半导体装置的制造方法_4

文档序号:9423154阅读:来源:国知局
出的输出信号的信号电平为低电平时,在判断为过电流的情况下,将第7 PMOS晶体管PM7导通。由此,产生由第5或第6电阻R5、R6决定的电流。
[0176]例如由驱动电路11对该电流的变化进行监视,由此能够将过电流信息从驱动电路11向作为控制用计算机的ECU6传输。由此,不论从驱动电路11输出的输出信号的信号电平是高电平还是低电平,ECU6均能够以使IGBT Ql截止的方式对集成电路2进行控制。因此,能够避免烧毁风险。
[0177]如上所述,在本实施方式的控制电路61的结构中,不论从驱动电路11输出的输出信号的信号电平是高电平还是低电平,均能够对过电流进行检测。
[0178]从电流检测电路52向第2 NMOS晶体管匪2或第7 PMOS晶体管PM7输出的信号不限于I个脉冲的信号,也可以是与电流水平相应地进行脉宽调制而得到的信号。另外,也可以是利用除了脉宽调制以外的调制方式进行调制而得到的信号。不管使用由哪一种调制方式进行调制而得到的信号,均能够得到与使用I个脉冲的信号的情况相同的效果。
[0179]〈第8实施方式〉
[0180]图12是表示本发明的第8实施方式即半导体装置65的控制电路66及开关元件部3的结构的图。半导体装置65取代前述图1所示的半导体装置I而设置在点火装置10中,并进行使用。本实施方式的半导体装置65除了如下所示的结构以外,具有与前述图8所示的第4实施方式的半导体装置45相同的结构。本实施方式的控制电路66的结构与第4实施方式的控制电路46的结构类似。因此,对与控制电路46相同的结构标注相同的参照标号,省略共通的说明。
[0181]本实施方式的控制电路66在第4实施方式的控制电路46的结构的基础上,具有:第5电阻R5 ;第2 NMOS晶体管匪2 ;以及作为集成电路的温度检测电路67,其具有通过温度检测用二极管Dl而实现的热检测功能。
[0182]第5电阻R5的一端与内部电源20连接。第5电阻R5的另一端与第2 NMOS晶体管匪2的漏极连接。第2 NMOS晶体管匪2的源极与功率半导体用接地8的接地端子GND连接。温度检测电路67与第2 NMOS晶体管匪2的栅极连接。
[0183]在由温度检测用二极管Dl检测到的温度变得高于预先确定的温度的情况下,SP变为异常温度的情况下,温度检测电路67向第2NM0S晶体管匪2输出I个脉冲的高电平信号。
[0184]在变为了异常温度的情况下,温度检测用二极管Dl的正向电压VF下降。温度检测电路67通过对温度检测用二极管Dl的正向电压VF的下降进行检测,从而判断是否为异常温度。温度检测电路67在判断为异常温度的情况下,通过如前所述地向第2 NMOS晶体管匪2的栅极输出I个脉冲的高电平信号,从而将第2 NMOS晶体管匪2导通。由此,流过由第5电阻R5决定的电流,控制电路66的消耗电流增加。由第2 NMOS晶体管匪2和第5电阻R5构成的电路相当于使控制电路66的消耗电流增加的电路。
[0185]例如由驱动电路11对该控制电路66的消耗电流进行监视,由此能够将表示为异常温度的信息(以下有时称为“异常温度信息”)从驱动电路11向作为控制用计算机的E⑶6传输。由此,由于E⑶6能够以使IGBT Ql截止的方式对集成电路2进行控制,因此能够避免因异常温度导致的烧毁风险。
[0186]在本实施方式的控制电路66的结构中,在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为高电平时,即,在作为开关元件的IGBT Ql截止时,能够对异常温度进行检测。
[0187]从温度检测电路67向第2 NMOS晶体管匪2输出的信号不限于I个脉冲的高电平信号,也可以是与电流水平相应地进行脉宽调制而得到的信号。另外,也可以是利用除了脉宽调制以外的调制方式进行调制而得到的信号。不论使用由哪一种调制方式进行调制而得到的信号,均能够得到与使用I个脉冲的高电平信号的情况相同的效果。
[0188]<第9实施方式>
[0189]图13是表示本发明的第9实施方式即半导体装置70的控制电路71及开关元件部3的结构的图。半导体装置70取代前述图1所示的半导体装置I而设置在点火装置10中,并进行使用。本实施方式的半导体装置70除了如下所示的结构以外,具有与前述图8所示的第4实施方式的半导体装置45相同的结构。本实施方式的控制电路71的结构与第4实施方式的控制电路46的结构类似。因此,对与控制电路46相同的结构标注相同的参照标号,省略共通的说明。
[0190]本实施方式的控制电路71在第4实施方式的控制电路46的结构的基础上,具有:第6电阻R6 ;第7 PMOS晶体管PM7 ;以及作为集成电路的温度检测电路67,其具有通过温度检测用二极管Dl而实现的热检测功能。
[0191]第7 PMOS晶体管PM7的源极与驱动电路11的输出端子G、第I肖特基势皇二极管Dsl的阳极、第6 PMOS晶体管PM6的源极及施密特触发器电路21的输入端子连接。第7PMOS晶体管PM7的漏极与第6电阻R6的一端连接。第6电阻R6的另一端与内部电源20连接。温度检测电路67与第7 PMOS晶体管PM7的栅极连接。
[0192]温度检测电路67是与图12所示的第8实施方式的温度检测电路67相同的结构。在由温度检测用二极管Dl检测到的温度变得高于预先确定的温度的情况下,温度检测电路67判断为变为了异常温度,向第7 PMOS晶体管PM7输出I个脉冲的低电平信号。
[0193]温度检测电路67在判断为异常温度的情况下,通过如前所述地向第7 PMOS晶体管PM7输出I个脉冲的低电平信号,从而将第7PM0S晶体管PM7导通。由此,能够利用外部电容器Cl的电荷,使由第6电阻R6决定的电流向驱动电路11侧流动。
[0194]例如由驱动电路11对该电流进行监视,由此能够将异常温度信息从驱动电路11向作为控制用计算机的ECU6传输。由此,由于ECU6能够以使IGBT Ql截止的方式对集成电路2进行控制,因此能够避免因异常温度导致的烧毁风险。
[0195]在本实施方式的控制电路71的结构中,在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时,即,在作为开关元件的IGBT Ql处于导通时,能够对异常温度进行检测。
[0196]从温度检测电路67向第7 PMOS晶体管PM7输出的信号不限于I个脉冲的低电平信号,也可以是与电流水平相应地进行脉宽调制而得到的信号。另外,也可以是利用除了脉宽调制以外的调制方式进行调制而得到的信号。不管使用由哪一种调制方式进行调制而得到的信号,均能够得到与使用I个脉冲的低电平信号的情况相同的效果。
[0197]<第10实施方式>
[0198]图14是表示本发明的第10实施方式即半导体装置75的控制电路76及开关元件部3的结构的图。半导体装置75取代前述图1所示的半导体装置I而设置在点火装置10中,并进行使用。本实施方式的半导体装置75除了控制电路76的结构不同以外,具有与前述图12所示的第8实施方式的半导体装置65相同的结构。本实施方式的控制电路76的结构与第8实施方式的控制电路66的结构类似。因此,对与控制电路66相同的结构标注相同的参照标号,省略共通的说明。
[0199]本实施方式的控制电路76在第8实施方式的控制电路66的结构的基础上,具有:第6电阻R6 ;第7 PMOS晶体管PM7 ;第I AND电路ANDl ;以及第2 NAND电路NANDl。另外,控制电路76与第8实施方式的控制电路66同样地,具有作为集成电路的温度检测电路67,该温度检测电路67具有通过温度检测用二极管Dl而实现的热检测功能。
[0200]第7 PMOS晶体管PM7的源极与驱动电路11的输出端子G、第I肖特基势皇二极管Dsl的阳极、第6 PMOS晶体管PM6的源极及施密特触发器电路21的输入端子连接。第7PMOS晶体管PM7的漏极与第6电阻R6的一端连接。第6电阻R6的另一端与内部电源20连接。
[0201]温度检测电路67与第I AND电路ANDl的一个输入端子、以及第I NAND电路NANDl的一个输入端子连接。第I AND电路ANDl的另一个输入端子与施密特触发器电路21的输出端子和第I反相器电路INVl的输入端子之间的连接点连接。第I NAND电路NANDl的另一个输入端子与第I反相器电路INVl的输出端子连接。
[0202]第I AND电路ANDl的输出端子与第2 NMOS晶体管NM2的栅极连接。第I NAND电路NANDl的输出端子与第7 PMOS晶体管PM7的栅极连接。
[0203]温度检测电路67是与图12所示的第8实施方式的温度检测电路67相同的结构。温度检测电路67在由温度检测用二极管Dl检测到的温度变得高于预先确定的温度的情况下,判断为变为了异常温度。温度检测电路67与从驱动电路11输出的输出信号的信号电平是高电平还是低电平相应地,将第2 NMOS晶体管匪2及第7 PMOS晶体管PM7中的某一个导通。温度检测电路67向导通的那个晶体管提供I个脉冲的信号。
[0204]温度检测电路67在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为高电平时,在判断为异常温度的情况下,将第2 NMOS晶体管匪2导通。温度检测电路67在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时,在判断为异常温度的情况下,将第7 PMOS晶体管PM7导通。由此,产生由第5或第6电阻R5、R6决定的电流。
[0205]例如由驱动电路11对该电流变化进行监视,由此能够将异常温度信息从驱动电路11向作为控制用计算机的E⑶6传输。由此,由于E⑶6能够以使IGBT Ql截止的方式对集成电路2进行控制,因此能够避免因异常温度导致的烧毁风险。
[0206]如上所述,在本实施方式的控制电路76的结构中,不论从驱动电路11输出的输出信号的信号电平是高电平还是低电平,均能够对异常温度进行检测。
[0207]从温度检测电路67向第2 NMOS晶体管匪2或第7 PMOS晶体管PM7输出的信号不限于I个脉冲的信号,也可以是与电流水平相应地进行脉宽调制而得到的信号。另外,也可以是利用除了脉宽调制以外的调制方式进行调制而得到的信号。不管使用由哪一种调制方式进行调制而得到的信号,均能够得到与使用I个脉冲的信号的情况相同的效果。
[0208]<第11实施方式>
[0209]图15是表示本发明的第11实施方式即半导体装置80的控制电路81及开关元件部3的结构的图。半导体装置80取代前述图1所示的半导体装置I而设置在点火装置10中,并进行使用。本实施方式的半导体装置80除了如下所示的结构以外,具有与前述图9所示的第5实施方式的半导体装置50相同的结构。本实施方式的控制电路81的结构与第5实施方式的控制电路51的结构类似。因此,对与控制电路51相同的结构标注相同的参照标号,省略共通的说明。
[0210]在前述第5及第8实施方式的控制电路51、66中,在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为高电平时,对控制电路51、66的消耗电流进行监视,由此能够对过电流或异常温度进行检测。但是,在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时,有可能无法对过电流或异常温度进行检测。
[0211]另外,假定在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时检测到了过电流或异常温度的情况下,由于使第2 NMOS晶体管匪2导通,因此外部电容器Cl的电荷有可能经由第5电阻R5进行放电。
[0212]因此,在本实施方式的控制电路81中,在第5电阻R5和内部电源20之间设置第8 PMOS晶体管PM8。第8 PMOS晶体管PM8的源极与内部电源20连接。第8 PMOS晶体管PM8的漏极与第5电阻R5的一端连接。第8 PMOS晶体管PM8的栅极与第6 PMOS晶体管PM6的栅极及第3反相器电路INV3的输出端子连接。
[0213]控制电路81在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时,将该第8PMOS晶体管PM8截止。由此,由于能够避免外部电容器Cl的不必要的放电,因此能够延长可由控制电路81对IGBT Ql进行驱动的时间。
[0214]如上所述,根据本实施方式,由于控制电路81在第5电阻R5和内部电源20之间具有第8 PMOS晶体管PM8,因此通过将该第8PM0S晶体管PM8截止,能够避免外部电容器Cl的不必要的放电。因此,能够延长可由控制电路81对IGBT Ql进行驱动的时间。
[0215]<第11实施方式的变形例>
[0216]图16是表示本发明的第11实施方式的变形例即半导体装置85的控制电路86及开关元件部3的结构的图。半导体装置85取代前述图1所示的半导体装置I而设置在点火装置10中,并进行使用。
[0217]本变形例的半导体装置85除了取代第11实施方式的半导体装置80的电流检测电路52而具有温度检测电路67以外,具有与第11实施方式的半导体装置80相同的结构。温度检测电路67具有与图12所示的第8实施方式的温度检测电路67相同的结构。本变形例的控制电路86的结构与第8实施方式的控制电路66的结构类似。因此,对与控制电路66相同的结构标注相同的参照标号,省略共通的说明。
[0218]在本变形例的控制电路86中,与第11实施方式同样地,在第5电阻R5和内部电源20之间连接第8 PMOS晶体管PM8。由此,能够得到与第11实施方式相同的效果。具体地说,由于能够避免外部电容器Cl的不必要的放电,因此能够延长可由控制电路86对IGBTQl进行驱动的时间。
[0219]<第12实施方式>
[0220]图17是表示本发明的第12实施方式即半导体装置90的控制电路91及开关元件部3的结构的图。半导体装置90取代前述图1所示的半导体装置I而设置在点火装置10中,并进行使用。本实施方式的半导体装置90除了如下所示的结构以外,具有与前述图9所示的第5实施方式的半导体装置50相同的结构。本实施方式的控制电路91的结构与第5实施方式的控制电路51的结构类似。因此,对与控制电路51相同的结构标注相同的参照标号,省略共通的说明。在本实施方式中,由第2 NMOS晶体管匪2和第5电阻R5构成的电路相当于使控制电路91的消耗电流增加的电路。
[0221]在前述第5及第8实施方式的控制电路51、66中,在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时检测到过电流或异常温度的情况下,将第2 NMOS晶体管匪2导通,外部电容器Cl的电荷有可能会进行放电。
[0222]因此,在本实施方式的控制电路91中,将第5电阻R5经由第3肖特基势皇二极管Ds3而与驱动电路11的输出端子G连接。具体地说,第3肖特基势皇二极管Ds3的阳极与驱动电路11的输出端子G连接。第3肖特基势皇二极管Ds3的阴极与第5电阻R5的一端连接。
[0223]如上所述,在本实施方式中,使控制电路91的消耗电流增加的电路即由第2 NMOS晶体管匪2和第5电阻R5构成的电路,经由第3肖特基势皇二极管Ds3与驱动电路11连接。由此,在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时,能够避免外部电容器Cl不必要地进行放电。因此,能够延长可由控制电路91对IGBT Ql进行驱动的时间。
[0224]另外,在本实施方式的控制电路91中,不仅能够在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为高电平时对过电流进行检测,而且在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时,也能够对过电流进行检测。
[0225]由于从驱动电路11输出的输出信号的低电平为功率半导体用接地8的接地端子GND的电位即0V,因此在检测到过电流时,即使将第2 NMOS晶体管匪2导通,也不流过电流。
[0226]但是,通过将该低电平设定于不超过控制电路91的阈值的范围内,从而能够在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平的同时,在检测到过电流时,使由第5电阻R5决定的电流流过。通过由驱动电路11对该电流进行监视,从而能够对过电流进行检测。
[0227]前述的不超过控制电路91的阈值的范围例如是大于或等于几百mV而小于或等于IV程度,能够在作为开关元件的IGBT Ql不进行驱动的范围内设定。
[0228]<第12实施方式的变形例>
[0229]图18是表示本发明的第12实施方式的变形例即半导体装置95的控制电路96及开关元件部3的结构的图。半导体装置95取代前述图1所示的半导体装置I而设置在点火装置10中,并进行使用。
[0230]本变形例的半导体装置95在取代图17所示的第12实施方式的半导体装置90的电流检测电路52而具有温度检测电路67以外,具有与第12实施方式的半导体装置90相同的结构。温度检测电路67是与图12所示的第8实施方式的温度检测电路67相同的结构。本变形例的控制电路96的结构与第8实施方式的控制电路66的结构类似。因此,对与控制电路66相同的结构标注相同的参照标号,省略共通的说明。
[0231]在本变形例的控制电路96中,与第12实施方式同样地,将第5电阻R5经由第3肖特基势皇二极管Ds3而与驱动电路11的输出端子G连接。由此,能够得到与第12实施方式相同的效果。具体地说,在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为低电平时,能够避免外部电容器Cl不必要地进行放电,因此能够延长可由控制电路96对IGBT Ql进行驱动的时间。
[0232]另外,在本变形例的控制电路96中,不仅能够在从驱动电路11输出的输出信号的信号电平为高电平时对异常温度进行检测,而且在从驱动电路11输
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