JPH0818423A - 半導体装置の制御回路 - Google Patents

半導体装置の制御回路

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JPH0818423A
JPH0818423A JP6147222A JP14722294A JPH0818423A JP H0818423 A JPH0818423 A JP H0818423A JP 6147222 A JP6147222 A JP 6147222A JP 14722294 A JP14722294 A JP 14722294A JP H0818423 A JPH0818423 A JP H0818423A
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浩之 川上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】容量結合によるゲート電位の上昇およびスイッ
チングサージ電圧を抑え、絶縁ゲート型半導体装置のス
イッチング動作を安定化させる。 【構成】ｎｐｎトランジスタ３およびｐｎｐトランジス
タ４の直列回路からなるドライブ回路２を備え、スイッ
チング信号源９からのオンオフ信号９Ｓを受けて絶縁ゲ
ート型半導体装置（ＩＧＢＴ）１のスイッチングを制御
する制御回路が、オンオフ信号９Ｓの立ち上がりおよび
立ち下がりに一定の傾きを与える切替速度制御手段１０
と、ドライブ回路のｐｎｐトランジスタ４にダーリント
ン接続されそのエミッタがＩＧＢＴ１のソースに接続さ
れたゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２０と、ＩＧ
ＢＴ１のゲート電位がそのスレッシュ電圧以下に低下し
たことを検知してゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ
２０のベースに向けてオン信号を発する安定動作拡張手
段３０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電動機駆動用のイン
バータ装置などにスイッチング素子として使用されるパ
ワーＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ，などの絶縁ゲート型半導
体装置の制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は半導体装置の従来の制御回路を簡
略化して示す構成図であり、絶縁ゲート型半導体装置と
してのＩＧＢＴ１のゲートに接続された制御回路は、ｎ
ｐｎトランジスタ３およびｐｎｐトランジスタ４の直列
回路からなるドライブ回路２を備え、両者のコレクタが
図示しない制御電源に接続されて制御電圧Ｖccが印加さ
れるとともに、互いに並列接続されたベースがスイッチ
ング信号源９に接続されてオンオフ信号９Ｓ受けるとと
もに、互いに並列接続されたエミッタがゲート直列抵抗
５を介してＩＧＢＴ１のゲ−トに接続され、オンオフ信
号９Ｓに対応してエミッタ側に出力される駆動電圧２Ｓ
によりＩＧＢＴ１のオンオフ制御を行うよう構成され
る。
【０００３】即ち、スイッチング信号源９のオンオフ信
号９Ｓがオン信号になると、ｎｐｎトランジスタ３がオ
ン状態，ｐｎｐトランジスタ４がオフ状態となり、ｎｐ
ｎトランジスタ３のエミッタが制御電源電圧Ｖccに上昇
する。従って、ＩＧＢＴ１のゲート電圧はそのゲートと
エミッタ間の容量とゲート直列抵抗５の抵抗値との積で
決まる時定数で充電され、ゲート電圧がスレッシュ電圧
を越えた時点でＩＧＢＴ１がオン状態となり、ＩＧＢＴ
１のドレイン, ソース間に主回路電流Ｉcoが流れる。ま
た、オンオフ信号９Ｓがオフ信号に変化すると、ｎｐｎ
トランジスタ３がオフ状態，ｐｎｐトランジスタ４がオ
ン状態となり、ｎｐｎトランジスタ３のエミッタが制御
電源電圧Ｖccから零に低下する。従って、ＩＧＢＴ１の
ゲート電圧はそのゲートとエミッタ間の容量とゲート直
列抵抗５の抵抗値との積で決まる時定数で放電され、ゲ
ート電圧がスレッシュ電圧以下に低下した時点でＩＧＢ
Ｔ１がオン状態となり、ＩＧＢＴ１のドレイン−ソース
間に流れていた主回路電流Ｉcoが遮断され、次にスイッ
チング信号源９からオン信号が出力されるまでＩＧＢＴ
１がオフ状態に維持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の制御回路におい
て、スイッチング信号源９の出力オンオフ信号９Ｓがオ
フ信号で、かつＩＧＢＴ１がオフ状態であるとき、ＩＧ
ＢＴ１のゲート電圧はコレクタとの間の静電容量やゲー
トの浮遊容量を介して充電される電荷（以下、ゲート容
量結合による充電電荷と呼ぶ）によって徐々にその電位
が上昇する。このとき、ｐｎｐトランジスタ４がオフ状
態にあるので、ＩＧＢＴ１のゲート容量結合による充電
電荷はゲート直列抵抗５およびｐｎｐトランジスタ４を
介して図では大地側に放電しようとする。ところが、ｐ
ｎｐトランジスタ４はそのサチュレーション電圧がＩＧ
ＢＴ１のスレッシュ電圧に比べて高く、かつ直流電流増
幅率を高くできないという制約があるため充電電荷を十
分に放電できず、これが原因でＩＧＢＴ１のゲート電位
が徐々に上昇し、この電位がＩＧＢＴ１のスレッシュ電
圧を越えた時点でＩＧＢＴ１が誤オンしてしまうという
問題が発生する。
【０００５】また、ゲート直列抵抗５にＩＧＢＴ１のゲ
ートからの放電電流が流れると、これによってゲート直
列抵抗５に電圧降下が発生し、この電圧降下によってＩ
ＧＢＴ１のゲート電位が上昇してＩＧＢＴ１を誤オンさ
せる原因になる。この電位上昇を阻止するためにはゲー
ト直列抵抗５の抵抗値を小さくする必要があるが、この
抵抗値を小さくするとＩＧＢＴ１がターンオフする際の
電流減少速度-dIco/dtが大きくなり、これに起因して発
生するターンオフサージ電圧の上昇を招いてＩＧＢＴ１
の破壊事故や制御回路の誤動作を生じやすくなるととも
に、ゲート容量結合による充電電荷量が増すという悪循
環が生ずるため、ゲート直列抵抗５の抵抗値を小さくで
きないという問題がある。
【０００６】一方、スイッチング信号源９からのオン信
号によりｎｐｎトランジスタ３がオン状態，ｐｎｐトラ
ンジスタ４がオフ状態になると、ＩＧＢＴ１のゲート電
位はゲート抵抗５の抵抗値とＩＧＢＴ１のゲート，エミ
ッタ間容量との積で決まる時定数に従って上昇してオン
し、ターンオン時の電流増加速度dIco/dt もこの時定数
によって決められる。ところが、ＩＧＢＴ１のゲートに
容量結合による充電電荷が流入すると、ターンオン時の
ゲート電位の上昇速度が前記時定数による上昇速度より
早くなり、これに伴ってターンオン時の電流増加速度dI
co/dt も大きくなるため、ターンオン時のＦＷＤサージ
電圧の増大や制御回路の誤動作を招くという問題が発生
する。
【０００７】この発明の目的は、容量結合によるゲート
電位の上昇およびサージ電圧が低く、絶縁ゲート型半導
体装置のスイッチング動作を安定化できる制御回路を備
えた半導体装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明によれば、ｎｐｎトランジスタおよびｐ
ｎｐトランジスタの直列回路からなり，制御電源に両者
のコレクタが接続され，そのベース側にスイッチング信
号源からのオンオフ信号を受けてエミッタ側にオンオフ
駆動電圧を出力するドライブ回路を備え、このドライブ
回路の出力側にゲート端子が接続された絶縁ゲート型半
導体装置のスイッチングを制御するものにおいて、スイ
ッチング信号源からのオンオフ信号の立ち上がりおよび
立ち下がりに一定の傾きを与えて前記ドライブ回路のベ
ース側に供給する切替速度制御手段と、前記ドライブ回
路のｐｎｐトランジスタにダーリントン接続されそのエ
ミッタが前記絶縁ゲート型半導体装置のソースに接続さ
れたゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタと、前記絶縁
ゲート型半導体装置のゲート電位がそのスレッシュ電圧
以下に低下したことを検知してゲート電位安定用ｎｐｎ
トランジスタのベースに向けてオン指令を発する安定動
作拡張手段とを備えてなるものとする。
【０００９】切替速度制御手段は、スイッチング信号源
にベースが，ドライブ回路のベースにコレクタがそれぞ
れ接続されたｎｐｎトランジスタと、そのコレクタ，ベ
ース間に接続されたコンデンサと、前記コレクタと制御
電源との間に接続された定電流源とで構成すると良い。
安定動作拡張手段は、絶縁ゲート型半導体装置のゲート
電位がそのスレッシュ電圧以下に低下したことを検知し
てオン信号を出力するコンパレータと、このオン信号お
よびスイッチング信号源からのオフ信号を受けてオン信
号を発するゲート回路と、このゲート回路のオン信号を
受けてオン状態となりゲート電位安定用ｎｐｎトランジ
スタに向けて駆動信号を出力するｎｐｎトランジスタと
で構成すると良い。
【００１０】ドライブ回路のｎｐｎトランジスタおよび
ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタをそれぞれダーリ
ントントランジスタで構成すると良い。
【００１１】
【作用】請求項１において、スイッチング信号源からの
オンオフ信号の立ち上がりおよび立ち下がりに一定の傾
きを与えてドライブ回路のベースに供給する切替速度制
御手段を設けるよう構成したことにより、絶縁ゲート型
半導体装置のゲート電位の立ち上がり，立ち下がりに傾
きを持たせてターンオン時の電流増加速度およびターン
オフ時の電流減少速度を抑制し、サージ電圧を抑制する
機能が得られるとともに、ゲード直列抵抗が不要にな
り、従来容量結合によるゲートへの充電電荷がゲード直
列抵抗を介して放電することにより、ゲード直列抵抗に
生じた電位降下を排除できるので、容量結合によるゲー
ト電位の上昇と，これに起因するドライブ回路の動作の
不安定性を排除する機能が得られる。また、ドライブ回
路のｐｎｐトランジスタにダーリントン接続されそのエ
ミッタが絶縁ゲート型半導体装置のソースに接続された
ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタを設けるよう構成
したことにより、絶縁ゲート型半導体装置のオフ動作時
にドライブ回路のｐｎｐトランジスタがオフすると同時
にゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタがオンし、絶縁
ゲート型半導体装置のゲート，ソース間を短絡するの
で、ゲートの容量結合によって生じた電荷をエミッタ側
に放電する（引き抜く）ことが可能となり、ゲート電位
の上昇を排除して絶縁ゲート型半導体装置のオフ動作を
安定化する機能が得られるとともに、絶縁ゲート型半導
体装置のオン動作に際しても同様な機能が得られる。さ
らに、絶縁ゲート型半導体装置のゲート電位がそのスレ
ッシュ電圧以下に低下したことを検知してゲート電位安
定用ｎｐｎトランジスタのベースに向けてオン指令を発
する安定動作拡張手段を設けるよう構成したことによ
り、絶縁ゲート型半導体装置がターンオフ動作を終了し
たオフ状態の持続期間中も、ｐｎｐトランジスタのオフ
状態に関係なく安定動作拡張手段によってゲート電位安
定用ｎｐｎトランジスタをオン状態に保持し、絶縁ゲー
ト型半導体装置のゲート，ソース間を短絡するので、ゲ
ートの静電結合によって生じた電荷をエミッタ側に放電
する（引き抜く）ことが可能となり、ゲート電位の上昇
を排除して絶縁ゲート型半導体装置のオフ動作を安定化
する機能が得られる。
【００１２】請求項２において、切替速度制御手段をス
イッチング信号源にベースが，ドライブ回路のベースに
コレクタがそれぞれ接続されたｎｐｎトランジスタと、
そのコレクタ，ベース間に接続されたコンデンサと、コ
レクタと制御電源との間に接続された定電流源とで構成
したことにより、定電流源の等価抵抗およびコンデンサ
の容量で決まる時定数に基づいてスイッチング信号源か
らのオンオフ信号の立ち上がりおよび立ち下がりに一定
の傾斜を持たせることが可能となり、絶縁ゲート型半導
体装置のターンオン時の電流増加速度およびターンオフ
時の電流減少速度を抑制し、ターンオン時のＦＷＤサー
ジおよびターンオフサージを抑制する機能が得られる。
【００１３】請求項３において、安定動作拡張手段をを
絶縁ゲート型半導体装置のゲート電位がそのスレッシュ
電圧以下に低下したことを検知してオン信号を出力する
コンパレータと、このオン信号およびスイッチング信号
源からのオフ信号を受けてオン信号を発するゲート回路
と、このゲート回路のオン信号を受けてオン状態となり
ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタに向けて駆動電圧
を出力するｎｐｎトランジスタとで構成したことによ
り、絶縁ゲート型半導体装置がターンオフを終了してオ
フ状態を持続する期間中、オフ状態となるゲート回路の
ｐｎｐトランジスタに代わってゲート電位安定用ｎｐｎ
トランジスタに駆動信号を供給し、絶縁ゲート型半導体
装置のゲート，ソース間を短絡できるので、ゲート容量
結合によって生じた充電電荷をエミッタ側に放電する
（引き抜く）ことが可能となり、ゲート電位の上昇を排
除して絶縁ゲート型半導体装置がオフ状態を安定化して
保持する期間を拡張し、誤オン動作の発生を阻止する機
能が得られる。
【００１４】請求項４において、ドライブ回路のｎｐｎ
トランジスタおよびゲート電位安定用ｎｐｎトランジス
タをそれぞれダーリントントランジスタとしたことによ
り、ダーリントントランジスタの直流電流増幅率がシン
グルトランジスタのそれに比べて大きいことを利用して
ＩＧＢＴ１に大きなゲート電流を供給でき、かつゲート
蓄積電荷の引き抜きを容易化できるので、ＩＧＢＴ１が
大型化した場合にも、ＩＧＢＴのターンオン，ターンオ
フ時の電流変化の傾きを一定に保持してサージ電圧を抑
制し、かつ静電容量結合によるゲート電位の上昇を阻止
してドライブ回路のスイッチング動作を安定化する機能
が得られる。
【００１５】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例になる半導体装置の制御回路を
簡略化して示す構成図であり、従来例と同じ参照符号を
付けた部材は従来例のそれと同じ機能をもつので、その
説明を省略する。図において、ｎｐｎトランジスタ３お
よびｐｎｐトランジスタ４の直列回路からなり，両者の
コレクタが図示しない制御電源（電圧Ｖcc）に接続さ
れ，そのベース側にスイッチング信号源９からのオンオ
フ信号９Ｓを受け，エミッタ側にオンオフ駆動電圧Ｖg
を出力するドライブ回路２を備え、このドライブ回路２
の出力側にゲート端子が接続された絶縁ゲート型半導体
装置１としての例えばＩＧＢＴのスイッチングを制御す
る半導体装置の制御回路は、スイッチング信号源９から
のオンオフ信号９Ｓの立ち上がりおよび立ち下がりに一
定の傾きを与えてドライブ回路２のベース側に供給する
切替速度制御手段１０と、ドライブ回路２のオフ用ｐｎ
ｐトランジスタ４にダーリントン接続されそのエミッタ
が絶縁ゲート型半導体装置（ＩＧＢＴ）１のソースに接
続されたゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２０と、
ＩＧＢＴ１のゲート電位がそのスレッシュ電圧以下に低
下したことを検知してゲート電位安定用ｎｐｎトランジ
スタ２０のベースに向けてオン信号を発する安定動作拡
張手段３０とを備える。
【００１６】切替速度制御手段１０は実施例の場合、ス
イッチング信号源９にベースが，ドライブ回路２のベー
スにコレクタがそれぞれ接続されたｎｐｎトランジスタ
１１と、そのコレクタ，ベース間に接続されたコンデン
サ１２と、コレクタと図示しない制御電源との間に接続
された定電流源１３とで構成され、定電流源１３の等価
抵抗およびコンデンサ１２の容量で決まる時定数に基づ
いてスイッチング信号源９からのオンオフ信号９Ｓの立
ち上がりおよび立ち下がりに一定の傾斜を持たせてドラ
イブ回路２に供給する。
【００１７】安定動作拡張手段３０は実施例の場合、基
準信号源３２に設定した絶縁ゲート型半導体装置１のス
レッシュ電圧を，ＩＧＢＴ１のゲート電位Ｖg と比較
し、ゲート電位Ｖg がスレッシュ電圧以下に低下したと
きオン信号を出力するコンパレータ３１と、このオン信
号およびスイッチング信号源９からのオフ信号を受けて
オン信号を発するゲート回路３３と、このゲート回路３
３のオン信号を受けてオン状態となりゲート電位安定用
ｎｐｎトランジスタ２０のベースに向けて駆動信号を出
力するｎｐｎトランジスタ３４とで構成され、ｎｐｎト
ランジスタ３４のコレクタが抵抗３５を介して図示しな
い制御電源に接続されることにより、ｎｐｎトランジス
タ３４の出力側には抵抗３５によって傾きが規制されて
零からＶccに向けて立ち上がる駆動信号が出力される。
【００１８】次に上述のように構成された半導体装置の
制御回路の動作をＩＧＢＴ１のターンオン時，ターンオ
フ時，およびオフ期間に分けて順次説明する。先ず、ス
イッチング信号源９の出力オンオフ信号９ＳがＬｏｗレ
ベルのオン信号に変化すると、これを受けたゲート回路
３３の出力がオフ，ｎｐｎトランジスタ３４もオフ状態
となり、ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２０がオ
フ状態に変化する。これと同時にｎｐｎトランジスタ１
１がオン信号９Ｓを受けてオフとなって切替速度制御手
段１０が動作を開始するので、ドライブ回路２のｎｐｎ
トランジスタ３のベース電圧が零からＣccまで切替速度
制御手段１０が指令する傾きを保持して上昇を開始す
る。このとき、ｎｐｎトランジスタ３のエミッタはベー
ス電圧よりＶBEだけ低い順方向バイアス電圧を保持しよ
うとしてｎｐｎトランジスタ３のベース電圧と同じ傾き
で上昇を開始するので、ｎｐｎトランジスタ３はオンし
ようとする。このとき、ｐｎｐトランジスタ４のベー
ス，エミッタ間には逆方向電圧がかかるのでオフ状態と
なろうとし，これにダーリントン接続されたゲート電位
安定用ｎｐｎトランジスタ２０もオフ状態を保持する。
このため、ＩＧＢＴ１のゲート，ソース間はオープン状
態となり、これに伴ってＩＧＢＴ１のゲート電位はｎｐ
ｎトランジスタ３のベース電圧と同じ傾きで上昇を開始
する。
【００１９】ところが、ＩＧＢＴ１のゲートは高電位に
あるドレーンとの間の静電容量，あるいは高電位部分と
の間の漂遊容量を介してゲート容量結合による充電電荷
によりチャージされる状態にあるため、そのゲート電位
をｎｐｎトランジスタ３のベース電位の立ち上がりを越
えて早く立ち上がらせようとする作用が働く。このよう
な作用が発生すると、ｎｐｎトランジスタ３は逆バイア
ス状態となり、オンしようとするｎｐｎトランジスタ３
がオフ状態に戻ろうとする不安定状態が発生するととも
に、ｐｎｐトランジスタ４が順バイアス状態となり、オ
フしようとするｐｎｐトランジスタ４がオン状態に戻ろ
うとする不安定状態が発生する。
【００２０】実施例になる制御回路におけるゲート電位
安定用ｎｐｎトランジスタ２０は、この不安定を解消し
てゲート回路のスイッチング動作を安定化しようとする
ものである。即ち、オフしようとするｐｎｐトランジス
タ４がオン状態に戻ると、これを感知したゲート電位安
定用ｎｐｎトランジスタ２０が一瞬オン状態となってＩ
ＧＢＴ１のゲート，ソース間を短絡するので、ゲート容
量結合によってＩＧＢＴ１のゲートに蓄積された電荷は
ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２０のコレクタ，
エミッタ間を通って放電する。このとき、ｎｐｎトラン
ジスタ２０はｐｎｐトランジスタ４に比べてそのサチュ
レーション電圧が低いので蓄積電荷を短時間で引き抜
き、ゲート電位の上昇を阻止することができる。ゲート
電位が降下してｐｎｐトランジスタ４が逆バイアス状態
に戻ってオフ状態を回復し、これに伴ってｎｐｎトラン
ジスタ３が順バイアス状態に戻ってオン状態を回復する
と、ゲート電圧Ｖg は再び上昇を開始する。従って、ゲ
ート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２０が上述の動作を
繰り返すことによってドライブ回路２の不安定状態を抑
制し、ＩＧＢＴ１の誤オフ動作を回避してターンオン動
作を安定化できる利点が得られる。また、切替速度制御
手段１０のコンデンサ１２の容量を調整してオンオフ信
号９Ｓの立ち上がりの時定数を調節することにより、Ｉ
ＧＢＴ１のターンオフ時における主回路電流Ｉcoの増加
速度dIco/dt を抑制し、これに伴って生ずるＦＷＤサー
ジ電圧や制御回路の誤動作を抑制できるとともに、サー
ジ電圧からの充電電荷によるゲート電位の上昇を抑制で
きる利点が得られる。
【００２１】次に、スイッチング信号源９の出力オンオ
フ信号９ＳがＨigh レベルのオフ信号に変化すると、こ
れを受けたｎｐｎトランジスタ１１がオンとなって切替
速度制御手段１０が動作を開始するので、ドライブ回路
２のｎｐｎトランジスタ３のベース電圧がＣccから零ま
で切替速度制御手段１０が指令する傾きを保持して降下
を開始する。このとき、ｎｐｎトランジスタ３のベース
電圧が低下するとそのベース, エミッタ間には逆方向の
電圧−ＶBEが加わってｎｐｎトランジスタ３がオフする
とともに、ｐｎｐトランジスタ４には順方向の電圧ＶBE
加わってオン状態となり、これにダーリントン接続され
たゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２０もオン状態
となる。これにより、ＩＧＢＴ１のゲート，ソース間は
ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２０によって短絡
された形となり、容量結合によりＩＧＢＴ１のゲートに
蓄積した電荷がゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２
０によって引き抜かれ、ＩＧＢＴ１のゲート電位はｎｐ
ｎトランジスタ３のベース電圧と同じ傾きで零に向けて
降下し、ＩＧＢＴ１がターンオフして主回路電流Ｉ coを
遮断する。従って、ターンオン時と同様に、切替速度制
御手段１０のコンデンサ１２の容量を調整してオンオフ
信号９Ｓの立ち下がりの時定数を調節することにより、
ＩＧＢＴ１のターンオフ時における主回路電流Ｉcoの減
少速度−dIco/dt を抑制し、これに伴って生ずるＦＷＤ
サージ電圧や制御回路の誤動作を抑制できる利点が得ら
れる。
【００２２】さらに、ＩＧＢＴ１のターンオフ動作が終
了し、ＩＧＢＴ１のゲート電位がそのスレッシュ電圧以
下に低下すると、安定動作拡張手段３０のコンパレータ
３０がオンしてゲート回路３３のＡＮＤ条件が成立し、
これにつながるゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ２
０がオンする。これにより、ｐｎｐトランジスタ４がオ
フ状態であってもゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ
２０がオン状態を保持してＩＧＢＴ１の容量結合による
ゲートの蓄積電荷の引き抜きを続けるので、ＩＧＢＴ１
の容量結合によりゲート電位が上昇することによって生
ずるＩＧＢＴの誤オン動作を回避できる利点が得られ
る。
【００２３】図２はこの発明の異なる実施例になる半導
体装置の制御回路を簡略化して示す構成図であり、ドラ
イブ回路２のｎｐｎトランジスタ３およびゲート電位安
定用ｎｐｎトランジスタ２０をそれぞれダーリントント
ランジスタ４０に置き換えた点が前述の実施例と異なっ
ている。このように構成された制御回路では、ダーリン
トントランジスタ４０の直流電流増幅率が大きいことを
利用してＩＧＢＴ１に大きなゲート電流を供給でき、か
つゲート蓄積電荷の引き抜きを容易化できるので、ＩＧ
ＢＴ１が大型化した場合にも、ＩＧＢＴのターンオン，
ターンオフ時の電流変化の傾きを一定に保持してサージ
電圧を抑制し、かつ静電容量結合によるゲート電位の上
昇を阻止してドライブ回路のスイッチング動作を安定化
し、かつ安定動作拡張手段の助けを借りて安定化機能を
ＩＧＢＴのオフ状態の保持期間にまで拡張できる利点が
得られる。
【００２４】
【発明の効果】この発明は前述のように、ｎｐｎトラン
ジスタおよびｐｎｐトランジスタの直列回路からなるド
ライブ回路を備え、このドライブ回路の出力側にゲート
端子が接続された絶縁ゲート型半導体装置（例えばＩＧ
ＢＴ）のスイッチングを制御する制御回路に、切替速度
制御手段，ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ，およ
び安定動作拡張手段を付加するよう構成した。その結
果、切替速度制御手段によりＩＧＢＴのターンオン，タ
ーンオフ時の電流変化の傾きを一定に保持し、従来の技
術で電流変化が速いことによって生じた大きなサージ電
圧を抑制し、ＩＧＢＴの破壊事故や制御回路の誤動作を
防止できる効果が得られる。また、ゲート電位安定用ｎ
ｐｎトランジスタにより、従来ＩＧＢＴのターンオン，
ターンオフ時に高圧部とゲートとの間の静電容量結合に
起因して生じたゲート電位の上昇を阻止することが可能
となり、これが原因で発生したドライブ回路のスイッチ
ング動作の不安定性を排除し、ＩＧＢＴのターンオン，
ターンオフ動作を誤動作を伴うことなく安定化できる効
果が得られる。さらに、安定動作拡張手段により、ゲー
ト電位安定用ｎｐｎトランジスタの電荷引き抜き機能を
ＩＧＢＴがオフ状態を保持する期間にまで拡張できるの
で、静電容量結合によるゲート電位の上昇に起因して従
来オフ状態の保持期間にも生じたＩＧＢＴの誤オンを排
除できる効果が得られる。従って、この発明の制御回路
を用いることにより、スイッチング動作の信頼性に優れ
た半導体装置、例えば絶縁ゲート型半導体装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例になる半導体装置の制御回路
を簡略化して示す構成図
【図２】この発明の異なる実施例になる半導体装置の制
御回路を簡略化して示す構成図
【図３】半導体装置の従来の制御回路を簡略化して示す
構成図
【符号の説明】
１ 絶縁ゲート型半導体装置（ＩＧＢＴ） ２ ドライブ回路 ３ ｎｐｎトランジスタ ４ ｐｎｐトランジスタ ５ ゲート直列抵抗 ９ スイッチング信号源 ９Ｓ オンオフ信号 １０ 切替速度制御手段 １１ ｎｐｎトランジスタ １２ コンデンサ １３ 定電流源 ２０ ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタ ３０ 安定動作拡張手段 ３１ コンパレータ ３２ 基準電圧源 ３３ ゲート回路 ３４ ｎｐｎトランジスタ ３５ 抵抗 ４０ ダーリントントランジスタ Ｉco 主回路電流 Ｖcc 制御電源電圧 ＶBE バイアス電圧 Ｖg ゲート電位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｋ 17/56

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ｎｐｎトランジスタおよびｐｎｐトランジ
    スタの直列回路からなり，制御電源に両者のコレクタが
    接続され，そのベース側にスイッチング信号源からのオ
    ンオフ信号を受けてエミッタ側にオンオフ駆動電圧を出
    力するドライブ回路を備え、このドライブ回路の出力側
    にゲート端子が接続された絶縁ゲート型半導体装置のス
    イッチングを制御するものにおいて、スイッチング信号
    源からのオンオフ信号の立ち上がりおよび立ち下がりに
    一定の傾きを与えて前記ドライブ回路のベース側に供給
    する切替速度制御手段と、前記ドライブ回路のｐｎｐト
    ランジスタにダーリントン接続されそのエミッタが前記
    絶縁ゲート型半導体装置のソースに接続されたゲート電
    位安定用ｎｐｎトランジスタと、前記絶縁ゲート型半導
    体装置のゲート電位がそのスレッシュ電圧以下に低下し
    たことを検知して前記ゲート電位安定用ｎｐｎトランジ
    スタのベースに向けてオン指令を発する安定動作拡張手
    段とを備えてなることを特徴とする半導体装置の制御回
    路。
  2. 【請求項２】切替速度制御手段がスイッチング信号源に
    ベースが，ドライブ回路のベースにコレクタがそれぞれ
    接続されたｎｐｎトランジスタと、そのコレクタ，ベー
    ス間に接続されたコンデンサと、前記コレクタと制御電
    源との間に接続された定電流源とからなることを特徴と
    する請求項１記載の半導体装置の制御回路。
  3. 【請求項３】安定動作拡張手段が絶縁ゲート型半導体装
    置のゲート電位がそのスレッシュ電圧以下に低下したこ
    とを検知してオン信号を出力するコンパレータと、この
    オン信号およびスイッチング信号源からのオフ信号を受
    けてオン信号を発するゲート回路と、このゲート回路の
    オン信号を受けてオン状態となりゲート電位安定用ｎｐ
    ｎトランジスタに向けて駆動信号を出力するｎｐｎトラ
    ンジスタとを備えてなることを特徴とする請求項１記載
    の半導体装置の制御回路。
  4. 【請求項４】ドライブ回路のｎｐｎトランジスタおよび
    ゲート電位安定用ｎｐｎトランジスタがそれぞれダーリ
    ントントランジスタであることを特徴とする請求項１記
    載の半導体装置の制御回路。
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