JPS62226654A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板に各種電子回路を形成した半導体
集積回路等の電子装置に関するものであり、特にモータ
、プランシャーンレノイドの如き誘導性負荷を駆動する
電子装置、更にパワー集積回路（以下においてＩＣとい
う）に適用して好適な回路技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路にて構成されたモータ駆動回路を例にの
べると、駆動電流を断続した場合にモータコイルから逆
起電力が発生し、出力端子の電圧レベルが瞬間的に高レ
ベルになる。そして半導体基板に介在する寄生素子（寄
生トランジスタ、を生ダイオード）を介して寄生電流（
サブストレート電流）が流れる。

上記寄生素子については、「アナログ集積回路］（昭和
５７年２月１日第４刷発行、発行所近代科学社、Ｉ）ｐ
４４〜４５）に記載されている。

本発明者等は、寄生電流によりＩＣに形成された電子回
路の誤動作について検討した。以下は、公知とされた技
術ではないが、本発明者等によって検討された技術であ
シ、その概要は次のとおりである。

上記モータ駆動回路は、モータコイルへの通電を制御す
る回転位置制御系と、モータの回転速度制御系とからな
っている。上記寄生電流が発生すると、半導体基板のサ
ブストレートの電位が基板の離抵抗のために上昇し、寄
生ダイオードを介して上記回転位置制御系に不所望な制
御信号が供給されてしまうことが本発明者等の検討によ
、り明らかになり九。上記不所望な制御信号が発生する
と、モータの誤動作及びＩＣの破壊等が発生するので好
ましくない。

そこで、上記誤動作の改善を図ったのであるが、寄生素
子そのものを無くすことはデバイス構造から困難である
ことが判明した。

そして回路技術により、上記不所望な回路動作を低減す
ることを考えた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、寄生電流が発生すると、サブストレートの電
位が上昇して制御信号の伝達経路とサブストレートとの
間に寄生ダイオードが介在すること罠なり、サブストレ
ートから上記伝達経路に寄生電流が流れてしまう。これ
が制御信号と同様に作用してモータの誤動作及びＩＣの
破壊等を発生させる。

上記現象を低減、或いは防止するには、寄生電流が発生
しても回転制御系に影響を及ぼさないようにすればよい
ことに気付いた。

そして回転制御系の接地ラインの電位を予め接地点より
高くしておけば、寄生電流発生時に寄生ダイオードから
回転制御系に流れる電流を阻止するか、或いは低減させ
ることができ、上記現象を防止し得ることに気付いた。

本発明の目的は、半導体基板に所望の回路動作を行う電
子回路を形成するとともに、上記半導体基板に発生する
寄生電流による誤動作を低減する半導体装置を提供する
ことにある。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に述べれば、下記の通りである。

すなわち、半導体基板に所望の回路動作をなす電子回路
を形成し、その回路の接地ラインと上記半導体基板の接
地点との間にダイオードを接続し、接地点に対し接地ラ
インの電位を上記ダイオードの順方向電圧差によって予
め高レベルに保持しておくものである。

〔作　用〕

上記した手段によれば、電子回路の接地ラインが接地点
に対し高電位差になり、従って電子回路の信号伝達経路
も接地点に対し高レベルになり、寄生電流が発生しても
寄生ダイオードから信号伝達経路に流れる寄生電流が減
少、或いは阻止されることにより、半導体基板に形成さ
れた電子回路の寄生電流による誤動作を低減する。とい
う本発明の目的を達成するものである。

〔実施例〕

以下、第１図〜第３図を参照して本発明を適用した電子
装置の一実施例を説明する。なお、本実施例は本発明を
モータ駆動回路に適用した例を示すものであり、第１図
は基本的回路図、第２図は具体例を示す回路図、第３図
はデバイス構造を示すＩＣの要部の断面因である。

本実施例の特徴は、半導体基板にモータ駆動回路を形成
するとともに、回転速度制御系の寄生電流による誤動作
を低減するように構成したことＫある。

先ず、第１図について本発明の基本的概念を説明する。

ｖ１〜Ｖ、は、モータの回転位置検出信号である。１は
前置増幅器であり、上記検出信号■、〜ｖｓを増幅する
ものである。２はマトリクス回路であり、増幅された検
出信号ｖ、′〜■、′のレベル差により、モータコイル
Ｌ＋−Ｌａの通電順序を決定する切り換えイぎ号Ｖａ−
Ｖｃを得る。

３は出力回路であり、切り換え信号Ｖａ〜Ｖｃにもとづ
き駆動電流を得る。

４は制御回路であり、本発明でいう電子回路に相当する
ものである。

そして制御回路４は、制御信号Ｖｓによってモータ駆動
電流Ｉ、〜Ｉ６の電流量を制御し、モータの回転速度の
制御を行うものである。

ここで注目すべきは、制御回路４の接地ライン１、と接
地点との間にダイオードＤ、が設けられていることであ
る。

点線で示したダイオードＤは、寄生ダイオードであり、
モータコイルＬ１〜Ｌ、に供給されていた駆動電流が遮
断されると、逆起電力によって出力回路３の寄生素子Ｑ
＋ｏｏがオン状態になり、寄生電流によって接地ライン
ｌ、の電位が上昇する。

なお、上記寄生素子については第２図及び第３図につい
て後述するものである。

接地ラインｌ、の電位が上昇すると、寄生ダイオードＤ
を介して制御回路に恰も制御信号Ｖｓが供給されたよう
になるのであるが、上記ダイオードＤ、を設けることに
より、寄生電流の影響は阻止される。

すなわち、制御回路４の接地ライン１＋の電位は、ダイ
オードＤ、によって少なくとも順方向電圧に相当するレ
ベルだけ接地点Ｅより高レベルに保持されている。

従って、接地ライン１．の電位が寄生電流によって上昇
しても上記順方向電圧以下のレベル上昇である場合は、
寄生電流が制御回路４に影響を及ぼすことがない。

また、接地ラインｈと信号伝達経路との間には電圧差が
あるので、接地ラインｌ、の電位が順方向電圧と上記電
圧差との和で決定される電位差以上に上昇しないと、制
御回路４を１誤動作せしめることかない。

このようにして、ダイオードＤ１を設けることにより、
制御回路４の誤動作が低減される。

次に、第２図及び第３因を参照して更に詳細に説明する
。

Ｈ１〜Ｈ１はホール素子であり、モータの回転位置を磁
気的に検出して上記信号Ｖ、〜Ｖ、を得る。１ａ〜１ｃ
はホール増幅器であり、上記信号ｖ　、１〜■、′を得
る。

マトリクス回路２ａ〜２ｃは、信号ｖ１′〜■、′につ
いてそれぞれ個別に設けられているが、同一の回路構成
であることから、マトリクス回路２ｃについて説明する
ものとする。

出力回路３ａ〜３ｃはそれぞれプッシェプル回路に構成
されていて、上記信号Ｖａ−Ｖｃのレベルによって電源
側トランジスタＱｉ　ｔ　Ｑｓ　＊　Ｑｓ　ｔＱ？　、
Ｑ−−Ｑｓと接地側トランジスタＱ４＊Ｑ４＋Ｑ６とが
選択的に駆動される。セしてモータコイルＬ１〜Ｌ、に
流れる駆動電流工、〜工６が図示のように切り換えられ
る。

制御回路４は制御信号・Ｖｓによって互いに逆位相の制
御信号ｖＳ′を得るものであり、４　ａ　＋　４　ｂは
同一の回路構成になされているので、制御回路４ａにつ
いて説明するものとする。

制御信号Ｖｓと基準電圧ＶｒｅｆとがＶＳ＞Ｖ　ｒｅｆ
の場合、トランジスタＱ　ｌｓ　＋　Ｑ　ｓ＜がオン状
態となり、トランジスタＱ　＋ｔ　ｗ　Ｑ　ｕはオフに
なる。そしてトランジスタＱ　＋ｓ　ｐ　Ｑ　ｔａで構
成されたカレントミラー回路は非動作になる。

トランジスタＱｔｓのコレクタ電流がトランジスタＱｌ
？のベースに供給されるので、これがオン状態になり、
トランジスタＱｔａはオフになる。ライン１１．に表れ
る制御信号Ｖｓ’の電圧レベルはローレベルになる。

一方、制御回路４ｂには、制御信号Ｖｓがイ／パータ１
１を介して供給されるので、上記とは逆の回路動作が行
われ、上記トランジスタＱｓｍに相当するトランジスタ
がオン状態になって、ライン１＋ｔに表れる制御信号ｖ
Ｓ′の電圧レベルがハイレベルになる。

トランジスタＱ＋ａとマトリクス回路２ｃのトランジス
タＱＣｓとは、カレントミラー回路を構成し、制御回路
４ｂの上記トランジスタＱ＋ａに相当するトランジスタ
とマトリクス回路２ｃのトランジスタＱ！６とはカレン
トミラー回路を構成している。

制御信号ｖｓ′が上記のようにレベル変化した場合、ト
ランジスタＱＣｓがオフになり、トランジスタＱＣｓが
オン状態になる。トランジスタＱｔｓ＊Ｑｔ４の何れか
一方が上記信号■、′によってオン状態になり、他方が
オフになる。

仮りに、トランジスタＱ、４がオン状態になり、トラン
ジスタＱｔａがオフになったとすると、出力回路３ｂの
接地側トランジスタＱ、がオンになり、出力回路３ｃの
電源側トランジスタＱ、、Ｑ、がオンになり、モータコ
イルＬ、からり、に駆動電流ＩＩＩが流れる。上記回路
動作は各マ）　ＩＪクス回路２ａ〜２ｃについて行われ
、上記のように駆動電流が制御される。

ところで、駆動電流が遮断されると、コイルＬ。

〜Ｌ３から逆起電力が発生するがこのときの回路動作を
コイルＬｌを例に述べる。

９番端子の電圧レベルが逆起電力ｅによって電源電圧Ｖ
ｃｃよりも上昇するとＱ＋ｏｏとして示すような寄生Ｐ
ＮＰ）ランジスタがオンする。トランジスタＱｓｏｏは
半導体基板では第３図に示すように形成される。トラン
ジスタＱ　＋ｍのコレクタ電流は基板抵抗Ｒｘを介して
１３番端子に流れるが、Ｐサブストレートの電位が上昇
するので、寄生ダイオードＤを介してラインｌ＋ｔＫ寄
生電流が流れようとする。

しかし、制御回路４ａ、４ｂの接地ラインｌ。

と１３番端子として示した本発明でいう接地点との間に
は、ダイオードＤ、が設ゆられている。従って、Ｐサブ
ストレートの電位が少なくとも・順方向電圧０．７Ｖ以
上に上昇しないと、寄生ダイオードＤがオンしにくいた
め、ラインｔｏに寄生電流が流れなくなる。

この結果、ライン１１１１１１１のレベル変化は制御信
号Ｖ　ｓ’のレベル変化に対応し、寄生電流による影響
が低減されて上記制御が正確に行われる。

上記寄生電流の影響低減動作は、コイルＩＪＩ。

Ｌ、の何れから逆起電力が発生しても、上記同様に行わ
れるので、制御回路４ａ、４ｂの誤動作が低減され、モ
ータ駆動回路の信頼性が向上する。

（１１半導体基板に電子回路を形成するとともに、上記
電子回路の接地ラインと上記半導体基板の接地点との間
にダイオードを設けて接地ラインの電位を予め高レベル
に保持することにより、サブストレートの電位が寄生電
流により上昇しても七〇゛電位がダイオードの順方向電
圧（０，７Ｖ）になるまで寄生ダイオードかオンしにく
くなり、上記電子回路に寄生電流炉なかれにくくなる　
という作用で、電子回路の誤動作が低減される、という
効果が得られる。

（２）　　上記寄生電流は、誘導性負荷の１に光遮断時
に発生する逆起電力によって発生することか多いので、
誘導性負荷の駆動回路の信頼性を向上し得る、という効
果が得られる。

（３１上記（１）　、　（２＋により、半導体集積回路
等の電子装置の付加価値が増大する、という効果が得ら
れる。

以上に、本発明者によってなされた発明を実施例にもと
づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れろものではなく、その要旨を逸脱しな〜・範囲で槙々
変形可能であることはいうまでもない。

例えば、出力回路３はダーリントン接続されたプッシュ
プル回路によって構成してもよい。この場合も、出力回
路において上記同様に寄生トランジスタＱ＋ｏｏが表れ
るので、制御回路４について上記同様の回路動作が行わ
れ、上記同様の効果が得された発明をその背景となった
利用分野であるモータ駆動用のＩＣに適用した場合につ
いて説明したが、それに限定されるものではなく、プラ
ンジャーソレノイドの駆動回路、テープレコーダ、■Ｔ
Ｉ’を等の各ｍ’ａ子機器に利用することができる。

本発明は少なくとも、半導体集積回路のように寄生素子
の発生があるものに利用することができる。

〔発明の効果〕

本ａにおいて開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、半導体基板に電子回路を形成し、上記電子回
路の接地ラインと半導体基板の接地点との間にダイオー
ドを設けて、上記接地ラインと接地点との間に電位差を
保持するようになし、寄生電流によるサブストレートの
電位上昇時に寄生電流が上記電子回路に流れることを低
減し、これにより上記電子回路の寄生電流による誤動作
を低減するものである。

【図面の簡単な説明】

第１囚は本発明を適用した電子装置の一実施例を示す基
本的回路図、 第２図は上記電子装置の具体例を示すモータ駆動回路の
回路図、 第３図は寄生電流の発生を示すＩＣの要部の断面図を示
すものである。 １・・・ホール増幅器、２・・・マトリクス回路、３・
・・出力回路、４・・・制御回路、Ｑ１〜ＱＣｓ・・・
トランジスタ、Ｑｌｏ。・・・寄生トランジスタ、Ｄ、
・・・ダイオード、Ｄ・・・寄生ダイオード、Ｌ１〜Ｌ
、・・・モータコイル、Ｖｓ、Ｖｓ’・・・制御信号、
Ｖａ＝Ｖｃ・・・切り換え信号、Ｐ・・・サブストレー
ト。 代理人　弁理士　　小　川　勝　男 第　　１　　図 第　　３　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体基体内に形成された電子回路の一部又は全体
   の基底電位レベルが接地レベルよりも高く設定されてな
   る半導体装置。