JPH05102402A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05102402A
JPH05102402A JP3259969A JP25996991A JPH05102402A JP H05102402 A JPH05102402 A JP H05102402A JP 3259969 A JP3259969 A JP 3259969A JP 25996991 A JP25996991 A JP 25996991A JP H05102402 A JPH05102402 A JP H05102402A
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JP
Japan
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mos transistor
channel mos
output
semiconductor device
gate
Prior art date
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Application number
JP3259969A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Kukimoto
佳博 久木元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K17/063Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches

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  • Electronic Switches (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体装置において、出力回路の過電流防止回
路を第2のNチャネル型MOSトランジスタ2と定電圧
素子3を用いて構成し、応答の高速化を図る。 【構成】ドレインに電源が供給され、ソースが出力端子
6に接続される第1のNチャネル型MOSトランジスタ
1と、ゲートが電源電位に保持されソースが前記出力端
子6に接続される第2のNチャネル型MOSトランジス
タ2と、アノードが前記第1のNチャネル型MOSトラ
ンジスタのゲートおよびブートストラップ回路4の出力
に接続され、ソースが前記第2のNチャネル型MOSト
ランジスタのドレインに接続される定電圧素子3とで構
成される。出力トランジスタである第1のNチャネル型
MOSトランジスタ1の出力電圧の変化を、前記第2の
Nチャネル型MOSトランジスタ2と定電圧素子3とに
より前記第1のNチャネル型MOSトランジスタ1のゲ
ートにフィードバックさせ、過電流防止動作を高速に実
行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係わり、N
チャネル型絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下Nチ
ャネル型MOSトランジスタと称する)を出力トランジ
スタとして使用し、且つブートストラップ回路を用いた
出力回路の、特に応答速度の速い過電流防止回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体装置は、図3に示
すように第1のNチャネル型MOSトランジスタ1、ブ
ートストラップ回路4、出力負荷5、出力端子6、出力
抵抗8、電流検出回路9、制御回路10とで構成されて
いる。図中の(D)、(S)、(G)は、このトランジ
スタ1のドレイン、ソース、ゲートをそれぞれ示す。
【0003】次に、従来の半導体装置の動作について説
明する。
【0004】図3において、出力端子6に電流が流れる
際、出力抵抗8の両端に生じる電位差を利用して電流検
出回路9により電流検出を行ない、その結果を制御回路
10にフィードバックすることによって、出力トランジ
スタである第1のNチャネル型MOSトランジスタ1の
ゲート電圧を制御する。
【0005】例えば第1のNチャネル型MOSトランジ
スタ1が非導通の時は出力電流が流れないため、出力抵
抗8の両端に電位差は生じない。一方、第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタ1が導通の時は出力電流が流
れ、出力抵抗8の両端に電位差が生じる。この電位差
は、電流検出回路9であらかじめ決められた一定電圧以
上になると、電流検出回路内のコンパレータ出力が反転
し、その信号が制御回路10へ伝えられる。制御回路1
0は信号を受けるとブートストラップ回路4の駆動電圧
を下げる方向に働き、第1のNチャネル型MOSトラン
ジスタ1のゲート電位を下げ、電流制御が行なわれる。
【0006】図4(a)に第1のNチャネル型MOSト
ランジスタ1に流れる電流の波形図を示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置は、過電流を検出した後制御回路10及びブートス
トラップ回路4によって第1のNチャネル型MOSトラ
ンジスタ1のゲート電圧を制御しているため、応答速度
が遅く、そため出力端子6が不所望により接地(出力シ
ョート)された場合に、前記の制御が完了するまで第1
のNチャネル型MOSトランジスタ1及び出力負荷5に
過大な電流が流れることになり、素子の破壊が起きると
いう欠点を有している。
【0008】加えて、第1のNチャネル型MOSトラン
ジスタ1と直列に抵抗が接続されているため大電流を流
すのに問題があった。
【0009】本発明の目的は、このような欠点を除去す
ることにより、過電流時に第1のNチャネル型MOSト
ランジスタに流れる電流制御を高速で行なう半導体装置
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ブート
ストラップ回路と、ドレインに電源電位が供給されると
共にゲートに前記ブートストラップ回路の出力が供給さ
れ、且つソースが出力端子に接続される第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタと、ゲートが前記電源電位に保
持され、ソースが前記出力端子に接続される第2のNチ
ャネル型MOSトランジスタと、前記第1のNチャネル
型MOSトランジスタのゲートと前記第2のNチャネル
型MOSトランジスタのドレインとの間に定電圧素子が
接続されている半導体装置にある。
【0011】前記定電圧素子はダイオードであり、該ダ
イオードのアノードが前記第1のNチャネル型MOSト
ランジスタのゲートに接続され、カソードが前記第2の
Nチャネル型MOSトランジスタのドレインに接続がで
きる。
【0012】前記定電圧素子はツェナーダイオードであ
り、該ダイオードのカソードが前記第1のNチャネル型
MOSトランジスタのゲートに接続され、アノードが前
記第2のNチャネル型MOSトランジスタのドレインに
接続ができる。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の半導体装置の第1の実施例
を示すブロック図である。
【0014】本実施例の半導体装置は、第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタ1、第2のNチャネル型MOS
トランジスタ2、定電圧素子3、ブートストラップ回路
4、出力負荷5、出力端子6で構成されている。図中の
(S)、(D)、(G)はトランジスタ1及び2のソー
ス、ドレイン、ゲートをそれぞれ示す。
【0015】次に、本実施例の動作について説明する。
【0016】通常動作時において、出力トランジスタで
ある第1のNチャネル型MOSトランジスタ1が導通状
態の時は、ブートストラップ回路4の出力の電圧は、前
記第1のNチャネル型MOSトランジスタ1が十分に導
通状態になる電圧まで昇圧されている。
【0017】正常な負荷5が接続されている場合は、出
力電圧が正の電源電圧(VDD)に近い電位になっている
ため、第2のNチャネル型MOSトランジスタ2は非導
通となって、動作には全く影響はない。
【0018】前記第1のNチャネル型MOSトランジス
タ1が導通状態で、出力端子6の出力負荷5に異常が発
生した場合、例えば出力端子6が不所望により接地(出
力ショート)されると、出力端子6の電圧は急速に低下
するとともに、第1のNチャネル型MOSトランジスタ
1に流れる電流が増加する。その状態で、出力電圧が第
2のNチャネル型MOSトランジスタ2のしきい値電圧
以下になると、第2のNチャネル型MOSトランジスタ
2は導通し、ブートストラップ回路4の出力電圧(第1
のNチャネル型MOSトランジスタ1のゲート電圧)を
第2のNチャネル型MOSトランジスタ2のしきい値電
圧に定電圧素子3のツェナー電圧と出力電圧とを加えた
電圧まで下げ、図4(b)に示すように第1のNチャネ
ル型MOSトランジスタ1に流れる電流を一定電流に制
限し、過電流を防止する。
【0019】次に、本発明の第2の実施例について図2
を用いて説明する。
【0020】第1の実施例と異なるのは定電圧素子にツ
ェナーダイオード7を使用していることである。実施例
1と同様に、第1のNチャネル型MOSトランジスタ1
のゲート電圧を、ツェナーダイオード7のツェナー電圧
に第2のNチャネル型MOSトランジスタ2のしきい値
電圧と出力電圧とを加えた電圧まで下げることにより、
第1のNチャネル型MOSトランジスタ1に流れる電流
を制限する。
【0021】従って、第1のNチャネル型MOSトラン
ジスタ1のゲートと出力端子6の間の電圧は、ツェナー
ダイオード7のツェナー電圧を任意に選択することで設
定することができる。その範囲は、第1のNチャネル型
MOSトランジスタ1のゲート電圧から第2のNチャネ
ル型MOSトランジスタ2のしきい値電圧を引いた電圧
を越えない範囲である。
【0022】動作については第1の実施例と同様であ
り、説明を省略する。
【0023】電流防止動作速度を従来例と比較すると、
従来例で100μs(マイクロ秒)に対し、本発明では
10μs(マイクロ秒)となり約10倍の高速化が実現
出来る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置は、出力電圧の変化を第1のNチャネル型MOSトラ
ンジスタ1のゲートにフィードバックさせる方法とし
て、第2のNチャネル型MOSトランジスタ2と定電圧
素子3とで構成される回路を用いることにより、過電流
防止動作を約10倍高速に実行できる効果を有する。さ
らにこの動作が高速化されることにより、出力トランジ
スタである第1のNチャネル型MOSトランジスタ1及
び出力負荷5の破壊を防止できる。また、回路の簡略化
により動作の安定化とチップ面積の小型化が可能という
効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の第1の実施例を示すブロ
ック図である。
【図2】本発明の半導体装置の第2の実施例を示すブロ
ック図である。
【図3】従来の半導体装置の一例を示すブロック図であ
る。
【図4】(a)従来の半導体装置の出力電流波形図であ
る。 (b)本発明の半導体装置の出力電流波形図である。
【符号の説明】
1 第1のNチャネル型MOSトランジスタから成る
出力トランジスタ 2 第2のNチャネル型MOSトランジスタ 3 定電圧素子 4 ブートストラップ回路 5 出力負荷 6 出力端子 7 ツェナーダイオード 8 出力抵抗 9 電流検出回路 10 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/90 D 8225−4M

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブートストラップ回路と、ドレインに電
    源電位が供給されると共にゲートに前記ブートストラッ
    プ回路の出力が供給され、且つソースが出力端子に接続
    される第1のNチャネル型絶縁ゲート電界効果トランジ
    スタと、ゲートが前記電源電位に保持され、ソースが前
    記出力端子に接続される第2のNチャネル型絶縁ゲート
    電界効果トランジスタと、前記第1のNチャネル型絶縁
    ゲート電界効果トランジスタのゲートと前記第2のNチ
    ャネル型絶縁ゲート電界効果トランジスタのドレインと
    の間に定電圧素子が接続されていることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 前記定電圧素子はダイオードであり、該
    ダイオードのアノードが前記第1のNチャネル型絶縁ゲ
    ート電界効果トランジスタのゲートに接続され、カソー
    ドが前記第2のNチャネル型絶縁ゲート電界効果トラン
    ジスタのドレインに接続されていることを特徴とする請
    求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記定電圧素子はツェナーダイオードで
    あり、該ダイオードのカソードが前記第1のNチャネル
    型絶縁ゲート電界効果トランジスタのゲートに接続さ
    れ、アノードが前記第2のNチャネル型絶縁ゲート電界
    効果トランジスタのドレインに接続されていることを特
    徴とする請求項1に記載の半導体装置。
JP3259969A 1991-10-08 1991-10-08 半導体装置 Pending JPH05102402A (ja)

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JP3259969A JPH05102402A (ja) 1991-10-08 1991-10-08 半導体装置
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US5387830A (en) 1995-02-07

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Effective date: 20010321