JP7059564B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
前記制御回路は、あらかじめ前記特性試験用端子に電圧を印加することで測定された前記パワー半導体スイッチング素子の特性に基づき、異常発生時に前記パワー半導体スイッチング素子に流れる過電流を所望の範囲に制限するための電流制限ゲート電圧を生成するゲート電圧生成回路を備え、
前記パワー半導体スイッチング素子が前記ゲート電圧生成回路から前記パワー半導体スイッチング素子のゲートに印加される前記電流制限ゲート電圧によりオン、オフすることにより、過電流が前記パワー半導体スイッチング素子に流れないようにする、
ことを特徴とする。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る半導体装置は、例えば自動車等の内燃機関の点火制御に用いられるワンチップイグナイタ100である。このワンチップイグナイタ100は、制御回路200と、パワー半導体スイッチング素子201と、を備える。このワンチップイグナイタ100は、コレクタ端子101と、点火信号入力端子102と、エミッタ端子103と、ゲートショック端子(以下、特性試験用端子)104と、を備える。
特性試験用端子104は、例えば、制御回路200の電気的特性をウェハ状態で測定する特性試験の際に所定の電圧が印加される端子であり、詳細については後述する。
第2のZAPツェナーダイオード223は、カソードが抵抗225を介して第1のトリミング端子220に接続されるとともに、第1のエンハンスメント型MOSFET207E1のゲートに接続され、さらに第2のデプレッション型MOSFET207D2のソースに接続される。また、第2のZAPツェナーダイオード223のアノードは、ノード223を介して接地される。
次に、以上のような構成を採用するワンチップイグナイタ100の素子保護作用について説明する。パワー半導体スイッチング素子201を過電流から保護するには、何らかの不具合が生じた際にパワー半導体スイッチング素子201に流れる過電流の値が所望の上限値未満であれば、パワー半導体スイッチング素子201の素子破壊を防止することができる。そこで、本実施の形態では、当該所望の上限値に対応する、パワー半導体スイッチング素子201(IGBT)のゲート電圧の値を求める。換言すれば、このIGBTのゲート電圧の値によって、IGBTに流れる電流の上限値を制限する。
以上説明したように、本実施の形態によれば、予めIGBT201のゲート電圧を調整することで、素子保護機能を実現している。つまり、電流を検出するためのシャント抵抗や電流センスIGBTを用いなくとも、過電流からIGBT201を保護することが可能となる。従って、チップサイズを減少することが可能となり、従来よりも安価なワンチップイグナイタ100を提供することが可能となる。
また、シャント抵抗や電流センスIGBT、それに付属する電流センス抵抗を用いないので、これらの素子の特性ばらつきを考慮する必要がなくなる。当該ばらつきの影響を除去することで、より高精度な素子保護機能が達成できる。
さらに、電流センスIGBTやそれに付随する電流センス抵抗を配置する位置の制約がなくなることで、ワンチップイグナイタ100のチップ設計が比較的容易になる。
101 コレクタ端子
102 点火信号入力端子
102a 点火信号配線
102b グランド配線
103 エミッタ端子
104 ゲートショック端子(特性試験用端子)
200 制御回路
201 パワー半導体スイッチング素子
205 ダイオード
207 トリミング回路
207R1乃至207R3 分圧用抵抗
207E1、207E2 エンハンスメント型MOSFET
207D1、207D2 デプレッション型MOSFET
208 ゲート電圧生成回路
209 定電流源
210 負荷
211乃至213 ノード
222、223 ZAPツェナーダイオード
300 直流電源
301 点火コイル
302 点火プラグ
303 ECU
Claims (4)
- 特性試験用端子を備えるパワー半導体スイッチング素子と、前記パワー半導体スイッチング素子の動作を制御する制御回路とが同一のチップ内に形成された半導体装置であって、前記制御回路は、あらかじめ前記特性試験用端子に電圧を印加することで測定された前記パワー半導体スイッチング素子の特性に基づき、異常発生時に前記パワー半導体スイッチング素子に流れる過電流を所望の範囲に制限するための電流制限ゲート電圧を生成するゲート電圧生成回路を備え、
前記パワー半導体スイッチング素子が前記ゲート電圧生成回路から前記パワー半導体スイッチング素子のゲートに印加される前記電流制限ゲート電圧によりオン、オフすることにより、過電流が前記パワー半導体スイッチング素子に流れないようにする、
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記パワー半導体スイッチング素子は、ノーマリーオフ型のIGBTであり、前記特性試験用端子は前記IGBTのゲートに接続され、前記特性は前記IGBTのコレクタ・エミッタ間電流とゲート電圧との関連を示す順伝達特性であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ゲート電圧生成回路は、定電流源と負荷とトリミング回路とによって構成され、前記電流制限ゲート電圧を生成する、ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記トリミング回路は、抵抗分圧による分圧比に基づいて、前記電流制限ゲート電圧の値を制御する、ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
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