[發明專利]半導體裝置及半導體系統

有效

• 申請號: 201510072617.9
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104917504B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 巖水守生
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 尹淑梅;金玉蘭

本發明提供一種半導體裝置，其通過不設置用于抵消溫度特性的元件，而是以積極利用相反的溫度特性使電流平衡的方式作用負反饋，從而校正并列連接多個半導體元件的情況下的元件間的偏差。柵極驅動電路經由連接到充電泵(CP)電路與功率半導體元件的柵極之間的電阻而將由CP電路升高的電壓施加到功率半導體元件的柵極，使功率半導體元件可靠地處于導通狀態。另一方面，在使功率半導體元件處于關斷狀態時，利用由控制電路輸出的控制信號導通柵極驅動電路內的MOS開關并經由二極管放出功率半導體元件的柵極的電荷，從而使功率半導體元件可靠地處于關斷狀態。

技術領域

本發明涉及在包括控制馬達和/或電磁閥的功率半導體元件等的半導體裝置中，根據負載的電流容量并列連接兩個以上半導體裝置的情況下，也不引起元件熱破壞而能夠使其工作的半導體裝置。

背景技術

如下述專利文獻1所記載，一直以來通過在MOSFET的柵極設置補償柵極閾值電壓的電路來使表觀上的閾值電壓的溫度特性保持平穩的技術已被人們所知。

另外，在下述專利文獻2中記載有如下半導體集成電路：針對基于輸出MOSFET的電阻的正溫度系數的開關速度因溫度而變化的問題，通過在向柵極輸入的配線中使用電阻為負溫度系數的高電阻的多晶硅，從而降低輸出MOSFET整體的電阻的溫度特性(減小因溫度而引起的變化，或者使其平穩化)，因此不存在輸出開關速度因溫度而變化的問題。

另外，在下述專利文獻3中記載有如下絕緣柵型半導體裝置：通過使用齊納電壓的溫度特性與MOS型場效應晶體管元件的柵極閾值電壓的溫度特性互補的齊納二極管，抑制MOS型場效應晶體管元件的導通電壓的溫度特性(減小因溫度而引起的變化)。

圖5是表示現有的半導體裝置的構成的圖。對于圖5所示的半導體裝置160而言，控制電路110根據輸入到IN端子的信號而控制CP(charge pump：充電泵)電路120，CP電路120使電壓上升到作為電源電壓的VCC電壓以上，接收其輸出的柵極驅動電路130經由連接到CP電路120與功率半導體元件140的柵極之間的電阻131而使功率半導體元件140可靠地處于導通狀態。另外，在使功率半導體元件140處于關斷狀態時，利用由控制電路110輸出的控制信號使CP電路120的升壓動作停止，并且導通柵極驅動電路130內的MOS開關133，利用導通的MOS開關133使功率半導體元件140的柵極電壓下降到功率半導體元件140的源極電位而處于關斷狀態。

在圖5中，控制電路110將功率半導體元件140導通/關斷而控制向負載170的供電。但是，在負載170中流通大電流時，功率半導體元件140當然會因此而發熱。因此，在負載短路時，功率半導體元件140的溫度變為保證溫度以上，利用半導體裝置160所具備的保護功能的動作來切斷電流，保護負載170和功率半導體元件140。為了不增加保護功能工作而保護負載170和功率半導體元件140的機會，以往會采用考慮使用負載·環境溫度而將功率半導體元件140的面積(與電流的導通相關的有效面積)確定為實際使用時不會存在問題的最小尺寸之后進行制作的方法。但是功率半導體元件的尺寸過大時，會導致成本上升和裝置大型化。

作為一個例子，圖5所示的現有的半導體裝置具有過熱檢測電路150作為保護電路，在功率半導體元件140因為由負載短路等導致的過電流而處于任意設定的溫度以上的溫度時，通過導通柵極驅動電路130的MOS開關133而切斷在功率半導體元件140中流過的電流，防止半導體裝置160的熱破壞。應予說明，作為半導體裝置140的保護電路，除了上述的過熱檢測電路150以外，也可以具備動態鉗位電路、過電流檢測電路、過電壓檢測電路等。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平06-151844號公報

專利文獻2：日本特開平07-022515號公報

專利文獻3：日本特開平10-327056號公報

發明內容