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公開番号2025040052
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146718
出願日2023-09-11
発明の名称半導体装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人信友国際特許事務所
主分類H03F 3/45 20060101AFI20250314BHJP(基本電子回路)
要約【課題】炭化ケイ素よりなる半導体でアンプを構成した場合でも、ドリフトの影響のない出力信号が得られる半導体装置を提供する。
【解決手段】炭化ケイ素よりなる素子で構成され、入力信号を増幅する差動増幅回路を有するアンプ1と、アンプ1に電圧を供給する電源回路4とを備える。ここで、電源回路4とアンプ1との間に、電圧変動量低減回路5を挿入する構成とした。これにより、炭化ケイ素よりなる半導体でアンプ1を構成した場合のドリフトの影響を適切に排除できるようになる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炭化ケイ素よりなる素子で構成され、入力信号を増幅する差動増幅回路を有するアンプと、
前記アンプに電圧を供給する電源回路と、
前記電源回路と前記アンプとの間に挿入された電圧変動量低減回路と、
を備える半導体装置。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記アンプが持つ差動増幅回路の２つの入力端子のいずれか一方は、前記アンプの出力端子に電気的に接続され、
前記電圧変動量低減回路は、起動時の前記電源回路の電源電圧の跳ね上がりピークを、前記差動増幅回路の仮想ショートが機能する時点へシフトさせる
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
起動時に前記電源回路から出力される電圧は、２つの前記入力端子の間が仮想ショートされるまで収束する電源電圧値より低い
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記電源回路は、前記差動増幅回路の正極側の電源を供給する第１電源回路と、前記差動増幅回路の負極側の電源を供給する第２電源回路とを備え、
前記電圧変動量低減回路は、前記第１電源回路と前記アンプとの間に挿入すると共に、前記第２電源回路と前記アンプとの間に挿入する
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記電圧変動量低減回路は、前記差動増幅回路のいずれか一方の入力端子と、出力端子との間に接続される
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記電圧変動量低減回路は、受動部品からなるフィルタで構成される
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記アンプの入力信号は計測信号であり、
前記アンプの出力端子に得られる信号を、増幅された計測信号として出力する
請求項１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 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、炭化ケイ素（SiC）よりなる素子で構成される半導体が普及しつつある。炭化ケイ素で構成したデバイスは、従来のシリコンよりなるデバイスとは特性が異なり、種々のメリットがある。例えば、炭化ケイ素よりなる半導体は、例えば耐放射線性能に優れているため、原子力機器の計測システムや、人工衛星などの宇宙空間で使用される機器に好適である。
例えば、差動増幅回路と称されるアンプを、炭化ケイ素よりなる素子で構成することが考えられている。
【０００３】
特許文献１には、炭化ケイ素よりなる半導体を使って、耐放射線性に優れた回路を構成することが記載されている。この特許文献１に記載された技術では、炭化ケイ素で構成された半導体装置の場合には、起動時にスパイク電圧が発生する問題があり、耐スパイク性に優れた回路構成として対処することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－３１４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、炭化ケイ素よりなる半導体を使って、耐放射線性に優れた計測システムを構成する場合に、アンプ（差動増幅回路）を炭化ケイ素よりなる半導体で構成することになる。
しかしながら、炭化ケイ素よりなる半導体でアンプを構成した場合、起動時の電圧がアンプの入力端子へ影響を与え、オフセット電圧をドリフトさせてしまうという問題がある。このドリフトは数時間に渡って影響があるため、例えばアンプの出力信号を計測する計測システムの場合、正確な計測ができなくなってしまう。
【０００６】
なお、炭化ケイ素よりなる半導体がオフセット電圧をドリフトさせる問題は、半導体を構成する素材自身の特性の他に、製造プロセスがシリコンよりなる半導体に比べて、炭化ケイ素よりなる半導体の場合はより不安定になることが影響として考えられる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑み、炭化ケイ素よりなる半導体でアンプを構成した場合でも、ドリフトの影響のない出力信号が得られる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、半導体装置として、炭化ケイ素よりなる素子で構成され、入力信号を増幅する差動増幅回路を有するアンプと、アンプに電圧を供給する電源回路と、を備え、さらに、電源回路とアンプとの間に、電圧変動量低減回路を挿入する構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電圧変動量低減回路によりオフセット電圧のドリフトを阻止することができ、炭化ケイ素よりなる素子で差動増幅回路を構成した場合におけるオフセット電圧のドリフトによる出力信号の変動を抑制することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１の実施の形態例による半導体装置の回路図である。
本発明の第１の実施の形態例による半導体装置の全体の構成図である。
本発明の第１の実施の形態例による半導体装置のdV/dt低減回路の回路図である。
本発明の第１の実施の形態例による半導体装置のdV/dt低減回路の特性図である。
本発明の第２の実施の形態例による半導体装置の回路図である。
本発明の第２の実施の形態例による半導体装置の特性図である。
従来の半導体装置の例を示す回路図である。
従来の半導体装置の動作例を示す特性図である。
本発明による特性と従来のオフセット電圧を比較した特性図である。
本発明の実施の形態例による半導体装置の変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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