JP7328008B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置に関する。

リニアレギュレータ又はスイッチングレギュレータを形成する電源ＩＣを含む各種ＩＣでは、自己発熱や外気による熱から自身を保護することを目的として温度保護回路が内蔵されていることが多い。温度保護回路は、熱保護回路やサーマルシャットダウン回路などと称されることもある。

この種の温度保護回路は、一般的に、ＩＣ内の対象位置の温度が所定の保護温度以上となったときに、ＩＣの動作を停止させる。

特開２０１６－１２６６５０号公報

上記温度保護回路は有益な回路であるものの、ＩＣ（半導体装置）内に熱のばらつきが発生する場合にあっては、熱からの保護が不十分になることがありえる。

本発明は、熱からの保護機能の向上に寄与する半導体装置を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体装置は、半導体集積回路を含む半導体装置において、前記半導体集積回路内の互いに異なる第１及び第２対象位置に配置された第１及び第２温度検出素子を有し、前記第１及び第２温度検出素子を用いて前記第１対象位置における温度と前記第２対象位置における温度との温度差に応じた温度差保護信号を出力する温度差保護信号出力回路と、発熱源としての対象素子と、前記温度差保護信号に基づいて前記対象素子を制御する制御回路と、を備え、前記第１温度検出素子と前記対象素子との距離は、前記第２温度検出素子と前記対象素子との距離よりも短い構成（第１の構成）である。

上記第１の構成に係る半導体装置において、外部装置から入力電圧を受ける入力端子と、
出力端子と、を備え、前記入力端子と前記出力端子との間に介在する素子として前記対象素子が前記半導体集積回路内に設けられ、前記入力電圧に基づく電流が前記入力端子、前記対象素子及び前記出力端子を経由する対象電路を流れることで前記対象素子が発熱し、前記制御回路は、前記温度差保護信号に基づき前記対象素子を制御することで前記対象電路の形成又は遮断を行う構成（第２の構成）であっても良い。

上記第２の構成に係る半導体装置において、前記対象素子はトランジスタであり、前記制御回路は、前記温度差保護信号に基づき前記トランジスタの状態を制御することで前記対象電路の形成又は遮断を行う構成（第３の構成）であっても良い。

上記第２又は第３の構成に係る半導体装置において、前記温度差保護信号出力回路と、前記半導体集積回路内における第１特定位置の温度に応じた第１温度保護信号を出力する第１温度保護信号出力回路と、前記半導体集積回路内における第２特定位置の温度に応じた第２温度保護信号を出力する第２温度保護信号出力回路と、を有する温度保護回路を備え、前記制御回路は、前記温度差保護信号、前記第１温度保護信号及び前記第２温度保護信号に基づいて、前記対象電路の形成又は遮断を行う構成（第４の構成）であっても良い。

上記第４の構成に係る半導体装置において、前記温度差保護信号出力回路は、前記第２対象位置における温度から見て前記第１対象位置における温度が所定の差分保護温度以上高くなったとき、前記温度差保護信号をアサート状態とし、前記第１温度保護信号出力回路は、前記第１特定位置の温度が所定の第１保護温度以上となったとき、前記第１温度保護信号をアサート状態とし、前記第２温度保護信号出力回路は、前記第２特定位置の温度が前記第１保護温度よりも高い所定の第２保護温度以上となったとき、前記第２温度保護信号をアサート状態とし、前記制御回路は、前記温度差保護信号及び前記第１温度保護信号が共にアサート状態であるとき、又は、前記第２温度保護信号がアサート状態であるとき、前記対象電路を遮断する構成（第５の構成）であっても良い。

上記第２又は第３の構成に係る半導体装置において、前記温度差保護信号出力回路と、前記半導体集積回路内における特定位置の温度に応じた温度保護信号を出力する温度保護信号出力回路と、を有する温度保護回路を備え、前記制御回路は、前記温度差保護信号及び前記温度保護信号に基づいて、前記対象電路の形成又は遮断を行う構成（第６の構成）であっても良い。

上記第６の構成に係る半導体装置において、前記温度差保護信号出力回路は、前記第２対象位置における温度から見て前記第１対象位置における温度が所定の差分保護温度以上高くなったとき、前記温度差保護信号をアサート状態とし、前記温度保護信号出力回路は、前記特定位置の温度が所定の保護温度以上となったとき、前記温度保護信号をアサート状態とし、前記制御回路は、前記温度差保護信号及び前記温度保護信号の内、少なくとも一方がアサート状態であるとき、前記対象電路を遮断する構成（第７の構成）であっても良い。

上記第２又は第３の構成に係る半導体装置において、前記温度差保護信号出力回路は、前記第２対象位置における温度から見て前記第１対象位置における温度が所定の差分保護温度以上高くなったとき、前記温度差保護信号をアサート状態とし、前記制御回路は、前記温度差保護信号がアサート状態であるとき、前記対象電路を遮断する構成（第８の構成）であっても良い。

上記第１～第８の構成の何れかに係る半導体装置において、前記半導体集積回路が形成された半導体チップと、前記半導体チップを収容する筐体と、前記筐体に取り付けられた複数の外部端子と、を備え、前記複数の外部端子に前記入力端子及び前記出力端子が含まれ、前記半導体チップにおける所定の対象領域に前記対象素子が形成され、前記半導体チップ上には複数の金属パッドが設けられ、各金属パッドは金属ワイヤを介して対応する外部端子に接続され、前記第１温度検出素子と前記対象領域との距離は、前記第２温度検出素子と前記対象領域との距離よりも短く、前記第２温度検出素子と前記複数の金属パッドとの距離の内の最小距離は、前記第１温度検出素子と前記複数の金属パッドとの距離の内の最小距離よりも短い構成（第９の構成）であっても良い。

上記第９の構成に係る半導体装置において、前記半導体チップにおける所定の辺に沿って、前記複数の金属パッドに含まれる第１～第ｋ金属パッドが配置され（ｋは２以上の整数）、前記第１～第ｋ金属パッドと前記対象領域との距離の内、前記第ｋ金属パッドと前記対象領域との距離が最も長く、前記第１～第ｋ金属パッドと前記第２温度検出素子との距離の内、前記第ｋ金属パッドと前記第２温度検出素子との距離が最も短い構成（第１０の構成）であっても良い。

上記第１～第１０の構成の何れかに係る半導体装置において、前記第１温度検出素子は、前記第１対象位置の温度に応じて電気的特性が変化する素子であり、前記第２温度検出素子は、前記第２対象位置の温度に応じて電気的特性が変化する素子であり、前記温度差保護信号出力回路は、前記第１対象位置の温度に応じた前記第１温度検出素子の電気的特性の変化と前記第２対象位置の温度に応じた前記第２温度検出素子の電気的特性の変化とを利用して、前記温度差に応じた前記温度差保護信号を生成する構成（第１１の構成）であっても良い。

本発明によれば、熱からの保護機能の向上に寄与する半導体装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置の外観斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電源ＩＣの概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係り、電源ＩＣの半導体チップに形成される複数の領域を示す図である。 本発明の第１実施形態に属する実施例ＥＸ１＿１に係り、温度差検出回路の回路図である。 本発明の第１実施形態に属する実施例ＥＸ１＿２に係り、温度検出回路の回路図である。 本発明の第１実施形態に属する実施例ＥＸ１＿３に係り、温度保護回路の構成図である。 本発明の第１実施形態に属する実施例ＥＸ１＿４に係り、温度保護回路の構成図である。 本発明の第１実施形態に属する実施例ＥＸ１＿５に係り、温度保護回路の構成図である。 本発明の第１実施形態に属する実施例ＥＸ１＿６に係り、温度差検出回路の回路図である。 本発明の第１実施形態に属する実施例ＥＸ１＿７に係り、半導体チップの概略レイアウト図である。 本発明の第２実施形態に係る車両の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、素子又は部位等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、素子又は部位等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“Ｒｔ１”によって参照される第１温度検出領域は（図３参照）、第１温度検出領域Ｒｔ１と表記されることもあるし、温度検出領域Ｒｔ１、又は、単に領域Ｒｔ１と略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。

まず、本発明の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。
本発明の実施形態においてＩＣとは集積回路（Integrated Circuit）の略称である。
グランドとは、基準となる０Ｖ（ゼロボルト）の電位を有する導電部を指す又は０Ｖの電位そのものを指す。０Ｖの電位をグラント電位と称することもある。本発明の実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧は、グランドから見た電位を表す。
レベルとは電位のレベルを指し、任意の信号又は電圧についてハイレベルはローレベルよりも高い電位を有する。或る任意の注目した信号について、注目した信号がハイレベルであるとき、当該注目した信号の反転信号はローレベルをとり、注目した信号がローレベルであるとき、当該注目した信号の反転信号はハイレベルをとる。
ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）として構成された任意のトランジスタについて、オン状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が導通状態となっていることを指し、オフ状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が非導通状態（遮断状態）となっていることを指す。ＦＥＴに分類されないトランジスタ（バイポーラトランジスタ等）についても同様である。以下、オン状態、オフ状態を、単に、オン、オフと表現することもある。任意のトランジスタについて、オフ状態からオン状態への切り替わりをターンオンと表現し、オン状態からオフ状態への切り替わりをターンオフと表現する。ＭＯＳＦＥＴは“metal-oxide-semiconductor field-effect transistor”の略称である。ＭＯＳＦＥＴは、特に記述無き限り、エンハンスメント型のＭＯＳＦＥＴであると解して良い。

＜＜第１実施形態＞＞
本発明の第１実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る半導体装置１の外観斜視図である。半導体装置１は、半導体集積回路が形成された半導体チップと、半導体チップを収容する筐体（パッケージ）と、筐体に取り付けられた複数の外部端子と、を備えた電子部品であり、半導体チップを樹脂にて構成された筐体（パッケージ）内に封入することで形成される。半導体装置１の筐体に複数の外部端子が露出して設けられている。尚、図１に示される半導体装置１の外部端子の数及び半導体装置１の外観は例示に過ぎず、それらを任意に設計可能である。

図２に半導体装置１の例としての電源ＩＣ１０の概略構成を示す。電源ＩＣ１０は、上記複数の外部端子に含まれる入力端子ＴＭ１と、出力端子ＴＭ２と、グランド端子ＴＭ３と、イネーブル端子ＴＭ４と、を備える。上記複数の外部端子には、端子ＴＭ１～ＴＭ４以外の端子も含まれ得るが、ここでは、それらの４つの端子に注目する。

電源ＩＣ１０は、リニアレギュレータを構成するための半導体装置であり、出力トランジスタ（パワートランジスタ）１１、制御回路１２、温度保護回路１３並びに帰還抵抗１４及び１５を含む回路を、半導体集積回路として備える。電源ＩＣ１０は、正の入力電圧Ｖｉｎ（例えば５Ｖ～４５Ｖ）を受け、入力電圧Ｖｉｎを降圧することで所望の正の直流電圧である出力電圧Ｖｏｕｔ（例えば３．３Ｖ又は５Ｖ）を生成する。入力電圧Ｖｉｎは入力端子ＴＭ１に加わり、出力電圧Ｖｏｕｔは出力端子ＴＭ２に加わる。グランド端子ＴＭ３はグランドに接続される。電源ＩＣ１０はＬＤＯ（Low Drop Out）レギュレータに分類される電源装置であって良い。

入力端子ＴＭ１には、電源ＩＣ１０にとっての外部装置である電圧源ＶＳから、直流の正の入力電圧Ｖｉｎが供給される。出力トランジスタ１１はＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。入力端子ＴＭ１は出力トランジスタ１１のソースに接続され、出力端子ＴＭ２は出力トランジスタ１１のドレインに接続される。

帰還抵抗１４及び１５から成る帰還回路は、出力端子ＴＭ２とグランドとの間に設けられ、出力電圧Ｖｏｕｔに応じたフィードバック電圧Ｖｆｂを生成する。具体的には、帰還抵抗１４の一端は出力端子ＴＭ２に接続され、帰還抵抗１４の他端は帰還抵抗１５を介してグランドに接続される。帰還抵抗１４及び１５間の接続ノードに出力電圧Ｖｏｕｔに比例する電圧としてフィードバック電圧Ｖｆｂが生じる。フィードバック電圧Ｖｆｂは制御回路１２に伝達される。

制御回路１２は、フィードバック電圧Ｖｆｂが所定の基準電圧と一致するように出力トランジスタ１１のゲート電圧を制御する。結果、帰還抵抗１４及び１５の抵抗値の比と基準電圧とで定まる電圧が目標電圧Ｖｔｇとして設定され、制御回路１２は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧Ｖｔｇと一致するように出力トランジスタ１１のオン抵抗値を連続的に制御することになる。

但し、フィードバック電圧Ｖｆｂが所定の基準電圧と一致するように出力トランジスタ１１のゲート電圧を制御する動作（以下、通常動作と称する）は、イネーブル信号Ｓ_ＥＮが“１”の論理値を有し且つサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤが“０”の論理値を有しているときにのみ実行される。従って、イネーブル信号Ｓ_ＥＮが“０”の論理値を有しているとき、又は、サーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤが“１”の論理値を有しているとき、制御回路１２は通常動作を実行せず、出力トランジスタ１１のゲート電圧を十分に高めることで出力トランジスタ１１をオフ状態に維持する。

イネーブル信号Ｓ_ＥＮ及びサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤは、夫々に、“０”又は“１”の論理値をとる二値化信号である。イネーブル信号Ｓ_ＥＮは電源ＩＣ１０の上位システム（不図示）からイネーブル端子ＴＭ４に供給される。サーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤは温度保護回路１３から制御回路１２に供給される。

尚、出力電圧Ｖｏｕｔそのものがフィードバック電圧Ｖｆｂであっても良い。何れにせよ、フィードバック電圧Ｖｆｂは出力電圧Ｖｏｕｔに応じた電圧である。また、帰還抵抗１４及び１５は電源ＩＣ１０の外部に設けられていても良い。この場合、帰還抵抗１４及び１５にて生成されたフィードバック電圧Ｖｆｂを受けるフィードバッグ端子が電源ＩＣ１０の外部端子の１つとして設けられる。

電源ＩＣ１０において、出力トランジスタ１１は入力端子ＴＭ１と出力端子ＴＭ２との間に介在する対象素子に相当し、対象素子は主たる発熱源として機能する。入力電圧Ｖｉｎに基づく電流が入力端子ＴＭ１、出力トランジスタ１１及び出力端子ＴＭ２を経由する電路（以下、対象電路と称することがある）を流れることで対象素子が発熱する。対象素子を含む電源ＩＣ１０の温度が異常に高まると、電源ＩＣ１０が破壊される又は熱暴走するおそれがある。温度保護回路１３は、異常温度による電源ＩＣ１０の破壊等を防止すべくサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤの生成及び出力を行う。サーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤは通常動作の停止を要求するための信号として機能し、“１”の論理値を有するサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤはアサート状態（即ち有効な状態）にあり、“０”の論理値を有するサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤはネゲート状態（即ち無効な状態）にある。

制御回路１２は、サーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤに基づいて対象電路の形成又は遮断を行う。即ち、サーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤが“１”の論理値を有するとき、制御回路１２は、出力トランジスタ１１をオフ状態に維持することで対象電路を遮断し、出力トランジスタ１１に電流が流れることによる出力トランジスタ１１の発熱を停止させる。イネーブル信号Ｓ_ＥＮが“１”の論理値を有していることを前提に、サーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤが“０”の論理値を有するときにおいては、制御回路１２は、対象電路を形成することで上記通常動作を行う。

電源ＩＣ１０では、半導体チップ内の複数の位置における複数の温度に基づいてサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤを生成する。図３を参照して半導体チップにおける温度の検出位置を説明する。図３には、半導体基板上に電源ＩＣ１０を構成する各素子が集積化された半導体チップＣＰの概略平面図が示されている。電源ＩＣ１０における半導体集積回路が半導体チップＣＰに実装されている。説明の明確化及び具体化のため、ここでは、図３に示す如く、半導体チップＣＰが長方形（正方形を含む）の外形形状を有していることを想定する。但し、半導体チップＣＰの外形形状は長方形に限定されない。

半導体チップＣＰは、互いに異なる領域として、領域Ｒｐｏｗ、Ｒｃｎｔ、Ｒｔ１及びＲｔ２を備える。領域Ｒｐｏｗは、出力トランジスタ１１が形成及び配置される出力トランジスタ領域（パワートランジスタ領域）である。領域Ｒｃｎｔは、制御回路１２が形成及び配置される制御系領域である。電源ＩＣ１０には、制御回路１２とは異なる様々な制御系回路（図２において不図示）が設けられていて良く、当該制御系回路も領域Ｒｃｎｔに形成及び配置される。温度保護回路１３を構成する回路の一部又は全部も領域Ｒｃｎｔに配置されて良い。

領域Ｒｔ１は第１温度検出素子が形成及び配置される第１温度検出領域であり、領域Ｒｔ２は第２温度検出素子が形成及び配置される第２温度検出領域である。領域Ｒｔ１及びＲｔ２は互いに異なる位置に配置されるため、第１及び第２温度検出素子は、半導体チップＣＰ内の（故に半導体集積回路内の）互いに異なる第１及び第２対象位置に配置されていると言え、第１、第２温度検出領域は、夫々、第１、第２対象位置に相当する、と言える。

第１温度検出素子は、出力トランジスタ１１の温度（特に例えば出力トランジスタ１１のジャンクション温度）の検出を主目的として配置される温度検出素子であり、出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗの近傍に形成及び配置される。これに対し、第２温度検出素子は、第１温度検出素子と比べて、相対的に出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗから離れた位置に形成及び配置される。従って、半導体チップＣＰにおいて、第１温度検出素子と出力トランジスタ１１との距離は、第２温度検出素子と出力トランジスタ１１との距離よりも短い。換言すれば、半導体チップＣＰにおいて、第１温度検出領域Ｒｔ１と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの距離は、第２温度検出領域Ｒｔ２と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの距離よりも短い。

第１温度検出素子と出力トランジスタ１１との距離とは第１温度検出領域Ｒｔ１と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの最短距離を指し、且つ、第２温度検出素子と出力トランジスタ１１との距離とは第２温度検出領域Ｒｔ２と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの最短距離を指す。或いは、第１温度検出素子と出力トランジスタ１１との距離とは第１温度検出領域Ｒｔ１の中心又は重心位置と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗの中心又は重心位置との距離を指すと解しても良く、同様に、第２温度検出素子と出力トランジスタ１１との距離とは第２温度検出領域Ｒｔ２の中心又は重心位置と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗの中心又は重心位置との距離を指すと解しても良い。

図３に示す如く、第１温度検出領域Ｒｔ１は、出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗの近傍にあって、且つ、出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗと制御系領域Ｒｃｎｔとの間に配置される。これに対し、第２温度検出領域Ｒｔ２は制御系領域Ｒｃｎｔの近傍にある。例えば、図３に示す如く、第２温度検出領域Ｒｔ２と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの間に制御系領域Ｒｃｎｔが存在する。ここでは、第２温度検出領域Ｒｔ２が制御系領域Ｒｃｎｔとは別に設けられていると考えているが、第２温度検出領域Ｒｔ２は制御系領域Ｒｃｎｔ内の領域であっても良い。また、以下では、第１温度検出素子にて検出されるべき、第１温度検出領域Ｒｔ１における温度を符号“Ｔ［Ｒｔ１］”にて表し、第２温度検出素子にて検出されるべき、第２温度検出領域Ｒｔ２における温度を符号“Ｔ［Ｒｔ２］”にて表す。

第１実施形態は以下の実施例ＥＸ１＿１～ＥＸ１＿８を含む。実施例ＥＸ１＿１～ＥＸ１＿８の中で、第１及び第２温度検出素子を含む温度保護回路１３の具体的構成例などを説明する。第１実施形態にて上述した事項は、特に記述無き限り且つ矛盾無き限り、以下の実施例ＥＸ１＿１～ＥＸ１＿８に適用され、各実施例において、第１実施形態での上述事項と矛盾する事項については各実施例での記載が優先されて良い。また矛盾無き限り、実施例ＥＸ１＿１～ＥＸ１＿８の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる（即ち複数の実施例の内の任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である）。

［実施例ＥＸ１＿１］
実施例ＥＸ１＿１を説明する。図４は温度保護回路１３に設けることのできる温度差検出回路２０の回路図である。温度差検出回路２０は温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}を出力する回路であることから、当該回路２０を温度差保護信号出力回路と称することもできる。

温度差検出回路２０は、トランジスタＴｒ１～Ｔｒ７と、定電流回路ＣＣ１～ＣＣ３と、温度検出用ダイオードＤ１及びＤ２と、抵抗Ｒ１と、インバータ回路ＩＮＶ１と、を備えて構成される。トランジスタＴｒ１及びＴｒ２はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタとして構成されている。トランジスタＴｒ３～Ｔｒ５はＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。トランジスタＴｒ６及びＴｒ７はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。定電流回路ＣＣ１～ＣＣ３は、夫々、内部電源電圧Ｖｒｅｇに基づき一定の電流値を有する定電流Ｉ_ＣＣ１、Ｉ_ＣＣ２、Ｉ_ＣＣ３を生成する。内部電源電圧Ｖｒｅｇは、電源ＩＣ１０に対する入力電圧Ｖｉｎに基づいて生成される正の直流電圧である。入力電圧Ｖｉｎそのものが内部電源電圧Ｖｒｅｇで有り得ても良い。以下、内部電源電圧Ｖｒｅｇが加わる端子を内部電源端子と称する。

定電流回路ＣＣ１は、内部電源端子とノードＮＤ１との間に配置され、内部電源端子からノードＮＤ１に向けて定電流Ｉ_ＣＣ１を流すよう動作する。定電流回路ＣＣ２は、内部電源子とノードＮＤ２との間に配置され、内部電源端子からノードＮＤ２に向けて定電流Ｉ_ＣＣ２を流すよう動作する。ここでは、定電流Ｉ_ＣＣ１及びＩ_ＣＣ２の値は互いに一致しているものとする。

温度検出用ダイオードＤ１は第１温度検出素子に相当し、温度検出用ダイオードＤ２は第２温度検出素子に相当する。故に、温度検出用ダイオードＤ１は第１温度検出領域Ｒｔ１に形成及び配置され、温度検出用ダイオードＤ２は第２温度検出領域Ｒｔ２に形成及び配置される（図３参照）。温度差検出回路２０において、温度検出用ダイオードＤ１のアノードはノードＮＤ１に接続され、温度検出用ダイオードＤ２のアノードはノードＮＤ２に接続される。温度検出用ダイオードＤ１及びＤ２の各カソードはグランドに接続される。ノードＮＤ１における電圧を電圧Ｖ１と称し、ノードＮＤ２における電圧を電圧Ｖ２と称する。温度検出用ダイオードＤ１及びＤ２は、互いに共通の構造及び共通の電気的特性を有するダイオードであると良い。

トランジスタＴｒ３～Ｔｒ５の各ソースは内部電源端子に接続される。トランジスタＴｒ３のゲート及びドレインと、トランジスタＴｒ４のゲートと、トランジスタＴｒ１のコレクタは互いに共通接続される。トランジスタＴｒ４のドレインと、トランジスタＴｒ２のコレクタと、トランジスタＴｒ５のゲートは互いに共通接続される。トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のエミッタはノードＮＤ３に共通接続される。定電流回路ＣＣ３は、ノードＮＤ３とグランドとの間に配置され、ノードＮＤ３からグランドに向けて定電流Ｉ_ＣＣ３を流すよう動作する。トランジスタＴｒ１のベースはノードＮＤ１に接続され、トランジスタＴｒ２のベースはノードＮＤ２に接続される。

トランジスタＴｒ５のドレインと、トランジスタＴｒ６のドレイン及びゲートと、トランジスタＴｒ７のゲートは互いに共通接続される。トランジスタＴｒ６及びＴｒ７の各ソースはグランドに接続される。トランジスタＴｒ７のドレインは抵抗Ｒ１を介して内部電源端子に接続される。インバータ回路ＩＮＶ１にはトランジスタＴｒ７のドレインに生じる信号（電圧信号）が入力される。インバータ回路ＩＮＶ１は、トランジスタＴｒ７のドレインに生じる信号の反転信号を温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}として出力する。

今、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のベース電流は十分に小さいとして無視する。そうすると、温度検出用ダイオードＤ１、Ｄ２には、夫々、定電流Ｉ_ＣＣ１、Ｉ_ＣＣ２が流れる。温度検出用ダイオードＤ１の温度（即ち領域Ｒｔ１の温度）が増大すると温度検出用ダイオードＤ１の順方向電圧が低下するので電圧Ｖ１が低下し、温度検出用ダイオードＤ１の温度（即ち領域Ｒｔ１の温度）が低下すると温度検出用ダイオードＤ１の順方向電圧が増大するので、電圧Ｖ１が上昇する。同様に、温度検出用ダイオードＤ２の温度（即ち領域Ｒｔ２の温度）が増大すると温度検出用ダイオードＤ２の順方向電圧が低下するので電圧Ｖ２が低下し、温度検出用ダイオードＤ２の温度（即ち領域Ｒｔ２の温度）が低下すると温度検出用ダイオードＤ２の順方向電圧が増大するので、電圧Ｖ２が上昇する。

温度差検出回路２０はコンパレータを内包しており、当該コンパレータにて電圧Ｖ１及びＶ２が比較されて比較結果が温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}として出力される。但し、温度差検出回路２０におけるコンパレータでは、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のサイズ比が“ｍ：１”とされることで、コンパレータの入力端子（反転入力端子又は非反転入力端子）に対しオフセット電圧Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}が付与される。ここで、“ｍ＞１”且つ“Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}＞０”である。

このため、温度差検出回路２０のコンパレータでは、電圧（Ｖ１＋Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}）と電圧Ｖ２とが比較されることになる。そして、“Ｖ１＋Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}＞Ｖ２”であるときには、トランジスタＴｒ５がオフとなることで温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の信号レベルはローレベルとなる。これに対し、“Ｖ１＋Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}＜Ｖ２”であるときには、トランジスタＴｒ５がオンとなることで温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の信号レベルはハイレベルとなる。

温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}において、ハイレベルの信号レベルは“１”の論理値を有し、ローレベルの信号レベルは“０”の論理値を有する。“１”の論理値を有する温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}はアサート状態にあり、“０”の論理値を有する温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}はネゲート状態にある。そして、第２温度検出領域Ｒｔ２の温度Ｔ［Ｒｔ２］（即ち第２対象位置における温度）から見て第１温度検出領域Ｒｔ１の温度Ｔ［Ｒｔ１］（即ち第１対象位置における温度）が所定の差分保護温度ΔＴ_ＲＥＦ以上高くなったときに、即ち“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立したときに温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}は“１”の論理値を有するようになる（即ちアサート状態となる）。このため、“１”の論理値を有する温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}は、“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立したことを表すことになる。これに対し、“Ｔ［Ｒｔ１］＜Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立するときには、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}が“０”の論理値を有することになる。ΔＴ_ＲＥＦは温度を単位とする正の値を有し、例えば３０℃である。

“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”の成否に応じて温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値が切り替わるよう、温度検出用ダイオードＤ１及びＤ２の電気的特性を考慮して、上記オフセット電圧Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}が設定される（換言すれば、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のサイズ比 “ｍ：１”が決定される）。

“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”の成立時に温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値が“１”となり、且つ、“Ｔ［Ｒｔ１］＜Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”の成立時に温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値が“０”となるという信号生成条件ＣＮＤ１を満たすために、図４の構成ではトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のサイズ比 を“ｍ：１”としているが、信号生成条件ＣＮＤ１が満たす方法はこれに限定されない。
例えば、定電流Ｉ_ＣＣ１及びＩ_ＣＣ２の値の比を適切に設定することで信号生成条件ＣＮＤ１を満たしても良い。トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のサイズ比が “１：１”であっても、定電流Ｉ_ＣＣ１及びＩ_ＣＣ２の値を異ならせることで、オフセット電圧Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}を付与するのと同等の作用が得られる。
或いは例えば、温度検出用ダイオードＤ１及びＤ２の夫々を複数のダイオードの並列接続回路にて構成しておき、温度検出用ダイオードＤ１を構成するダイオードの並列接続数と温度検出用ダイオードＤ２を構成するダイオードの並列接続数を適切に設定することで信号生成条件ＣＮＤ１を満たしても良い。トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のサイズ比が “１：１”であって且つ定電流Ｉ_ＣＣ１及びＩ_ＣＣ２の値が同じであっても、温度検出用ダイオードＤ１を構成するダイオードの並列接続数と温度検出用ダイオードＤ２を構成するダイオードの並列接続数とを異ならせることで、オフセット電圧Ｖ_{ＯＦＦＳＥＴ}を付与するのと同等の作用が得られる。

尚、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２はＭＯＳＦＥＴ等の電界効果トランジスタとして構成されていても良い。例えば、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２をＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成する場合、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２について上述したコレクタ、エミッタ、ベースが、夫々、ドレイン、ソース、ゲートに相当する。

また、“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立しない状態から“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立する状態へと移行して温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値が“０”から“１”に切り替わった後には、 “Ｔ［Ｒｔ１］＋Ｔ_ＨＹＳＡ＜Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ” が成立しない限り温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値を“１”に保つヒステリシス回路（不図示）を温度差検出回路２０に付与しても良い。Ｔ_ＨＹＳＡは正の値を有するヒステリシス温度であり、例えば１０℃である。

温度保護回路１３（図２参照）は、図４の温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}に基づいてサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤを生成することができる。この際、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}そのものをサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤとして利用することもできるし、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}と他の信号とに基づいてサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤを生成しても良いが、これについては後述される。

［実施例ＥＸ１＿２］
実施例ＥＸ１＿２を説明する。図５は温度保護回路１３に設けることのできる温度検出回路３０の回路図である。温度検出回路３０は温度保護信号Ｓ_ＡＢＳを出力する回路であることから、当該回路３０を温度保護信号出力回路と称することもできる。

温度検出回路３０は、トランジスタＴｒ１１～Ｔｒ１４と、抵抗Ｒ１１～Ｒ１６と、インバータ回路ＩＮＶ１１及びＩＮＶ１２と、を備えて構成される。トランジスタＴｒ１１は、温度検出用トランジスタであって、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタとして構成されている。トランジスタＴｒ１２はＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。トランジスタＴｒ１３及びＴｒ１４はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。トランジスタＴｒ１４はヒステリシス形成用のトランジスタである。

抵抗Ｒ１１の一端は内部電源端子（即ち内部電源電圧Ｖｒｅｇが加わる端子）に接続され、抵抗Ｒ１１の他端は抵抗Ｒ１２の一端に接続される。抵抗Ｒ１２の他端は、抵抗Ｒ１３の一端に接続されると共にトランジスタＴｒ１４のドレインに接続される。抵抗Ｒ１３の他端はグランドに接続され、トランジスタＴｒ１４のソースもグランドに接続される。

抵抗Ｒ１１及びＲ１２間の接続ノードはトランジスタ１１のベースに接続される。抵抗Ｒ１１及びＲ１２間の接続ノードにおける電圧を電圧Ｖａと称する。温度検出用トランジスタＴｒ１１のコレクタは、トランジスタＴｒ１２のゲートに接続されると共に、抵抗Ｒ１４を介して内部電源端子に接続される。温度検出用トランジスタＴｒ１１のエミッタはグランドに接続される。トランジスタＴｒ１２のソースは内部電源端子に接続され、トランジスタＴｒ１２のドレインは、トランジスタＴｒ１３のゲートに接続されると共に、抵抗Ｒ１５を介してグランドに接続される。また、トランジスタＴｒ１２のドレインと抵抗Ｒ１５との接続ノードは、インバータ回路ＩＮＶ１２の入力端子に接続される。インバータ回路ＩＮＶ１２の出力端子はトランジスタＴｒ１４のゲートに接続される。トランジスタＴｒ１３のドレインは抵抗Ｒ１６を介して内部電源端子に接続され、トランジスタＴｒ１３のソースはグランドに接続される。インバータ回路ＩＮＶ１１にはトランジスタＴｒ１３のドレインに生じる信号（電圧信号）が入力される。インバータ回路ＩＮＶ１１は、トランジスタＴｒ１３のドレインに生じる信号の反転信号を温度保護信号Ｓ_ＡＢＳとして出力する。

温度検出回路３０において、温度検出用トランジスタＴｒ１１は、半導体集積回路（即ち半導体チップＣＰ）内における特定位置の温度を検出するための温度検出素子として機能し、故に、その特定位置に形成及び配置される。以下、温度検出用トランジスタＴｒ１１が形成及び配置される特定位置を、説明の便宜上、特定位置ＰＰと称する（特定位置ＰＰは図示されず）。

特定位置ＰＰの温度が十分に低い状態を起点にして温度検出回路３０の動作を説明する。特定位置ＰＰの温度が十分に低いとき温度検出用トランジスタＴｒ１１のスレッショルド電圧は十分に高く、温度検出用トランジスタＴｒ１１はオフ状態となっているため、トランジスタＴｒ１２もオフ状態である。トランジスタＴｒ１２がオフ状態であると、抵抗Ｒ１５に電圧が発生しないので、トランジスタＴｒ１３もオフ状態であり、インバータ回路ＩＮＶ１１からはローレベルの温度保護信号Ｓ_ＡＢＳが出力される。また、トランジスタＴｒ１２がオフ状態であると、インバータ回路ＩＮＶ１２の出力信号はハイレベルとなるので、トランジスタＴｒ１４はオン状態となる。トランジスタＴｒ１４がオン状態であるとき、電圧Ｖａは“Ｖａ＝Ｒ１２／（Ｒ１１＋Ｒ１２）”で表される。

トランジスタＴｒ１２がオフである状態から特定位置ＰＰの温度が上昇すると温度検出用トランジスタＴｒ１１のスレッショルド電圧Ｖｔｈ［Ｔｒ１１］が低下し、“Ｖａ≧Ｖｔｈ［Ｔｒ１１］”となると温度検出用トランジスタＴｒ１１がターンオンする。温度検出用トランジスタＴｒ１１がターンオンすると、トランジスタＴｒ１２もターンオンし、抵抗Ｒ１５での電圧降下の発生を通じて、トランジスタＴｒ１３がターンオンすると共にインバータ回路ＩＮＶ１１からはハイレベルの温度保護信号Ｓ_ＡＢＳが出力され、且つ、トランジスタＴｒ１４がターンオフする。トランジスタＴｒ１４がオフ状態であるときの電圧Ｖａは“Ｖａ＝（Ｒ１２＋Ｒ１３）／（Ｒ１１＋Ｒ１２＋Ｒ１３）”で表される。故に、トランジスタＴｒ１４がオフ状態であるときには、トランジスタＴｒ１４がオン状態であるときよりも電圧Ｖａが高くなり、温度検出用トランジスタＴｒ１１がターンオフしにくくなる。これにより、特定位置ＰＰの温度と温度保護信号Ｓ_ＡＢＳとの関係にヒステリシス特性が付与される。

つまり、特定位置ＰＰの温度を“Ｔ［ＰＰ］”にて表した場合、温度Ｔ［ＰＰ］が十分に低く温度保護信号Ｓ_ＡＢＳがローレベルとなっている状態を起点として、温度Ｔ［ＰＰ］が上昇して所定の保護温度Ｔ_ＴＨ以上なると温度検出用トランジスタＴｒ１１のターンオンを通じて、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳがローレベルからハイレベルへと切り替わる。その後は、温度Ｔ［ＰＰ］が所定の保護温度Ｔ_ＴＨから所定のヒステリシス温度Ｔ_ＨＹＳＢだけ低い温度“Ｔ_ＴＨ－Ｔ_ＨＹＳＢ”以下とならない限り、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳはハイレベルに維持され、“Ｔ［ＰＰ］≦Ｔ_ＴＨ－Ｔ_ＨＹＳＢ”となると温度検出用トランジスタＴｒ１１のターンオフを通じて、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳがハイレベルからローレベルへと切り替わる。

温度保護信号Ｓ_ＡＢＳにおいて、ハイレベルの信号レベルは“１”の論理値を有し、ローレベルの信号レベルは“０”の論理値を有する。“１”の論理値を有する温度保護信号Ｓ_ＡＢＳはアサート状態にあり、“０”の論理値を有する温度保護信号Ｓ_ＡＢＳはネゲート状態にある。そして、上述の如く、温度検出用トランジスタＴｒ１１にて検出されるべき温度Ｔ［ＰＰ］（即ち特定位置ＰＰにおける温度）が所定の保護温度Ｔ_ＴＨ以上となったときに、即ち“Ｔ［ＰＰ］≧Ｔ_ＴＨ”が成立したときに温度保護信号Ｓ_ＡＢＳは“１”の論理値を有するようになる（即ちアサート状態となる）。このため、“１”の論理値を有する温度保護信号Ｓ_ＡＢＳは、“Ｔ［ＰＰ］≧Ｔ_ＴＨ”が成立したことを表すことになる。

保護温度Ｔ_ＴＨは、温度検出用トランジスタＴｒ１１の電気的特性と抵抗Ｒ１１及びＲ１２の抵抗値とに基づき設定され、例えば、１５０℃又は１７５℃である。ヒステリシス温度Ｔ_ＨＹＳＢは正の値を有する。ヒステリシス温度Ｔ_ＨＹＳＢは、温度検出用トランジスタＴｒ１１の電気的特性と抵抗Ｒ１１～Ｒ１３の抵抗値とに基づき設定され、例えば１０℃である。

尚、温度検出用トランジスタＴｒ１１はＭＯＳＦＥＴ等の電界効果トランジスタとして構成されていても良い。例えば、温度検出用トランジスタＴｒ１１をＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成する場合、温度検出用トランジスタＴｒ１１について上述したコレクタ、エミッタ、ベースが、夫々、ドレイン、ソース、ゲートに相当する。

温度保護回路１３（図２参照）は、図５の温度保護信号Ｓ_ＡＢＳに基づいてサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤを生成することができる。この際、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳそのものをサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤとして利用することもできるし、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳと他の信号とに基づいてサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤを生成しても良いが、これについては後述される。

［実施例ＥＸ１＿３］
実施例ＥＸ１＿３を説明する。図６に実施例ＥＸ１＿３に係る温度保護回路１３Ａの構成を示す。温度保護回路１３Ａを図２の温度保護回路１３として用いることができる。温度保護回路１３Ａは、実施例ＥＸ１＿１に示した温度差検出回路２０を有し、温度差検出回路２０から出力される温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}そのものをサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤとして制御回路１２に出力する。

上述したように、温度差検出回路２０は、第２温度検出領域Ｒｔ２における温度Ｔ［Ｒｔ２］（即ち第２対象位置の温度）から見て第１温度検出領域Ｒｔ１における温度Ｔ［Ｒｔ１］（即ち第１対象位置の温度）が所定の差分保護温度ΔＴ_ＲＥＦ以上高くなったときに、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}をアサート状態とする（即ち温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値を“１”とする）。故に、実施例ＥＸ１＿３に係る制御回路１２は、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}がアサート状態であるとき、出力トランジスタ１１をオフして対象電路を遮断することになる。

半導体チップＣＰ内で多少の温度のばらつきは発生するが、温度のばらつきが大きい状態は異常であるとも言え、そのような異常を検知して対象電路を遮断することは、回路保護にとって有益となり得る。例えば、フィードバック電圧Ｖｆｂが所定の基準電圧と一致するように出力トランジスタ１１のゲート電圧を制御する動作（通常動作）の実行中に、出力端子ＴＭ２がグランドに短絡したとき、図３の温度検出領域Ｒｔ１及びＲｔ２の温度の双方が上昇するものの、温度検出領域Ｒｔ１での温度上昇速度が相対的に大きくなって温度検出領域Ｒｔ１及びＲｔ２間の温度差が急激に大きくなることがある。温度差検出回路２０により、このような状態を検知することが可能であり、速やかな回路保護が可能となる。

［実施例ＥＸ１＿４］
実施例ＥＸ１＿４を説明する。図７に実施例ＥＸ１＿４に係る温度保護回路１３Ｂの構成を示す。温度保護回路１３Ｂを図２の温度保護回路１３として用いることができる。温度保護回路１３Ｂは、実施例ＥＸ１＿１に示した温度差検出回路２０と、実施例ＥＸ１＿２に示した温度検出回路３０と、ＯＲ回路５１と、を有する。ＯＲ回路５１は、温度差検出回路２０から出力される温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}と温度検出回路３０から出力される温度保護信号Ｓ_ＡＢＳとの論理和信号をサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤとして制御回路１２に出力する。

温度保護回路１３Ｂにおいて、
温度差検出回路２０は、第２温度検出領域Ｒｔ２における温度Ｔ［Ｒｔ２］（即ち第２対象位置の温度）から見て第１温度検出領域Ｒｔ１における温度Ｔ［Ｒｔ１］（即ち第１対象位置の温度）が所定の差分保護温度ΔＴ_ＲＥＦ以上高くなったときに、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}をアサート状態とし（即ち温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値を“１”とし）、
温度検出回路３０は、特定位置ＰＰの温度Ｔ［ＰＰ］が所定の保護温度Ｔ_ＴＨ以上となったときに、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳをアサート状態とし（即ち温度保護信号Ｓ_ＡＢＳの論理値を“１”とし）、
温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}及び温度保護信号Ｓ_ＡＢＳの内、少なくとも一方がアサート状態であるときに、サーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤがアサート状態となる（“１”の論理値を有する）。

故に、実施例ＥＸ１＿４に係る制御回路１２は、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}及び温度保護信号Ｓ_ＡＢＳの内、少なくとも一方がアサート状態であるときに、出力トランジスタ１１をオフして対象電路を遮断することになる。

温度保護回路１３Ｂにおいて、温度検知用トランジスタＴｒ１１（図５参照）が配置される特定位置ＰＰは、電源ＩＣ１０の半導体集積回路の形成領域の内、温度検出領域Ｒｔ１及びＲｔ２の何れにも属さない位置（即ち第１及び第２対象位置の何れとも異なる位置）であっても良い。但し、発熱源としての出力トランジスタ１１（図２参照）の温度検出及び保護の観点からすれば、出力トランジスタ１１の形成領域である出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗ（図３参照）の近傍に温度検出用トランジスタＴｒ１１を配置することが好ましい。故に、特定位置ＰＰは温度検出領域Ｒｔ１内の位置又は温度検出領域Ｒｔ１に隣接する位置であっても良い。特定位置ＰＰが温度検出領域Ｒｔ１内の位置であるとき、特定位置ＰＰは第１対象位置と一致していると言える。

温度差検出回路２０では、第１対象位置の温度を検出するための温度検出素子（第１対象位置の温度に応じて電気的特性が変化する温度検出素子）として温度検出用ダイオードＤ１が用いられ（図４参照）、温度検出回路３０では、特定位置ＰＰの温度を検出するための温度検出素子（特定位置ＰＰの温度に応じて電気的特性が変化する温度検出素子）として温度検出用トランジスタＴｒ１１が設けられている。但し、特定位置ＰＰを第１対象位置と一致させる場合にあっては、第１対象位置の温度を検出するための温度検出素子及び特定位置ＰＰの温度を検出するための温度検出素子として、共通の温度検出素子を兼用するようにしても良い。但し、この兼用は必須では無い。

温度保護回路１３Ｂにおいて、保護温度Ｔ_ＴＨは、主として出力トランジスタ１１の最大定格温度（最大定格における最高接合部温度）に基づいて設定され、例えば、１７５℃に設定される。

温度検出回路３０により一般的なサーマルシャットダウン機能を実現することができる。温度保護回路１３Ｂでは、一般的なサーマルシャットダウン機能に加えて、上記温度差に基づく保護動作も可能となり、安全性が増すと考えられる。

［実施例ＥＸ１＿５］
実施例ＥＸ１＿５を説明する。図８に実施例ＥＸ１＿５に係る温度保護回路１３Ｃの構成を示す。温度保護回路１３Ｃを図２の温度保護回路１３として用いることができる。温度保護回路１３Ｃは、実施例ＥＸ１＿１に示した温度差検出回路２０を備えると共に、ＡＮＤ回路６１及びＯＲ回路６２を備え、更に実施例ＥＸ１＿２に示した温度検出回路３０を２つ備える。

温度保護回路１３Ｃに設けられる２つの温度検出回路３０の内、一方を符号“３０［１］”にて表し、他方を符号“３０［２］”にて表す。
温度検出回路３０［１］の温度検出用トランジスタＴｒ１１が配置される位置、即ち、温度検出回路３０［１］にとっての特定位置ＰＰを特定位置ＰＰ［１］と称する。同様に、温度検出回路３０［２］の温度検出用トランジスタＴｒ１１が配置される位置、即ち、温度検出回路３０［２］にとっての特定位置ＰＰを特定位置ＰＰ［２］と称する。
また、温度検出回路３０［１］における保護温度Ｔ_ＴＨを保護温度Ｔ_ＴＨ［１］と称し、温度検出回路３０［２］における保護温度Ｔ_ＴＨを保護温度Ｔ_ＴＨ［２］と称する。後述されるように、保護温度Ｔ_ＴＨ［２］は保護温度Ｔ_ＴＨ［１］よりも高いと良い。
また、温度検出回路３０［１］から出力される温度保護信号Ｓ_ＡＢＳを温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［１］と称し、温度検出回路３０［２］から出力される温度保護信号Ｓ_ＡＢＳを温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［２］と称する。

ＡＮＤ回路６１は、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}と温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［１］との論理積信号を出力する。ＯＲ回路６２は、ＡＮＤ回路６１の出力信号と温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［２］との論理和信号をサーマルシャットダウン信号Ｓ_ＴＳＤとして制御回路１２に出力する。

温度保護回路１３Ｃにおいて、
温度差検出回路２０は、第２温度検出領域Ｒｔ２における温度Ｔ［Ｒｔ２］（即ち第２対象位置の温度）から見て第１温度検出領域Ｒｔ１における温度Ｔ［Ｒｔ１］（即ち第１対象位置の温度）が所定の差分保護温度ΔＴ_ＲＥＦ以上高くなったときに、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}をアサート状態とし（即ち温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値を“１”とし）、
温度検出回路３０［１］は、特定位置ＰＰ［１］の温度が所定の保護温度Ｔ_ＴＨ［１］以上となったときに、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［１］をアサート状態とし（即ち温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［１］の論理値を“１”とし）、
温度検出回路３０［２］は、特定位置ＰＰ［２］の温度が所定の保護温度Ｔ_ＴＨ［２］以上となったときに、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［２］をアサート状態とする（即ち温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［２］の論理値を“１”とする）。

そして、ＡＮＤ回路６１及びＯＲ回路６２の機能により、実施例ＥＸ１＿５に係る制御回路１２は、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}及び温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［１］が共にアサート状態であるとき、又は、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［２］がアサート状態であるときに、出力トランジスタ１１をオフして対象電路を遮断することになる。“温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}及び温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［１］が共にアサート状態であるとき、又は、温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［２］がアサート状態であるとき”とは、当然、“信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}、Ｓ_ＡＢＳ［１］及びＳ_ＡＢＳ［２］が全てアサート状態であるとき”を含む概念であり、故に、“信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}、Ｓ_ＡＢＳ［１］及びＳ_ＡＢＳ［２］が全てアサート状態であるとき”にも対象電路は遮断される。

温度検出回路３０［１］の温度検出用トランジスタＴｒ１１が配置される特定位置ＰＰ［１］、及び、温度検出回路３０［２］の温度検出用トランジスタＴｒ１１が配置される特定位置ＰＰ［２］は、夫々に、温度検出領域Ｒｔ１及びＲｔ２の何れにも属さない位置（即ち第１及び第２対象位置の何れとも異なる位置）であっても良い。但し、発熱源としての出力トランジスタ１１（図２参照）の温度検出及び保護の観点からすれば、出力トランジスタ１１の形成領域である出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗ（図３参照）の近傍に各温度検出用トランジスタＴｒ１１を配置することが好ましい。

故に、特定位置ＰＰ［１］は温度検出領域Ｒｔ１内の位置又は温度検出領域Ｒｔ１に隣接する位置であって良く、特定位置ＰＰ［２］も温度検出領域Ｒｔ１内の位置又は温度検出領域Ｒｔ１に隣接する位置であって良い。特定位置ＰＰ［１］が温度検出領域Ｒｔ１内の位置であるとき、特定位置ＰＰ［１］は第１対象位置と一致していると言える。同様に、特定位置ＰＰ［２］が温度検出領域Ｒｔ１内の位置であるとき、特定位置ＰＰ［２］は第１対象位置と一致していると言える。

特定位置ＰＰ［１］及びＰＰ［２］の内、特定位置ＰＰ［１］だけが温度検出領域Ｒｔ１内の位置であっても良い。この際、特定位置ＰＰ［２］は、温度検出領域Ｒｔ２内の位置とされる、或いは、温度検出領域Ｒｔ１及びＲｔ２の何れにも属さない位置とされる。或いは、特定位置ＰＰ［１］及びＰＰ［２］の内、特定位置ＰＰ［２］だけが温度検出領域Ｒｔ１内の位置であっても良い。この際、特定位置ＰＰ［１］は、温度検出領域Ｒｔ２内の位置とされる、或いは、温度検出領域Ｒｔ１及びＲｔ２の何れにも属さない位置とされる。

温度差検出回路２０では、第１対象位置の温度を検出するための温度検出素子（第１対象位置の温度に応じて電気的特性が変化する温度検出素子）として温度検出用ダイオードＤ１が用いられ（図４参照）、温度検出回路３０［１］、３０［２］では、特定位置ＰＰ［１］、ＰＰ［２］の温度を検出するための温度検出素子（特定位置ＰＰ［１］、ＰＰ［１］の温度に応じて電気的特性が変化する温度検出素子）として温度検出用トランジスタＴｒ１１が設けられている。
但し、特定位置ＰＰ［１］を第１対象位置と一致させる場合にあっては、第１対象位置の温度を検出するための温度検出素子及び特定位置ＰＰ［１］の温度を検出するための温度検出素子として、共通の温度検出素子を兼用するようにしても良い。但し、この兼用は必須では無い。
同様に、特定位置ＰＰ［２］を第１対象位置と一致させる場合にあっては、第１対象位置の温度を検出するための温度検出素子及び特定位置ＰＰ［２］の温度を検出するための温度検出素子として、共通の温度検出素子を兼用するようにしても良い。但し、この兼用は必須では無い。
更に、特定位置ＰＰ［１］及びＰＰ［２］を共に第１対象位置と一致させる場合にあっては、第１対象位置の温度を検出するための温度検出素子、特定位置ＰＰ［１］の温度を検出するための温度検出素子及び特定位置ＰＰ［２］の温度を検出するための温度検出素子として、共通の温度検出素子を兼用するようにしても良い。但し、この兼用は必須では無い。

温度検出回路３０［２］により一般的なサーマルシャットダウン機能を実現することができる。温度保護回路１３Ｃでは、一般的なサーマルシャットダウン機能に加えて、上記温度差に基づく保護動作も可能となり、安全性が増すと考えられる。但し、上記温度差が大きいという条件の成立だけで対象電路の遮断判断を行うと、保護が過剰になるおそれも生じる。例えば、温度差が規定された差分保護温度ΔＴ_ＲＥＦ（例えば３０℃）を超えていたとしても温度検出回路３０［１］で検出されるべき温度が十分に低ければ（例えば４０℃であれば）対象電路の遮断は必要ない。これを考慮して、温度保護回路１３Ｃでは、信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}及びＳ_ＡＢＳ［１］の論理積信号を利用するようにしている。これにより、適正な保護動作を実現することが可能となる。

温度保護回路１３Ｃにおいて、保護温度Ｔ_ＴＨ［２］は、主として出力トランジスタ１１の最大定格温度（最大定格における最高接合部温度）に基づいて設定される。保護温度Ｔ_ＴＨ［１］に対しては保護温度Ｔ_ＴＨ［２］よりも低い温度が設定される。例えば、保護温度Ｔ_ＴＨ［１］、Ｔ_ＴＨ［２］に対して、夫々、１５０℃、１７５℃が設定される。この場合、通常のサーマルシャットダウン機能を実現するための温度保護信号Ｓ_ＡＢＳ［２］が“０”であっても（１７５℃に達していなくても）、温度検出回路３０［１］による検出温度が或る程度高く（例えば１５０℃に達し）且つ上記温度差が差分保護温度ΔＴ_ＲＥＦ以上（例えば３０℃以上）であれば、異常な温度上昇があるとして対象電路が遮断されることになり、安全性が増す。

［実施例ＥＸ１＿６］
実施例ＥＸ１＿６を説明する。温度差検出回路において、コンパレータの中に温度検出素子を組み込んでも良い。即ち例えば、図９に示すような温度差検出回路２０Ａを利用しても良い。図９は実施例ＥＸ１＿６に係る温度差検出回路２０Ａの回路図である。上述の各実施例において、温度差検出回路２０Ａを上述の温度差検出回路２０の代わりに温度保護回路１３に組み込んでも良い。

温度差検出回路２０Ａは、トランジスタＴｒ２１～Ｔｒ２６と、定電流回路ＣＣ２１と、抵抗Ｒ２１～Ｒ２５と、インバータ回路ＩＮＶ２１と、を備えて構成される。

トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２は温度検出用トランジスタであって、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタとして構成されている。温度検出用トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２の内、トランジスタＴｒ２１が上述の第１温度検出素子に相当し、トランジスタＴｒ２２が第２温度検出素子に相当する。故に、温度検出用トランジスタＴｒ２１は第１温度検出領域Ｒｔ１に形成及び配置され、温度検出用トランジスタＴｒ２２は第２温度検出領域Ｒｔ２に形成及び配置される（図３参照）。トランジスタＴｒ２３～Ｔｒ２５はＮＰＮ型のバイポーラトランジスタとして構成されている。トランジスタＴｒ２６は、ヒステリシス形成用のトランジスタであって、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。

抵抗Ｒ２１の一端は内部電源端子に接続され、抵抗Ｒ２１の他端は抵抗Ｒ２２の一端とノードＮＤ２２にて接続される。抵抗Ｒ２２の他端は抵抗Ｒ２３の一端とノードＮＤ２１にて接続される。抵抗Ｒ２３の他端は抵抗Ｒ２４を介してグランドに接続される。以下、ノードＮＤ２１、ＮＤ２２における電圧を、夫々、電圧Ｖ２１、Ｖ２２と称する。

温度検出用トランジスタＴｒ２１のベースはノードＮＤ２１に接続され、温度検出用トランジスタＴｒ２２のベースはノードＮＤ２２に接続される。定電流回路ＣＣ２１は、内部電源端子と、温度検出用トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２のエミッタ同士が共通接続されるノードとの間に設けられ、内部電源端子から、温度検出用トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２のエミッタ同士が共通接続されるノードに向けて定電流を流すよう動作する。トランジスタＴｒ２２のコレクタと、トランジスタＴｒ２４のコレクタ及びベースと、トランジスタＴｒ２３のベースは互いに共通接続される。トランジスタＴｒ２３及びＴｒ２４の各エミッタはグランドに接続される。

トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２３の各コレクタはトランジスタＴｒ２５のベースに接続される。トランジスタＴｒ２５のコレクタは抵抗Ｒ２５を介して内部電源端子に接続され、トランジスタＴｒ２５のエミッタはグランドに接続される。インバータ回路ＩＮＶ２１にはトランジスタＴｒ２５のコレクタに生じる信号（電圧信号）が入力される。インバータ回路ＩＮＶ２１は、トランジスタＴｒ２５のコレクタに生じる信号の反転信号を温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}として出力する。上述したように、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}において、ハイレベルの信号レベルは“１”の論理値を有し、ローレベルの信号レベルは“０”の論理値を有する。“１”の論理値を有する温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}はアサート状態にあり、“０”の論理値を有する温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}はネゲート状態にある。

温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}はトランジスタＴｒ２６のゲートに供給される。トランジスタＴｒ２６のドレインは抵抗Ｒ２３及びＲ２４間の接続ノードに接続され、トランジスタＴｒ２６のソースはグランドに接続される。

温度差検出回路２０Ａでは、電圧Ｖ２１及びＶ２２を比較するコンパレータが形成されており、温度検出用トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２のサイズ比が“１：ｎ”とされることで、比較されるべき電圧にオフセット電圧が付与されている（ここで“ｎ＞１”）。温度差検出回路２０Ａのコンパレータでは、第１温度検出領域Ｒｔ１の温度Ｔ［Ｒｔ１］が第２温度検出領域Ｒｔ２の温度Ｔ［Ｒｔ２］よりも高かったとしても、それらの温度差が、上記オフセット電圧に対応する温度差よりも小さいならばトランジスタＴｒ２５はオフに維持され、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}がローレベルとなる。第２温度検出領域Ｒｔ２の温度Ｔ［Ｒｔ２］から見て第１温度検出領域Ｒｔ１の温度Ｔ［Ｒｔ１］が十分に高まり、それらの温度差が、上記オフセット電圧に対応する温度差以上となると、温度検出用トランジスタＴｒ２１のコレクタ電流の増大を通じてトランジスタＴｒ２５がオンとなり、温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}がハイレベルとなる。

つまり、図４の温度差検出回路２０と同様、温度差検出回路２０Ａにおいても、温度Ｔ［Ｒｔ２］（即ち第２対象位置における温度）から見て温度Ｔ［Ｒｔ１］（即ち第１対象位置における温度）が所定の差分保護温度ΔＴ_ＲＥＦ以上高くなったときに、即ち“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立したときに温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}は“１”の論理値を有するようになる（即ちアサート状態となる）。このため、“１”の論理値を有する温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}は、“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立したことを表すことになる。ΔＴ_ＲＥＦは温度を単位とする正の値を有し、例えば３０℃である。

“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立しない状態から“Ｔ［Ｒｔ１］≧Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ”が成立する状態へと移行して温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値が“０”から“１”に切り替わった後には、 “Ｔ［Ｒｔ１］＋Ｔ_ＨＹＳＡ＜Ｔ［Ｒｔ２］＋ΔＴ_ＲＥＦ” が成立しない限り温度差保護信号Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}の論理値が“１”に保たれるヒステリシス特性が、温度差検出回路２０Ａには付与されている。当該ヒステリシス特性はトランジスタＴｒ２６のオン／オフにより実現される。Ｔ_ＨＹＳＡは正の値を有するヒステリシス温度であり、例えば１０℃である。

尚、温度検出用トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２はＭＯＳＦＥＴ等の電界効果トランジスタとして構成されていても良い。例えば、温度検出用トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２をＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成する場合、温度検出用トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２２について上述したコレクタ、エミッタ、ベースが、夫々、ドレイン、ソース、ゲートに相当する。

［実施例ＥＸ１＿７］
実施例ＥＸ１＿７を説明する。実施例ＥＸ１＿７では、温度検出領域Ｒｔ１及びＲｔ２の配置の具体例を説明する。図１０に、実施例ＥＸ１＿７に係る半導体チップＣＰの概略レイアウト図を示す。上述したように、説明の明確化及び具体化のため、半導体チップＣＰが長方形（正方形を含む）の外形形状を有していることを想定する。更に、半導体チップＣＰとの関係において、互いに直交するＸ軸及びＹ軸を以下のように定義する。

半導体チップＣＰの外形形状としての長方形の４辺は、互いに対向し合う辺Ｌ１及びＬ２と、互いに対向し合う辺Ｌ３及びＬ４と、から成る。辺Ｌ１及びＬ２はＹ軸に平行であって、辺Ｌ３及びＬ４はＸ軸に平行である。

図１０には、上述の出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗと温度検出領域Ｒｔ１及びＲｔ２とが示されていると共に、半導体チップＣＰの表面に形成された金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ５が示されている。図１０では制御系領域Ｒｃｎｔ（図３参照）の図示が省略されている。半導体チップＣＰの表面には金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ５を含む複数の金属パッドが形成されている。電源ＩＣ１０にて例示される半導体装置１は、上述の如く、筐体から露出した複数の外部端子が設けられている。半導体チップＣＰ上の各金属パッドは、何れかの外部端子にワイヤ配線を介して接続される。このような接続は一般的にワイヤボンディングと称される。

例えば、ワイヤボンディングによって、金属パッドＰＡＤ１及びＰＡＤ２は入力端子ＴＭ１に接続され、金属パッドＰＡＤ３はイネーブル端子ＴＭ４に接続され、金属パッドＰＡＤ４はグランド端子ＴＭ３に接続され、金属パッドＰＡＤ５は出力端子ＴＭ２に接続される。勿論、これらの接続関係は一例に過ぎず、様々に変更可能である。尚、複数の外部端子が共通の機能を有する端子に割り当てられることもある。例えば、２つの外部端子が入力端子ＴＭ１に割り当てられることもある。

各金属パッドは、ワイヤボンディングの容易化等を目的として、半導体チップＣＰの何れかの辺の近傍に設けられる。一例に過ぎないが、図１０において、金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ３は辺Ｌ２に近傍に設置される。換言すれば、金属パッドＰＡＤ１の配置位置と辺Ｌ１～Ｌ４との距離の内、金属パッドＰＡＤ１の配置位置と辺Ｌ２との距離が最も短い。金属パッドＰＡＤ２及びＰＡＤ３についても同様である。金属パッドＰＡＤ４は辺Ｌ３に近傍に設置される。換言すれば、金属パッドＰＡＤ４の配置位置と辺Ｌ１～Ｌ４との距離の内、金属パッドＰＡＤ４の配置位置と辺Ｌ３との距離が最も短い。金属パッドＰＡＤ５は辺Ｌ１に近傍に設置される。換言すれば、金属パッドＰＡＤ５の配置位置と辺Ｌ１～Ｌ４との距離の内、金属パッドＰＡＤ５の配置位置と辺Ｌ１との距離が最も短い。

出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗは、Ｘ軸方向に長手方向を有する概略長方形領域であり、辺Ｌ３よりも辺Ｌ４に近い位置に配置される。Ｙ軸方向において、辺Ｌ３と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの間に第１温度検出領域Ｒｔ１が配置され、第１温度検出領域Ｒｔ１と辺Ｌ４の間に出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗが配置される。

以下では、説明の具体化のため、半導体チップＣＰの表面に、金属パッドとして、金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ５のみが設けられていると考える。

上述したように、半導体チップＣＰにおいて、第１温度検出領域Ｒｔ１と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの距離は、第２温度検出領域Ｒｔ２と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの距離よりも短くなっている。即ち、半導体チップＣＰにおいて、第１温度検出素子（図４ではダイオードＤ１）と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗ（対象領域）との距離は、第２温度検出素子（図４ではダイオードＤ２）と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗ（対象領域）との距離よりも短くなっている。更に、半導体チップＣＰにおいて、第２温度検出領域Ｒｔ２（換言すれば第２温度検出素子）と金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ５との距離の内の最小距離ｄ_ＭＩＮ２は、第１温度検出領域Ｒｔ１（換言すれば第１温度検出素子）と金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ５との距離の内の最小距離ｄ_ＭＩＮ１よりも短くなっている。

図１０の例では、第２温度検出領域Ｒｔ２（換言すれば第２温度検出素子）が金属パッドＰＡＤ３に近接して配置され、領域Ｒｔ２及び金属パッドＰＡＤ３間の距離が上記最小距離ｄ_ＭＩＮ２となる。これに対し、第１温度検出領域Ｒｔ１（換言すれば第１温度検出素子）は何れの金属パッドからもなるだけ離して配置され、図１０の例では、領域Ｒｔ１及び金属パッドＰＡＤ１間の距離が上記最小距離ｄ_ＭＩＮ１となるが、“ｄ_ＭＩＮ１＞ｄ_ＭＩＮ２”である。或る領域と或る金属パッドとの距離とは、当該領域の中心又は重心位置と当該金属パッドの中心又は重心位置との距離を指すと解しても良いし、当該領域と当該金属パッドとの最短距離を指すと解しても良い。

ワイヤボンディングによって外部端子に接続される金属パッドの近傍では、他の箇所よりも放熱効果が大きい。故に、上記のような領域Ｒｔ１及びＲｔ２の配置を実現することで領域Ｒｔ１及びＲｔ２間の温度差が生じ易くなり、温度差によって熱に関する異常を検知しようとする主旨に沿う。

更に、図１０に示す如く、金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ３は辺Ｌ２に沿って並べて配置され、出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗから辺Ｌ３に向けて、金属パッドＰＡＤ１、ＰＡＤ２、ＰＡＤ３が、この順番で並んでいる。即ち、金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ３と出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗとの距離の内、金属パッドＰＡＤ１及び領域Ｒｐｏｗ間の距離が最も短く、金属パッドＰＡＤ３及び領域Ｒｐｏｗ間の距離が最も長い。そして、金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ３と第２温度検出領域Ｒｔ２との距離の内、金属パッドＰＡＤ３と第２温度検出領域Ｒｔ２との距離が最も短くなっている。つまり、集中して並べられた複数の金属パッドの中で、最も出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗから離れた金属パッドの近傍に第２温度検出領域Ｒｔ２が配置されている。

図１０の例では、辺Ｌ２に沿って３つの金属パッドが並べて配置されているが、或る辺に沿って並べられる金属パッドの個数は２以上であれば任意である。即ち、２以上の整数ｋを用いて一般化すると、以下のような配置を実現すると良い。
半導体チップＣＰにおける所定の辺に沿って第１～第ｋ金属パッドが配置される。第１～第ｋ金属パッドは、半導体チップＣＰに設けられる複数の金属パッドの一部又は全部である。図１０の例では、“ｋ＝３”であって、金属パッドＰＡＤ１～ＰＡＤ３が、夫々、第１～第３金属パッドに相当する。
そして、第１～第ｋ金属パッドと出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗ（対象領域）との距離の内、第ｋ金属パッドと出力トランジスタ領域Ｒｐｏｗ（対象領域）との距離が最も長いと良い。
加えて、第１～第ｋ金属パッドと第２温度検出領域Ｒｔ２（即ち第２温度検出素子）との距離の内、第ｋ金属パッドと第２温度検出素子との距離が最も短いと良い。

このような配置により、領域Ｒｔ１及びＲｔ２間の温度差が生じ易くなり、温度差によって熱に関する異常を検知しようとする主旨に沿う。

［実施例ＥＸ１＿８］
実施例ＥＸ１＿８を説明する。第１対象位置に相当する第１温度検出領域Ｒｔ１に配置される第１温度検出素子は、第１対象位置の温度に応じて電気的特性が変化する素子（例えば図４のダイオードＤ１又は図９のトランジスタＴｒ２１）である。第２対象位置に相当する第２温度検出領域Ｒｔ２に配置される第２温度検出素子は、第２対象位置の温度に応じて電気的特性が変化する素子（例えば図４のダイオードＤ２又は図９のトランジスタＴｒ２２）である。

図４の温度差検出回路２０や図９の温度差検出回路２０Ａは、本発明に係る温度差保護信号出力回路の例に過ぎず、それらを様々に変形可能である。本発明に係る温度差保護信号出力回路は、第１対象位置の温度に応じた第１温度検出素子の電気的特性の変化と第２対象位置の温度に応じた第２温度検出素子の電気的特性の変化とを利用して、第１及び第２対象位置間の温度差に応じた温度差保護信号（Ｓ_{ＤＥＬＴＡ}）を生成できる回路であれば任意である。

＜＜第２実施形態＞＞
本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は第１実施形態を基礎とする実施形態であり、第２実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第１実施形態の記載が第２実施形態にも適用される。第２実施形態の記載を解釈するにあたり、第１及び第２実施形態間で矛盾する事項については第２実施形態の記載が優先されて良い。

第２実施形態は以下の実施例ＥＸ２＿１～ＥＸ２＿３を含む。矛盾無き限り、実施例ＥＸ２＿１～ＥＸ２＿３の内、任意の実施例に記載した事項を、他の任意の実施例に適用することもできる（即ち複数の実施例の内の任意の２以上の実施例を組み合わせることも可能である）。

［実施例ＥＸ２＿１］
実施例ＥＸ２＿１を説明する。上述の電源ＩＣ１０の出力電圧Ｖｏｕｔを任意の負荷装置に供給することができ、電源ＩＣ１０及び負荷装置を含む任意の電気機器を構成して良い。電源ＩＣ１０及び負荷装置を含む電気機器は、自動車等の車両に搭載される機器（即ち車載機器）であっても良いし、産業機器、事務機器、家電機器、情報端末を含むポータブル機器などであっても良い。

図１１に、電源ＩＣ１０及び負荷装置ＬＤを含む電気機器が搭載された自動車である車両３１０の概略構成を示す。車両３１０において、車両３１０に設けられたバッテリが電圧源ＶＳとして機能し、電圧源ＶＳからの入力電圧Ｖｉｎが電源ＩＣ１０に供給される。負荷装置ＬＤは電源ＩＣ１０の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて駆動する。負荷装置ＬＤは車両３１０に設けられた任意の負荷であって良い。例えば、負荷装置ＬＤはＥＣＵ（Electronic Control Unit）であって良い。当該ＥＣＵは、車両３１０の走行制御、車両３１０に設けられた空調機、ランプ、パワーウィンドウ、エアバッグの駆動制御などを行う。或いは例えば、それらの空調機、ランプ、パワーウィンドウ又はエアバッグが負荷装置ＬＤであっても良い。

［実施例ＥＸ２＿２］
実施例ＥＸ２＿２を説明する。電源ＩＣ１０がリニアレギュレータとして機能することを想定して電源ＩＣ１０の構成を説明したが、電源ＩＣ１０は、スイッチングレギュレータを構成する電源ＩＣであっても良い。電源ＩＣ１０がスイッチングレギュレータを構成する電源ＩＣである場合、入力電圧Ｖｉｎが出力トランジスタ１１にてスイッチングされることで出力電圧Ｖｏｕｔが生成されることになる。

本発明は、リニアレギュレータやスイッチングレギュレータ等の電源ＩＣに分類されないＩＣに適用されても良い。即ち例えば、上述の半導体装置１は、入力端子ＴＭ１及び出力端子ＴＭ２間の導通／非導通を単に切り替えるスイッチＩＣであっても良いし、発光ダイオード等の発光素子やモータを駆動するためのドライバＩＣであっても良い。

［実施例ＥＸ２＿３］
実施例ＥＸ２＿３を説明する。

上述の主旨を損なわない形で、任意の信号又は電圧に関して、ハイレベルとローレベルの関係を逆にしても良い。また、上述の主旨を損なわない形で、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）又はバイポーラトランジスタの型を任意に変更可能である。

上述の各トランジスタは、任意の種類のトランジスタであって良い。例えば、ＭＯＳＦＥＴとして上述されたトランジスタを、接合型ＦＥＴ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はバイポーラトランジスタに置き換えることも可能である。同様に例えば、バイポーラトランジスタとして上述されたトランジスタを、接合型ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴに置き換えることも可能である。任意のトランジスタは第１電極、第２電極及び制御電極を有する。ＦＥＴにおいては、第１及び第２電極の内の一方がドレインで他方がソースであり且つ制御電極がゲートである。ＩＧＢＴにおいては、第１及び第２電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がゲートである。ＩＧＢＴに属さないバイポーラトランジスタにおいては、第１及び第２電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がベースである。

本発明において、発熱源としての対象素子はトランジスタ以外の素子であっても良い。

本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。

１ 半導体装置
１０ 電源ＩＣ
１１ 出力トランジスタ（対象素子）
１２ 制御回路
１３ 温度保護回路
２０、２０Ａ 温度差検出回路（温度差保護信号出力回路）
３０、３０［１］、３０［２］ 温度検出回路（温度保護信号出力回路）
Ｄ１、Ｄ２ 温度検出用ダイオード（温度検出素子）
Ｔｒ１１、Ｔｒ２１、Ｔｒ２２ 温度検出用トランジスタ（温度検出素子）
Ｓ_{ＤＥＬＴＡ} 温度差保護信号
Ｓ_ＡＢＳ 温度保護信号
ＣＰ 半導体チップ
Ｒｐｏｗ 出力トランジスタ領域（対象領域）
Ｒｃｎｔ 制御系領域
Ｒｔ１ 第１温度検出領域（第１対象位置）
Ｒｔ２ 第２温度検出領域（第２対象位置）

Claims (5)

1. 半導体集積回路を含む半導体装置において、
   前記半導体集積回路内の互いに異なる第１及び第２対象位置に配置された第１及び第２温度検出素子を有し、前記第１及び第２温度検出素子を用いて前記第１対象位置における温度と前記第２対象位置における温度との温度差に応じた温度差保護信号を出力する温度差保護信号出力回路と、前記半導体集積回路内における第１特定位置の温度に応じた第１温度保護信号を出力する第１温度保護信号出力回路と、前記半導体集積回路内における第２特定位置の温度に応じた第２温度保護信号を出力する第２温度保護信号出力回路と、を有する温度保護回路を備えるとともに、
   発熱源としての対象素子と、
   制御回路と、
   外部装置から入力電圧を受ける入力端子と、
   出力端子と、を備え、
   前記第１温度検出素子と前記対象素子との距離は、前記第２温度検出素子と前記対象素子との距離よりも短く、
   前記入力端子と前記出力端子との間に介在する素子として前記対象素子が前記半導体集積回路内に設けられ、
   前記入力電圧に基づく電流が前記入力端子、前記対象素子及び前記出力端子を経由する対象電路を流れることで前記対象素子が発熱し、
   前記制御回路は、前記温度差保護信号、前記第１温度保護信号及び前記第２温度保護信号に基づき、前記対象素子を制御することで前記対象電路の形成又は遮断を行い、
   前記温度差保護信号出力回路は、前記第２対象位置における温度から見て前記第１対象位置における温度が所定の差分保護温度以上高くなったとき、前記温度差保護信号をアサート状態とし、
   前記第１温度保護信号出力回路は、前記第１特定位置の温度が所定の第１保護温度以上となったとき、前記第１温度保護信号をアサート状態とし、
   前記第２温度保護信号出力回路は、前記第２特定位置の温度が前記第１保護温度よりも高い所定の第２保護温度以上となったとき、前記第２温度保護信号をアサート状態とし、
   前記制御回路は、前記温度差保護信号及び前記第１温度保護信号が共にアサート状態であるとき、又は、前記第２温度保護信号がアサート状態であるとき、前記対象電路を遮断する
   、半導体装置。
2. 前記対象素子はトランジスタであり、
   前記制御回路は、前記温度差保護信号、前記第１温度保護信号及び前記第２温度保護信号に基づき、前記トランジスタの状態を制御することで前記対象電路の形成又は遮断を行う
   、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記半導体集積回路が形成された半導体チップと、
   前記半導体チップを収容する筐体と、
   前記筐体に取り付けられた複数の外部端子と、を備え、
   前記複数の外部端子に前記入力端子及び前記出力端子が含まれ、
   前記半導体チップにおける所定の対象領域に前記対象素子が形成され、
   前記半導体チップ上には複数の金属パッドが設けられ、
   各金属パッドは金属ワイヤを介して対応する外部端子に接続され、
   前記第１温度検出素子と前記対象領域との距離は、前記第２温度検出素子と前記対象領域との距離よりも短く、
   前記第２温度検出素子と前記複数の金属パッドとの距離の内の最小距離は、前記第１温度検出素子と前記複数の金属パッドとの距離の内の最小距離よりも短い
   、請求項１又は２に記載の半導体装置。
4. 前記半導体チップにおける所定の辺に沿って、前記複数の金属パッドに含まれる第１～第ｋ金属パッドが配置され（ｋは２以上の整数）、
   前記第１～第ｋ金属パッドと前記対象領域との距離の内、前記第ｋ金属パッドと前記対象領域との距離が最も長く、
   前記第１～第ｋ金属パッドと前記第２温度検出素子との距離の内、前記第ｋ金属パッドと前記第２温度検出素子との距離が最も短い
   、請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記第１温度検出素子は、前記第１対象位置の温度に応じて電気的特性が変化する素子であり、前記第２温度検出素子は、前記第２対象位置の温度に応じて電気的特性が変化する素子であり、
   前記温度差保護信号出力回路は、前記第１対象位置の温度に応じた前記第１温度検出素子の電気的特性の変化と前記第２対象位置の温度に応じた前記第２温度検出素子の電気的特性の変化とを利用して、前記温度差に応じた前記温度差保護信号を生成する
   、請求項１～４の何れかに記載の半導体装置。

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