationship of S ₃ / S ₄ = S _H / S _L = K ₁ / K ₂ is satisfied, it can be applied that S ₃ = K ₁ and S ₄ = K ₂ . Therefore, the above equation 7 is equal to the above equation 1. That is, the current I ₃ is the value _Im itself. That is, the current I ₃ of claim 4 is equal to the value I _{m of} claim 1. According to this configuration, only the value I _m for detecting a current I ₃ is obtained. That is, the value _Im can be obtained without performing an operation.

なお、請求項４において、比Ｓ_３／Ｓ_４が比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しいとは、比Ｓ_３／Ｓ_４が、比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌに対して±１０％の誤差範囲内にあることを意味する。 In claim 4, the ratio S ₃ / S ₄ is substantially equal to the ratio S _H / S _L , where the ratio S ₃ / S ₄ is within an error range of ± 10% with respect to the ratio S _H / S _L. Means that

また、請求項５のシステムは、以下の構成を有する。このシステムでは、半導体装置は、半導体素子が形成されている半導体基板と、半導体基板の第１領域内を流れる電流を検出する第１検出素子と、半導体基板の第２領域内を流れる電流を検出する第２検出素子を備えている。制御手段は、第１検出素子で検出される電流Ｉ_１と、第２検出素子で検出される電流Ｉ_２と、予め決められた係数Ｌ_１と、予め決められた係数Ｌ_２から、Ｉ_ｍ＝Ｌ_１Ｉ_１＋Ｌ_２Ｉ_２の数式により得られる値Ｉ_ｍに基づいて半導体装置を流れる電流を制御する。半導体装置を動作させたときに、半導体素子が形成されている領域の中で第２検出素子の温度よりも第１検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｈである。半導体装置を動作させたときに、半導体素子が形成されている領域の中で第１検出素子の温度よりも第２検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｌである。係数Ｌ_１と係数Ｌ_２の比Ｌ_１／Ｌ_２が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい。 Moreover, the system of Claim 5 has the following structures. In this system, a semiconductor device detects a semiconductor substrate in which a semiconductor element is formed, a first detection element that detects a current flowing in a first region of the semiconductor substrate, and a current that flows in a second region of the semiconductor substrate. The second detection element is provided. Control means, a current I ₁ is detected by the first detection element, a current I ₂ which is detected by the second detection element, a coefficient L ₁ to a predetermined, from the coefficient L ₂ to a predetermined, I _m = controls the current flowing in the semiconductor device based on the _L 1 _I 1 _{+ L} 2 values obtained by the formula _{I 2 I m.} When operating the semiconductor device, the area of the temperature and a region close to the temperature of the first detection element than the temperature of the second detection element in a region where the semiconductor element is formed is an area S _H. When operating the semiconductor device, the area of the temperature and a region close to the temperature of the second detection element than the temperature of the first detection element in a region where the semiconductor element is formed is an area S _L. The ratio L ₁ / L ₂ between the coefficient L ₁ and the coefficient L ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L.

このシステムでは、半導体基板の所定領域内の電流を検出する検出素子を用いる。すなわち、検出素子自体には半導体基板内の電流が流れなくてもよい。検出素子には、例えば、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）を利用した電流センサ等、半導体基板内の局所的な領域内の電流を検出できる素子を採用することができる。このような構成でも、半導体装置を流れる電流を好適に制御できる。   In this system, a detection element for detecting a current in a predetermined region of a semiconductor substrate is used. That is, the current in the semiconductor substrate does not have to flow through the detection element itself. As the detection element, for example, an element that can detect a current in a local region in the semiconductor substrate, such as a current sensor using GMR (giant magnetoresistance effect), can be employed. Even with such a configuration, the current flowing through the semiconductor device can be suitably controlled.

実施例１のシステムが有する半導体装置１０の上面図。FIG. 2 is a top view of the semiconductor device 10 included in the system according to the first embodiment. 半導体基板２０の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate 20. 実施例１の半導体装置１０の接続状態を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a connection state of the semiconductor device 10 according to the first embodiment. 実施例２のシステムが有する半導体装置１０の上面図。FIG. 6 is a top view of a semiconductor device 10 included in a system according to a second embodiment. 実施例３のシステムが有する半導体装置１０の上面図。FIG. 6 is a top view of a semiconductor device 10 included in a system according to a third embodiment. 実施例３の半導体装置１０の接続状態を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a connection state of a semiconductor device 10 of Example 3. 実施例３の半導体装置１０の変形例を示す上面図。FIG. 10 is a top view showing a modification of the semiconductor device 10 of Example 3. 実施例４のシステムが有する半導体装置１０の上面図。FIG. 6 is a top view of a semiconductor device 10 included in a system according to a fourth embodiment. 実施例５のシステムが有する半導体装置１０の上面図。FIG. 10 is a top view of a semiconductor device 10 included in a system according to a fifth embodiment. 本明細書が開示するシステムが有する半導体装置の一例を示す上面図。FIG. 11 is a top view illustrating an example of a semiconductor device included in a system disclosed in this specification.

以下に説明する実施例の技術の特徴について以下に列記する。
（特徴１）メイン素子の上面側の電極がメイン素子用ボンディングワイヤーを介してリードフレームに接続されており、各検出素子の電極が検出素子用ボンディングワイヤーを介してリードフレームに接続されている。メイン素子の半導体層中の電気抵抗を抵抗Ｒ_１、メイン素子の上面側の電極からメイン素子用ボンディングワイヤーのリードフレーム側の端部までの配線抵抗を抵抗Ｒ_ｗ１、少なくとも１つの検出素子の半導体層の電気抵抗をＲ_２、その検出素子の上面側の電極から検出素子用ボンディングワイヤーのリードフレーム側の端部までの配線抵抗を抵抗Ｒ_ｗ２とすると、Ｒ_１／Ｒ_ｗ１＝Ｒ_２／Ｒ_ｗ２の関係が略満たされている。
（特徴２）１つの検出素子用ボンディングワイヤーに対して複数の検出素子の上面側の電極が接続されており、その複数の検出素子の中でその検出素子用ボンディングワイヤーから最も遠い検出素子が、上記抵抗の比の関係を満たしている。
（特徴３）メイン素子と各検出素子が、同種の半導体素子である。
（特徴４）メイン素子と各検出素子が、半導体基板の厚さ方向に電流を流す素子である。 The technical features of the embodiments described below are listed below.
(Feature 1) The electrode on the upper surface side of the main element is connected to the lead frame via the bonding wire for main element, and the electrode of each detection element is connected to the lead frame via the bonding wire for detection element. The electrical resistance in the semiconductor layer of the main element is the resistance R ₁ , the wiring resistance from the electrode on the upper surface side of the main element to the end of the main element bonding wire on the lead frame side is the resistance R _w1 , and the semiconductor of at least one detection element R ₂ an electrical resistance of the _layer, when the wiring resistance from the upper surface of the side electrode of the detection element to the end of the lead frame side of the detection element bonding wires and the resistor _{R w2, R 1 / R w1} = R 2 / R The relationship of _w2 is substantially satisfied.
(Feature 2) The electrodes on the upper surface side of a plurality of detection elements are connected to one detection element bonding wire, and the detection element farthest from the detection element bonding wire among the plurality of detection elements is The relationship of the resistance ratio is satisfied.
(Feature 3) The main element and each detection element are the same type of semiconductor element.
(Characteristic 4) The main element and each detection element are elements that flow current in the thickness direction of the semiconductor substrate.

実施例１のシステムは、図１に示すように、半導体装置１０と制御装置５０を備えている。半導体装置１０は、半導体基板２０と、半導体基板２０の表面に形成された電極や絶縁膜等によって構成されている。半導体基板２０には、３つの検出領域２２、２４、２６が設けられており、各検査領域内に電流検出素子が形成されている。半導体基板２０を平面視したときに、検出領域２２は半導体基板２０の中心２０ａ上に形成されており、検出領域２６は半導体基板２０の外周部近傍に形成されており、検出領域２４は検出領域２２と検出領域２６の中間に形成されている。検査領域２２、２４、２６の面積（半導体基板２０を平面視したときの面積）は、互いに略等しい。以下では、検査領域２２、２４、２６の面積を、面積Ｓ_０という。半導体基板２０の検出領域２２〜２６が形成されていない領域の略全体には、メイン素子領域２８が設けられている。 As shown in FIG. 1, the system according to the first embodiment includes a semiconductor device 10 and a control device 50. The semiconductor device 10 includes a semiconductor substrate 20 and electrodes, insulating films and the like formed on the surface of the semiconductor substrate 20. The semiconductor substrate 20 is provided with three detection regions 22, 24, and 26, and a current detection element is formed in each inspection region. When the semiconductor substrate 20 is viewed in plan, the detection region 22 is formed on the center 20a of the semiconductor substrate 20, the detection region 26 is formed near the outer periphery of the semiconductor substrate 20, and the detection region 24 is the detection region. 22 and the detection region 26. The areas of the inspection regions 22, 24, and 26 (area when the semiconductor substrate 20 is viewed in plan) are substantially equal to each other. Hereinafter, the area of the inspection region 22, 24, 26, that the area _{S 0.} A main element region 28 is provided in substantially the entire region where the detection regions 22 to 26 of the semiconductor substrate 20 are not formed.

図２は、検査領域２２からメイン素子領域２８に跨る範囲における半導体基板２０の断面図を示している。図２に示すように、メイン素子領域２８及び検出領域２２内には、エミッタ領域７０、ボディ領域７２、ドリフト領域７４、コレクタ領域７６、ゲート電極７８、ゲート絶縁膜８０、エミッタ電極８２、コレクタ電極８４によって、多数のＩＧＢＴが形成されている。図示していないが、検出領域２４、２６内にも、同様のＩＧＢＴが形成されている。なお、コレクタ電極８４は、半導体基板２０の下面全域に形成されているので、検出領域２２〜２６及びメイン素子領域２８内の全てのＩＧＢＴはコレクタ電極８４を共有している。コレクタ電極８４は、ハンダ接合により図示しないリードフレームに接続されている。また、図１、２に示すように、エミッタ電極８２は、領域毎に分離して形成されている。エミッタ領域７０、ボディ領域７２及びゲート電極７８は、各領域内のエミッタ電極８２の下側に形成されている。各ゲート電極７８は図１のゲートパッド８６に接続されている。したがって、検出領域２２〜２６内のＩＧＢＴは、メイン素子領域２８内のＩＧＢＴと共にスイッチングする。図示していないが、各エミッタ電極８２とゲートパッド８６は、ボンディングワイヤーによってリードフレームに接続されている。これによって、図３に示す回路が形成されている。図３に示すように、メイン素子領域２８内のＩＧＢＴ（以下、ＩＧＢＴ２８という）のエミッタ電極８２はエミッタ側の配線６０に直接接続されている。検出領域２２内のＩＧＢＴ（以下、ＩＧＢＴ２２という）のエミッタ電極８２は抵抗器Ｒ_Ｓ１を介してエミッタ側の配線６０に接続されている。検出領域２４内のＩＧＢＴ（以下、ＩＧＢＴ２４という）のエミッタ電極８２は抵抗器Ｒ_Ｓ２を介してエミッタ側の配線６０に接続されている。検出領域２６内のＩＧＢＴ（以下、ＩＧＢＴ２６という）のエミッタ電極８２は抵抗器Ｒ_Ｓ３を介してエミッタ側の配線６０に接続されている。 FIG. 2 shows a cross-sectional view of the semiconductor substrate 20 in a range extending from the inspection region 22 to the main element region 28. As shown in FIG. 2, in the main element region 28 and the detection region 22, there are an emitter region 70, a body region 72, a drift region 74, a collector region 76, a gate electrode 78, a gate insulating film 80, an emitter electrode 82, and a collector electrode. A number of IGBTs are formed by 84. Although not shown, similar IGBTs are also formed in the detection regions 24 and 26. Since the collector electrode 84 is formed over the entire lower surface of the semiconductor substrate 20, all the IGBTs in the detection regions 22 to 26 and the main element region 28 share the collector electrode 84. The collector electrode 84 is connected to a lead frame (not shown) by solder bonding. As shown in FIGS. 1 and 2, the emitter electrode 82 is formed separately for each region. The emitter region 70, the body region 72, and the gate electrode 78 are formed below the emitter electrode 82 in each region. Each gate electrode 78 is connected to the gate pad 86 of FIG. Therefore, the IGBTs in the detection regions 22 to 26 are switched together with the IGBTs in the main element region 28. Although not shown, each emitter electrode 82 and gate pad 86 are connected to the lead frame by bonding wires. As a result, the circuit shown in FIG. 3 is formed. As shown in FIG. 3, the emitter electrode 82 of the IGBT (hereinafter referred to as IGBT 28) in the main element region 28 is directly connected to the emitter-side wiring 60. IGBT in the detection region 22 (hereinafter, referred to as IGBT 22) the emitter electrode 82 of which is connected to the emitter side of the wiring 60 through a resistor _{R S1.} IGBT detection region 24 (hereinafter, referred to as IGBT 24) the emitter electrode 82 of which is connected to the emitter side of the wiring 60 through a resistor _{R S2.} IGBT in the detection region 26 (hereinafter, referred to as IGBT 26) the emitter electrode 82 of which is connected to the emitter side of the wiring 60 through a resistor _{R S3.}

図３のコレクタ端子９２とエミッタ端子９４の間に電圧を印加すると共に閾値以上のゲート電圧をゲートパッド８６に印加すると、ＩＧＢＴ２２〜２８がオンする。すなわち、コレクタ電極８４から各領域２２〜２８内のエミッタ電極８２に向かって電流が流れる。ＩＧＢＴ２２に流れる電流は、抵抗器Ｒ_Ｓ１に流れる。ＩＧＢＴ２４に流れる電流は、抵抗器Ｒ_Ｓ２に流れる。ＩＧＢＴ２６に流れる電流は、抵抗器Ｒ_Ｓ３に流れる。制御装置５０は、抵抗器Ｒ_Ｓ１〜Ｒ_Ｓ３の両端に生じる電圧を検出することで、ＩＧＢＴ２２に流れる電流Ｉ_２２、ＩＧＢＴ２４に流れる電流Ｉ_２４、ＩＧＢＴ２６に流れる電流Ｉ_２６を検出する。制御装置５０は、電流Ｉ_２２、Ｉ_２４、Ｉ_２６に基づいて、以下の計算式により値Ｉ_ｍｍを算出する。
（式８） Ｉ_ｍｍ＝Ｌ_１Ｉ_２２＋Ｌ_２Ｉ_２４＋Ｌ_３Ｉ_２６
係数Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３については、後に詳細を説明する。制御装置５０は、電流Ｉ_２２、Ｉ_２４、Ｉ_２６をモニタしながら、繰り返し値Ｉ_ｍｍを算出する。制御装置５０は、値Ｉ_ｍｍが閾値Ｉ_ｍｍＴＨに達した場合には、ゲート電圧を低下させてＩＧＢＴ２２〜２８をオフさせる。これによって、メイン素子であるＩＧＢＴ２８に過電流が流れることを防止する。後に詳述するが、式８によって算出される値Ｉ_ｍｍは、半導体基板２０内で温度分布が生じた場合であっても、メイン素子であるＩＧＢＴ２８に流れる電流Ｉ_ｘに対して略一定の比率を維持する値となる。したがって、値Ｉ_ｍｍの閾値Ｉ_ｍｍＴＨを規定することで、メイン素子であるＩＧＢＴ２８に流れる電流Ｉ_ｘの許容最大値を規定することになる。 When a voltage is applied between the collector terminal 92 and the emitter terminal 94 of FIG. 3 and a gate voltage higher than the threshold is applied to the gate pad 86, the IGBTs 22 to 28 are turned on. That is, a current flows from the collector electrode 84 toward the emitter electrode 82 in each of the regions 22 to 28. The current that flows through the IGBT 22 flows through the resistor R _S1 . Current flowing through the IGBT24 flows to the resistor _{R S2.} Current flowing through the IGBT26 flows to the resistor _{R S3.} The control device 50 detects the current I ₂₂ that flows through the IGBT ₂₂ , the current I ₂₄ that flows through the IGBT ₂₄ , and the current I ₂₆ that flows through the IGBT ₂₆ by detecting the voltage generated at both ends of the resistors R _{S1 to} R _S3 . Based on the currents I ₂₂ , I ₂₄ , and I ₂₆ , the control device 50 calculates the value I _mm by the following calculation formula.
(Formula _{8) I mm = L 1 I} 22 + L 2 I 24 + L 3 I 26
Details of the coefficients L ₁ , L ₂ , and L ₃ will be described later. The control device 50 calculates the repetitive value I _mm while monitoring the currents I ₂₂ , I ₂₄ , and I ₂₆ . When the value I _mm reaches the threshold value I _mmTH , the control device 50 decreases the gate voltage to turn off the IGBTs 22 to 28. As a result, an overcurrent is prevented from flowing through the IGBT 28 as the main element. As will be described in detail later, the value I _mm calculated by Expression 8 is a substantially constant ratio to the current I _x flowing through the IGBT 28 that is the main element even when the temperature distribution occurs in the semiconductor substrate 20. Is a value to maintain Therefore, by defining the threshold value I _mmTH of the value I _mm , the allowable maximum value of the current I _x flowing through the IGBT 28 that is the main element is defined.

次に、半導体基板２０の温度と電流の関係について説明する。通電時には、半導体基板２０が温度上昇する。通電時における半導体基板内の温度分布は、その半導体基板内の電流密度分布や、半導体基板の放熱特性等によって異なる。本実施例の半導体基板２０では、メイン素子領域２８内に略一様に電流が流れる。また、半導体基板２０は外周側ほど放熱されやすい。このため、半導体基板２０は中心２０ａ側ほど温度が高く、外周側ほど温度が低くなる。図１の領域３２〜３６は、通電時の半導体基板２０の表面（上面）の温度の分布に従って区分した領域である。領域３２は、通電時に検出領域２２の表面温度に近い表面温度となる領域である。領域３４は、通電時に検出領域２４の表面温度に近い表面温度となる領域である。領域３６は、通電時に検出領域２６の表面温度に近い表面温度となる領域である。通電時には、領域３２が最も高温となり、領域３６が最も低温となる。領域３２〜３６は略同心状に分布する。例えば、所定の動作条件で通電したときに、検出領域２２の表面温度が約５５℃となり、検出領域２４の表面温度が約４５℃となり、検出領域２６の表面温度が約３５℃となる場合には、領域３２の表面温度が５０℃以上となり、領域３４の表面温度が４０〜５０℃となり、領域３６の表面温度が４０℃以下となる。上記の通り、領域３２〜３６は同心状に分布するので、領域３２〜３６の面積（半導体基板２０を平面視したときの面積）は外周側の領域ほど大きくなる。領域３２〜３６の面積Ｓ_３２〜Ｓ_３６は、予め行った実験により特定されている。本実施例では、Ｓ_３２：Ｓ_３４：Ｓ_３６＝１：７：１６である。領域３２の表面温度は検出領域２２の表面温度と略等しくなるので、領域３２内の電流密度は検出領域２２内の電流密度Ｉｄ_２２と略等しくなる。したがって、領域３２内を流れる電流Ｉ_３２は、以下の数式に示す値と略一致する。
Ｉ_３２＝Ｓ_３２Ｉｄ_２２
同様に、領域３４内の表面温度は検出領域２４の表面温度と略等しくなるので、領域３４内の電流密度は検出領域２４内の電流密度Ｉｄ_２４と略等しくなる。したがって、領域３４内を流れる電流Ｉ_３４は、以下の数式に示す値と略一致する。
Ｉ_３４＝Ｓ_３４Ｉｄ_２４
同様に、領域３６内の表面温度は検出領域２６の表面温度と略等しくなるので、領域３６内の電流密度は検出領域２６内の電流密度Ｉｄ_２６と略等しくなる。したがって、領域３６内を流れる電流Ｉ_３６は、以下の数式に示す値と略一致する。
Ｉ_３６＝Ｓ_３６Ｉｄ_２６
メイン素子であるＩＧＢＴ２８を流れる電流Ｉ_ｘは、これらの電流Ｉ_３２〜Ｉ_３６を加算した電流となる。すなわち、
（式９） Ｉ_ｘ＝Ｉ_３２＋Ｉ_３４＋Ｉ_３６＝Ｓ_３２Ｉｄ_２２＋Ｓ_３４Ｉｄ_２４＋Ｓ_３６Ｉｄ_２６
の関係が満たされる。 Next, the relationship between the temperature of the semiconductor substrate 20 and the current will be described. During energization, the temperature of the semiconductor substrate 20 rises. The temperature distribution in the semiconductor substrate during energization varies depending on the current density distribution in the semiconductor substrate, the heat dissipation characteristics of the semiconductor substrate, and the like. In the semiconductor substrate 20 of this embodiment, a current flows substantially uniformly in the main element region 28. Further, the semiconductor substrate 20 is apt to dissipate heat toward the outer peripheral side. For this reason, the temperature of the semiconductor substrate 20 is higher at the center 20a side, and the temperature is lower at the outer peripheral side. Regions 32 to 36 in FIG. 1 are regions divided according to the temperature distribution on the surface (upper surface) of the semiconductor substrate 20 during energization. The region 32 is a region having a surface temperature close to the surface temperature of the detection region 22 when energized. The region 34 is a region having a surface temperature close to the surface temperature of the detection region 24 when energized. The region 36 is a region having a surface temperature close to the surface temperature of the detection region 26 when energized. When energized, the region 32 has the highest temperature and the region 36 has the lowest temperature. The regions 32-36 are distributed substantially concentrically. For example, when energized under predetermined operating conditions, the surface temperature of the detection region 22 is about 55 ° C., the surface temperature of the detection region 24 is about 45 ° C., and the surface temperature of the detection region 26 is about 35 ° C. The surface temperature of the region 32 is 50 ° C. or higher, the surface temperature of the region 34 is 40 to 50 ° C., and the surface temperature of the region 36 is 40 ° C. or lower. As described above, since the regions 32 to 36 are concentrically distributed, the area of the regions 32 to 36 (the area when the semiconductor substrate 20 is viewed in plan view) becomes larger as the region on the outer peripheral side. The areas S32 to S36 of the regions _{32 to 36} are specified by experiments performed in advance. In this embodiment, S ₃₂ : S ₃₄ : S ₃₆ = 1: 7: 16. Since the surface temperature of the region 32 is substantially equal to the surface temperature of the detection region 22, the current density in the region 32 is substantially equal to the current density Id ₂₂ in the detection region 22. Therefore, the current I ₃₂ flowing in the region 32 substantially matches the value shown in the following formula.
I ₃₂ = S ₃₂ Id ₂₂
Similarly, since the surface temperature in the region 34 is substantially equal to the surface temperature of the detection region 24, the current density in the region 34 is substantially equal to the current density Id ₂₄ in the detection region 24. Therefore, the current I ₃₄ flowing in the region 34 substantially matches the value shown in the following formula.
I ₃₄ = S ₃₄ Id ₂₄
Similarly, since the surface temperature in the region 36 is substantially equal to the surface temperature of the detection region 26, the current density in the region 36 is substantially equal to the current density Id ₂₆ in the detection region 26. Therefore, the current I ₃₆ flowing in the region 36 substantially matches the value shown in the following formula.
I ₃₆ = S ₃₆ Id ₂₆
The current I _x flowing through the IGBT 28 that is the main element is a current obtained by adding these currents I _{32 to} I ₃₆ . That is,
(Formula _{9) I x = I 32 +} I 34 + I 36 = S 32 Id 22 + S 34 Id 24 + S 36 Id 26
The relationship is satisfied.

次に、上述した式８の値Ｉ_ｍｍについて説明する。式８の中の係数Ｌ１〜Ｌ３は、Ｌ_１：Ｌ_２：Ｌ_３＝Ｓ_３２：Ｓ_３４：Ｓ_３６を満たすように設定されている。より具体的には、係数Ｌ_１は、領域３２（検出素子２２と温度が略等しくなる領域）の面積Ｓ_３２の約１／１００の値に設定されている。同様に、係数Ｌ_２は面積Ｓ_３４の約１／１００の値に設定されており、係数Ｌ_３は面積Ｓ_３６の約１／１００の値に設定されている。したがって、上述した式８は、
（式１０） Ｉ_ｍｍ＝（Ｓ_３２Ｉ_２２＋Ｓ_３４Ｉ_２４＋Ｓ_３６Ｉ_２６）／１００
と変形することができる。また、実施例１では、検査領域２２〜２６の面積が何れも面積Ｓ_０であるので、Ｉ_２２＝Ｓ_０Ｉｄ_２２、Ｉ_２４＝Ｓ_０Ｉｄ_２４、Ｉ_２６＝Ｓ_０Ｉｄ_２６と表すことができる。したがって、上述した式１０は、以下のように変形することができる。
（式１１） Ｉ_ｍｍ＝（Ｓ_３２Ｉｄ_２２＋Ｓ_３４Ｉｄ_２４＋Ｓ_３６Ｉｄ_２６）Ｓ_０／１００
式９と式１１を比較することで明らかなように、値Ｉ_ｍｍは、電流Ｉ_ｘをＳ_０／１００倍した値である。したがって、上述した式８で得られる値Ｉ_ｍｍは、半導体装置１０に流れる電流Ｉ_ｘに略比例する値となる。このため、値Ｉ_ｍｍは、半導体基板２０内に温度分布が生じた場合でも、電流Ｉ_ｘに対して略一定の比率を維持するように変化する。したがって、値Ｉ_ｍｍに基づいてＩＧＢＴ２２〜２８をオフさせることで、半導体装置１０に過電流が流れることを確実に防止することができる。 Next, the value I _mm of Equation 8 described above will be described. The coefficients L1 to L3 in Expression 8 are set to satisfy L ₁ : L ₂ : L ₃ = S ₃₂ : S ₃₄ : S ₃₆ . More specifically, the coefficient _{L 1} is set to about 1/100 the value of the area _{S 32} of the region 32 (region detecting element 22 and the temperature is substantially equal). Similarly, the coefficient _{L 2} is set to a value of about 1/100 of the area _{S 34,} the coefficient _{L 3} is set to a value of about 1/100 of the area _{S 36.} Therefore, Equation 8 above is
(Formula _{10) I mm = (S 32} I 22 + S 34 I 24 + S 36 I 26) / 100
And can be transformed. In Example 1, the area of the inspection region 22 to 26 are all located in an area _{S 0,} it is expressed as _{I 22 = S 0 Id 22,} I 24 = S 0 Id 24, I 26 = S 0 Id 26 Can do. Accordingly, Equation 10 described above can be modified as follows.
(Formula _{11) I mm = (S 32} Id 22 + S 34 Id 24 + S 36 Id 26) S 0/100
As is clear by comparing Equation 9 and Equation 11, the value I _mm is a value obtained by multiplying the current I _x by S _0/100 . Therefore, the value I _mm obtained by the above equation 8 is a value that is substantially proportional to the current I _x flowing through the semiconductor device 10. For this reason, the value I _mm changes so as to maintain a substantially constant ratio with respect to the current I _x even when a temperature distribution occurs in the semiconductor substrate 20. Therefore, it is possible to reliably prevent an overcurrent from flowing through the semiconductor device 10 by turning off the IGBTs 22 to 28 based on the value I _mm .

例えば、半導体基板２０の中心の領域３２が高温となって電流Ｉ_３２が１０％減少すると、電流Ｉ_ｘ中における電流Ｉ_３２の割合が１／２４であるので、電流Ｉ_ｘは１／２４０だけ減少する。このとき、上述した式８に従って、値Ｉ_ｍｍも１／２４０だけ減少する。このように、値Ｉ_ｍｍは、電流Ｉ_ｘに対して略一定の比率を維持するように変化する。
一方、従来の技術のように、平均値に基づいて半導体装置を制御すると、電流Ｉ_ｘの変化率と値Ｉ_ｍｍの変化率が大きく異なる。例えば、値Ｉ_ｍｍを、電流Ｉ_２２〜Ｉ_２６の平均値により算出する場合を考える。この場合、半導体基板２０の中心の領域３２が高温となって電流Ｉ_３２が１０％減少すると、値Ｉ_ｍｍは１／３０だけ減少する。すなわち、実際の電流Ｉ_ｘが１／２４０しか減少していないにも係わらず、値Ｉ_ｍｍは１／３０も減少してしまう。このように、従来技術では、温度変化が生じたときに、値Ｉ_ｍｍの変化率と電流Ｉ_ｘの変化率が大きく異なってしまう。
このように、実施例１の技術によれば、値Ｉ_ｍｍが電流Ｉ_ｘに対して略一定の比率を維持するように変化するので、実際の電流Ｉ_ｘに応じて正確に半導体装置１０を制御することができる。 For example, if the center region 32 of the semiconductor substrate 20 is a current _{I 32} becomes high temperature is reduced by 10%, the ratio of the current _{I 32} in the current _{I x} is a 1/24, current _{I x} is only 1/240 Decrease. At this time, the value I _mm is also decreased by 1/240 according to the above-described equation 8. Thus, the value I _mm changes so as to maintain a substantially constant ratio with respect to the current I _x .
On the other hand, when the semiconductor device is controlled based on the average value as in the conventional technique, the change rate of the current I _{x and} the change rate of the value I _mm are greatly different. For example, consider a case where the value I _mm is calculated by the average value of the currents I _{22 to} I ₂₆ . In this case, when the central region 32 of the semiconductor substrate 20 becomes high temperature and the current I ₃₂ decreases by 10%, the value I _mm decreases by 1/30. That is, although the actual current I _x is reduced only by 1/240, the value I _mm is reduced by 1/30. Thus, in the prior art, when a temperature change occurs, the rate of change of the value I _{mm and} the rate of change of the current I _x are greatly different.
As described above, according to the technique of the first embodiment, the value I _mm changes so as to maintain a substantially constant ratio with respect to the current I _x , so that the semiconductor device 10 can be accurately set according to the actual current I _x. Can be controlled.

なお、上述した実施例１では、抵抗器Ｒ_Ｓ１〜Ｒ_Ｓ３の電気抵抗が互いに等しかった。しかしながら、これらの電気抵抗を互いに異ならせて、係数Ｌ_１〜Ｌ_３に応じた電圧が各抵抗器Ｒ_Ｓ１〜Ｒ_Ｓ３の両端に生じるようにしてもよい。例えば、Ｌ_１：Ｌ_２：Ｌ_３＝Ｒ_Ｓ１：Ｒ_Ｓ２：Ｒ_Ｓ３となるように各電気抵抗を設定することができる。このように電気抵抗を設定すると、各抵抗器Ｒ_Ｓ１〜Ｒ_Ｓ３に同一の電流が流れた場合でも、各抵抗器の両端に生じる電圧が係数Ｌ_１〜Ｌ_３の比率と等しくなる。したがって、制御装置５０は、これらの電圧を加算するだけで、式８の関係を満たす値Ｉ_ｍｍを算出することができる。 In Example 1 described above, the electrical resistances of the resistors R _{S1 to} R _S3 were equal to each other. However, these electric resistances may be made different from each other so that voltages according to the coefficients L _{1 to} L ₃ are generated at both ends of the resistors R _{S1 to} R _S3 . For example, each electric resistance can be set so that L ₁ : L ₂ : L ₃ = R _S1 : R _S2 : R _S3 . When the electrical resistance is set in this way, even when the same current flows through each of the resistors R _{S1 to} R _S3 , the voltage generated at both ends of each resistor becomes equal to the ratio of the coefficients L _{1 to} L ₃ . Therefore, the control device 50 can calculate the value I _mm satisfying the relationship of Expression 8 only by adding these voltages.

なお、実施例１では、ＩＧＢＴ２２のエミッタ電極８２からリードフレームまでの配線抵抗が、ＩＧＢＴ２８のエミッタ電極８２からリードフレームまでの配線抵抗に対応した値とされている。すなわち、各エミッタ電極８２は、ボンディングワイヤーによってリードフレームに接続されている。ボンディングワイヤーは、電気抵抗を有しており、実施例１ではボンディングワイヤーの電気抵抗が配線抵抗に相当する。ボンディングワイヤーは半導体装置１０の発熱によって加熱され、その電気抵抗は温度によって変化する。このシステムでは、ＩＧＢＴ２８のオン抵抗Ｒ_２８とＩＧＢＴ２８のエミッタ電極に接続されているボンディングワイヤーの電気抵抗Ｒ_Ｗ２８との比Ｒ_２８／Ｒ_Ｗ２８が、ＩＧＢＴ２２のオン抵抗Ｒ_２２とＩＧＢＴ２２のエミッタ電極に接続されているボンディングワイヤーの電気抵抗Ｒ_Ｗ２２との比Ｒ_２２／Ｒ_Ｗ２２と略等しい。したがって、ＩＧＢＴ２８とボンディングワイヤーからなる電流経路の電気抵抗の温度による変化率が、ＩＧＢＴ２２とボンディングワイヤーからなる電流経路の電気抵抗の温度による変化率と略等しくなる。このように、配線部分を含めて電気抵抗が調整されているので、ＩＧＢＴ２２を流れる電流の温度による変化率がＩＧＢＴ２８を流れる電流の温度による変化率により近くなる。したがって、電流Ｉ_ｘに対してより正確に追随する値Ｉ_ｍｍを算出することができる。 In the first embodiment, the wiring resistance from the emitter electrode 82 of the IGBT 22 to the lead frame is a value corresponding to the wiring resistance from the emitter electrode 82 of the IGBT 28 to the lead frame. That is, each emitter electrode 82 is connected to the lead frame by a bonding wire. The bonding wire has an electrical resistance. In Example 1, the electrical resistance of the bonding wire corresponds to the wiring resistance. The bonding wire is heated by the heat generated by the semiconductor device 10, and its electrical resistance varies with temperature. In this system, the ratio R ₂₈ / R _{W 28} between the on-resistance R ₂₈ of the IGBT ₂₈ and the electrical resistance RW ₂₈ of the bonding wire connected to the emitter electrode of the IGBT ₂₈ is connected to the on-resistance R ₂₂ of the IGBT ₂₂ and the emitter electrode of the IGBT _22. It is approximately equal to the ratio R ₂₂ / R _{W22 of the} bonding wire electrical resistance R _W22 . Therefore, the rate of change due to the temperature of the electrical resistance of the current path composed of the IGBT 28 and the bonding wire is substantially equal to the rate of change due to the temperature of the electrical resistance of the current path composed of the IGBT 22 and the bonding wire. Thus, since the electrical resistance including the wiring portion is adjusted, the rate of change due to the temperature of the current flowing through the IGBT 22 becomes closer to the rate of change due to the temperature of the current flowing through the IGBT 28. Therefore, the value I _mm that follows the current I _x more accurately can be calculated.

上述した実施例１の構成と請求項との対応関係について説明する。実施例１の検出素子２２、２４は互いに面積が等しいので、検出素子２２が請求項２の第１検出素子に相当し、検出素子２４が請求項２の第２検出素子に相当する。したがって、検出素子２２に流れる電流Ｉ_２２が請求項２の電流Ｉ_１に相当し、検出素子_２４に流れる電流Ｉ_２４が請求項２の電流Ｉ_２に相当する。また、上述した式８の係数Ｌ_１、Ｌ_２の比Ｌ_１／Ｌ_２は、領域３２（第１検出素子２２に近い温度となる領域）と領域３４（第２検出素子２４に近い温度となる領域）の面積比Ｓ_３２／Ｓ_３４と等しい。したがって、式８の係数Ｌ_１は請求項２の係数Ｌ_１に相当し、式８の係数Ｌ_２は請求項２の係数Ｌ_２に相当する。したがって、式８の第１項Ｌ_１Ｉ_２２が請求項２の式の第１項Ｌ_１Ｉ_１に相当し、式８の第２項Ｌ_２Ｉ_２４が請求項２の式の第２項Ｌ_２Ｉ_２に相当する。すなわち、式８は、請求項２の式（Ｉ_ｍ＝Ｌ_１Ｉ_１＋Ｌ_２Ｉ_２）を含んでいる。したがって、上述した式８に基づいてメイン素子２８を制御する実施例１のシステムは、請求項２のシステムに相当する。また、上述したように、請求項２の式（Ｉ_ｍ＝Ｌ_１Ｉ_１＋Ｌ_２Ｉ_２）は、請求項１の式（Ｉ_ｍ＝Ｋ_１Ｉ_ｄ１＋Ｋ_２Ｉ_ｄ２）と等しい。したがって、実施例１のシステムは、請求項１のシステムに相当するともいえる。なお、上記の説明では、検出素子２２が第１検出素子に相当するとともに検出素子２４が第２検出素子に相当するとしたが、検出素子２４が第１検出素子に相当するとともに検出素子２６が第２検出素子に相当するとみなすこともできるし、検出素子２６が第１検出素子に相当するとともに検出素子２２が第２検出素子に相当するとみなすこともできる。 The correspondence between the configuration of the first embodiment described above and the claims will be described. Since the detection elements 22 and 24 of Example 1 have the same area, the detection element 22 corresponds to the first detection element of claim 2, and the detection element 24 corresponds to the second detection element of claim 2. Therefore, the current I ₂₂ flowing through the detection element 22 corresponds to the current I ₁ of claim 2, and the current I ₂₄ flowing through the detection element ₂₄ corresponds to the current I ₂ of claim 2. Further, the ratio L ₁ / L ₂ between the coefficients L ₁ and L ₂ of the above-described Expression 8 is determined by the region 32 (region close to the first detection element 22) and the region 34 (temperature close to the second detection element 24). Area ratio S ₃₂ / S ₃₄ . Accordingly, the coefficient _{L 1} of the formula 8 correspond to the coefficient _{L 1} of claim 2, the coefficient _{L 2} of the formula 8 correspond to the coefficient _{L 2} of claim 2. Therefore, the first term L ₁ I ₂₂ in Formula 8 corresponds to the first term L ₁ I ₁ in Formula 2 and the second term L ₂ I ₂₄ in Formula 8 is the second term in Formula 2 Corresponds to L ₂ I ₂ . That is, Formula 8 includes the formula (I _m = L ₁ I ₁ + L ₂ I ₂ ) of claim 2. Therefore, the system of the first embodiment that controls the main element 28 based on the above-described Expression 8 corresponds to the system of claim 2. Further, as described above, the formula (I _m = L ₁ I ₁ + L ₂ I ₂ ) of claim ₂ is equal to the formula (I _m = K ₁ I _d1 + K ₂ I _d2 ) of claim 1. Therefore, it can be said that the system of the first embodiment corresponds to the system of claim 1. In the above description, the detection element 22 corresponds to the first detection element and the detection element 24 corresponds to the second detection element. However, the detection element 24 corresponds to the first detection element and the detection element 26 corresponds to the first detection element. It can be considered that it corresponds to two detection elements, or the detection element 26 can correspond to a first detection element and the detection element 22 can correspond to a second detection element.

次に、実施例２のシステムについて説明する。図４は、実施例２のシステムが有する半導体装置１０の上面図を示している。なお、実施例２のシステムのうち実施例１のシステムと機能が共通する部分については同一の参照番号を用いる。また、以下の説明では、実施例２のシステムのうち実施例１のシステムと異なる部分について主に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。図４に示すように、実施例２では、検出領域２２〜２６の面積Ｓ_２２〜Ｓ_２６が、Ｓ_２２＜Ｓ_２４＜Ｓ_２６の関係を満たしている。より詳細には、面積Ｓ２２が面積Ｓ３２の約１／１００であり、面積Ｓ２４が面積Ｓ３４の約１／１００であり、面積Ｓ２６が面積Ｓ３６の約１／１００である。つまり、Ｓ_２２：Ｓ_２４：Ｓ_２６＝Ｓ_３２：Ｓ_３４：Ｓ_３６の関係が満たされている。 Next, a system according to the second embodiment will be described. FIG. 4 is a top view of the semiconductor device 10 included in the system of the second embodiment. Note that, in the system of the second embodiment, the same reference numerals are used for portions having the same functions as the system of the first embodiment. Moreover, in the following description, a part different from the system of Example 1 among the systems of Example 2 is mainly demonstrated, and description is abbreviate | omitted suitably about a common part. As shown in FIG. 4, in Example 2, the areas S _{22 to} S ₂₆ of the detection regions 22 to ₂₆ satisfy the relationship of S ₂₂ <S ₂₄ <S ₂₆ . More specifically, the area S22 is about 1/100 of the area S32, the area S24 is about 1/100 of the area S34, and the area S26 is about 1/100 of the area S36. That is, the relationship of S ₂₂ : S ₂₄ : S ₂₆ = S ₃₂ : S ₃₄ : S ₃₆ is satisfied.

制御装置５０は、抵抗Ｒ_Ｓ１〜Ｒ_Ｓ３によって、各ＩＧＢＴ２２〜２６を流れる電流Ｉ_２２〜Ｉ_２６を検出する。そして、Ｉ_２２〜Ｉ_２６を加算することで、値Ｉ_ｍｍを算出する。すなわち、値Ｉ_ｍｍは、以下の数式により算出される。
（式１２） Ｉ_ｍｍ＝Ｉ_２２＋Ｉ_２４＋Ｉ_２６
制御装置５０は、値Ｉ_ｍｍが閾値Ｉ_ｍｍＴＨに達した場合に、ゲート電圧を低下させてＩＧＢＴ２２〜２８をオフさせる。これによって、半導体装置１０に過電流が流れることを防止する。 Control device 50 detects currents I _{22 to} I ₂₆ flowing through IGBTs _{22 to 26} by resistors R _{S1 to} R _S3 . Then, the value I _mm is calculated by adding I _{22 to} I ₂₆ . That is, the value I _mm is calculated by the following mathematical formula.
(Formula _{12) I mm = I 22 +} I 24 + I 26
When the value I _mm reaches the threshold value I _mmTH , the control device 50 decreases the gate voltage and turns off the IGBTs 22 to 28. This prevents an overcurrent from flowing through the semiconductor device 10.

ここで、上述した式１２の値Ｉ_ｍｍについて説明する。各ＩＧＢＴ２２〜２６を流れる電流Ｉ_２２〜Ｉ_２６を電流密度Ｉｄ_２２〜Ｉｄ_２６を用いて表すと、Ｉ_２２＝Ｓ_２２Ｉｄ_２２、Ｉ_２４＝Ｓ_２４Ｉｄ_２４、Ｉ_２６＝Ｓ_２６Ｉｄ_２６となる。また、上述したように、Ｓ_２２＝Ｓ_３２／１００、Ｓ_２４＝Ｓ_３４／１００、Ｓ_２６＝Ｓ_３６／１００であるので、式１２は、
（式１３） Ｉ_ｍｍ＝（Ｓ_３２Ｉｄ_２２＋Ｓ_３４Ｉｄ_２４＋Ｓ_３６Ｉｄ_２６）／１００
と変形することができる。また、実施例２の半導体装置でも実施例１の半導体装置と同様に、メイン素子領域２８を流れる電流Ｉ_ｘは、上述した式９に示す値となる。式９と式１３を比較することで明らかなように、実施例２において算出される値Ｉ_ｍｍは、メイン素子領域２８を流れる電流Ｉ_ｘの約１／１００の値である。すなわち、実施例２のシステムでも、メイン素子であるＩＧＢＴ２８に流れる電流Ｉ_ｘに応じて適切に半導体装置１０を制御することができる。また、このような構成によれば、制御装置５０で行う演算が実施例１よりも簡略化される。 Here, the value I _mm of Expression 12 described above will be described. When currents I _{22 to} I ₂₆ flowing through the IGBTs _{22 to 26} are expressed using current densities Id _{22 to} Id ₂₆ , I ₂₂ = S ₂₂ Id ₂₂ , I ₂₄ = S ₂₄ Id ₂₄ , I ₂₆ = S ₂₆ Id ₂₆ Become. Further, as described above, since S ₂₂ = S _32/100 , S ₂₄ = S _34/100 , and S ₂₆ = S _36/100 , Equation 12 is
(Formula _{13) I mm = (S 32} Id 22 + S 34 Id 24 + S 36 Id 26) / 100
And can be transformed. Also in the semiconductor device of the second embodiment, the current I _x flowing through the main element region 28 has the value shown in the above-described equation 9 as in the semiconductor device of the first embodiment. As is clear from the comparison between Expression 9 and Expression 13, the value I _mm calculated in the second embodiment is about 1/100 of the current I _x flowing through the main element region 28. In other words, in the systems in Example 2, it can be controlled appropriately semiconductor device 10 according to the current I _x flowing into the IGBT28 is the main element. Further, according to such a configuration, the calculation performed by the control device 50 is simplified as compared with the first embodiment.

上述した実施例２の構成と請求項との対応関係について説明する。実施例２では、検出素子２２と検出素子２４の面積比Ｓ_２２／Ｓ_２４が、領域３２（第１検出素子２２に近い温度となる領域）と領域３４（第２検出素子２４に近い温度となる領域）の面積比Ｓ_３２／Ｓ_３４と等しい。したがって、検出素子２２が請求項３の第１検出素子に相当し、検出素子２４が請求項３の第２検出素子に相当する。したがって、検出素子２２に流れる電流Ｉ_２２が請求項３の電流Ｉ_１に相当し、検出素子_２４に流れる電流Ｉ_２４が請求項３の電流Ｉ_２に相当する。このため、上述した式１２は、請求項３の式（Ｉ_ｍ＝Ｉ_１＋Ｉ_２）を含んでいる。したがって、式１２に基づいてメイン素子２８を制御する実施例２のシステムは、請求項３のシステムに相当する。また、上述したように、請求項３の式（Ｉ_ｍ＝Ｉ_１＋Ｉ_２）は、請求項１の式（Ｉ_ｍ＝Ｋ_１Ｉ_ｄ１＋Ｋ_２Ｉ_ｄ２）と等しい。したがって、実施例２のシステムは、請求項１のシステムに相当するともいえる。なお、上記の説明では、検出素子２２が第１検出素子に相当するとともに検出素子２４が第２検出素子に相当するとしたが、検出素子２４が第１検出素子に相当するとともに検出素子２６が第２検出素子に相当するとみなすこともできるし、検出素子２６が第１検出素子に相当するとともに検出素子２２が第２検出素子に相当するとみなすこともできる。 The correspondence relationship between the configuration of the second embodiment described above and the claims will be described. In the second embodiment, the area ratio S ₂₂ / S ₂₄ between the detection element 22 and the detection element 24 is set such that the area 32 (area close to the first detection element 22) and the area 34 (temperature close to the second detection element 24) Area ratio S ₃₂ / S ₃₄ . Therefore, the detection element 22 corresponds to the first detection element of claim 3, and the detection element 24 corresponds to the second detection element of claim 3. Therefore, the current I ₂₂ flowing through the detection element 22 corresponds to the current I ₁ of claim 3, and the current I ₂₄ flowing through the detection element ₂₄ corresponds to the current I ₂ of claim 3. For this reason, the above-described formula 12 includes the formula (I _m = I ₁ + I ₂ ) of claim 3. Therefore, the system of Example 2 which controls the main element 28 based on Formula 12 is equivalent to the system of Claim 3. Further, as described above, the expression (I _m = I ₁ + I ₂ ) of claim 3 is equal to the expression (I _m = K ₁ I _d1 + K ₂ I _d2 ) of claim 1. Therefore, it can be said that the system of Example 2 corresponds to the system of claim 1. In the above description, the detection element 22 corresponds to the first detection element and the detection element 24 corresponds to the second detection element. However, the detection element 24 corresponds to the first detection element and the detection element 26 corresponds to the first detection element. It can be considered that it corresponds to two detection elements, or the detection element 26 can correspond to a first detection element and the detection element 22 can correspond to a second detection element.

次に、実施例３のシステムについて説明する。図５は、実施例３のシステムが有する半導体装置１０の上面図を示している。なお、実施例３のシステムのうち実施例２のシステムと機能が共通する部分については同一の参照番号を用いる。また、以下の説明では、実施例３のシステムのうち実施例２のシステムと異なる部分について主に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。図５に示すように、実施例３では、実施例２と同様に、検出領域２２〜２６の面積Ｓ_２２〜Ｓ_２６が、Ｓ_２２：Ｓ_２４：Ｓ_２６＝Ｓ_３２：Ｓ_３４：Ｓ_３６の関係を満たしている。さらに、実施例３では、半導体基板２０上に形成されている配線８８によって、検出領域２２〜２６内のエミッタ電極８２が互いに接続されている。最も外側の検出領域２６のエミッタ電極８２には、ボンディングワイヤーが接続されている。すなわち、実施例３では、１本のボンディングワイヤーによって、検出領域２２〜２６内のエミッタ電極８２がリードフレームに接続されている。これにより、図６に示す回路が構成されている。すなわち、実施例３の構成では、ＩＧＢＴ２２〜２６が、共通の抵抗器Ｒ_ＳＣを介して配線６０に接続されている。このため、抵抗器Ｒ_ＳＣには、ＩＧＢＴ２２を流れる電流Ｉ_２２と、ＩＧＢＴ２４を流れる電流Ｉ_２４と、ＩＧＢＴ２６を流れる電流Ｉ_２６を合計した電流Ｉ_Ｃ（＝Ｉ_２２＋Ｉ_２４＋Ｉ_２６）が流れる。 Next, the system of Example 3 will be described. FIG. 5 is a top view of the semiconductor device 10 included in the system of the third embodiment. Note that, in the system of the third embodiment, the same reference numerals are used for portions having the same functions as the system of the second embodiment. Moreover, in the following description, a part different from the system of Example 2 among the systems of Example 3 is mainly demonstrated, and description is abbreviate | omitted suitably about a common part. As shown in FIG. 5, in Example 3, as in Example 2, the areas S _{22 to} S ₂₆ of the detection regions 22 to ₂₆ are S ₂₂ : S ₂₄ : S ₂₆ = S ₃₂ : S ₃₄ : S _36. Meet the relationship. Further, in the third embodiment, the emitter electrodes 82 in the detection regions 22 to 26 are connected to each other by the wiring 88 formed on the semiconductor substrate 20. A bonding wire is connected to the emitter electrode 82 of the outermost detection region 26. That is, in Example 3, the emitter electrode 82 in the detection regions 22 to 26 is connected to the lead frame by one bonding wire. As a result, the circuit shown in FIG. 6 is configured. In other words, in the configuration of Example 3, IGBT22～26 is connected to the wiring 60 via a common resistor _{R SC.} Therefore, the resistor _{R SC,} the current _{I 22} flowing through the IGBT 22, the current _{I 24} flowing through the IGBT 24, the current _{I C (= I 22 + I} 24 + I 26) in which the sum of the current _{I 26} flowing through the IGBT26 flows.

制御装置５０は、抵抗器Ｒ_ＳＣによって電流Ｉ_Ｃを検出する。そして、電流Ｉ_Ｃが閾値Ｉ_ＣＴＨに達した場合に、ゲート電圧を低下させてＩＧＢＴ２２〜２８をオフさせる。これによって、メイン素子であるＩＧＢＴ２８に過電流が流れることを防止する。 Controller 50 detects the current _{I C} by the resistor _{R SC.} When the current _{I C} has reached the threshold _{I CTH,} turn off the IGBT22~28 lowering the gate voltage. As a result, an overcurrent is prevented from flowing through the IGBT 28 as the main element.

ここで、電流Ｉ_ｃは、実施例２の式１２に示す値Ｉ_ｍｍと等しい。すなわち、電流Ｉ_ｃは、電流Ｉ_ｘに略比例する値である。したがって、実施例３のシステムでも、メイン素子であるＩＧＢＴ２８に流れる電流Ｉ_ｘに応じて適切に半導体装置１０を制御することができる。また、このような構成によれば、電流Ｉ_ｃが値Ｉ_ｍｍに相当するので、制御装置５０で値Ｉ_ｍｍを算出する必要がなくなる。 Here, the current I _c is equal to the value I _mm shown in Expression 12 of the second embodiment. That is, the current _{I c} is a value which is substantially proportional to the current _{I x.} Accordingly, in the systems in Example 3, it is possible to control appropriately the semiconductor device 10 according to the current I _x flowing into the IGBT28 is the main element. Further, according to this configuration, the current I _c is equivalent to a value I _mm, the control unit 50 by the value I _mm necessary to calculate eliminates the.

なお、実施例３のシステムでは、ＩＧＢＴ２２のエミッタ電極８２からリードフレームまでの配線抵抗が、ＩＧＢＴ２８のエミッタ電極８２からリードフレームまでの配線抵抗に対応した値となっている。すなわち、上述したように、ＩＧＢＴ２８のエミッタ電極８２はボンディングワイヤーによってリードフレームに接続されている。したがって、ＩＧＢＴ２８の配線抵抗は、ボンディングワイヤーの電気抵抗である。一方、ＩＧＢＴ２２のエミッタ電極８２は半導体基板２０上の配線８８とボンディングワイヤーによってリードフレームに接続されている。したがって、ＩＧＢＴ２２の配線抵抗は、ボンディングワイヤーの電気抵抗と配線８８の電気抵抗を加算した値である。このシステムでは、ＩＧＢＴ２８のオン抵抗Ｒ_２８と配線抵抗Ｒ_Ｗ２８との比Ｒ_２８／Ｒ_Ｗ２８が、ＩＧＢＴ２２のオン抵抗Ｒ_２２と配線抵抗Ｒ_Ｗ２２との比Ｒ_２２／Ｒ_Ｗ２２と略等しい。したがって、ＩＧＢＴ２８とその配線部分（ボンディングワイヤー）からなる電流経路の電気抵抗の温度による変化率が、ＩＧＢＴ２２とその配線部分（配線８８とボンディングワイヤー）からなる電流経路の電気抵抗の温度による変化率と略等しくなる。したがって、電流Ｉ_ｘに対してより正確に追随する値Ｉ_ｍｍを算出することができる。 In the system of the third embodiment, the wiring resistance from the emitter electrode 82 of the IGBT 22 to the lead frame has a value corresponding to the wiring resistance from the emitter electrode 82 of the IGBT 28 to the lead frame. That is, as described above, the emitter electrode 82 of the IGBT 28 is connected to the lead frame by the bonding wire. Therefore, the wiring resistance of the IGBT 28 is the electrical resistance of the bonding wire. On the other hand, the emitter electrode 82 of the IGBT 22 is connected to the lead frame by a wiring 88 on the semiconductor substrate 20 and a bonding wire. Therefore, the wiring resistance of the IGBT 22 is a value obtained by adding the electrical resistance of the bonding wire and the electrical resistance of the wiring 88. In this system, the ratio R ₂₈ / R _W28 of the on-resistance R _{28 of the} IGBT ₂₈ and the wiring resistance RW ₂₈ is substantially equal to the ratio R ₂₂ / R _W22 of the on-resistance R ₂₂ of the _{IGBT 22} and the wiring resistance R _W22 . Therefore, the rate of change of the electrical resistance of the current path composed of the IGBT 28 and its wiring part (bonding wire) due to temperature is the rate of change of the electrical resistance of the current path composed of the IGBT 22 and its wiring part (wiring 88 and bonding wire) due to the temperature. Almost equal. Therefore, the value I _mm that follows the current I _x more accurately can be calculated.

なお、実施例３のように検出領域２２〜２６内のエミッタ電極８２を配線により接続する場合には、図５に示すように、半導体基板２０の中心２０ａからその中心２０ａに対して最も近い半導体基板２０の外周端に向かって検出領域２２〜２６が配列されていることが好ましい。このように検出領域２２〜２６を配置することで、配線８８の長さを最小化することができる。例えば、図７に示すように半導体基板２０の中心２０ａから半導体基板２０の角部に向かって検出領域２２〜２６が配列されていると、半導体基板２０上の配線８８の距離が長くなる。配線８８により占有される面積が増えるので、メイン素子領域２８の面積が減少してしまう。図５に示すように検出領域２２〜２６を配置すれば、配線による占有面積を最小化することができる。また、半導体基板の形状が長方形である場合には、半導体基板の中心からその中心に最も近い辺（外周端）に向かって検出領域が配列されていることが好ましい。   When the emitter electrodes 82 in the detection regions 22 to 26 are connected by wiring as in the third embodiment, as shown in FIG. 5, the semiconductor closest to the center 20a from the center 20a of the semiconductor substrate 20 is used. The detection regions 22 to 26 are preferably arranged toward the outer peripheral edge of the substrate 20. By arranging the detection regions 22 to 26 in this way, the length of the wiring 88 can be minimized. For example, as shown in FIG. 7, when the detection regions 22 to 26 are arranged from the center 20 a of the semiconductor substrate 20 toward the corners of the semiconductor substrate 20, the distance of the wiring 88 on the semiconductor substrate 20 becomes long. Since the area occupied by the wiring 88 increases, the area of the main element region 28 decreases. If the detection regions 22 to 26 are arranged as shown in FIG. 5, the area occupied by the wiring can be minimized. When the shape of the semiconductor substrate is rectangular, it is preferable that the detection regions are arranged from the center of the semiconductor substrate toward the side (outer peripheral edge) closest to the center.

上述した実施例３の構成と請求項との対応関係について説明する。実施例３では、検出素子２２と検出素子２４の面積比Ｓ_２２／Ｓ_２４が、領域３２（第１検出素子２２に近い温度となる領域）と領域３４（第２検出素子２４に近い温度となる領域）の面積比Ｓ_３２／Ｓ_３４と等しい。したがって、検出素子２２が請求項４の第１検出素子に相当し、検出素子２４が請求項４の第２検出素子に相当する。このため、検出素子２２に流れる電流Ｉ_２２が請求項４の電流Ｉ_１に相当し、検出素子_２４に流れる電流Ｉ_２４が請求項４の電流Ｉ_２に相当する。実施例３において電流Ｉ_２２と電流Ｉ_２４が流れるように構成されている抵抗器Ｒ_ＳＣは、請求項４の配線（第１検出素子を流れる電流Ｉ_１と第２検出素子を流れる電流Ｉ_２が流れるように構成されている配線）に相当する。したがって、実施例３の抵抗器Ｒ_ＳＣを流れる電流Ｉ_Ｃは、請求項４の電流Ｉ_３に相当する。このため、電流Ｉ_Ｃに基づいてメイン素子２８を制御する実施例３のシステムは、請求項４のシステムに相当する。また、上述したように、請求項４の電流Ｉ_３は、請求項１の値Ｉ_ｍと等しい。したがって、実施例３のシステムは、請求項１のシステムに相当するともいえる。なお、上記の説明では、検出素子２２が第１検出素子に相当するとともに検出素子２４が第２検出素子に相当するとしたが、検出素子２４が第１検出素子に相当するとともに検出素子２６が第２検出素子に相当するとみなすこともできるし、検出素子２６が第１検出素子に相当するとともに検出素子２２が第２検出素子に相当するとみなすこともできる。 The correspondence between the configuration of the third embodiment described above and the claims will be described. In the third embodiment, the area ratio S ₂₂ / S ₂₄ between the detection element 22 and the detection element 24 is set such that the area 32 (area close to the first detection element 22) and the area 34 (temperature close to the second detection element 24) Area ratio S ₃₂ / S ₃₄ . Therefore, the detection element 22 corresponds to the first detection element of claim 4, and the detection element 24 corresponds to the second detection element of claim 4. Therefore, the current I ₂₂ flowing through the detection element 22 corresponds to the current I ₁ of claim 4, and the current I ₂₄ flowing through the detection element ₂₄ corresponds to the current I ₂ of claim 4. Exemplary resistor R _SC current I ₂₂ and the current I ₂₄ is configured to flow in the example 3, claim 4 of the wiring (current I ₂ flowing current I ₁ and the second detection element through the first detection element Corresponds to the wiring configured to flow. Therefore, current _{I C} through resistor _{R SC} of Example 3 corresponds to the current _{I 3} of claim 4. Therefore, the system of Example 3 for controlling the main device 28 based on the current I _C corresponds to the system of claim 4. Further, as described above, the current I ₃ of claim 4 is equal to the value I _{m of} claim 1. Therefore, it can be said that the system of the third embodiment corresponds to the system of claim 1. In the above description, the detection element 22 corresponds to the first detection element and the detection element 24 corresponds to the second detection element. However, the detection element 24 corresponds to the first detection element and the detection element 26 corresponds to the first detection element. It can be considered that it corresponds to two detection elements, or the detection element 26 can correspond to a first detection element and the detection element 22 can correspond to a second detection element.

次に、実施例４のシステムについて説明する。図８は、実施例４のシステムが有する半導体装置１０の上面図を示している。なお、実施例４のシステムのうち実施例１のシステムと機能が共通する部分については同一の参照番号を用いる。また、以下の説明では、実施例４のシステムのうち実施例１のシステムと異なる部分について主に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。   Next, a system according to the fourth embodiment will be described. FIG. 8 is a top view of the semiconductor device 10 included in the system of the fourth embodiment. Note that the same reference numerals are used for portions of the system of the fourth embodiment that share functions with the system of the first embodiment. Moreover, in the following description, a part different from the system of Example 1 among systems of Example 4 is mainly demonstrated, and description is abbreviate | omitted suitably about a common part.

実施例４のシステムが有する半導体装置では、半導体基板２０の略全体に亘ってメイン素子領域２８が形成されており、検出領域２２〜２６が形成されていない。また、半導体基板２０の表面のうち図１の検出領域２２〜２６に対応する位置に、電流センサ１２２、１２４、１２６が設置されている。電流センサ１２２〜１２６は、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）を利用した電流センサであり、その下部の半導体基板２０中を流れる電流を局所的に検出する。   In the semiconductor device included in the system of the fourth embodiment, the main element region 28 is formed over substantially the entire semiconductor substrate 20, and the detection regions 22 to 26 are not formed. Further, current sensors 122, 124, and 126 are installed on the surface of the semiconductor substrate 20 at positions corresponding to the detection regions 22 to 26 in FIG. 1. The current sensors 122 to 126 are current sensors using GMR (giant magnetoresistive effect), and locally detect a current flowing in the semiconductor substrate 20 below.

制御装置５０は、電流センサ１２２〜１２６が検出する電流Ｉ_１２２、Ｉ_１２４、Ｉ_１２６に基づいて、以下の計算式により値Ｉ_ｍｍを算出する。
（式１４） Ｉ_ｍｍ＝Ｌ_１Ｉ_１２２＋Ｌ_２Ｉ_１２４＋Ｌ_３Ｉ_１２６
なお、係数Ｌ_１〜Ｌ_３は、実施例１と同様の係数である。この式１４は、上述した式８に相当する。すなわち、式１４で算出される値Ｉ_ｍｍは、電流Ｉ_ｘに略比例する値である。したがって、実施例４のシステムでも、実施例１のシステムと同様に、メイン素子であるＩＧＢＴ２８に流れる電流Ｉ_ｘに応じて適切に半導体装置１０を制御することができる。 The control device 50 calculates the value I _mm by the following calculation formula based on the currents I ₁₂₂ , I ₁₂₄ , and I ₁₂₆ detected by the current sensors 122 to ₁₂₆ .
(Formula _{14) I mm = L 1 I} 122 + L 2 I 124 + L 3 I 126
The coefficients L _{1 to} L ₃ are the same coefficients as in the first embodiment. This expression 14 corresponds to the above-described expression 8. That is, the value I _mm calculated by Expression 14 is a value that is approximately proportional to the current I _x . Accordingly, in the systems in Example 4, similar to the system of Example 1, can be controlled appropriately semiconductor device 10 according to the current I _x flowing into the IGBT28 is the main element.

上述した実施例４の構成と請求項との対応関係について説明する。実施例４の電流センサ１２２は請求項５の第１検出素子に相当し、電流センサ１２４は請求項５の第２検出素子に相当する。したがって、電流センサ１２２の検出電流Ｉ_１２２が請求項５の電流Ｉ_１に相当し、電流センサ１２４の検出電流Ｉ_１２４が請求項５の電流Ｉ_２に相当する。また、上述した式１４の係数Ｌ_１、Ｌ_１の比Ｌ_１／Ｌ_１は、領域３２（第１検出素子（電流センサ１２２）に近い温度となる領域）と領域３４（第２検出素子（電流センサ１２４）に近い温度となる領域）の面積比Ｓ_３２／Ｓ_３４と等しい。したがって、式１４の係数Ｌ_１は請求項５の係数Ｌ_１に相当し、式１４の係数Ｌ_２は請求項５の係数Ｌ_２に相当する。したがって、式１４の第１項Ｌ_１Ｉ_１２２が請求項５の式の第１項Ｌ_１Ｉ_１に相当し、式１４の第２項Ｌ_２Ｉ_１２４が請求項５の式の第２項Ｌ_２Ｉ_２に相当する。すなわち、式１４は、請求項５の式（Ｉ_ｍ＝Ｌ_１Ｉ_１＋Ｌ_２Ｉ_２）を含んでいる。すなわち、上述した式１４に基づいて電流を制御する実施例４のシステムは、請求項５のシステムに相当する。なお、上記の説明では、電流センサ１２２が第１検出素子に相当するとともに電流センサ１２４が第２検出素子に相当するとしたが、電流センサ１２４が第１検出素子に相当するとともに電流センサ１２６が第２検出素子に相当するとみなすこともできるし、電流センサ１２６が第１検出素子に相当するとともに電流センサ１２２が第２検出素子に相当するとみなすこともできる。 The correspondence relationship between the configuration of the fourth embodiment described above and the claims will be described. The current sensor 122 according to the fourth embodiment corresponds to the first detection element according to the fifth aspect, and the current sensor 124 corresponds to the second detection element according to the fifth aspect. Therefore, the detection current _{I 122} of the current sensor 122 corresponds to the current _{I 1} according to claim 5, the detected current _{I 124} of the current sensor 124 corresponds to the current _{I 2} of claim 5. Further, the ratio L ₁ / L ₁ of the coefficients L ₁ and L ₁ of the above-described equation 14 is determined by the region 32 (region close to the first detection element (current sensor 122)) and the region 34 (second detection element ( The area ratio S ₃₂ / S _{34 in the} region where the temperature is close to the current sensor 124). Accordingly, the coefficient _{L 1} of the formula 14 corresponds to the coefficient _{L 1} of claim 5, the coefficient _{L 2} of the formula 14 corresponds to the coefficient _{L 2} of claim 5. Therefore, the first term L ₁ I ₁₂₂ of the formula 14 corresponds to the first term L ₁ I ₁ of the formula of the claim 5, and the second term L ₂ I ₁₂₄ of the formula 14 is the second term of the formula of the claim 5. Corresponds to L ₂ I ₂ . That is, the expression 14 includes the expression (I _m = L ₁ I ₁ + L ₂ I ₂ ) of claim 5. That is, the system of the fourth embodiment that controls the current based on the above-described formula 14 corresponds to the system of claim 5. In the above description, the current sensor 122 corresponds to the first detection element and the current sensor 124 corresponds to the second detection element. However, the current sensor 124 corresponds to the first detection element and the current sensor 126 corresponds to the first detection element. It can be considered that it corresponds to two detection elements, or the current sensor 126 can correspond to a first detection element and the current sensor 122 can correspond to a second detection element.

なお、上述した実施例１〜４では、ＩＧＢＴが形成されている半導体装置について説明したが、半導体装置に形成されている素子は、ＭＯＳＦＥＴであってもよいし、ダイオードであってもよい。ＭＯＳＦＥＴを採用する場合には、上述した実施例１〜４と同様に、値Ｉ_ｍｍに基づいてＭＯＳＦＥＴのゲート電圧を制御することで、ＭＯＳＦＥＴに流れる電流を制御することができる。また、ダイオードを採用する場合には、ダイオードにスイッチング素子を接続し、値Ｉ_ｍｍに基づいてスイッチング素子を制御することで、ダイオードに流れる電流を制御することができる。また、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴを採用する場合でも、外部のスイッチング素子によりこれらに流れる電流を制御するようにしてもよい。 In the first to fourth embodiments described above, the semiconductor device in which the IGBT is formed has been described. However, the element formed in the semiconductor device may be a MOSFET or a diode. When the MOSFET is employed, the current flowing through the MOSFET can be controlled by controlling the gate voltage of the MOSFET based on the value I _mm as in the first to fourth embodiments. When a diode is employed, the current flowing through the diode can be controlled by connecting the switching element to the diode and controlling the switching element based on the value I _mm . Even when IGBTs or MOSFETs are employed, the current flowing through them may be controlled by an external switching element.

また、上述した実施例１〜４では、制御回路８０を、半導体装置１０に過電流が流れることを防止するための保護回路として使用した。しかしながら、値Ｉ_ｍｍが目標値となる（すなわち、メイン素子であるＩＧＢＴ２８を流れる電流Ｉ_ｘが目標値となる）ように、値Ｉ_ｍｍに応じてゲート電圧を制御するフィードバック制御を行ってもよい。このような制御を行う場合でも、上記のように値Ｉ_ｍｍを算出することで、正確な制御が可能となる。 In the first to fourth embodiments described above, the control circuit 80 is used as a protection circuit for preventing an overcurrent from flowing through the semiconductor device 10. However, the value I _mm becomes the target value (i.e., current I _x flowing in the IGBT28 is the main element is the target value) manner, the feedback control may be performed to control the gate voltage depending on the value I _mm . Even when such control is performed, accurate control can be performed by calculating the value I _mm as described above.

また、上述した実施例１〜４では、３つの検出領域２２〜２６又は電流センサ１２２〜１２６が形成されていたが、これらの数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。   In the first to fourth embodiments described above, the three detection regions 22 to 26 or the current sensors 122 to 126 are formed. However, the number of these may be two, or four or more. Also good.

また、上述した実施例１〜４では、最も中心側の検出領域２２または電流センサ１２２が、半導体基板２０の中心２０ａ上に形成されていたが、必ずしも最も中心側の素子が半導体基板２０の中心２０ａ上に形成されている必要はなく、中心２０ａから外れた位置に形成されていてもよい。   In the first to fourth embodiments described above, the most central detection region 22 or current sensor 122 is formed on the center 20 a of the semiconductor substrate 20, but the most central element is not necessarily the center of the semiconductor substrate 20. It does not need to be formed on 20a, and may be formed at a position off center 20a.

次に、実施例５のシステムについて説明する。図９は、実施例５のシステムが有する半導体装置１０の上面図を示している。なお、実施例５のシステムのうち実施例１のシステムと機能が共通する部分については同一の参照番号を用いる。また、以下の説明では、実施例５のシステムのうち実施例１のシステムと異なる部分について主に説明し、共通する部分については適宜説明を省略する。   Next, a system according to the fifth embodiment will be described. FIG. 9 is a top view of the semiconductor device 10 included in the system of the fifth embodiment. In the system of the fifth embodiment, the same reference numerals are used for parts having the same functions as the system of the first embodiment. Further, in the following description, portions of the system according to the fifth embodiment that are different from the system according to the first embodiment will be mainly described, and description of common portions will be appropriately omitted.

実施例５では、メイン素子領域２８が半導体基板２０の片側（図９の右側）に偏って形成されており、図９の左側の領域２９（メイン素子領域２８の外側の領域）には、メイン素子領域２８とは別の半導体素子が形成されている。また、検出領域２２〜２６は、メイン素子領域２８内に形成されている。実施例５の半導体装置１０では、メイン素子領域２８が偏って形成されているので、領域３２〜３６（すなわち、検出領域２２、２４、２６のそれぞれに対応する表面温度となる領域３２〜３６）の分布も実施例１〜４とは異なる。つまり、実施例５の半導体装置１０では、最も高温となる領域３２が半導体基板２０の中心からずれた位置に存在し、また、各領域３２〜３６は楕円状に歪んだ形で分布している。実施例５におけるメイン素子領域２８内の領域３２〜３６の面積Ｓ_３２〜Ｓ_３６も、実施例１と同様に、予め行った実験により特定されている。 In the fifth embodiment, the main element region 28 is formed so as to be biased to one side (right side in FIG. 9) of the semiconductor substrate 20, and the left region 29 (region outside the main element region 28) in FIG. A semiconductor element different from the element region 28 is formed. The detection areas 22 to 26 are formed in the main element area 28. In the semiconductor device 10 of the fifth embodiment, since the main element region 28 is formed in a biased manner, the regions 32 to 36 (that is, the regions 32 to 36 having surface temperatures corresponding to the detection regions 22, 24, and 26). The distribution of is also different from that of Examples 1-4. That is, in the semiconductor device 10 of the fifth embodiment, the region 32 having the highest temperature exists at a position shifted from the center of the semiconductor substrate 20, and the regions 32 to 36 are distributed in an elliptically distorted form. . Similarly to the first embodiment, the areas S32 to S36 of the regions _{32 to 36} in the main element region 28 in the fifth embodiment are also specified by experiments performed in advance.

実施例５のシステムでも、実施例１の式８と同様の数式、すなわち、
Ｉ_ｍｍ＝Ｌ_１Ｉ_２２＋Ｌ_２Ｉ_２４＋Ｌ_３Ｉ_２６
の数式によって値Ｉ_ｍｍを算出する。なお、係数Ｌ１〜Ｌ３は、上述したように分布する領域３２〜３６の面積Ｓ_３２〜Ｓ_３６に基づいて、Ｌ_１：Ｌ_２：Ｌ_３＝Ｓ_３２：Ｓ_３４：Ｓ_３６の関係を満たすように定められている。したがって、実施例５のシステムでも、実施例１のシステムと同様に、メイン素子であるＩＧＢＴ２８に流れる電流に応じて適切に半導体装置１０を制御することができる。このように、メイン素子領域２８が偏った形で配置されていたり、より複雑な形状で配置されている場合でも、メイン素子領域２８内の温度分布に基づいて係数Ｌ１〜Ｌ３が定められていれば、適切に半導体装置１０を制御することができる。実施例２〜４でも、同様のことがいえる。 Even in the system of the fifth embodiment, the same mathematical formula as the formula 8 of the first embodiment, that is,
I _mm = L ₁ I ₂₂ + L ₂ I ₂₄ + L ₃ I ₂₆
The value I _mm is calculated by the following formula. The coefficients L1 to L3 satisfy the relationship of L ₁ : L ₂ : L ₃ = S ₃₂ : S ₃₄ : S ₃₆ based on the areas S _{32 to} S ₃₆ of the regions _{32 to 36} distributed as described above. It is prescribed as follows. Therefore, in the system according to the fifth embodiment, as in the system according to the first embodiment, the semiconductor device 10 can be appropriately controlled according to the current flowing through the IGBT 28 that is the main element. As described above, even when the main element region 28 is arranged in a biased shape or a more complicated shape, the coefficients L1 to L3 are determined based on the temperature distribution in the main element region 28. Thus, the semiconductor device 10 can be appropriately controlled. The same can be said for Examples 2 to 4.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

１０：半導体装置
２０：半導体基板
２２〜２６：検出領域
２８：メイン素子領域
７０：エミッタ領域
７２：ボディ領域
７４：ドリフト領域
７６：コレクタ領域
７８：ゲート電極
８０：ゲート絶縁膜
８２：エミッタ電極
８４：コレクタ電極
８６：ゲートパッド 10: Semiconductor device 20: Semiconductor substrates 22 to 26: Detection region 28: Main element region 70: Emitter region 72: Body region 74: Drift region 76: Collector region 78: Gate electrode 80: Gate insulating film 82: Emitter electrode 84: Collector electrode 86: gate pad

Claims (6)

半導体装置と制御手段とを備えるシステムであって、
半導体装置は、半導体基板を備えており、
半導体基板には、メイン素子と、第１検出素子と、第２検出素子が形成されており、
制御手段は、第１検出素子の電流密度Ｉ_ｄ１と、第２検出素子の電流密度Ｉ_ｄ２と、予め決められた係数Ｋ_１と、予め決められた係数Ｋ_２から、
Ｉ_ｍ＝Ｋ_１Ｉ_ｄ１＋Ｋ_２Ｉ_ｄ２
の数式により得られる値Ｉ_ｍに基づいて半導体装置を流れる電流を制御し、
半導体装置を動作させたときに、メイン素子が形成されている領域の中で第２検出素子の温度よりも第１検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｈであり、
半導体装置を動作させたときに、メイン素子が形成されている領域の中で第１検出素子の温度よりも第２検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｌであり、
係数Ｋ_１と係数Ｋ_２の比Ｋ_１／Ｋ_２が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい、
ことを特徴とするシステム。 A system comprising a semiconductor device and a control means,
The semiconductor device includes a semiconductor substrate,
A main element, a first detection element, and a second detection element are formed on the semiconductor substrate,
The control means includes a current density I _d1 of the first detection element, a current density I _d2 of the second detection element, a predetermined coefficient K _1, and a predetermined coefficient K ₂ .
I _m = K ₁ I _d1 + K ₂ I _d2
Controlling the current flowing in the semiconductor device based on the obtained value I _m by the equation,
When operating the semiconductor device, the temperature and a region of the area is the area S _H closer than the temperature of the second detection element to the temperature of the first detection element in a region where the main element is formed,
When operating the semiconductor device, the area of the temperature and a region close to the temperature of the second detection element than the temperature of the first detection element in a region where the main element is formed is an area S _L,
The ratio K ₁ / K ₂ between the coefficient K ₁ and the coefficient K ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L ,
A system characterized by that. 半導体基板を平面視したときに、第１検出素子の面積が、第２検出素子の面積と略等しく、
制御手段が、
第１検出素子を流れる電流Ｉ_１と、第２検出素子を流れる電流Ｉ_２を検出し、
電流Ｉ_１と、電流Ｉ_２と、予め決められた係数Ｌ_１と、予め決められた係数Ｌ_２から、
Ｉ_ｍ＝Ｌ_１Ｉ_１＋Ｌ_２Ｉ_２
の数式により値Ｉ_ｍを算出し、
係数Ｌ_１と係数Ｌ_２の比Ｌ_１／Ｌ_２が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 When the semiconductor substrate is viewed in plan, the area of the first detection element is substantially equal to the area of the second detection element,
The control means
A current I ₁ flowing through the first detection element and a current I ₂ flowing through the second detection element are detected,
From the current I ₁ , the current I ₂ , the predetermined coefficient L ₁ and the predetermined coefficient L ₂ ,
I _m = L ₁ I ₁ + L ₂ I ₂
The value _Im is calculated by the following formula:
The ratio L ₁ / L ₂ between the coefficient L ₁ and the coefficient L ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area S _H and the area S _L ,
The system according to claim 1. 半導体基板を平面視したときに、第１検出素子の面積が面積Ｓ_１であり、第２検出素子の面積が面積Ｓ_２であり、
制御手段が、
第１検出素子を流れる電流Ｉ_１と、第２検出素子を流れる電流Ｉ_２を検出し、
Ｉ_ｍ＝Ｉ_１＋Ｉ_２
の数式により値Ｉｍを算出し、
面積Ｓ_１と面積Ｓ_２の比Ｓ_１／Ｓ_２が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 A semiconductor substrate when viewed in plan, the area of the first detection element is the area S _1, the area of the second detection element is the area S _2,
The control means
A current I ₁ flowing through the first detection element and a current I ₂ flowing through the second detection element are detected,
I _m = I ₁ + I ₂
The value Im is calculated by the following formula,
The ratio S ₁ / S ₂ between the area S ₁ and the area S ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L ,
The system according to claim 1. 半導体基板を平面視したときに、第１検出素子の面積が面積Ｓ_３であり、第２検出素子の面積が面積Ｓ_４であり、
第１検出素子の電極と第２検出素子の電極の両方に対して電気的に接続されており、第１検出素子を流れる電流Ｉ_１と第２検出素子を流れる電流Ｉ_２が流れるように構成されている配線をさらに有し、
制御手段が、
前記配線を流れる電流Ｉ_３を検出し、
面積Ｓ_３と面積Ｓ_４の比Ｓ_３／Ｓ_４が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しく、
Ｉ _ｍ ＝Ｉ _３ である、
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 When the semiconductor substrate is viewed in plan, the area of the first detection element is area S ₃ , and the area of the second detection element is area S ₄ ,
And the electrode of the first sensing element is electrically connected to both electrodes of the second detection element, configured as a current I ₁ flowing through the first detection element current I ₂ flowing through the second sensing element flows The wiring further
The control means
A current I ₃ flowing through the wiring is detected;
The ratio _S 3 / _{S 4} of the area _{S 3} and the area _{S 4} decreases to the area _{S H} and the area _S ratio _S H / _{S L} substantially equal Ku of _L,
Is _{I m} = I _3,
The system according to claim 1. 半導体装置と制御手段とを備えるシステムであって、
半導体装置は、半導体素子が形成されている半導体基板と、半導体基板の第１領域内を流れる電流を検出する第１検出素子と、半導体基板の第２領域内を流れる電流を検出する第２検出素子を備えており、
制御手段は、第１検出素子で検出される電流Ｉ_１と、第２検出素子で検出される電流Ｉ_２と、予め決められた係数Ｌ_１と、予め決められた係数Ｌ_２から、
Ｉ_ｍ＝Ｌ_１Ｉ_１＋Ｌ_２Ｉ_２
の数式により得られる値Ｉ_ｍに基づいて半導体装置を流れる電流を制御し、
半導体装置を動作させたときに、半導体素子が形成されている領域の中で第２検出素子の温度よりも第１検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｈであり、
半導体装置を動作させたときに、半導体素子が形成されている領域の中で第１検出素子の温度よりも第２検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｌであり、
係数Ｌ_１と係数Ｌ_２の比Ｌ_１／Ｌ_２が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい、
ことを特徴とするシステム。 A system comprising a semiconductor device and a control means,
The semiconductor device includes a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed, a first detection element that detects a current flowing in the first region of the semiconductor substrate, and a second detection that detects a current flowing in the second region of the semiconductor substrate. Equipped with elements,
The control means includes a current I ₁ detected by the first detection element, a current I ₂ detected by the second detection element, a predetermined coefficient L _1, and a predetermined coefficient L ₂ .
I _m = L ₁ I ₁ + L ₂ I ₂
Controlling the current flowing in the semiconductor device based on the obtained value I _m by the equation,
When operating the semiconductor device, the area of the temperature and a region close to the temperature of the first detection element than the temperature of the second detection element in a region where the semiconductor element is formed is an area S _H,
When operating the semiconductor device, the area of the temperature and a region close to the temperature of the second detection element than the temperature of the first detection element in a region where the semiconductor element is formed is an area S _L,
The ratio L ₁ / L ₂ between the coefficient L ₁ and the coefficient L ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area S _H and the area S _L ,
A system characterized by that. 半導体基板を備えており、
半導体基板には、メイン素子と、第１検出素子と、第２検出素子が形成されている、
という構成を備える半導体装置を流れる電流の制御方法であって、
第１検出素子の電流密度Ｉ_ｄ１と、第２検出素子の電流密度Ｉ_ｄ２と、予め決められた係数Ｋ_１と、予め決められた係数Ｋ_２から、
Ｉ_ｍ＝Ｋ_１Ｉ_ｄ１＋Ｋ_２Ｉ_ｄ２
の数式により得られる値Ｉ_ｍに基づいて半導体装置を流れる電流を制御し、
半導体装置を動作させたときに、メイン素子が形成されている領域の中で第２検出素子の温度よりも第１検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｈであり、
半導体装置を動作させたときに、メイン素子が形成されている領域の中で第１検出素子の温度よりも第２検出素子の温度に近い温度となる領域の面積が面積Ｓ_Ｌであり、
係数Ｋ_１と係数Ｋ_２の比Ｋ_１／Ｋ_２が、面積Ｓ_Ｈと面積Ｓ_Ｌの比Ｓ_Ｈ／Ｓ_Ｌと略等しい、
ことを特徴とする制御方法。 Equipped with a semiconductor substrate,
On the semiconductor substrate, a main element, a first detection element, and a second detection element are formed.
A method for controlling a current flowing in a semiconductor device having a configuration of
From the current density I _d1 of the first detection element, the current density I _d2 of the second detection element, the predetermined coefficient K _1, and the predetermined coefficient K ₂ ,
I _m = K ₁ I _d1 + K ₂ I _d2
Controlling the current flowing in the semiconductor device based on the obtained value I _m by the equation,
When operating the semiconductor device, the temperature and a region of the area is the area S _H closer than the temperature of the second detection element to the temperature of the first detection element in a region where the main element is formed,
When operating the semiconductor device, the area of the temperature and a region close to the temperature of the second detection element than the temperature of the first detection element in a region where the main element is formed is an area S _L,
The ratio K ₁ / K ₂ between the coefficient K ₁ and the coefficient K ₂ is substantially equal to the ratio S _H / S _L between the area _SH and the area S _L ,
A control method characterized by that.

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