JP7162505B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
以下、本実施の形態の半導体装置について説明する。説明の便宜上、まず、本実施の形態に関連するブートストラップダイオードについて説明する。
図3は、本実施の形態の半導体装置としての、モノシリック高耐圧IC(1チップ構成の高耐圧IC)の構成の例を示す回路図である。図3に示されるように、高耐圧ICは、高圧側駆動回路102と、低圧側駆動回路104と、IGBT106と、環流ダイオード118と、IGBT108と、環流ダイオード120と、電源110と、ブートストラップコンデンサ116と、ブートストラップ制御回路200とを備える。なお、パワーデバイスは、たとえば、MOSFETであってもよい。
本実施の形態の半導体装置について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図5は、本実施の形態の半導体装置としての、高耐圧ICの構成の例を示す回路図である。図5に示される構成は、たとえば、LED電源などのDC-DCコンバータ(チョッパ-タイプ)などに用いられる構成である。
本実施の形態の半導体装置について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図6は、図5におけるN型のMOSFETの構成の例を示す断面図である。図6に例が示されるように、N型のMOSFETは、P-型の半導体基板10と、N型のウェル領域12と、P型のウェル領域14と、P-型の拡散層16Aと、P+型のコンタクト層18と、P+型のコンタクト層20と、N+型のコンタクト層32と、N+型のコンタクト層22と、GND電極24と、バックゲート電極26Aと、ソース電極26Bと、ドレイン電極28Aと、MFFP構造30とを備える。
本実施の形態の半導体装置について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
本実施の形態の半導体装置について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
図7は、本実施の形態の半導体装置としての、高耐圧ICの構成の例を示す回路図である。図7に示されるように、高耐圧ICは、高圧側駆動回路102と、低圧側駆動回路104と、IGBT106と、環流ダイオード118と、IGBT108と、環流ダイオード120と、電源110と、ブートストラップコンデンサ116と、ブートストラップ制御回路200Aとを備える。なお、パワーデバイスは、たとえば、MOSFETであってもよい。
本実施の形態の半導体装置について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
本実施の形態の半導体装置について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、本願明細書に記載されたものに限られることはないものとする。
Claims (10)
- 第1のパワーデバイスを駆動する第1の駆動回路と、
前記第1の駆動回路に接続されるブートストラップ制御回路とを備え、
前記第1の駆動回路には、前記第1の駆動回路の電源電圧を示すVB端子と前記第1の駆動回路の基準電圧を示すVS端子との間に接続されるコンデンサにGND電位を基準とする電源電圧VCCが充電された電圧が供給され、
前記ブートストラップ制御回路は、
N型のMOSFETと、
前記MOSFETのゲート端子に接続される昇圧制御回路と、
前記MOSFETのバックゲート端子に接続される出力端を有するバックゲート制御回路と、
前記バックゲート制御回路の入力端に接続され、かつ、前記第1の駆動回路の電源電圧である電圧VBを検知するVB電位検知回路とを備え、
前記MOSFETのドレイン端子は、前記VB端子に接続され、
前記MOSFETのソース端子は、前記電源電圧VCCに接続され、
前記VB電位検知回路によって検知された前記電圧VBが前記電源電圧VCC以下である場合、前記昇圧制御回路は、前記ゲート端子に入力されるゲート信号を制御することによって前記MOSFETをオン状態とし、前記バックゲート制御回路は、前記バックゲート端子に印加される電圧を、前記電圧VBよりも小さくする、
半導体装置。 - 前記VB電位検知回路によって検知された前記電圧VBが前記電源電圧VCCよりも大きい場合、前記昇圧制御回路は、前記ゲート端子に入力される前記ゲート信号を制御することによって前記MOSFETをオフ状態とし、前記バックゲート制御回路は、前記バックゲート端子に印加される電圧を、前記電源電圧VCCと等しくする、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記VB電位検知回路によって検知された前記電圧VBが前記電源電圧VCC以下である場合、前記バックゲート制御回路は、前記ソース端子に印加される電圧と前記バックゲート端子に印加される電圧との差が、PN接合の逆耐圧よりも小さくなるように、前記バックゲート端子に印加される電圧を制御する、
請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 - 前記VB電位検知回路によって検知された前記電圧VBが前記電源電圧VCCよりも大きい場合、前記バックゲート制御回路は、前記バックゲート端子に印加される電圧を、前記電源電圧VCCよりも小さくし、かつ、前記ソース端子に印加される電圧と前記バックゲート端子に印加される電圧との差が、PN接合の逆耐圧よりも小さくなるように、前記バックゲート端子に印加される電圧を制御する、
請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1のパワーデバイスとトーテムポール接続される第2のパワーデバイスを駆動する第2の駆動回路をさらに備え、
前記第1のパワーデバイスが、高圧側電圧に接続され、
前記第2のパワーデバイスが、GND電位に接続され、
前記第2の駆動回路には、電源電圧VCCが供給される、
請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。 - 第1のパワーデバイスを駆動する第1の駆動回路と、
前記第1の駆動回路に接続されるブートストラップ制御回路とを備え、
前記第1の駆動回路には、前記第1の駆動回路の電源電圧を示すVB端子と前記第1の駆動回路の基準電圧を示すVS端子との間に接続されるコンデンサにGND電位を基準とする電源電圧VCCが充電された電圧が供給され、
前記ブートストラップ制御回路は、
N型のMOSFETと、
前記MOSFETのゲート端子に接続される昇圧制御回路と、
前記MOSFETのバックゲート端子に接続される出力端を有するバックゲート制御回路と、
前記バックゲート制御回路の入力端に接続され、かつ、前記第1の駆動回路の基準電圧である電圧VSを検知するVS電位検知回路とを備え、
前記MOSFETのドレイン端子は、前記VB端子に接続され、
前記MOSFETのソース端子は、前記電源電圧VCCに接続され、
前記VS電位検知回路によって検知された前記電圧VSが前記GND電位以下である場合、前記昇圧制御回路は、前記ゲート端子に入力されるゲート信号を制御することによって前記MOSFETをオン状態とし、前記バックゲート制御回路は、前記バックゲート端子に印加される電圧を、前記第1の駆動回路の電源電圧である電圧VBよりも小さくする、
半導体装置。 - 前記VS電位検知回路によって検知された前記電圧VSが前記GND電位よりも大きい場合、前記昇圧制御回路は、前記ゲート端子に入力される前記ゲート信号を制御することによって前記MOSFETをオフ状態とし、前記バックゲート制御回路は、前記バックゲート端子に印加される電圧を、前記電源電圧VCCと等しくする、
請求項6に記載の半導体装置。 - 前記VS電位検知回路によって検知された前記電圧VSが前記GND電位以下である場合、前記バックゲート制御回路は、前記ソース端子に印加される電圧と前記バックゲート端子に印加される電圧との差が、PN接合の逆耐圧よりも小さくなるように、前記バックゲート端子に印加される電圧を制御する、
請求項6または請求項7に記載の半導体装置。 - 前記VS電位検知回路によって検知された前記電圧VSが前記GND電位よりも大きい場合、前記バックゲート制御回路は、前記バックゲート端子に印加される電圧を、前記電源電圧VCCよりも小さくし、かつ、前記ソース端子に印加される電圧と前記バックゲート端子に印加される電圧との差が、PN接合の逆耐圧よりも小さくなるように、前記バックゲート端子に印加される電圧を制御する、
請求項6から請求項8のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1のパワーデバイスとトーテムポール接続される第2のパワーデバイスを駆動する第2の駆動回路をさらに備え、
前記第1のパワーデバイスが、高圧側電圧に接続され、
前記第2のパワーデバイスが、GND電位に接続され、
前記第2の駆動回路には、電源電圧VCCが供給される、
請求項6から請求項9のうちのいずれか1項に記載の半導体装置。
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