絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路，特別地，涉及一種防止絕緣柵型設(shè)備的誤導(dǎo)通，并且高速進(jìn)行關(guān)斷動(dòng)作的絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)有的絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路，例如提出有以下的構(gòu)成:通過(guò)設(shè)置在關(guān)斷流過(guò)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的主端子的電流時(shí)，用于對(duì)該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的柵極電容進(jìn)行放電的電流源電路，并且設(shè)置對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的主端子兩端的電壓的上升而使對(duì)柵極電容進(jìn)行放電的電流值逐漸降低的電流調(diào)整電路，從而同時(shí)降低浪涌電壓和關(guān)斷損耗(例如，參考專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0003]但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載的現(xiàn)有例中沒(méi)有針對(duì)功率MOSFET在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)電源急劇上升情況下的應(yīng)對(duì)方案，因此，在這樣的情況下，經(jīng)由功率MOSFET的柵極-漏極間的寄生電容而流過(guò)柵極的電流導(dǎo)致處于截止?fàn)顟B(tài)的功率MOSFET誤導(dǎo)通。為了處理該問(wèn)題，在功率MOSFET關(guān)斷時(shí)，需要將電流源電路的輸出電流總是保持在一定的電流值以上。
[0004]然而，在這種情況下，由于施加在柵極端子的電壓被下拉，導(dǎo)致產(chǎn)生以下問(wèn)題。即，通常在導(dǎo)通時(shí)的功率MOSFET的柵電壓的降低導(dǎo)致功率MOSFET的通電能力的降低(Ron的增大)，和/或消耗電流的增加等。
[0005]為了解決記載在該專(zhuān)利文獻(xiàn)I中的現(xiàn)有例的問(wèn)題，本申請(qǐng)人提出了專(zhuān)利文獻(xiàn)2所示的構(gòu)成。
[0006]S卩，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的現(xiàn)有例中，如圖12所示那樣，在電阻負(fù)載和/或電感負(fù)載等負(fù)載3的一端連接有電源，在負(fù)載3的另一端連接有作為負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制元件的半導(dǎo)體集成電路裝置I。
[0007]半導(dǎo)體集成電路裝置I的外部的輸入輸出端子為漏極端子4、柵極端子5、源極端子6這三個(gè)端子。漏極端子4與負(fù)載3的另一端連接，源極端子6接地。并且，柵信號(hào)從外部輸入柵極端子5。半導(dǎo)體集成電路裝置I由驅(qū)動(dòng)電路部17和功率部18構(gòu)成。功率部18是由通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路部17而進(jìn)行導(dǎo)通截止控制的功率MOSFET (絕緣柵半導(dǎo)體元件)8組成。
[0008]在半導(dǎo)體集成電路裝置I的柵極端子5和地電位(源電位)24之間連接有齊納二極管9。
[0009]并且，在漏電位22和地電位24之間連接有電流檢測(cè)傳感器10。此外，柵極端子5和地電位24之間連接有邏輯電路(閾值控制電路)12。在該邏輯電路12和地電位24之間連接有溫度檢測(cè)傳感器11。
[0010]邏輯電路12如圖12所示，具有N型耗盡M0SFET12X、二極管12y以及N型增強(qiáng)MOSFET12z。并且，在功率M0SFET8的柵極以及柵極端子5之間連接有柵電阻13。
[0011]并且，在功率MOSFET(絕緣柵半導(dǎo)體元件)8的柵電位23和地電位24之間連接有柵電壓控制用NMOSET(柵電壓控制用半導(dǎo)體元件)14，在該柵電壓控制用NM0SET14的漏極-柵極之間作為上拉元件連接有N型耗盡M0SFET25。
[0012]并且，在柵電位23和地電位24之間連接有柵電壓控制電路15。該柵電壓控制電路15的輸入端連接在電流檢測(cè)傳感器10的輸出端。
[0013]此外，在柵電位23和地電位24之間連接有恒定電流源16。該恒定電流源16用于下拉柵電位23，從而即使噪聲進(jìn)入柵極端子5，功率MOSFET8也不導(dǎo)通。
[0014]通過(guò)組成上述構(gòu)成，而構(gòu)成為將經(jīng)由絕緣柵半導(dǎo)體元件8的柵極-漏極之間的寄生電容而供給的電流作為電源，使柵電壓控制用半導(dǎo)體元件14導(dǎo)通，因此不依賴(lài)于向柵極端子5施加電壓的輸入電路的輸出阻抗和/或向柵極端子5施加的信號(hào)在截止時(shí)的電壓水平，而能夠通過(guò)柵電壓控制用半導(dǎo)體元件14而快速除去上述充電電流。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣柵半導(dǎo)體元件的誤導(dǎo)通的防止和高速關(guān)斷。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0016]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0017]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)第2008-67593號(hào)公報(bào)
[0018]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)第2012-34079號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]技術(shù)問(wèn)題
[0020]在此，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有例中，通過(guò)在柵電壓控制用NM0SFET14的柵極以及漏極之間設(shè)置上拉元件25，能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣柵半導(dǎo)體元件的誤導(dǎo)通的防止和高速關(guān)斷。
[0021]然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的現(xiàn)有例中，使用耗盡型MOSFET作為上拉元件，其背柵極端子與源極端子連接。
[0022]在構(gòu)成半導(dǎo)體集成電路裝置I的元件中，可以是N型耗盡MOSFET25以及耗盡MOSFET12x由單獨(dú)(獨(dú)立的)半導(dǎo)體構(gòu)成的情況，但如果將這些耗盡MOSFET與半導(dǎo)體集成電路裝置I的其他的構(gòu)成要素構(gòu)成在同一個(gè)半導(dǎo)體基板上，則會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。即，考慮將功率MOSFET (絕緣柵半導(dǎo)體元件)8、柵電壓控制用NM0SFET (柵電壓控制用半導(dǎo)體元件)14、作為上拉元件的N型耗盡M0SFET25、以及構(gòu)成邏輯電路(閾值控制電路)12的N型增強(qiáng)MOSFET12z形成于同一 N型基板的情況，如圖13所示，在N型基板100上將絕緣柵半導(dǎo)體元件8形成為縱型，柵電壓控制用NM0SFET (柵電壓控制用半導(dǎo)體元件)14和構(gòu)成邏輯電路12的N型增強(qiáng)M0SFET12Z在共用的P型區(qū)域(P阱區(qū))101形成，由耗盡型MOSFET構(gòu)成的上拉元件25在與共用的P型區(qū)域(P阱區(qū))101以隔開(kāi)預(yù)定距離形成的獨(dú)立的P型區(qū)域(P阱區(qū))102形成。
[0023]根據(jù)這樣的構(gòu)成，在共用的P型區(qū)域101、獨(dú)立的P型區(qū)域102和N型基板100之間形成寄生的PNP型晶體管。因此，在功率MOSFET (絕緣柵半導(dǎo)體元件)8成為導(dǎo)通狀態(tài)、N型基板100的電位變低的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致該寄生的PNP型晶體管工作獨(dú)立的P型區(qū)域102成為地電位。并且，還會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題，若N型基板100的電位較低，則構(gòu)成上拉元件的耗盡型M0SFET25的源電極(通過(guò)布線與P阱區(qū)102直接相連)的電荷通過(guò)形成在獨(dú)立的P阱區(qū)102和N型基板100之間的PN結(jié)，穿過(guò)N型基板100，因此不能良好地進(jìn)行柵電壓控制用半導(dǎo)體元件的上拉。
[0024]因此，本發(fā)明是著眼于上述現(xiàn)有例的課題而完成的，其目的在于提供一種絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路，該絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路能夠良好地進(jìn)行實(shí)現(xiàn)絕緣柵型設(shè)備的誤導(dǎo)通的防止和高速關(guān)斷的柵電壓控制用半導(dǎo)體元件的上拉動(dòng)作，并適于將構(gòu)成要素全部都集成在同一半導(dǎo)體基板上。
[0025]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路中的一個(gè)形態(tài)是，基于從外部輸入的柵信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)絕緣柵半導(dǎo)體元件的絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路，具備柵電壓控制用半導(dǎo)體元件，連接在絕緣柵半導(dǎo)體元件的柵極-源極之間；和上拉元件，由在柵電壓控制用半導(dǎo)體元件的柵極-漏極之間連接的耗盡型MOSFET構(gòu)成，柵電壓控制用半導(dǎo)體元件通過(guò)施加在絕緣柵半導(dǎo)體元件的柵極的電壓而驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成上拉元件的耗盡型MOSFET的背柵極接地。
[0026]發(fā)明效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，具有以下構(gòu)成，即絕緣柵半導(dǎo)體元件的柵極-漏極之間的寄生電容的充電電流作為電源，通過(guò)上拉元件使柵電壓控制用半導(dǎo)體元件導(dǎo)通，因此不依賴(lài)于向柵極端子施加電壓的輸入電路的輸出阻抗和/或向柵極端子施加的信號(hào)在截止時(shí)的電壓水平，而能夠通過(guò)柵電壓控制用半導(dǎo)體元件快速除去上述充電電流。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)絕緣柵半導(dǎo)體元件的誤導(dǎo)通的防止和高速關(guān)斷。此外，因?yàn)槭菇^緣柵半導(dǎo)體元件導(dǎo)通而除去上述充電電流，所以能夠較小地限制芯片尺寸，并且能夠減小對(duì)正常動(dòng)作的影響(消耗電流和/或Ron) ο
[0028]并且，由于構(gòu)成上拉元件的MOSFET的背柵極接地，且背柵極與源極側(cè)分離，因此能夠排除在N型基板內(nèi)形成寄生PNP晶體管，并且能夠防止由N型基板內(nèi)的PN結(jié)造成的電荷泄露。因此，能夠提供一種適于在同一半導(dǎo)體基板上集成的驅(qū)動(dòng)電路。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是表示本發(fā)明的絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成的電路圖。
[0030]圖2(a)?(C)是表示電流檢測(cè)傳感器的構(gòu)成的電路圖。
[0031]圖3是表示溫度檢測(cè)傳感器的構(gòu)成的電路圖。
[0032]圖4(a)?(C)是表示柵電壓控制電路的構(gòu)成的電路圖。
[0033]圖5是表示閾值決定功能的時(shí)序圖。
[0034]圖6是表示含有功率MOSFET的半導(dǎo)體元件的元件構(gòu)造的截面圖。
[0035]圖7是以簡(jiǎn)化模型表示功率MOSFET的電路圖。
[0036]圖8是表示省略了上拉元件的現(xiàn)有的絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成的電路圖。
[0037]圖9是用于說(shuō)明圖8的現(xiàn)有例中功率MOSFET的誤導(dǎo)通的說(shuō)明圖。
[0038]圖10是表示輸入電路的構(gòu)成的電路圖。
[0039]圖11是用于說(shuō)明圖8的現(xiàn)有例中功率MOSFET的關(guān)斷動(dòng)作的說(shuō)明圖。圖12是表示現(xiàn)有的絕緣柵型設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路的構(gòu)成的電路圖。圖13是表示現(xiàn)有的絕緣柵型驅(qū)動(dòng)電路的元件構(gòu)造的截面圖。
[0040]符號(hào)說(shuō)明
[0041]I: 半導(dǎo)體集成電路裝置
[0042]2:電源
[0043]3:負(fù)載
[0044]4:漏極端子
[0045]5:柵極端子
[0046]6:接地端子(源極端子)
[0047]7:接地
[0048]8:功率 MOSFET
[0049]9:齊納二極管
[0050]10:電流檢測(cè)傳感器
[0051]11:溫度檢測(cè)傳感器
[0052]12:閾值控制電路
[0053]13:柵電阻
[0054]14:柵電壓控制用NMOSFET
[0055]15:柵電壓控制電路
[0056]16:恒定電流源
[0057]17:驅(qū)動(dòng)電路部
[0058]18:功率部
[0059]22:漏電位
[0060]23:柵電位
[0061]24:地電位