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公開番号2024127024
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023035851
出願日2023-03-08
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類G01K 7/01 20060101AFI20240912BHJP(測定;試験)
要約【課題】回路素子の特性ずれを抑制して温度検出精度の向上を図る。
【解決手段】半導体装置1は、定電流源1a、カレントミラー回路1b、温度検出回路1c、基準電圧生成回路1dおよび比較回路1eを有する。カレントミラー回路1bは、定電流源1aからの電流を複製して複製電流icpを生成する。温度検出回路1cは、温度検出用ダイオード1c1と、温度検出用ダイオード1c1に直列に接続される温度検出用電圧生成回路1c2とを含み、複製電流icpにもとづいて温度検出電圧V1を出力する。基準電圧生成回路1dは、複製電流icpにもとづいて基準電圧Vrを生成する。比較回路1eは、温度検出電圧V1と、基準電圧Vrとの比較結果にもとづいて、温度検出信号s0を出力する。また、温度検出用電圧生成回路1c2と基準電圧生成回路1dとは、同一の特性を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
定電流源と、
前記定電流源からの電流を複製して複製電流を生成するカレントミラー回路と、
温度検出用ダイオードと、前記温度検出用ダイオードに直列に接続される温度検出用電圧生成回路とを含み、前記複製電流にもとづいて温度検出電圧を出力する温度検出回路と、
前記複製電流にもとづいて基準電圧を生成し、前記温度検出用電圧生成回路と同一の特性を有する基準電圧生成回路と、
前記温度検出電圧と、前記基準電圧との比較結果にもとづいて、温度検出信号を出力する比較回路と、
を有する半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記温度検出用電圧生成回路は、ダイオード接続された第１のＭＯＳトランジスタであり、前記基準電圧生成回路は、ダイオード接続された第２のＭＯＳトランジスタである、
請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１のＭＯＳトランジスタは、第１のＮＭＯＳトランジスタであり、前記第２のＭＯＳトランジスタは、第２のＮＭＯＳトランジスタであり、
前記複製電流が出力される前記カレントミラー回路の第１の端子は、前記温度検出用ダイオードのアノード部と、前記比較回路の反転入力端子とに接続され、
前記温度検出用ダイオードのカソード部は、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのドレインとに接続され、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのソースは、基準電位に接続され、
前記複製電流が出力される前記カレントミラー回路の第２の端子は、前記比較回路の非反転入力端子と、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのドレインとに接続され、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのソースは、前記基準電位に接続される、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１のＭＯＳトランジスタは、第１のＰＭＯＳトランジスタであり、前記第２のＭＯＳトランジスタは、第２のＰＭＯＳトランジスタであり、
前記複製電流が流れる前記カレントミラー回路の第１の端子は、前記温度検出用ダイオードのカソード部と、前記比較回路の非反転入力端子とに接続され、
前記温度検出用ダイオードのアノード部は、前記第１のＰＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第１のＰＭＯＳトランジスタのドレインとに接続され、前記第１のＰＭＯＳトランジスタのソースおよびバックゲートは、電源電圧に接続され、
前記複製電流が流れる前記カレントミラー回路の第２の端子は、前記比較回路の反転入力端子と、前記第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートと、前記第２のＰＭＯＳトランジスタのドレインとに接続され、前記第２のＰＭＯＳトランジスタのソースおよびバックゲートは、前記電源電圧に接続される、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記電流源回路と前記基準電圧生成回路は、前記同一の特性として、動作点が同一、または所定条件において動作点の温度変化量が同一である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１のＭＯＳトランジスタと前記第２のＭＯＳトランジスタは、前記同一の特性として、動作点として閾値電圧が同一、または前記第１のＭＯＳトランジスタと前記第２のＭＯＳトランジスタに対して所定のドレイン電流が流れる条件において前記閾値電圧の温度変化量が同一である、請求項２記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
パワー半導体素子を駆動する半導体装置では、パワー半導体素子の故障防止のための保護機能が備えられている。例えば、パワー半導体素子の温度を検出して、パワー半導体素子に流す電流を制限する保護機能がある。
【０００３】
関連技術としては、例えば、温度検出用ダイオードと閾値電圧との比較を行って温度状態に応じたレベル出力を行い、ダイオードの順方向電流の補正を行って検出精度を向上させる技術が提案されている（特許文献１）。また、複数経路のダイオードの順方向電圧をコンパレータにより比較する技術が提案されている（特許文献２）。さらに、定電流源から生成される電流によって動作し、半導体基板の温度に応じて変動する電圧が閾値電圧を下回ったことに応じて過熱検出を行う技術が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１８４３５１号公報
特開２０２１－１２４３４２号公報
特許第４９８１２６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体装置内の回路素子の特性ずれを抑制して、温度検出精度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、半導体装置が提供される。半導体装置は、定電流源と、定電流源からの電流を複製して複製電流を生成するカレントミラー回路と、温度検出用ダイオードと、温度検出用ダイオードに直列に接続される温度検出用電圧生成回路とを含み、複製電流にもとづいて温度検出電圧を出力する温度検出回路と、複製電流にもとづいて基準電圧を生成し、温度検出用電圧生成回路と同一の特性を有する基準電圧生成回路と、温度検出電圧と、基準電圧との比較結果にもとづいて、温度検出信号を出力する比較回路と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
１側面によれば、回路素子の特性ずれを抑制して、温度検出精度の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
半導体装置の一例を説明するための図である。
回路素子の特性ずれ抑制機能を持たない半導体装置の構成の一例を示す図である。
インバータ素子の回路構成の一例を示す図である。
過熱検出信号の出力動作の一例を示す図である。
回路素子の特性ばらつきによる過熱検出信号の変動の一例を示す図である。
本発明の半導体装置の構成の一例を示す図である。
過熱検出信号の出力動作の一例を示す図である。
回路素子の特性ばらつきによる過熱検出信号の変動の一例を示す図である。
半導体装置の構成の変形例を示す図である。
過熱検出信号の出力動作の一例を示す図である。
ＭＯＳトランジスタのゲート電圧とドレイン電流の特性の一例を示す図である。
ＭＯＳトランジスタのゲート電圧とドレイン電流の特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施の形態について図面を参照して説明する。図１は半導体装置の一例を説明するための図である。半導体装置１は、定電流源１ａ、カレントミラー回路１ｂ、温度検出回路１ｃ、基準電圧生成回路１ｄおよび比較回路１ｅを有する。定電流源１ａは例えば、デプレッションＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トラジスタで構成される。
【００１０】
カレントミラー回路１ｂは、定電流源１ａからの電流を複製して複製電流ｉｃｐを生成する。温度検出回路１ｃは、温度検出用ダイオード１ｃ１と、温度検出用ダイオード１ｃ１に直列に接続される温度検出用電圧生成回路１ｃ２とを含み、複製電流ｉｃｐにもとづいて温度検出電圧Ｖ１を出力する。
（【００１１】以降は省略されています）

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