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公開番号2025173159
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-27
出願番号2024078595
出願日2024-05-14
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H03K 17/14 20060101AFI20251119BHJP(基本電子回路)
要約【課題】本発明は、保護対象のスイッチング素子と当該スイッチング素子を制御する制御回路との温度が異なる場合でも、当該スイッチング素子の保護機能の低下を防止することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体装置1Aは、スイッチング素子121、温度検出部122及び電流検出部121aを有する半導体素子12と、半導体素子12を制御する制御回路11Aとを備え、制御回路11Aは、温度検出部122で検出された検出温度の情報を有する温度検出信号Stを用いて当該検出温度に応じて変化する温度可変信号Stvを生成する信号生成部111と、電流検出部121aで検出された検出電流Isの情報を有する電流検出信号Ssと、信号生成部111から出力される温度可変信号Stvとを用いてスイッチング素子121に流れる電流が過電流であることを検出する過電流検出部112Aとを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチング素子と、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、前記スイッチング素子の電流を検出する電流検出部とを有する半導体素子と、
前記半導体素子を制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
前記温度検出部で検出された検出温度の情報を有する温度検出信号を用いて前記検出温度に応じて変化する温度可変信号を生成する信号生成部と、
前記電流検出部で検出された検出電流の情報を有する電流検出信号と、前記信号生成部から出力される前記温度可変信号とを用いて前記スイッチング素子に流れる電流が過電流であることを検出する過電流検出部と
を有する
半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記信号生成部は、
温度依存を有さない電圧を有する第一基準信号を生成する第一基準信号生成部と、
前記第一基準信号生成部から出力される前記第一基準信号と前記温度検出信号との差分に基づいて前記温度可変信号を生成する温度可変信号生成部と
を有する
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記温度可変信号生成部は、
前記第一基準信号と前記温度検出信号との差分信号を生成する差分回路と、
前記差分回路から出力される前記差分信号の信号レベルを変更するレベル変更回路と
を有する
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記過電流検出部は、前記温度可変信号と前記電流検出信号とを比較する比較器を有する
請求項１から３までのいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記過電流検出部は、前記電流検出信号が前記温度可変信号よりも信号レベルが高いこと示す信号を前記比較器が出力した場合に、前記スイッチング素子に過電流が流れていることを検出する
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記過電流検出部は、
前記温度可変信号の信号レベルに応じて信号レベルが変化する第二基準信号を生成する第二基準信号生成回路と、
前記第二基準信号生成回路から出力される前記第二基準信号と、前記電流検出信号とを比較する比較器と
を有する
請求項１から３までのいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記過電流検出部は、前記電流検出信号が前記第二基準信号よりも信号レベルが高いこと示す信号を前記比較器が出力した場合に、前記スイッチング素子に過電流が流れていることを検出する
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記温度検出部は、
前記半導体素子が形成された半導体チップ基板、
前記半導体素子が実装される絶縁基板、
前記制御回路が実装される回路基板、
前記半導体素子及び前記制御回路が収容される樹脂ケースの内部又は
前記樹脂ケースに接触した状態で前記樹脂ケースの外部
に設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記スイッチング素子は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ又は金属酸化膜半導体電界効果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１０】
前記温度検出部は、温度依存性を有するダイオードである
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、スイッチング素子を備える半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、「スイッチング素子保護機能を高精度化した、半導体装置およびその過電流保護機能を提供することを目的に、スイッチング素子のチップ温度検出ダイオードと、スイッチング素子を制御する制御回路に配置される制御回路温度検出ダイオードと、両者の検出電位を比較し、過電流基準電圧回路にて生成された過電流基準電圧を補正し、補正後の過電流基準電圧を出力する過電流基準電圧補正回路とを備える」という技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１５０８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイッチング素子を過電流から保護する保護機能を備える半導体装置は、保護対象のスイッチング素子と、当該スイッチング素子を制御する制御回路との互いの温度が異なる場合に、スイッチング素子の保護機能が低下するという問題を有している。
【０００５】
本発明の目的は、保護対象のスイッチング素子と当該スイッチング素子を制御する制御回路との温度が異なる場合でも、当該スイッチング素子の保護機能の低下を防止することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様による半導体装置は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子の温度を検出する温度検出部と、前記スイッチング素子の電流を検出する電流検出部とを有する半導体素子と、前記半導体素子を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記温度検出部で検出された検出温度の情報を有する温度検出信号を用いて前記検出温度に応じて変化する温度可変信号を生成する信号生成部と、前記電流検出部で検出された検出電流の情報を有する電流検出信号と、前記信号生成部から出力される前記温度可変信号とを用いて前記スイッチング素子に流れる電流が過電流であることを検出する過電流検出部とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、保護対象のスイッチング素子と当該スイッチング素子を制御する制御回路との温度が異なる場合でも、当該スイッチング素子の保護機能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の第１実施形態による半導体装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態による半導体装置を説明する図であって、スイッチング素子の温度を検出する温度検出部の温度特性の一例を示すグラフである。
本発明の第１実施形態による半導体装置の断面を模式的に示す図である。
本発明の第１実施形態による半導体装置を説明する図であって、スイッチング素子の温度に対する温度可変信号の温度特性の一例を示すグラフである。
本発明の第１実施形態による半導体装置を説明する図であって、スイッチング素子の温度が常温の場合に設定される温度可変信号の電圧レベルの一例を示すグラフである。
本発明の第１実施形態による半導体装置を説明する図であって、スイッチング素子の温度が常温よりも高い所定温度の場合に設定される温度可変信号の電圧レベルの一例を示すグラフである。
比較例としての従来の技術において、スイッチング素子と制御回路との温度が異なる場合に設定される過電流検出用基準電圧の一例を示すグラフである。
本発明の第２実施形態による半導体装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
〔第１実施形態〕
１－１．半導体装置の構成：
本発明の第１実施態様による半導体装置の概略構成について図１から図６を用いて説明する。本実施形態による半導体装置は例えば、スイッチング素子及び還流ダイオードと、スイッチング素子を駆動・保護する駆動・保護機能用集積回路とが１つのパッケージに集約されたインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）やその他の半導体モジュールに適用することができる。図１は、本実施形態による半導体装置１Ａの概略構成の一例を示すブロック図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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