半導(dǎo)體器件和電子控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和電子控制裝置。半導(dǎo)體器件包括：輸出晶體管；和電流檢測(cè)部。輸出晶體管控制從電源到負(fù)載的電力供應(yīng)。電流檢測(cè)部檢測(cè)流過輸出晶體管的電流。電流檢測(cè)部具有這樣的電流檢測(cè)特性，其中電流檢測(cè)值對(duì)于輸出晶體管的漏極-源極電壓具有近似線性的負(fù)依賴性。
【專利說明】半導(dǎo)體器件和電子控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，并且例如能夠被優(yōu)選地應(yīng)用于這樣的半導(dǎo)體器件，即，被用于將電力供應(yīng)給負(fù)載的裝置的半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]已知其中通過使用輸出晶體管電力被供應(yīng)到負(fù)載的功率半導(dǎo)體器件。例如，用于汽車的功率半導(dǎo)體器件被用于驅(qū)動(dòng)諸如燈、螺絲管等等的負(fù)載。在汽車中，當(dāng)連接負(fù)載的線束的覆蓋被剝?nèi)ゲ⑶乙虼司€束接觸汽車的主體(GND)時(shí)，這導(dǎo)致負(fù)載短路情形，并且過多的電力被供應(yīng)到輸出晶體管。為了保護(hù)輸出晶體管具有通過前述的負(fù)載短路情形引起的故障，功率半導(dǎo)體器件包括過電流保護(hù)電路。作為過電流保護(hù)電路的最好的已知的電路之一是電流限制電路。在過電流情形下，電流限制電路控制輸出晶體管的柵極電壓以執(zhí)行反饋控制使得流過輸出晶體管的電流被保持在恒定的值。作為前述的電流限制電路的示例，專利文獻(xiàn)I (JP Heisei 11-285146A)公開用于電壓驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體器件的保護(hù)電路。
[0003]專利文獻(xiàn)I中的用于驅(qū)動(dòng)電壓的功率半導(dǎo)體器件的保護(hù)電路包括輸出電流監(jiān)視裝置、過電流保護(hù)裝置以及輸出電流限制裝置。輸出電流監(jiān)視器裝置監(jiān)視驅(qū)動(dòng)電壓的功率半導(dǎo)體器件的輸出電流。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓的功率半導(dǎo)體器件的輸出電流超過預(yù)定值時(shí)，基于通過輸出電流監(jiān)視裝置監(jiān)視的電流值，過電流保護(hù)裝置通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓的功率半導(dǎo)體器件的柵極電勢(shì)來保護(hù)輸出電流超過預(yù)定的值。輸出電流限制裝置基于在驅(qū)動(dòng)電壓的功率半導(dǎo)體器件的兩端之間施加的電壓來限制輸出電流。在此電流限制電路中，基于輸出晶體管的漏極和源極(專利文獻(xiàn)I的圖2)之間的電壓像階梯一樣改變電流限制值。在特定的范圍中可以線性地改變電流限制值(專利文獻(xiàn)I的圖6和圖12)。
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005][PTL I]JP Heisei 11-285146A
[0006]現(xiàn)在發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下述事實(shí)。
[0007]當(dāng)負(fù)載特性是電阻特性時(shí)，在負(fù)載短路的條件下的電壓和電流的負(fù)載線變成線性的。因此，即使如專利文獻(xiàn)I 一樣像階梯一樣更改電流限制值，電流在當(dāng)電流低時(shí)達(dá)到電流限制值(漏極和源極之間的電壓為高)。結(jié)果，流過輸出晶體管的電流能夠被限于低的值。然而，實(shí)際設(shè)備包括電力布線行和負(fù)載布線行的電感部。即，因?yàn)樨?fù)載特性包括電感特性，所以在負(fù)載短路的條件下的電壓和電流的負(fù)載線變成非線性的。因此，當(dāng)如專利文獻(xiàn)I一樣像階梯一樣改變電流限制值時(shí)，負(fù)載線繞過階梯的下側(cè)并且在當(dāng)電流為高時(shí)達(dá)到電流限制值(漏極和源極之間的電壓為低)。因此，流過輸出晶體管的電流變高并且不能夠被限于低的值，盡管電流被限于電流限制值。因此，擔(dān)心高電力被應(yīng)用于輸出晶體管。
[0008]從下面的描述和附圖，本發(fā)明的其它目的和新的特征將會(huì)是顯然的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件具有這樣的電流檢測(cè)特性，其中電流檢測(cè)值(電流限制值)對(duì)于輸出晶體管的漏極和源極之間的電壓具有近似線性的負(fù)依賴性。
[0010]根據(jù)實(shí)施例，能夠提供針對(duì)過電流的適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖；
[0012]圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的輸出晶體管和電流檢測(cè)值之間的關(guān)系的曲線圖；
[0013]圖3A是示出在專利文獻(xiàn)I中的電流限制方法的曲線圖；
[0014]圖3B是示出在專利文獻(xiàn)I中的電流限制方法的曲線圖；
[0015]圖4是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0016]圖5是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0017]圖6是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0018]圖7是示出其中圖4至圖6的電路被安裝在根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的配置的不例的電路圖；
[0019]圖8是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值和電源電壓之間的關(guān)系的曲線圖；
[0020]圖9是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值的設(shè)定方法的示例的曲線圖；
[0021]圖10是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值的設(shè)定方法的另一示例的曲線圖；
[0022]圖11是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值的設(shè)定方法的又一示例的曲線圖；
[0023]圖12是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值的設(shè)定方法的又一示例的曲線圖；
[0024]圖13是示出根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖；
[0025]圖14是示出根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖；
[0026]圖15是示出根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖；
[0027]圖16是示出根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖；
[0028]圖17是示出根據(jù)第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖；
[0029]圖18是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0030]圖19是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0031]圖20是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0032]圖21是示出根據(jù)第七實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖；
[0033]圖22是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0034]圖23是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0035]圖24是示出根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的偏置電路和比較電路的配置的示例的電路圖；
[0036]圖25是示出根據(jù)第八實(shí)施例的電子控制系統(tǒng)的配置的示例的框圖；
[0037]圖26是示出根據(jù)第八實(shí)施例的功率半導(dǎo)體器件的配置的示例的框圖；以及
[0038]圖27是示出根據(jù)第八實(shí)施例的功率半導(dǎo)體器件的配置的另一示例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]現(xiàn)在在此參考說明性實(shí)施例描述本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，使用本發(fā)明的教導(dǎo)能夠完成許多可替代的實(shí)施例并且本發(fā)明不限于為了解釋性目的而圖示的實(shí)施例。
[0040]現(xiàn)在將會(huì)描述根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和電子控制裝置。
[0041](第一實(shí)施例)
[0042]參考附圖將會(huì)描述根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置。圖1是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖。
[0043]根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I包括輸出晶體管MNl和電流檢測(cè)部2。輸出晶體管麗I控制從電源11到負(fù)載12的電力供應(yīng)。電流檢測(cè)部2檢測(cè)流過輸出晶體管麗I的電流。電流檢測(cè)部2具有電流檢測(cè)特性(電流限制特性)，其中電流檢測(cè)值對(duì)于輸出晶體管麗I的漏極和源極具有近似線性的負(fù)依賴性。在此，電流檢測(cè)值是輸出晶體管MNl的輸出電流1ut的上限電流值(電流限制值)。換言之，電流檢測(cè)部2檢測(cè)輸出電流1ut是否達(dá)到上限電流值。上限電流值對(duì)于輸出晶體管MNl的漏極和源極之間的電壓具有近似線性的負(fù)依賴性。
[0044]圖2是示出根據(jù)本實(shí)施例的在輸出晶體管和電流檢測(cè)值之間的關(guān)系的曲線圖。垂直軸指示流過輸出晶體管MNl的電流IOUT(也指示輸出電流)。水平軸指示輸出晶體管MNl的漏極和源極之間的電壓VDS，并且輸出晶體管麗I的源電壓(在這樣的情況下的端子VOUT的電壓)被用作基準(zhǔn)。分別指示根據(jù)本實(shí)施例的輸出晶體管麗I的電壓-電流特性H、在正常時(shí)間的負(fù)載線P1、以及電流檢測(cè)值K1，作為各自的曲線。在正常的操作中，負(fù)載線Pl和電壓-電流特性H的交點(diǎn)用作操作點(diǎn)Ql。
[0045]如在附圖中所示，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，電流檢測(cè)值Kl的特性不是如在專利文獻(xiàn)I中描述的具有階梯式的圖案的特性，而是對(duì)于輸出晶體管MNl的漏極和源極之間的電壓Von (VDS)具有近似線性的負(fù)依賴性的特性。換言之，電流檢測(cè)值Kl的特性(電流限制值的特性)對(duì)于負(fù)載線Pl具有相類似的近似線性的負(fù)依賴性，在該負(fù)載線Pl上能夠正常地驅(qū)動(dòng)負(fù)載。當(dāng)考慮輸出晶體管MNl的合適的保護(hù)和有效使用時(shí)，此電流檢測(cè)特性(電流限制特性)優(yōu)選地沿著負(fù)載線當(dāng)中的最大的負(fù)載線PO (在最小負(fù)載的情況下的負(fù)載線)，在該負(fù)載線處能夠正常地驅(qū)動(dòng)負(fù)載。最小負(fù)載意指流過輸出晶體管MNl的電流變成用于輸出晶體管MNl的可容許的電流當(dāng)中的最大電流。當(dāng)正常地驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，進(jìn)行設(shè)置使得操作點(diǎn)位于輸出晶體管MNl的線性區(qū)域內(nèi)部。電流檢測(cè)值Kl被設(shè)置為具有比最大負(fù)載線PO的電流特性高了預(yù)定的電流值的電流特性。
[0046]當(dāng)以公式表示該電流檢測(cè)值Kl時(shí)，從圖1和圖2建立下述等式(I)。
[0047]α.Isense+Von=VCC
[0048]η.Isense=1ut
[0049]Isense=- (I/ α ).Von+ (I/ α ).VCC...(I)
[0050]在此，各自的符號(hào)如下。1ut是輸出晶體管麗I的漏電流，VCC是電源電壓，Von是輸出晶體管MNl的漏極和源極之間的電壓，Isense是與輸出晶體管MNl的輸出電流1ut成比例的感測(cè)電流，并且α是比例常數(shù)(電流檢測(cè)值的坡度)。輸出電流1ut和感測(cè)電流Isense的感測(cè)比率是η。在此，通過使用感測(cè)電流Isense的等式表示等式(I )，因?yàn)楦袦y(cè)電流Isense被用于檢測(cè)輸出電流lout。通過使用取決于Isense的電流、取決于Von的電流和取決于VCC的電流，能夠獲得滿足此等式(I)的電流檢測(cè)值Kl (=1ut的限制值)。這時(shí)，在等式(I)中，如果滿足Isense=(右側(cè))，則此情況能夠被判斷為是過電流，并且如果滿足Isense< (右側(cè))，則此情況能夠被判斷為不是過電流。順便提及，稍后將會(huì)描述電流檢測(cè)值Kl的設(shè)定方法。
[0051]通過比較專利文獻(xiàn)I將會(huì)描述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的作用。
[0052]圖3A和圖3B是示出專利文獻(xiàn)I中的電流限制方法的曲線圖。在圖3A和圖3B中，垂直軸指示流過輸出晶體管的(漏極)電流IOUT (輸出電流)，并且水平軸指示輸出晶體管的漏極和源極之間的電壓VDS。圖3A和圖3B指示，輸出晶體管的電壓-電流特性H、正常時(shí)間的負(fù)載線P1、專利文獻(xiàn)I的電流檢測(cè)值K10、負(fù)載短路時(shí)的負(fù)載線P2 (電阻特性)、負(fù)載短路時(shí)的負(fù)載線P3 (電感特性)、以及本實(shí)施例的電流檢測(cè)值Kl作為各自的曲線。在正常的操作中，負(fù)載線Pl和電壓電流特性H的交點(diǎn)用作操作點(diǎn)Q1。
[0053]如在圖3中所示，例如，沿著能夠正常地驅(qū)動(dòng)負(fù)載的最大負(fù)載線PO，設(shè)置本實(shí)施例的電流檢測(cè)值K1。因此，本實(shí)施例的電流檢測(cè)值Kl呈現(xiàn)向下傾斜的斜坡直線，與正常的負(fù)載線PO和Pl相類似，盡管其坡度是不同的。另一方面，與本實(shí)施例的電流檢測(cè)值Kl相比較專利文獻(xiàn)I的電流限制值KlO在電流值中相對(duì)較大，并且被設(shè)置為階梯式的圖案。結(jié)果，專利文獻(xiàn)I具有如下面所描述的問題。
[0054]如在圖3B中所示，當(dāng)負(fù)載短路時(shí)的電壓電流的負(fù)載線是電阻的時(shí)(負(fù)載線P2)，通過使用像階梯一樣改變的電流檢測(cè)值K10，在電流低的操作點(diǎn)Q2檢測(cè)過電流。相反地，通過使用本實(shí)施例的電流檢測(cè)值K1，在當(dāng)負(fù)載電流開始流動(dòng)時(shí)的時(shí)間(S卩，在當(dāng)VDS變成稍微低于VCC時(shí))電流超過電流檢測(cè)值Kl。因此，即使在電流值低于電流檢測(cè)值KlO時(shí)，也能夠檢測(cè)到過電流。因此，在負(fù)載短路時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的電流檢測(cè)值Kl，流過輸出晶體管的電流能夠被受到低的值的限制。
[0055]當(dāng)負(fù)載短路時(shí)的電壓電流的負(fù)載線是電感的時(shí)，存在彎曲諸如在圖3B中示出的負(fù)載線的負(fù)載線。這時(shí)，在像階梯一樣改變的電流檢測(cè)值KlO，負(fù)載線P3繞過階梯的下側(cè)，并且在電流高的操作點(diǎn)Q3檢測(cè)過電流。因此，在負(fù)載短路時(shí)，流過輸出晶體管的電流被增加到操作點(diǎn)Q3的電流值。為此，擔(dān)心高的電力被施加到輸出晶體管。
[0056]相反地，在專利實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，例如，如在圖3A中所示，沿著其中能夠正常地驅(qū)動(dòng)負(fù)載的最大負(fù)載線PO設(shè)置電流檢測(cè)值(電流限制值)Kl。為此，在負(fù)載線P3與電流檢測(cè)值Kl相交的操作點(diǎn)QO檢測(cè)過電流?？傊ㄟ^使用電流檢測(cè)值K1，檢測(cè)到過電流的操作點(diǎn)QO的電流值能夠被設(shè)置為低于操作點(diǎn)Q3的電流值，在操作點(diǎn)Q3基于階梯式圖案的電流檢測(cè)值KlO檢測(cè)到過電流。沿著最大負(fù)載線PO設(shè)置本實(shí)施例的電流檢測(cè)值K1。因此，被施加到輸出晶體管的電力能夠被抑制到必要的最小值。
[0057]下面將會(huì)詳細(xì)地描述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I。
[0058]如在圖1中所示，半導(dǎo)體器件I包括輸出晶體管MNl和電流檢測(cè)部2。電流檢測(cè)部2包括感測(cè)晶體管麗2、感測(cè)電阻器RS、柵極晶體管R10、柵極驅(qū)動(dòng)電路10、比較電路13以及偏置電路14。
[0059]輸出晶體管麗I使輸出電流1ut流過負(fù)載12的輸出端子。感測(cè)晶體管麗2將流過輸出晶體管MNl的輸出電流1ut轉(zhuǎn)換成非常小的電流Isense并且對(duì)其進(jìn)行觀察。例如，輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2是N溝道晶體管。在輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2中，它們的漏極被相互共同地連接，并且它們的柵極被彼此相互連接。它們的公共漏極被連接到電源11 (VCC)0通過柵極晶體管RlO它們的公共柵極被連接到柵極驅(qū)動(dòng)電路10的輸出側(cè)。輸出晶體管麗I的源極被連接到端子V0UT。感測(cè)晶體管麗2的源極被連接到感測(cè)電阻器RS的一端。感測(cè)電阻器RS將通過感測(cè)晶體管麗2觀察的電流Isense轉(zhuǎn)換成電壓Vsense0感測(cè)電阻器RS的另一端被連接到端子V0UT。即，感測(cè)晶體管MN2的源極通過感測(cè)電阻器RS被連接到端子VOUT。
[0060]被放置在柵極驅(qū)動(dòng)電路10的輸出側(cè)和輸出晶體管MNl和感測(cè)晶體管MN2的柵極之間的柵極電阻器RlO是電阻器。在柵極驅(qū)動(dòng)電路10中，它的輸出側(cè)被連接到輸入端子IN，并且它的輸出側(cè)通過柵極晶體管RlO被連接到輸出晶體管MNl和感測(cè)晶體管MN2的柵極?；谳斎胄盘?hào)VIN，柵極驅(qū)動(dòng)電路10驅(qū)動(dòng)輸出晶體管MNl和感測(cè)晶體管MN2的柵極。
[0061]比較電路13將指示流過輸出晶體管麗I的電流是否是過電流的電流檢測(cè)信號(hào)SI輸出到A點(diǎn)。比較電路13包括P溝道晶體管MP1、N溝道晶體管MN8以及N溝道晶體管麗6。P溝道晶體管MPl的柵極接收偏置電路14的B點(diǎn)的信號(hào)。N溝道晶體管MN8的柵極接收偏置電路14的C點(diǎn)的信號(hào)。N溝道晶體管MN6的柵極接收偏置電路14的D點(diǎn)的信號(hào)。P溝道晶體管MPl被連接在電源11 (VCC)和A點(diǎn)之間。N溝道晶體管MN8和MN6中的每一個(gè)被連接在A點(diǎn)和端子VOUT之間。
[0062]在比較電路13中偏置電路14將柵極電壓供應(yīng)到P溝道晶體管MP1、N溝道晶體管MN8以及N溝道晶體管MN6。偏置電路14被放置在電源11 (VCC)、用于半導(dǎo)體器件I中的內(nèi)部電路的GND (SGND)和端子VOUT之間。取決于電源電壓VCC的偏置電壓被輸出到偏置電路14的B點(diǎn)。取決于輸出晶體管MNl的電流的偏置電壓被輸出到C點(diǎn)。取決于輸出晶體管麗I的漏極和源極之間的電壓的偏置電壓被輸出到D點(diǎn)。為了將取決于輸出晶體管麗I的電流的偏置電壓施加到C點(diǎn)，感測(cè)電阻器RS的電壓Vsense被輸入到E點(diǎn)。
[0063]因此，取決于電源電壓VCC的電流Il流過P溝道晶體管MP1。取決于輸出晶體管麗I的輸出電流1ut的電流12流過N溝道晶體管MN8。取決于輸出晶體管麗I的漏極和源極之間的電壓的電流13流過N溝道晶體管MN6。換言之，電流Il對(duì)應(yīng)于等式(I)中的(l/α) * VCC0電流12對(duì)應(yīng)于等式(I)中的Isense，因?yàn)殡娏?2能夠被視為取決于電流Isense的電流。電流13對(duì)應(yīng)于等式(I)中的(I/α ).νοη。因此,如稍后描述的，能夠調(diào)節(jié)A點(diǎn)被偏置以變成11> (12+13)的事實(shí)，相對(duì)于在(VCC-Von)的電壓處可容許的電流值(I/α ).(VCC - Von), Isense小，即，Isense<等式(I)中的(右側(cè))的情況。因此，能夠調(diào)節(jié)過電流沒有發(fā)生的情況。另一方面，能夠調(diào)節(jié)A點(diǎn)被偏置以變成Il〈 (12+13)的事實(shí)，相對(duì)于在(VCC - Von)的電壓處可容許的電流值(I/ α ).(VCC - Von) Isense大，即，Isense〉等式
(I)中的(右側(cè))的情況。因此，能夠判斷過電流發(fā)生的情況。以這樣的方式，通過比較電流Il和電流(12+13)之間的數(shù)量關(guān)系，比較電流13能夠?qū)電平(正常電流情況)或者L電平(過電流檢測(cè)情況)的電流檢測(cè)信號(hào)輸出到A點(diǎn)。
[0064]負(fù)載12被連接在端子VOUT和用于負(fù)載的GND (PGND)之間。在這樣的情況下，半導(dǎo)體器件I被連接到負(fù)載12的高側(cè)。
[0065]下面將會(huì)描述根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I的操作方法。
[0066]當(dāng)輸入端IN從L電平變成H電平時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電路10輸出高于電源電壓VCC的電壓并且接通輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2以使電流流入負(fù)載12。然后，輸出電流1ut流過輸出晶體管麗I并且電流Isense流過感測(cè)晶體管麗2。
[0067]首先，考慮到正常負(fù)載情況。當(dāng)負(fù)載是正常的時(shí)，端子VOUT的電壓是極其地靠近電源電壓VCC的電壓。電壓是VCC-Ron.1ut的電壓。在此，Ron是輸出晶體管麗I的導(dǎo)通電阻并且是極其地小的值，例如，IOmQ。這時(shí)，輸出晶體管麗I的輸出電流1ut小于電流檢測(cè)值K1。因此，E點(diǎn)的電壓(=感測(cè)電阻器RS的電壓Vsense)變小并且C點(diǎn)的偏置電壓變小。而且，因?yàn)檩敵鼍w管麗I的漏極和源極之間的電壓Von小,D點(diǎn)的偏置電壓小。因此，比較電路13的晶體管中的每一個(gè)被偏置以便成為I1MI2+I3)。在A點(diǎn)，根據(jù)基爾霍夫的電流定律必須始終建立11=12+13。為此，增加A點(diǎn)的電壓使得P溝道晶體管MPl的電流
Il與電流(12+13)平衡，并且在線性區(qū)域中操作P溝道晶體管MP1。通過這些操作，H電平信號(hào)被輸出到A點(diǎn)。A點(diǎn)的H電平的信號(hào)指示負(fù)載是正常的。
[0068]接下來，考慮到異常的負(fù)載情況。例如，當(dāng)半導(dǎo)體器件I被用于汽車時(shí)，負(fù)載異常地發(fā)生，因?yàn)檫B接負(fù)載的線束的覆蓋是剝?nèi)ゲ⑶乙虼司€束接觸汽車的主體(GND)。S卩，負(fù)載短路發(fā)生。當(dāng)前述的負(fù)載短路發(fā)生時(shí)，端子VOUT被連接到GND。因此，大的電壓被施加在輸出晶體管MNl的漏極和源極之間。即，Von變大。
[0069]當(dāng)負(fù)載短路發(fā)生時(shí)，通過流過輸出晶體管MNl的輸出電流1ut的增加，流過感測(cè)晶體管麗2的電流Isense被增加，這導(dǎo)致E點(diǎn)中的感測(cè)電壓Vsense的增加。因此，因?yàn)镋點(diǎn)的電壓(=感測(cè)晶體管RS的電壓Vsense)被增加，所以C點(diǎn)的偏置電壓被增加。而且，因?yàn)檩敵鼍w管麗I的漏極和源極之間的電壓Von高，所以D點(diǎn)的偏置電壓變高。為此，電流12和13被增加。因此，比較電路13中的晶體管中的每一個(gè)被偏置以便成為12〈 (12+13)。在A點(diǎn)，根據(jù)基爾霍夫的電流定律必須始終建立11=12+13。為此，A點(diǎn)的電壓被減少使得電流(12+13)與電流Il平衡，并且在線性區(qū)域中操作N溝道晶體管MN6和MN8。通過那些操作，L電平信號(hào)，即，過電流檢測(cè)信號(hào)被輸出到A點(diǎn)。A點(diǎn)的L電平的信號(hào)指示負(fù)載是異常的。
[0070]如在上面所提及的，操作根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I。
[0071]結(jié)果，基于A點(diǎn)的電壓電平判斷負(fù)載的異常性的存在或者不存在。然后，例如，通過將A點(diǎn)的過電流檢測(cè)信號(hào)輸出到另一控制電路，其它的控制電路能夠通過柵極驅(qū)動(dòng)電路10控制輸出晶體管麗I的柵極。因此，到負(fù)載12的電力供應(yīng)能夠被限制或者被中斷。因此，能夠保護(hù)半導(dǎo)體器件免受過電流。
[0072]圖4至圖6是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的偏置電路14和比較電路13的配置的示例的電路圖。在此，圖4示出用于取決于電源電壓VCC生成電流11的電路配置的示例。圖5示出用于取決于Von生成電流13的電路配置的示例。圖6示出用于取決于輸出晶體管麗I的輸出電流1ut生成電流12的電路配置的示例。
[0073]在圖4中，以電流鏡的方式連接P溝道晶體管MPl和P溝道晶體管MP2。P溝道晶體管MP2的柵極和漏極通過電阻器Rl被連接到GND (用作用于電路的GND的SGND)。具體地，P溝道晶體管MPl和P溝道晶體管MP2的源極被連接到電源11 (VCC)0 P溝道晶體管MPl和P溝道晶體管MP2的柵極被連接到P溝道晶體管MP2的漏極。P溝道晶體管MP2的漏極被連接到電阻器Rl的一端。電阻器Rl的另一端被連接到SGND。
[0074]流過電阻器Rl的電流流過P溝道晶體管MP2。隨著電源電壓VCC變得較高，電阻器Rl的兩端之間的電壓變得較高，并且流過電阻器Rl的電流被增加。另一方面，隨著電源電壓VCC變得較低，電阻器Rl的兩端之間的電壓變得較低，并且流過電阻器Rl的電流被減少。以這樣的方式，在圖4的電路中，取決于電源電壓VCC的電流流過P溝道晶體管MP2。因?yàn)橐噪娏麋R方式連接P溝道晶體管MPI和P溝道晶體管MP2，所以能夠使與P溝道晶體管MP2相同的電流流過P溝道晶體管MPl。因此，在圖4中的電路能夠?qū)⑷Q于電源電壓VCC的電流11供應(yīng)到A點(diǎn)。電流11變得與電源電壓VCC成比例的電流。
[0075]在圖5中，以電流鏡方式連接N溝道晶體管MN6和N溝道晶體管麗7。然后，N溝道晶體管麗7的柵極和漏極通過電阻器R2被連接到電源11 (VCC)0具體地，N溝道晶體管MN6和N溝道晶體管麗7的源極被連接到端子V0UT。N溝道晶體管MN6和N溝道晶體管麗7的柵極被連接到N溝道晶體管MN7的漏極。N溝道晶體管N7的漏極被連接到電阻器R2的一端。電阻器R2的另一端被連接到電源11 (VCC)0
[0076]流過電阻器R2的電流流過N溝道晶體管麗7。隨著(=電源11 (VCC)和端子VOUT之間的電壓)變得較高，電阻器R2的兩端之間的電壓變得較高，并且流過電阻器R2的電流被增加。另一方面，隨著Von變得較低，電阻器R2的兩端之間的電壓變得較低，并且流過電阻器R2的電流被減少。以這樣的方式，在圖5的電流中，取決于Von的電流流過N溝道晶體管麗7。因?yàn)橐噪娏麋R方式連接N溝道晶體管MN6和N溝道晶體管麗7，所以能夠使與N溝道晶體管麗7相同的電流流過N溝道晶體管MN6。因此，在圖5中的電路能夠從A點(diǎn)抽出取決于Von的電流13。電流13變得與Von成比例的電流。
[0077]在圖6中，輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2的漏極被共同地連接到電源11(VCC)0輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2的柵極被相同共同地連接。輸出晶體管麗I的源極被連接到端子V0UT。感測(cè)晶體管麗2的源極被連接到感測(cè)晶體管RS的一端(E點(diǎn))。感測(cè)晶體管RS的另一端被連接到端子V0UT。在N溝道晶體管MN8中，它的源極被連接到端子VOUT,并且它的柵極被連接到E點(diǎn)。
[0078]隨著輸出晶體管麗I的Von (=電源11 (VCC)和端子VOUT之間的電壓)變高并且輸出電流1ut被增加，流過感測(cè)晶體管MN2的電流Isense也增加，這導(dǎo)致在感測(cè)晶體管RS的兩端之間增加。因此，在N溝道晶體管MN8的柵極和源極之間的電壓被增加，并且電流12被增加。另一方面，當(dāng)輸出電流1ut被減少時(shí)，流過感測(cè)晶體管麗2的電流Isense也減少，并且在電阻器RS的兩端之間的電壓也減少。因此，N溝道晶體管MN8的柵極和源極之間的電壓也減少，并且電流12被減少。以這樣的方式，在圖6中的電路中，取決于輸出晶體管麗I的輸出電流lout，N溝道晶體管MN8被控制。為此，N溝道晶體管MN8能夠從A點(diǎn)抽出取決于1ut的電流(即，nX Isense)。
[0079]圖7是示出根據(jù)本實(shí)施例的其中圖4至圖6的電路被安裝在半導(dǎo)體器件中的配置的示例的電路圖。如在圖7中所示，圖4至圖6的電路能夠被組合以配置偏置電路14和比較電路13。
[0080]如在上面所提及的，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I能夠被操作使得在不取決于負(fù)載狀態(tài)的情況下通過使用在圖1或者圖7中示出的比較電路13在A點(diǎn)處的電流的總和近似地滿足等式(1)。即，在比較電路13的A點(diǎn)，應(yīng)用基爾霍夫電流定律，并且同時(shí)電流11=12+13始終被滿足，基于電源電壓VCC、漏極和源極之間的電壓Von、以及輸出電流1ut(感測(cè)電流I sense)確定A點(diǎn)的信號(hào)的H電平/L電平。換言之，A點(diǎn)的信號(hào)的H電平和L電平的邊界是圖2中的電流檢測(cè)值Kl。
[0081]這時(shí)，通過等式(1)確定電流檢測(cè)值K1。因此，當(dāng)電源電壓VCC被改變時(shí)，電流檢測(cè)值Kl也被改變。圖8是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值和電源電壓之間的關(guān)系的曲線圖。垂直軸指示流過輸出晶體管MNl的(漏極)電流10UT，并且水平軸指示在輸出晶體管MNl的漏極和源極之間的電壓VDS。假定電源電壓VCC2>電源電壓VCC3。在這樣的情況下，從等式(1)，當(dāng)電源電壓從VCC2減少到VCC3時(shí)，電流檢測(cè)值(電流限制值)也被移位到低電壓側(cè)，即，從K2到K3。相反地，當(dāng)電源電壓被增加時(shí)，電流檢測(cè)值(電流限制值)也被移位到高電壓側(cè)。以這樣的方式，在半導(dǎo)體器件I中，根據(jù)等式(1)確定電流檢測(cè)值。因此，具有與電源電壓有關(guān)的依賴性的電流檢測(cè)值被獲得。因此，即使電源電壓VCC被改變并且高壓作為電源電壓VCC被施加，因此，電流檢測(cè)值被改變。因此，甚至相應(yīng)于電源電壓VCC中的變化來控制輸出晶體管MNl。
[0082]下面將會(huì)描述根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值K的設(shè)定方法的示例。
[0083]圖9和圖10是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值的設(shè)定方法的示例的曲線圖。垂直軸指示流過輸出晶體管MNl的電流10UT。水平軸指示輸出晶體管MNl的漏極和源極之間的電壓VDS。分別示出輸出晶體管麗I和電流檢測(cè)值K4至電流檢測(cè)值K7的電壓-電流特性H作為各自的曲線。那些曲線圖示出改變電流檢測(cè)值的方法。
[0084]能夠取決于感測(cè)電阻器RS的電阻值改變電流檢測(cè)值的坡度。例如，如在圖9中所示，當(dāng)感測(cè)電阻器RS的電阻值變小時(shí)，電流檢測(cè)值K4的坡度能夠變成諸如K5的急劇的坡度。
[0085]而且，能夠取決于檢測(cè)電源電壓VCC中的變化的電阻器Rl的值改變電流檢測(cè)值的曲線圖。例如，如在圖10中所示，相對(duì)于電流檢測(cè)值K6的位置，當(dāng)電阻器Rl的電阻值(偏置電路(圖4)中的電阻器取決于電源電壓VCC生成電流)變小時(shí)，能夠增加取決于電源電壓VCC的電流II，從而將電流檢測(cè)值的水平軸截距移位到諸如K7的右側(cè)(高電壓側(cè))。
[0086]圖11和圖12是根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的電流檢測(cè)值的設(shè)定方法的另一示例的電路圖和曲線圖。在此，在圖12中，垂直軸指示流過輸出晶體管MNl的電流10UT。水平軸指示在輸出晶體管麗I的漏極和源極之間的電壓VDS。分別示出輸出晶體管麗1、電流檢測(cè)值K8和電流檢測(cè)值K9的電壓-電流特性H作為各自的曲線。那些電路圖和曲線圖示出改變電流檢測(cè)值的水平軸截距的另一方法。
[0087]在圖11中，用于取決于電源電壓VCC生成電流Ι1‘的電路具有其中通過電流鏡電路16將電流IOS添加到通過 圖4中的電阻器Rl確定的電流的配置。在圖11中，具有與圖4相同的符號(hào)的元件表示相同的元件并且它們的解釋被省略。
[0088]電流鏡電路16包括N溝道晶體管麗31、N溝道晶體管麗32以及電流源la。N溝道晶體管麗31的源極、漏極以及柵極分別被連接到SGND、電流源Ia的一端和電流源Ia的一端。N溝道晶體管麗32的漏極和柵極分別被連接到SGND、B點(diǎn)、以及N溝道晶體管麗31的柵極。
[0089]在電流鏡電路16中，電流源Ia的電流IOS流過N溝道晶體管麗31。通過N溝道晶體管麗31和N溝道晶體管麗32之間的電流鏡連接在N溝道晶體管麗32中映射(復(fù)制)此電流。當(dāng)N溝道晶體管麗31的大小等于N溝道晶體管麗32的大小時(shí)，與N溝道晶體管麗31相同的電流流過N溝道晶體管麗32。此電流被添加到流過電阻器Rl的一端處(B點(diǎn))的電阻器Rl。即，在電流鏡電路16中流過電阻器Rl的電流和流過N溝道電阻器麗32的電流的總電流流過P溝道晶體管MP2。結(jié)果，如在圖12中所示，能夠改變電流檢測(cè)特性的水平軸截距。在圖12中，分別地，電流檢測(cè)值K8指示不存在電流鏡電路16的情況并且電流檢測(cè)值K9指示存在電流鏡電路16的情況。以這樣的方式，通過添加電流鏡電路16以增加流過P溝道晶體管MP2的電流，流過P溝道晶體管MPl的電流11’被增加，從而使得能夠增加電流檢測(cè)值的水平軸截距。
[0090]如在上面所提及的，關(guān)于電流檢測(cè)值K，通過改變?cè)陔娏鳈z測(cè)部2中使用的元件的相對(duì)值并且/或者改變要被供應(yīng)的電流值，能夠獲得所期待的電流檢測(cè)特性(例如，坡度和水平軸截距)。因此，基于負(fù)載的特性，能夠柔性地改變半導(dǎo)體器件的過電流保護(hù)的特性。
[0091]如在上面所提及的，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，通過引入檢測(cè)電流的比較電路13同時(shí)使電流I1、電流12以及電流13能夠滿足11=12+13 (即，等式(I))，能夠獲得線性電流檢測(cè)值。在此，電流Il取決于電源電壓VCC。電流12取決于輸出晶體管MNl的漏極和源極之間的電壓Von。電流13取決于感測(cè)電流Isense (即，流過輸出晶體管MNl的輸出電流lout)。
[0092]而且，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，沿負(fù)載線電流檢測(cè)值能夠被設(shè)置為線性值。為此，當(dāng)負(fù)載是異常的時(shí)，不存在電流出乎意料地變高的任何操作點(diǎn)。因此，過多的電流從不流過輸出晶體管MN1，并且通過焦耳熱引起的熱應(yīng)力能夠被抑制到小的值。
[0093]通常，在汽車的領(lǐng)域中，負(fù)載的GND (PGND)和電路的GND (SGND)被設(shè)置在不同的地方處。為此，可能存在在兩個(gè)GND之間生成大約±2V的最大電勢(shì)差的情況。在這樣的環(huán)境中，存在端子VOUT的電勢(shì)變得小于SGND的可能性。然而，即使這樣的事件發(fā)生，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I中，因?yàn)楸容^電路13被配置在電源11 (VCC)和輸出端子VOUT之間，所以能夠甚至在V0UIXSGND的情況下執(zhí)行前述的電流檢測(cè)。
[0094]在如專利文獻(xiàn)I中描述的其中以階梯式圖案設(shè)置電流檢測(cè)值的方法中，為了使電流檢測(cè)值接近線性風(fēng)格，要求具有很多級(jí)的檢測(cè)功能，這導(dǎo)致大的電路規(guī)模。然而，在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件I中，即使在小的電路規(guī)模中，也能夠獲得跟隨VCC、Von以及Isense中的變化的理想的電流檢測(cè)值(線性電流檢測(cè)值)。
[0095](第二實(shí)施例)
[0096]下面將參考附圖描述根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ia的配置。本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ia與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I的不同之處在于A點(diǎn)的輸出信號(hào)的電平(過電流的存在或者不存在)被反饋并且輸出晶體管MNl的柵極被控制使得輸出電流1ut沒有變成過電流。在下文中，將會(huì)主要描述與第一實(shí)施例的不同。
[0097]圖13是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖。在本附圖中，使用在圖4至圖6中示出的那些作為在圖1中示出的偏置電路14和比較電路13。在本附圖中，具有與圖1和圖4至圖6相同的符號(hào)的元件表示相同的元件并且它們的解釋被省略。
[0098]根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ia包括輸出晶體管MNl和電流檢測(cè)部2a。除了第一實(shí)施例的配置(圖1和圖4至圖6)之外，電流檢測(cè)部2a進(jìn)一步包括電流限制電路21。在第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件I中，A點(diǎn)的輸出信號(hào)的電平僅被用于輸出過電流的存在或者不存在。然而，在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件Ia中，電流限制電路21反饋A點(diǎn)的輸出信號(hào)并且控制輸出晶體管MNl的輸出電流lout。S卩，電流限制值21反饋A點(diǎn)的輸出信號(hào)的電平(過電流的存在或者不存在)并且控制輸出晶體管MNl的柵極使得輸出電流1ut沒有變成過電流。電流限制電路21包括N溝道晶體管麗3、N溝道晶體管MN4以及N溝道晶體管麗5。
[0099]N溝道晶體管MN4和N溝道晶體管麗5在電源11 (VCC)和端子VOUT之間配置逆變器電路。逆變器電路轉(zhuǎn)化比較電路13的輸出信號(hào)(A點(diǎn)的輸出信號(hào)的電平(電壓))。N溝道晶體管麗3被連接在輸出晶體管麗I的柵極和端子V0UT。通過逆變器電路的輸出信號(hào)控制N溝道晶體管麗3。比較電路13、逆變器電路(MN4和麗5 )和N溝道晶體管麗3，連同輸出晶體管MN1、感測(cè)晶體管MN2以及感測(cè)電阻器RS，形成反饋回路以限制輸出晶體管MNl的電流。
[0100]逆變器電路包括N溝道晶體管MN4和N溝道晶體管麗5。在本實(shí)施例中，雖然N溝道晶體管MN4是壓縮型，其能夠被替換為電阻器或者P溝道晶體管。N溝道晶體管MN4的源極、漏極和柵極分別被連接到N溝道晶體管MN5的漏極、電源11 (VCC)、以及N溝道晶體管麗5的漏極。N溝道晶體管麗5的源極、漏極以及柵極分別被連接到端子V0UT、N溝道晶體管MN4的源極以及A點(diǎn)。N溝道晶體管麗3的源極、漏極以及柵極分別被連接到端子V0UT、輸出晶體管麗I的柵極、以及逆變器電路的輸出(N溝道晶體管麗5的漏極)。
[0101]下面將會(huì)描述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ia的操作方法。
[0102]首先，考慮正常負(fù)載情況。當(dāng)負(fù)載是正常的時(shí)，與第一實(shí)施例相類似，比較電路13的輸出信號(hào)(A點(diǎn)的電壓)是處于H電平。這時(shí)，逆變器電路輸出L電平并且將L電平電壓供應(yīng)給N溝道晶體管MN3的柵極。結(jié)果，使N溝道晶體管MN3是非導(dǎo)電的并且輸出晶體管麗I的柵極電荷沒有被抽出(電流限制電路21是無效的)。輸出晶體管麗I的輸出電流1ut被保持。
[0103]接下來，考慮異常的負(fù)載情況。當(dāng)負(fù)載是異常的時(shí)，輸出晶體管麗I的輸出電流1ut被增加(這導(dǎo)致過電流)。因此，與第一實(shí)施例相類似，比較電路13的輸出信號(hào)(A點(diǎn)的電壓)變成處于L電平。這時(shí)，逆變器電路輸出H電平并且將H電平電壓供應(yīng)到N溝道晶體管麗3的柵極。即，使N溝道晶體管麗3變得導(dǎo)電的，并且輸出晶體管麗I的柵極電荷被抽出。因此，輸出晶體管麗I的輸出電流1ut被減少。當(dāng)輸出晶體管麗I的輸出電流1ut被減少時(shí)，感測(cè)晶體管麗2的電流Isense也被減少。結(jié)果,E點(diǎn)的電壓Vsense被減少。SP，比較電路13的電流13被減少，并且輸出信號(hào)(A點(diǎn)的電壓)變成H電平。當(dāng)比較電路13的輸出信號(hào)(A點(diǎn)的電壓)變得H電平時(shí)，使N溝道晶體管麗3變成非導(dǎo)電的。因此，電荷從柵極驅(qū)動(dòng)電路10注入到輸出晶體管麗I的柵極。因此，再次增加輸出晶體管麗I的輸出電流1ut0如在上面所提及的，反饋操作被執(zhí)行，并且通過電流檢測(cè)值Kl的電流限制輸出晶體管麗I的輸出電流lout。
[0104]本實(shí)施例甚至能夠提供與第一實(shí)施例相類似的作用。
[0105]而且，本實(shí)施例能夠通過配置反饋回路執(zhí)行電流限制。因此，本實(shí)施例能夠連續(xù)地供應(yīng)輸出電流lout，同時(shí)限制輸出電流1ut的值以便避免輸出電流1ut達(dá)到過電流。
[0106](第三實(shí)施例)
[0107]下面將參考附圖描述根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ib的配置。
[0108]在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ib中，用于取決于感測(cè)電流Isense生成電流12(8卩，輸出電流lout)的電路的配置不同于第二實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件Ia的配置。在下文中，將會(huì)主要描述與第二實(shí)施例的不同。
[0109]圖14是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖。在本附圖中，具有與圖13相同的符號(hào)的元件表示相同的元件，并且它們的解釋被省略。
[0110]根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ib包括輸出晶體管麗I和電流檢測(cè)部2b。在電流檢測(cè)部2b中，用于取決于感測(cè)電流Isense生成電流12的電路的配置不同于第二實(shí)施例的配置(圖13)。在第二實(shí)施例中，因?yàn)樵贜溝道晶體管MN8的柵極處接收到E點(diǎn)的電壓，所以感測(cè)電壓Vsense必須等于或者高于N溝道晶體管MN8的閾值電壓。因此，不能夠使感測(cè)電壓Vsense變小。這里,如果能夠使感測(cè)電壓Vsense變小,則能夠進(jìn)一步提高感測(cè)電壓Vsense與輸出電流1ut的感測(cè)比率。簡(jiǎn)言之，如果感測(cè)電壓Vsense變小，則在輸出晶體管麗I的漏極和源極之間的電壓與在感測(cè)晶體管MN2的漏極和源極之間的電壓之間的差，和在輸出晶體管MNl的柵極和源極之間的電壓與在感測(cè)晶體管MN2的柵極和源極之間的電壓之間的差變小，這能夠提高感測(cè)比率。在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件Ib中，N溝道晶體管MN9和電阻器R3被進(jìn)一步添加到偏置電路14。然后，N溝道晶體管MN9和N溝道晶體管MN8被用作一對(duì)晶體管，并且感測(cè)電壓Vsense (E點(diǎn)的電壓)被輸入到N溝道晶體管MN9的源極。因此，即使E點(diǎn)是低壓，N溝道晶體管MN8也能夠被操作。即，能夠使感測(cè)電壓Vsense變小，從而提高電流感測(cè)精確度。
[0111]N溝道晶體管MN9的源極、漏極以及柵極分別被連接到E點(diǎn)、電阻器R3的一端、以及N溝道晶體管MN9的漏極。N溝道晶體管MN8的源極、漏極以及柵極分別被連接到端子VOUT, A點(diǎn)、以及N溝道晶體管MN9的柵極。電阻器R3的另一端被連接到電源11 (VCC)0
[0112]接下來，關(guān)于根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ib的操作方法，當(dāng)負(fù)載是正常的時(shí)的操作和當(dāng)負(fù)載是異常的時(shí)的操作與第二實(shí)施例的相類似。
[0113]甚至本實(shí)施例能夠提供與第二實(shí)施例相類似的作用。
[0114]而且,在本實(shí)施例中，N溝道晶體管MN8和N溝道晶體管MN9配置差分對(duì),其中Vsense電壓(E點(diǎn)的電壓)被輸入到N溝道晶體管MN9的源極。為此，即使E點(diǎn)的電壓等于或者小于N溝道晶體管MN9的閾值電壓，電流也能夠被檢測(cè)，并且為了 E點(diǎn)的非常小的電壓變化能夠驅(qū)動(dòng)N溝道晶體管MN8的柵極。因此，與第二實(shí)施例相比較，E點(diǎn)的電壓能夠變得非常小，在當(dāng)感測(cè)電流Isense (簡(jiǎn)言之，輸出電流lout)變小的情況下提高檢測(cè)精確度。因此，能夠以良好的精確度設(shè)置電流檢測(cè)值。簡(jiǎn)言之，與根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ia相比較，在根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ib中，能夠擴(kuò)大電流檢測(cè)范圍。
[0115]而且，根據(jù)第二實(shí)施例的配置(圖13)，為了生成特定值或者更大的感測(cè)電壓Vsense，要求感測(cè)電阻器RS具有特定程度的電阻。相反地，根據(jù)本實(shí)施例的配置(圖14)，感測(cè)電阻器RS的電阻值能夠變小(例如，1/5至1/10)。在此，通過A點(diǎn)的反轉(zhuǎn)精確度影響過電流檢測(cè)精確度。通過N溝道晶體管MN8的閾值中的變化和感測(cè)電阻器RS的電阻值中的變化影響圖13中的A點(diǎn)的反轉(zhuǎn)精確度。相反地，通過感測(cè)電阻器RS的電阻值中的變化影響圖14中的A點(diǎn)的反轉(zhuǎn)精確度。然而，因?yàn)镹溝道晶體管MN8和N溝道晶體管MN9配置差分對(duì)，閾值中的變化被抵消。因此，根據(jù)圖14中的配置，與圖13中的配置相比較能夠提高A點(diǎn)的反轉(zhuǎn)精確度并且能夠提高過電流檢測(cè)精確度。
[0116](第四實(shí)施例)
[0117]下面將會(huì)參考附圖描述根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ic的配置。
[0118]在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ic中,用于取決于感測(cè)電流Isense(即,輸出電流lout)生成電流12的電路的配置不同于第三實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件Ib的配置。在下文中，將會(huì)主要描述與第三實(shí)施例的不同。
[0119]圖15是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖。在本附圖中，具有與圖14相同的符號(hào)的元件表示相同的元件并且它們的解釋被省略。
[0120]根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ic包括輸出晶體管麗I和電流檢測(cè)部2c。在電流檢測(cè)部2c中，用于取決于感測(cè)電流Isense (即，輸出電流lout)生成電流12的電路的配置不同于第三實(shí)施例的配置(圖14)。期待N溝道晶體管MN8在線性區(qū)域中操作。然而，在第三實(shí)施例中，因?yàn)榕渲貌罘謱?duì)的N溝道晶體管MN8的漏極被連接到A點(diǎn)，在飽和區(qū)域中操作N溝道晶體管MN8。然而，在本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件Ic中，N溝道晶體管MNlO和N溝道晶體管麗11被進(jìn)一步添加到比較電路13。然后，N溝道晶體管MN9和N溝道晶體管麗11被級(jí)聯(lián)連接，并且N溝道晶體管MN9和N溝道晶體管MNlO被級(jí)聯(lián)連接。因此，N溝道晶體管MN8的漏極(F點(diǎn))保持在低壓(用作靠近線性區(qū)域的操作點(diǎn))。即，N溝道晶體管MN8的漏極電流(電流12)能夠被設(shè)置為其中更加精確地反映輸出電流1ut的電流。
[0121]N溝道晶體管MN9的源極、漏極以及柵極分別被連接到E點(diǎn)、N溝道晶體管麗111的源極、以及N溝道晶體管MN9的漏極。N溝道晶體管麗11的源極、漏極以及柵極分別被連接到N溝道晶體管MN9的漏極、電阻器R3的一端、以及N溝道晶體管麗11的漏極。電阻器R3的另一端被連接到電源11 (VCC)0 N溝道晶體管MN8的源極、漏極以及柵極分別被連接到端子V0UT、F點(diǎn)、以及N溝道晶體管MN9的柵極。N溝道晶體管麗10的源極、漏極以及柵極分別被連接到F點(diǎn)、A點(diǎn)、以及N溝道晶體管麗11的柵極。
[0122]接下來，關(guān)于根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ic的操作方法，當(dāng)負(fù)載是正常的時(shí)的操作和當(dāng)負(fù)載是異常的時(shí)的操作與第三實(shí)施例的相類似。
[0123]甚至本實(shí)施例能夠提供與第三實(shí)施例相類似的作用。
[0124]而且，在本實(shí)施例中，通過級(jí)聯(lián)連接的差分對(duì)(N溝道晶體管MN8、N溝道晶體管MN9、N溝道晶體管MNlO以及N溝道晶體管MN11)，F(xiàn)點(diǎn)的電勢(shì)能夠被充分地固定到線性區(qū)域和飽和區(qū)域之間的邊界的電壓?；谳敵鼍w管麗I的電流，A點(diǎn)的電壓變成H電平或者L電平。然而，這時(shí)，N溝道晶體管麗10的漏極和源極之間(在A點(diǎn)和F點(diǎn)之間)的電壓被大大地改變。因此，能夠以良好的精確度檢測(cè)到輸出電流1ut中的變化。因此，能夠以良好的精確度將輸出電流1ut控制到電流檢測(cè)值Kl。
[0125](第五實(shí)施例)
[0126]下面將根據(jù)附圖描述根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置。關(guān)于本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件ld，其中閂鎖電路15被添加在比較電路13的輸出和電流限制電路21之間的配置不同于第四實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件Ic的配置。在下文中，將會(huì)主要地描述與第四實(shí)施例的不同。
[0127]圖16是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖。在附圖中，具有與圖15相同的符號(hào)的兀件表不相同的兀件并且它們的解釋被省略。
[0128]根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ic包括輸出晶體管麗I和電流檢測(cè)部2d。關(guān)于電流檢測(cè)部2d，其中閂鎖電路15被添加在比較電路13的輸出和電流限制電路21的輸入之間的配置不同于第四實(shí)施例的配置(圖15)。即，閂鎖電路15被布置在比較電路13的輸出(A點(diǎn))和電流限制電路21中的逆變器電路(N溝道晶體管MN4和N溝道晶體管麗5)的輸入之間。
[0129]閂鎖電路15被連接在電源11 (VCC)和接地SGND之間，并且閂鎖電路15的輸入被連接到A點(diǎn)。閂鎖電路15的輸出被連接到逆變器電路中的N溝道晶體管麗5的柵極。當(dāng)負(fù)載是正常的時(shí)閂鎖電路15輸出H電平信號(hào)，并且當(dāng)負(fù)載是異常的時(shí)輸出L電平信號(hào)。
[0130]下面將會(huì)描述根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Id的操作方法。
[0131]首先，考慮正常負(fù)載情況。當(dāng)負(fù)載是正常的時(shí)，比較電路13的輸出信號(hào)(A的電壓)是處于H電平。H電平的輸出信號(hào)被輸入到閂鎖電路15，并且H電平被輸出到閂鎖電路15的輸出。通過逆變器電路(N溝道晶體管MN4和N溝道晶體管麗5 )，H電平被轉(zhuǎn)化成L電平，并且L電平被供應(yīng)給N溝道晶體管麗3的柵極。結(jié)果，使N溝道晶體管麗3非導(dǎo)電的。沒有抽出輸出晶體管麗I的柵極電荷。閂鎖電路15的輸出被固定到H電平，并且輸出晶體管麗I的輸出電流1ut被保持。
[0132]接下來，考慮異常負(fù)載情況。當(dāng)負(fù)載是異常的時(shí)，輸出晶體管MNl的輸出電流1ut被增加，并且比較電路13的輸出信號(hào)(A點(diǎn)的電壓)變成L電平。通過閂鎖電路15來閂鎖L電平的電流檢測(cè)信號(hào)，并且L電平被輸出到円鎖電路15的輸出。因此,H電平信號(hào)被輸入到N溝道晶體管麗3的柵極，并且使N溝道晶體管麗3導(dǎo)電并且抽出輸出晶體管麗I的柵極電荷。在此，在第四實(shí)施例的情況下，繼續(xù)電流限制操作，其中感測(cè)電流Isense卿，輸出電流lout)被限制使得A點(diǎn)的電壓滿足等式(I)。另一方面，在本實(shí)施例中，不同于其，一旦閂鎖電路15的輸出變成L電平，鎖定電路15的輸出被固定到L電平直到閂鎖電路15被重置。為此，N溝道晶體管麗3優(yōu)選地抽出輸出晶體管麗I的電荷，并且使輸出晶體管麗I非導(dǎo)電。以這樣的方式，閂鎖電路15被用于執(zhí)行用于在過電流檢測(cè)之后切斷輸出晶體管MNl的過電流檢測(cè)/阻擋操作。
[0133]甚至本實(shí)施例能夠提供與第四實(shí)施例相類似的作用。
[0134]另外，當(dāng)在負(fù)載異常性時(shí)檢測(cè)到過電流時(shí)，阻止過電流的方法能夠被用于保護(hù)輸出晶體管麗I。電流限制電路21和閂鎖電路15能夠被視為用于阻止輸出晶體管MNl的電流的電流阻止部。
[0135](第六實(shí)施例)
[0136]下面將會(huì)參考附圖描述根據(jù)第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ie的配置。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件Ie與第一實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件I的不同之處在于半導(dǎo)體器件Ie被用作下側(cè)開關(guān)。在下文中，將會(huì)主要地描述與第一實(shí)施例的不同。
[0137]圖17是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖。此附圖示出當(dāng)半導(dǎo)體器件Ie被安裝作為下側(cè)開關(guān)時(shí)的示例。在此下側(cè)開關(guān)配置中，輸出晶體管MNl的源極和漏極分別被連接到GND端子和VOUT端子。而且，電流檢測(cè)部2e中的感測(cè)晶體管麗2的源極和漏極分別被連接到感測(cè)電阻器RS的一端和VOUT端子。感測(cè)電阻器RS的另一端被連接到GND端子。GND端子被連接到PGND。VOUT端子通過負(fù)載12被連接到電源11 (VCC)0在本實(shí)施例中，偏置電路14的GND也被連接到PGND。然而，偏置電路14的GND可以被連接到 SGND。
[0138]圖18至圖20是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的偏置電路14和比較電路13的配置的電路圖。在此，圖18示出用于取決于電源電壓VCC生成電流Il的電路配置的示例。圖19示出用于取決于Von生成電流13的電路配置的示例。圖20示出用于取決于輸出晶體管麗I中的輸出電流1ut生成電流12的電路配置的示例。
[0139]雖然圖18的電路配置基本上等于圖4的配置，但是電阻器Rl的另一端被連接到PGND0然而，電阻器Rl的另一端可以被連接到SGND。雖然圖19的電路配置等于圖5的電路配置，但是電阻器R2和N溝道晶體管麗7被串聯(lián)地連接在端子VOUT和PGND之間。N溝道晶體管MN6的源極被連接到PGND。然而，N溝道晶體管MN6的源極可以被連接到SGND。雖然圖20的電路配置基本上等于圖6的電路配置，但是輸出晶體管MNl的源極、感測(cè)電阻器RS的另一端以及N溝道晶體管MN8的源極被連接到PGND。然而，它們可以被連接到SGND。而且，輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2的漏極被連接到端子V0UT。
[0140]接下來，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ie的操作方法與第一實(shí)施例的相類似。
[0141]甚至本實(shí)施例能夠提供與第一實(shí)施例相類似的作用。
[0142](第七實(shí)施例)
[0143]下面將會(huì)參考附圖描述根據(jù)第七實(shí)施例的半導(dǎo)體器件If的配置。本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件If在感測(cè)電阻器RS的連接方法中不同于第六實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件le。在下文中，將會(huì)主要描述與第六實(shí)施例的不同。
[0144]圖21是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的配置示例的框圖。雖然用作下側(cè)開關(guān)，此半導(dǎo)體器件If具有其中使高側(cè)配置(第一實(shí)施例(圖1)中的半導(dǎo)體器件I)相對(duì)的配置。與第一實(shí)施例相比較，電流檢測(cè)部2f的感測(cè)電阻器RS的連接方法是不同的。輸出晶體管的源極和漏極分別被連接到GND端子和VOUT端子。感測(cè)晶體管的源極和漏極分別被連接到GND端子和感測(cè)電阻器RS的一端。感測(cè)電阻器RS的另一端被連接到VOUT端子。GND端子被連接到PGND。VOUT端子通過負(fù)載12被連接到電源11。
[0145]比較電路13檢測(cè)流過輸出晶體管麗I的電流是否是過電流。比較電路13包括N溝道晶體管麗21、P溝道晶體管MP8以及P溝道晶體管MP6。偏置電路14的B點(diǎn)的信號(hào)被供應(yīng)到N溝道晶體管麗21的柵極。偏置電路14的C點(diǎn)的信號(hào)被供應(yīng)到P溝道晶體管MP8的柵極。偏置電路14的D點(diǎn)的信號(hào)被供應(yīng)到P溝道晶體管MP6的柵極。N溝道晶體管麗21被連接在PGND和A點(diǎn)之間。P溝道晶體管MP8和MP6被連接在彼此平行的A點(diǎn)和電源11(VCC)之間。
[0146]圖22至圖24是示出根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中的偏置電路14和比較電路13的配置的示例的電路圖。在此，圖22示出用于取決于電源電壓VCC生成電流Il的電路配置的示例。圖23示出用于取決于Von生成電流13的電路配置的示例。圖24示出用于取決于感測(cè)電流Isense (即，輸出晶體管MNl的輸出電流1ut的l/η)生成電流12的電路配置的示例。
[0147]在圖22中，以電流鏡方式連接N溝道晶體管MN41和N溝道晶體管MN42。然后，N溝道晶體管MN42的柵極和漏極通過電阻器Rl被連接到電源11 (VCC)0具體地，N溝道晶體管MN41和N溝道晶體管MN42的源極被連接到PGND。N溝道晶體管MN41和N溝道晶體管MN42的柵極被連接到N溝道晶體管MN42的漏極。N溝道晶體管MN42的漏極被連接到電阻器Rl的一端。電阻器Rl的另一端被連接到電源11 (VCC)0與圖4中的電流相類似，圖22中的電路能夠從A點(diǎn)抽出取決于電源電壓VCC的電流II。電流Il變成與電源電壓VCC成比例的電流。
[0148]在圖23中，以電流鏡方式連接P溝道晶體管MP6和P溝道晶體管MP7。然后，P溝道晶體管MP7的柵極和漏極通過電阻器R2被連接到PGND。具體地，P溝道晶體管R2和P溝道晶體管MP7的源極被連接到端子V0UT。P溝道晶體管MP6和P溝道晶體管MP7的柵極被連接到P溝道晶體管MP7的漏極。P溝道晶體管MP7的漏極被連接到電阻器R2的一端。電阻器R2的另一端被連接到PGND。與圖5中的電路相類似，在圖23中的電路能夠?qū)⑷Q于Von (=端子VOUT和(P)GND之間的電壓)的電流13供應(yīng)到A點(diǎn)。電流13變成與Von成比例的電流。
[0149]在圖24中，輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2的源極被共同地連接到PGND。輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2的柵極被共同地連接。輸出晶體管麗I的漏極被連接到端子VOUT0感測(cè)晶體管麗2的漏極被連接到感測(cè)電阻器RS的一端(E點(diǎn))。感測(cè)電阻器RS的另一端被連接到端子V0UT。在P溝道晶體管MP8中，源極被連接到端子V0UT，并且柵極被連接到E點(diǎn)。與圖6中的電路相類似，圖2中的電路能夠?qū)⑷Q于輸出電流lout (S卩，Isense)的電流12供應(yīng)到A點(diǎn)。
[0150]順便提及，可以使用SGND替代PGND。
[0151]接下來，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件If的操作方法與第六實(shí)施例的相類似。
[0152]甚至本實(shí)施例能夠提供與第六實(shí)施例相類似的作用。
[0153]而且，與第七實(shí)施例相比較，因?yàn)檩敵鼍w管麗I的柵極和源極之間的電壓等于感測(cè)晶體管MN2的柵極和源極之間的電壓，所以輸出電流1ut的感測(cè)精確度被提高。
[0154](第八實(shí)施例)
[0155]參考附圖將會(huì)描述根據(jù)第八實(shí)施例的電子控制系統(tǒng)。將會(huì)描述對(duì)用于上面的各自的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I和Ia至If被應(yīng)用于電子控制系統(tǒng)的情況的本實(shí)施例。
[0156]圖25是示出根據(jù)本實(shí)施例的電子控制系統(tǒng)的配置的示例的框圖。此附圖示出其中各個(gè)上面的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件被用作汽車的電子控制系統(tǒng)中的功率半導(dǎo)體器件103的示例。此附圖示出其中功率半導(dǎo)體器件103被應(yīng)用于高側(cè)(對(duì)應(yīng)于第一至第五實(shí)施例)的示例。然而，本實(shí)施例不限于本示例。功率半導(dǎo)體器件103可以被應(yīng)用于下側(cè)(對(duì)應(yīng)于第六和第七實(shí)施例)。
[0157]電子控制系統(tǒng)包括控制電子控制單元108、電池電源11和負(fù)載12。電子控制單元108包括功率半導(dǎo)體器件103、電源IC 101、微計(jì)算機(jī)102、電容器106和107以及齊納二極管 105。
[0158]電池電源11將電源電壓VCC供應(yīng)到電子控制單元108中的電源IC 101和功率半導(dǎo)體器件103。電源IC 101從電池電源11的電源電壓VCC生成穩(wěn)定的電壓并且將其作為電源電壓供應(yīng)給微計(jì)算器102。用于穩(wěn)定的電容器107被連接在電源IC 101的輸出端子和GND端子之間。負(fù)載12被連接到功率半導(dǎo)體器件103的輸出端子VOUT。微計(jì)算器102將輸入信號(hào)IN輸出到功率半導(dǎo)體器件103并且控制功率半導(dǎo)體器件103的導(dǎo)通/截止。而且，微計(jì)算器102從功率半導(dǎo)體器件103接收指示功率半導(dǎo)體器件103的狀態(tài)的DIAG信號(hào)，并且監(jiān)視功率半導(dǎo)體器件103的狀態(tài)。功率半導(dǎo)體器件103基于輸入信號(hào)IN控制到負(fù)載103的電力功率。而且，功率半導(dǎo)體器件103將功率半導(dǎo)體器件103的狀態(tài)反饋給微計(jì)算器102作為DIAG信號(hào)。用于穩(wěn)定的電容器106和齊納二極管105被連接在電源電壓VCC的端子和GND端子之間。
[0159]當(dāng)連接負(fù)載的線束的覆蓋物被剝?nèi)ゲ⑶揖€束接觸汽車的主體(GND)時(shí)，負(fù)載短路發(fā)生，其中過多的電力被施加到功率半導(dǎo)體器件103中的輸出晶體管MNl (未示出)。在這樣的情形下，為了避免功率半導(dǎo)體器件103被壞掉，用于防止過電流的功能被安裝在功率半導(dǎo)體器件103內(nèi)部。至于功率半導(dǎo)體器件103，在上面提及的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I和Ia至Id能夠被用于高側(cè)的情況，并且半導(dǎo)體器件Ie和If能夠被用于下側(cè)的情況。
[0160]圖26是示出根據(jù)本實(shí)施例的功率半導(dǎo)體器件103的配置的示例的框圖。此附圖示出其中功率半導(dǎo)體器件103被應(yīng)用于高側(cè)的示例。在該情況下，例如，功率半導(dǎo)體器件103是上面的各自的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件I和Ia至Id。然而，本實(shí)施例不限于這些示例。功率半導(dǎo)體器件103可以被應(yīng)用于下側(cè)。在這樣的情況下，例如，功率半導(dǎo)體器件103是上面的各自實(shí)施例的半導(dǎo)體器件Ie和If。在下文中，將會(huì)有代表性地描述半導(dǎo)體器件I的情況。
[0161]在圖26中，功率半導(dǎo)體器件103(半導(dǎo)體器件I)包括輸入I/F 201、邏輯電路202、診斷電路203、過溫度檢測(cè)器204、柵極驅(qū)動(dòng)電路10、輸出晶體管MNl以及電流檢測(cè)部2。
[0162]輸入I/F 201將輸入信號(hào)IN供應(yīng)到邏輯電路202。基于輸入信號(hào)IN，通過使用柵極驅(qū)動(dòng)電路10，邏輯電路202控制導(dǎo)通/截止輸出晶體管MNl。而且，基于來自于電流檢測(cè)部2或者過溫度檢測(cè)器204的輸出信號(hào)，邏輯電路202控制輸出晶體管麗I的柵極電壓。來自于電流檢測(cè)部2的輸出信號(hào)被例示為指示過電流(負(fù)載短路)的發(fā)生的信號(hào)(例如，A點(diǎn)的電壓)。來自于過溫度檢測(cè)器204的輸出信號(hào)被例不為指不輸出晶體管MNl的過熱的存在或者不存在的信號(hào)。過溫度檢測(cè)器204測(cè)量輸出晶體管MNl的溫度并且輸出指示溫度或者過熱狀態(tài)是否發(fā)生的信號(hào)。柵極驅(qū)動(dòng)電路10響應(yīng)于來自于邏輯電路202的控制信號(hào)控制輸出晶體管MNl的柵極。在上面的各自的實(shí)施例中描述了電流檢測(cè)部2和輸出晶體管MNl并且其具有用于防止過電流的功能?；趤碜杂陔娏鳈z測(cè)部2或者過溫度檢測(cè)器204的輸出信號(hào)，診斷電路203輸出指示輸出晶體管MNl的狀態(tài)或者功率半導(dǎo)體器件103的狀態(tài)的DIAG信號(hào)。
[0163]當(dāng)負(fù)載短路發(fā)生時(shí)，操作功率半導(dǎo)體器件103的保護(hù)電路(例如，電流檢測(cè)部2)以執(zhí)行電流限制的操作(或者過電流檢測(cè)關(guān)閉)使得輸出晶體管MNl沒有被壞掉。與該操作同時(shí)，功率半導(dǎo)體器件103將指示負(fù)載異常性的發(fā)生的DIAG信號(hào)輸出到微計(jì)算器102。微計(jì)算器102響應(yīng)于功率半導(dǎo)體器件103的DIAG信號(hào)執(zhí)行各種計(jì)算并且控制功率半導(dǎo)體器件103使得電子控制單元被安全地操作。
[0164]在本實(shí)施例中，功率半導(dǎo)體器件103被配置為一個(gè)芯片。因此，能夠容易地執(zhí)行到電子控制單元108的功率半導(dǎo)體器件103的安裝和布線。然而，本實(shí)施例不受到此示例的限制。輸入I/F 201、邏輯電路202、診斷電路203、過溫度檢測(cè)器204、柵極驅(qū)動(dòng)電路10、輸出晶體管MNl和電流檢測(cè)部2中的一部分或者全部可以被配置為不同的芯片。例如，電流檢測(cè)部2中的輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2可以被配置為一個(gè)芯片，并且剩余的配置可以被配置為另一芯片。圖27示出該情況。
[0165]圖27是示出根據(jù)本實(shí)施例的功率半導(dǎo)體器件103的配置的另一示例的框圖。在該附圖的示例中，關(guān)于功率半導(dǎo)體器件103，配置的一部分被配置為不同的芯片。特別地，電流檢測(cè)部2的輸出晶體管MNl和感測(cè)晶體管MN2被配置為芯片103b，并且剩余的配置被配置為不同的芯片103a。
[0166]甚至本實(shí)施例能夠提供與第一至第七實(shí)施例相類似的作用。
[0167]順便提及，在上面的各自的實(shí)施例中，在輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2是N溝道晶體管的條件下，半導(dǎo)體器件I和Ia至If被配置。然而，各自的實(shí)施例不受到上面的示例的限制。即，即使輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2是P溝道晶體管，半導(dǎo)體器件I和Ia至If也可以被配置。
[0168]而且，在上面的各自的實(shí)施例中，在輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2是場(chǎng)效應(yīng)晶體管的條件下，半導(dǎo)體器件I和Ia至If被配置。然而，各自的實(shí)施例不限于上面的示例。SP，即使輸出晶體管麗I和感測(cè)晶體管麗2是IGBT (絕緣柵雙極晶體管)，半導(dǎo)體器件I和Ia至If可以被配置。在這樣的情況下，剩余的晶體管可以是雙極晶體管。
[0169]而且，在上面提及的第一至第六實(shí)施例中，輸出晶體管MNl和感測(cè)晶體管MN2的漏極是公共的。因此，當(dāng)輸出晶體管MNl和感測(cè)晶體管MN2被形成在一個(gè)半導(dǎo)體襯底上時(shí)，它們不僅能夠被制造為垂直型晶體管而且能夠被制造成橫向型晶體管。
[0170]雖然結(jié)合其實(shí)施例在上面已經(jīng)描述了通過本發(fā)明人發(fā)明的本發(fā)明，顯然的是，本發(fā)明不限于上面的實(shí)施例，但是在沒有脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以進(jìn)行修改和改變。另外，在各個(gè)實(shí)施例中描述的各種技術(shù)能夠被類似地應(yīng)用于其它的實(shí)施例，除非其它的技術(shù)矛盾出現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件,包括: 輸出晶體管，所述輸出晶體管被配置成控制從電源到負(fù)載的電力供應(yīng)；和 電流檢測(cè)部，所述電流檢測(cè)部被配置成檢測(cè)流過所述輸出晶體管的電流， 其中， 所述電流檢測(cè)部具有這樣的電流檢測(cè)特性，在該電流檢測(cè)特性中，電流檢測(cè)值對(duì)于所述輸出晶體管的漏極-源極電壓具有近似線性的負(fù)依賴性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述電流檢測(cè)特性是所述電流檢測(cè)值具有電源電壓依賴性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電流檢測(cè)部包括: 比較電路，所述比較電路被配置成用于對(duì)取決于所述電源的電源電壓的電流與取決于所述輸出晶體管的漏極-源極電壓的電流以及取決于所述輸出晶體管的電流的電流進(jìn)行比較，以檢測(cè)流過所述輸出晶體管的電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電流檢測(cè)部包括: 電流限制部，所述電流限制部被配置成，當(dāng)?shù)扔诨蛘叽笥诨鶞?zhǔn)電流的過電流流過所述輸出晶體管時(shí)，基于所述過電流的電流檢測(cè)值來限制流過所述輸出晶體管的電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電流檢測(cè)部包括: 電流阻擋部，所述電流阻擋部被配置成，當(dāng)?shù)扔诨蛘叽笥诨鶞?zhǔn)電流的過電流流過所述輸出晶體管時(shí)，基于所述過電流的電流檢測(cè)值來阻擋流過所述輸出晶體管的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電流檢測(cè)特性近似地沿著負(fù)載能夠被正常地驅(qū)動(dòng)的負(fù)載線中的最大負(fù)載線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述電流檢測(cè)特性是所述負(fù)載線至少延伸到所述輸出晶體管的線性區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述輸出晶體管和所述電流檢測(cè)部被形成在一個(gè)芯片中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述負(fù)載被連接到所述輸出晶體管的源極和漏極中的一個(gè)。
10.一種電子控制裝置，包括: 負(fù)載； 控制電路；和 根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件被配置成被連接到用于電源的端子、所述負(fù)載和所述控制電路，或者被連接到與所述電源相連接的所述負(fù)載和所述控制電路，并且基于所述控制電路的控制來對(duì)從所述電源到所述負(fù)載的電力供應(yīng)進(jìn)行控制。
11.一種用于操作半導(dǎo)體器件的方法，包括: 對(duì)取決于輸出晶體管的漏極-源極電壓的電流和取決于所述輸出晶體管的電流的電流與取決于所述電源的電源電壓的電流進(jìn)行比較，以檢測(cè)流過所述輸出晶體管的電流，其中，所述輸出晶體管用于控制從電源到負(fù)載的電力供應(yīng)；并且 當(dāng)?shù)扔诨蛘叽笥诨鶞?zhǔn)電流的過電流流過所述輸出晶體管時(shí)，基于所述過電流的電流檢測(cè)值來限制或者阻擋所述輸出晶體管的電流。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK103904629SQ201310741392
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】田中誠(chéng), 中原明宏 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社