半导体装置、汽车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于大电流的通断等的半导体装置以及使用该半导体装置的汽车。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中公开了晶体管的驱动方式。该驱动方式在用于向栅极施加电压的控制电源关闭的情况下，向栅极施加与主电源连接的、被称为栅极切断电源的电源所提供的电压。由此，在控制电源关闭的情况下，避免发生晶体管桥臂的短路等。对于晶体管可以采用耗尽型(常通型)晶体管。
[0003]专利文献1:日本特开2004-242475号公报
【发明内容】
[0004]有时在供给用于控制晶体管的电压的部分发生某种异常，导致无法向晶体管供给规定的电压。在该情况下，晶体管的栅极电压和源极电压变为OV或者接近OV的值，有时由于噪声等的影响导致晶体管导通。由此，存在电源的电荷受到浪费的问题。
[0005]为了避免该问题，需要将晶体管的源极电压设置得比栅极电压高。在专利文献I中，由于使几百伏特的主电源的电压降低而生成栅极切断电源，因此，存在使装置变复杂，或者使损耗增大的问题。另外，主电源的电压与动作时的电涌等发生叠加，因此，存在栅极切断电源不稳定的问题。
[0006]本发明就是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于提供一种半导体装置和使用该半导体装置的汽车，该半导体装置能够防止在供给用于控制晶体管的电压的部分没有正常进行运转的情况下晶体管导致电源短路。
[0007]本申请的发明所涉及的半导体装置的特征在于，具有:晶体管，其由高电压电源向漏极和源极之间施加电压；驱动装置，其根据与该高电压电源相比电压较低的低电压电源的电压生成该晶体管的源极电压和栅极电压；以及分压电路，其与该低电压电源连接，当该源极电压低于一定值时，向该源极施加该分压电路的输出电压。
[0008]下面，说明本发明的其他特征。
[0009]发明的效果
[0010]根据本发明，能够防止在向晶体管供给电压的部分没有正常进行运转的情况下，由于噪声的影响使晶体管导通而导致电源短路。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的实施方式I所涉及的汽车的示意图。
[0012]图2是表示图1的汽车的内部的半导体装置的电路图。
[0013]图3是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的动作时的各部分的电压值的表。
[0014]图4是本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的电路图。
[0015]图5是本发明的实施方式3所涉及的半导体装置的电路图。
[0016]图6是本发明的实施方式4所涉及的半导体装置的电路图。
[0017]图7是本发明的实施方式5所涉及的半导体装置的电路图。
[0018]图8是本发明的实施方式6所涉及的半导体装置的电路图。
[0019]图9是本发明的实施方式7所涉及的半导体装置的电路图。
【具体实施方式】
[0020]参照附图，对本发明的实施方式所涉及的半导体装置进行说明。有时对相同或者相对应的结构要素标注相同的标号，并省略重复说明。此外，本发明的实施方式中的电压只要不进行特别的说明，则表示与接地端的电位差。
[0021]实施方式I
[0022]图1是本发明的实施方式I所涉及的汽车的示意图。该汽车是具有发动机10以及电动机12、并将它们组合而进行行驶的混合动力车。电动机12与逆变器14连接。逆变器14经由继电器16从高电压电源18接受电压供给。该逆变器14由E⑶(ElectronicControl Unit) 20和控制用电源系统22进行控制。控制用电源系统22从低电压电源24接受电压供给。
[0023]图2是表示图1的汽车内部的半导体装置的电路图。具有MOS(Metal-OxideSemiconductor)结构的晶体管30是构成所述逆变器的元件的一部分。晶体管30是常断型的器件即增强型场效应晶体管。常断型的晶体管在栅极-源极间电压(Vgs)是OV时，漏极与源极之间截止，如果Vgs超过阈值电压(例如0.6V)则导通。在晶体管30的漏极与源极之间，通过高电压电源18施加电压。晶体管30对该电压进行通断，并向电动机进行电流供给。高电压电源18的电压例如是600V?1200V中的某个电压。将通过高电压电源18供给电压的区域称为高电压系统。
[0024]晶体管30的栅极(b点)和源极(a点)与驱动装置40连接。驱动装置40是根据使用低电压电源24而产生的控制用电源的电压来生成晶体管30的源极电压和栅极电压的部分，其中，该低电压电源24的电压低于高电压电源18的电压。驱动装置40的电压是根据低电压电源24，利用构成控制用电源的变压器驱动电路42、变压器44、以及整流?平滑电路46产生的。此外，低电压电源的电压例如是12V，向驱动装置40施加的控制用电源的电压例如是15V。
[0025]低电压电源24与分压电路50连接。分压电路50将低电压电源24的电压分压成规定的电压。分压电路50具有电阻元件50a、50b。电阻元件50a与电阻元件50b的连接部成为分压电路50的输出。而且，分压电路50的输出与电阻兀件52的一端连接。电阻兀件52是为了将低电压电源24与高电压电源18电隔离而形成的。电阻元件52的电阻值例如优选大于或等于2ΜΩ。
[0026]电阻元件52的另一端与齐纳二极管54连接。齐纳二极管54的阳极与晶体管30的源极连接，阴极(c点)经由电阻元件52与分压电路50的输出连接。c点的电压通过分压电路50的输出保持在5V。齐纳二极管54的击穿电压比分压电路50的输出电压(c点的电压)低。本发明的实施方式I所涉及的齐纳二极管54的击穿电压例如是2V。
[0027]电阻元件50b中的、与电阻元件50a连接的部分的相反侧经由电阻元件56与接地端连接。由此，分压电路50的接地端和高电压系统的接地端通过电阻元件56进行连接。电阻元件56的电阻值例如优选大于或等于2ΜΩ。通过电阻元件56，能够准许低电压系统(指的是通过低电压电源24供给电压的区域)的接地端与高电压系统的接地端的电位差稍有差异，并将该电位差限定在一定的范围内。
[0028]图3是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的动作时的各部分的电压值的表。首先，在正常动作环境下，当导通晶体管30时，驱动装置40将栅极电压设置得比源极电压高。具体地说，将源极电压设为5V，将栅极电压设为15V。在正常动作环境下，当截止晶体管时，将源极电压设置得比栅极电压高。具体地说，将源极电压设为5V，将栅极电压设为0V。即，正常动作环境下的Vgs (栅极电压-源极电压)在导通晶体管30时是10V，在截止时是-5V。导通晶体管30时的Vgs设置得充分地高于晶体管30的阈值电压，以使得即使受到噪声影响也能够维持导通状态。在截止晶体管30时将Vgs设为负的电压值，是为了即使晶体管30受到噪声的影响，也能够维持截止状态。
[0029]如上所述，驱动装置40向晶体管30的栅极施加与来自ECU的驱动信号相对应的电压，并且，向源极施加5V的电压。由此，晶体管30对从高电压电源18施加的高电压实施通断动作。
[0030]下面，对在控制用电源的变压器驱动电路42、变压器44、或者整流.平滑电路46、或者驱动装置40处发生异常而无法向晶体管30的栅极和源极供给规定的电压的情况进行说明。在该情况下，控制用电源(参照图2)无法产生电压，晶体管30的栅极电压和源极电压变为OV或者接近OV的值。此时，Vgs变为0V。如果栅极电压和源极电压变为OV或者接近OV的值，则有时由于噪声的影响使晶体管30导通，高电压电源18的电力受到浪费，或者由于过电流的流动导致晶体管30损坏。
[0031]在本发明的实施方式I中，齐纳二极管54的阴极(c点)的电压是5V，因此，在发生异常、源极电压降低至小于或等于3V的情况下，向齐纳二极管54施加有大于或等于击穿电压即大于或等于2V的反向电压。例如，在源极电压变为OV的情况下，向齐纳二极管54施加5V的反向电压，齐纳二极管54击穿，而施加3V的电压作为源极电压。
[0032]如上所述，在由于控制用电源或者驱动装置40的异常导致驱动装置40无法供给规定的电压的情况下，向源极(a点)施加分压电路50的输出电压，使源极电压高于栅极电压。即，使Vgs < O。由此，能够