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公開番号2025009551
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112632
出願日2023-07-07
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H10D 84/80 20250101AFI20250110BHJP()
要約【課題】クランプ電圧を低減してクランプ耐量を向上させ、かつ高電圧印加の耐久性を向上させる。
【解決手段】半導体装置1は、スイッチ素子1a、駆動回路1b、引抜き回路1cおよび電圧制御回路1dを備える。スイッチ素子1aは、パワー半導体スイッチ素子であり、スイッチ素子1aの高電位端子p1に電源部4の正極端が接続される。駆動回路1bは、スイッチ素子1aの制御端子p2に制御電圧を印加してスイッチ素子1aをスイッチング駆動し、スイッチ素子1aに接続される誘導性負荷3を作動する。引抜き回路1cは、スイッチ素子1aがターンオンからターンオフに遷移した場合に、スイッチ素子1aの制御端子p2から制御端子電荷を引抜く。電圧制御回路1dは、制御端子電荷の引抜き中に、スイッチ素子1aの低電位端子p3と誘導性負荷3との接続点における電圧の低下を所定電圧にクランプする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
高電位端子に電源部の正極端が接続されるスイッチ素子と、
前記スイッチ素子の制御端子に制御電圧を印加して前記スイッチ素子をスイッチング駆動し、前記スイッチ素子に接続される誘導性負荷を作動する駆動回路と、
前記スイッチ素子がターンオンからターンオフに遷移した場合に、前記スイッチ素子の制御端子から制御端子電荷を引抜く引抜き回路と、
前記制御端子電荷の引抜き中に、前記スイッチ素子の低電位端子と前記誘導性負荷との接続点における電圧の低下を所定電圧にクランプする電圧制御回路と、
を有する半導体装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記引抜き回路は、前記スイッチ素子の前記制御端子と前記接続点との間に配置された第１のＭＯＳトランジスタを含み、前記電圧制御回路は、前記第１のＭＯＳトランジスタの制御端子と前記接続点との間に配置されて、ソースフォロワとして機能する第２のＭＯＳトランジスタである、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記クランプは、前記第２のＭＯＳトランジスタをオンする事による、前記第１のＭＯＳトランジスタによる前記制御端子電荷の引抜きの停止あるいは極少化である、
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トランジスタであって、
前記第１のＮＭＯＳトランジスタのドレインは、前記スイッチ素子の制御端子に接続され、
前記第２のＮＭＯＳトランジスタのドレインは、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、
前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートは、抵抗を介して基準電位に接続され、
前記第２のＮＭＯＳトランジスタのソースは、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのソースおよび前記接続点に接続される、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２のＮＭＯＳトランジスタは、前記第１のＮＭＯＳトランジスタによる前記制御端子電荷の引抜き中に、前記接続点における前記電圧が、前記基準電位から前記第２のＮＭＯＳトランジスタの閾値電圧を減算した差分電圧以下になった場合にオンして、前記接続点における前記電圧を前記差分電圧でクランプする、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記引抜き回路は、前記スイッチ素子の前記制御端子と前記接続点との間に配置されたプルダウン抵抗をさらに備え、
前記プルダウン抵抗は、前記クランプ中に前記スイッチ素子の前記制御端子電荷を引き抜く、
請求項５に記載の半導体装置。

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 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されている各種電子装置には、制御信号に応じてスイッチ素子を駆動して誘導性負荷を作動する装置があり、ワンチップ化された半導体装置が知られている。このような半導体装置は、アクティブクランプ回路を搭載し、誘導性負荷のクランプ動作時に装置内のデバイスが破壊することを防止している。
【０００３】
関連技術としては、例えば、出力端子の正方向の電圧変化が検出されていないときにアクティブクランプ回路によって決まるクランプ電圧を第１のクランプ電圧に設定し、正方向の電圧変化を検出したときにはクランプ電圧を第１のクランプ電圧より低い第２のクランプ電圧に設定する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１６５５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、クランプ電圧を低減してクランプ耐量を向上させ、かつ高電圧印加の耐久性を向上させ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、スイッチ素子、駆動回路、引抜き回路および電圧制御回路を有する。スイッチ素子は、高電位端子に電源部の正極端が接続される。駆動回路は、スイッチ素子の制御端子に制御電圧を印加してスイッチ素子をスイッチング駆動し、スイッチ素子に接続される誘導性負荷を作動する。引抜回路は、スイッチ素子がターンオンからターンオフに遷移した場合に、スイッチ素子の制御端子から電荷を引抜く。電圧制御回路は、制御端子電荷の引抜き中に、スイッチ素子の低電位端子と誘導性負荷との接続点における電圧の低下を所定電圧にクランプする。
【発明の効果】
【０００７】
１側面によれば、クランプ電圧を低減してクランプ耐量を向上させ、かつ高電圧印加の耐久性を向上させ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。
アクティブクランプ回路を備える半導体装置の構成の一例を示す図である。
アクティブクランプ回路の構成の一例を示す図である。
半導体装置の動作波形の一例を示す図である。
クランプ電圧とクランプ耐量の関係を示す図である。
半導体装置の構成の一例を示す図である。
半導体装置の動作波形の一例を示す図である。
クランプ電圧とクランプ耐量の関係を示す図である。
【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。なお、本明細書および図面において実質的に同一の構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１０】
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、スイッチ素子１ａ、駆動回路１ｂ、引抜き回路１ｃおよび電圧制御回路１ｄを備える。また、半導体装置１は、出力端子ＯＵＴ、入力端子ＩＮおよび電源端子Ｖｉｎを備える。出力端子ＯＵＴには誘導性負荷３が接続される。誘導性負荷３は例えば、自動車に広く使用されているソレノイドバルブ等の誘導性負荷である。
（【００１１】以降は省略されています）

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