CN105474542B - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种不内置保险丝也能够防止半导体元件的烧损的半导体装置。半导体装置构成为具备在直流电源以及负载(2)间并联连接的多个半导体元件(3、4)，且将多个半导体元件(3、4)同时导通或者截止。具备：电压检测单元(9)，检测多个半导体元件(3、4)及负载(2)的连接节点以及固定电位间的电压值；在多个半导体元件(3、4)截止的情况下，判定电压检测单元(9)所检测的电压值是否高于预定电压值的单元(1)；以及在进行判定的单元(1)判定为高时，将多个半导体元件(3、4)导通的单元(1)。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及构成为具备在直流电源以及负载间连接的多个半导体元件，且将多个半导体元件同时导通或者截止的半导体装置。
背景技术
在现有的半导体装置中，在被用作半导体继电器的半导体元件(例如，MOSFET(金属氧化膜半导体场效应晶体管))发生了短路故障的情况下，通过在半导体元件的封装内部设置的保险丝机构来隔断电流，从而进行半导体元件自身的烧损防止、以及下游侧的电线以及负载的保护。
此外，为了增加电流容量，将多个半导体元件(半导体继电器)并联连接而使用的情况较多，此外，以反向串联连接的对来使用的情况较多，使得不经由体二极管(寄生二极管)而逆流。
在专利文献1中，公开了一种附带保险丝的半导体装置，包括：在电路基板上与半导体装置相邻形成且在上表面形成有槽的导体的图案；在图案的上表面且在包括所述槽的一侧端周边部的区域，由以低熔点金属部材形成的电极构成的保险丝机构；以及一端连接到所述半导体装置的电极且另一端连接到所述保险丝机构的电极的电线。在所述图案中流过过电流时，所述保险丝机构的电极熔化而流入所述槽中，与所述电线的另一端被切断而所述半导体装置和所述图案被隔断。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4593518号公报
发明内容
发明要解决的课题
在如上述的半导体装置中，在半导体元件的封装内设置保险丝机构会增加导通电阻，存在除了半导体元件的性能降低之外，部件成本增加的问题。
本发明是鉴于如上述的情况而完成的，其目的在于，提供一种不内置保险丝也能够防止半导体元件的烧损的半导体装置。
用于解决课题的手段
第一发明的半导体装置构成为具备在直流电源以及负载间并联连接的多个半导体元件，且将该多个半导体元件同时导通或者截止，其特征在于，所述半导体装置具备：电压检测单元，检测所述多个半导体元件及负载的连接节点以及固定电位间的电压值；在所述多个半导体元件截止的情况下，判定所述电压检测单元所检测的电压值是否高于预定电压值的单元；以及在该单元判定为高时，将所述多个半导体元件导通的单元。
在该半导体装置中，构成为多个半导体元件在直流电源以及负载间并联连接，且将多个半导体元件同时导通或者截止。电压检测单元检测多个半导体元件及负载的连接节点以及固定电位间的电压值。在多个半导体元件截止的情况下，判定电压检测单元所检测的电压值是否高于预定电压值，在判定为高时，将多个半导体元件导通。
第二发明的半导体装置构成为具备在直流电源以及负载间反向串联连接的两个半导体元件，且将该两个半导体元件同时导通或者截止，其特征在于，所述半导体装置具备：电压检测单元，检测所述两个半导体元件的连接节点以及固定电位间的电压值；在所述两个半导体元件截止的情况下，判定所述电压检测单元所检测的电压值与预定电压值的高低的单元；以及在该单元判定为比预定电压值高时，将所述两个半导体元件导通的单元。
在该半导体装置中，构成为两个半导体元件在直流电源以及负载间反向串联连接，且将两个半导体元件同时导通或者截止。电压检测单元检测两个半导体元件的连接节点以及固定电位间的电压值。在两个半导体元件截止的情况下，判定电压检测单元所检测的电压值与预定电压值的高低，在判定为比预定电压值高时，将两个半导体元件导通。
第三发明的半导体装置构成为具备在直流电源以及负载间反向串联连接的两个半导体元件，且将该两个半导体元件同时导通或者截止，其特征在于，所述半导体装置具备：电压检测单元，检测所述两个半导体元件的连接节点以及固定电位间的电压值；在所述两个半导体元件截止的情况下，判定所述电压检测单元所检测的电压值与预定电压值的高低的单元；以及在该单元判定为比预定电压值低时，将所述两个半导体元件导通的单元。
在该半导体装置中，构成为两个半导体元件在直流电源以及负载间反向串联连接，且将两个半导体元件同时导通或者截止。电压检测单元检测两个半导体元件的连接节点以及固定电位间的电压值。在两个半导体元件截止的情况下，判定电压检测单元所检测的电压值与预定电压值的高低，在判定为比预定电压值低时，将两个半导体元件导通。
发明效果
根据本发明的半导体装置，能够实现不内置保险丝也能够防止半导体元件的烧损的半导体装置。
附图说明
图1是表示本发明的半导体装置的实施例的主要部分结构的电路图。
图2是用于说明图1所示的半导体装置的动作的例的说明图。
图3是表示本发明的半导体装置的实施例的主要部分结构的电路图。
图4是用于说明图3所示的半导体装置的动作的例的说明图。
图5是表示本发明的半导体装置的实施例的主要部分结构的电路图。
图6是用于说明图5所示的半导体装置的动作的例的说明图。
具体实施方式
以下，将本发明基于表示其实施例的附图进行说明。
实施例1
图1是表示本发明的半导体装置的实施例1的主要部分结构的电路图。
该半导体装置在直流电源以及负载2间并联连接有N沟道型MOSFET(半导体元件)3、4。FET3、4的各漏极分别连接到直流电源，各源极分别连接到负载2的一个端子，负载2的另一个端子接地(连接到固定电位)。
FET3、4的各源极(负载2的一个端子)的电压值由控制部1内置的电压检测单元9进行检测。FET3、4分别具有反并联地形成的体二极管(寄生二极管)。
控制部1具备微型计算机，连接到FET3、4的各栅极，使FET3、4同时工作为导通或者截止。
在这样的结构的半导体装置中，控制部1在接受到使负载2驱动的指示信号时，将FET3、4同时导通，在接受到使负载2停止的指示信号时，使FET3、4同时截止。
在FET3、4截止的情况下，若FET3、4正常，则电压检测单元9检测的电压值为0。
这里，例如，如图1所示，在FET3、4截止的情况下，FET3发生了短路故障时，FET3以导通电阻比通常大的状态成为半导通，电压检测单元9检测的电压值上升。
控制部(进行判定的单元、设为导通的单元)1判定电压检测单元9所检测的电压值是否高于预定电压值，在判定为高于预定电压值时，将FET3、4导通。
由此，如图2所示，在FET4中也流过电流，在发生了短路故障的FET3中流过的电流减少，能够降低FET3中的发热量，能够防止烧损，所以实现故障安全(fail safe)。
此外，负载2通过FET3的半导通，成为不完全驱动的状态，所以即使将FET3、4导通，对于负载2的新的负担也是小的。
此外，在上述的实施例1中，说明了将两个半导体元件并联连接的例，但即使是在将3个以上的半导体元件并联连接的情况下，也能够同样地工作。
此外，在上述的实施例1中，使用N沟道型MOSFET3、4作为半导体元件，但即使是在使用了P沟道型MOSFET的情况下，也能够同样的工作。
实施例2
图3是表示本发明的半导体装置的实施例2的主要部分结构的电路图。
该半导体装置在直流电源以及负载2间反向串联连接有N沟道型MOSFET(半导体元件)5、6。FET5的漏极连接到直流电源，FET5、6的各源极共同连接，FET6的漏极连接到负载2的一个端子，负载2的另一个端子接地(连接到固定电位)。
在FET5、6的各源极以及接地端子间连接有电阻R，电阻R的两端电压值由控制部1内置的电压检测单元9进行检测。FET5、6分别具有反并联地形成的体二极管(寄生二极管)。
控制部1具备微型计算机，连接到FET5、6的各栅极，使FET5、6同时工作为导通或者截止。
此外，负载2也可以是电池等的副电源，在该情况下，从FET5的漏极向其他的负载分支，FET5、6在副电源的充电时以及放电时成为导通，进行电源以及副电源的切换。
在这样的结构的半导体装置中，控制部1在接受到使负载2驱动的指示信号时，将FET5、6同时导通，在接受到使负载2停止的指示信号时，将FET5、6同时截止。
在FET5、6截止的情况下，若FET5、6正常，则电压检测单元9检测的电压值为0。
这里，例如，如图3所示，在FET5、6截止的情况下，FET5发生了短路故障时，FET5以导通电阻比通常大的状态成为半导通，通过FET6的体二极管以及电阻R而流过电流，电压检测单元9检测的电压值上升。但是，由于电阻R设得大，所以几乎不流过电流。
控制部(进行判定的单元、设为导通的单元)1判定电压检测单元9所检测的电压值是否高于预定电压值，在判定为高于预定电压值时，将FET5、6导通。
由此，如图4所示，在FET6中也流过电流，在FET6的体二极管中流过的电流减少，能够降低FET6中的发热量，能够防止烧损，所以实现故障安全。
此外，在将反向串联连接的FET5、6的多个对并联连接的情况下，通过将FET5、6导通，在发生了短路故障的FET5中流过的电流也减少，也能够降低在FET5中的发热量。
此外，负载2通过FET5的半导通以及FET6的体二极管的导通，成为不完全驱动的状态，所以即使将FET5、6导通，对于负载2的新的负担也是小的。
实施例3
图5是表示本发明的半导体装置的实施例3的主要部分结构的电路图。
该半导体装置在直流电源以及负载2间反向串联连接有N沟道型MOSFET(半导体元件)7、8。FET7的源极连接到直流电源，FET7、8的各漏极共同连接，FET8的源极连接到负载2的一个端子，负载2的另一个端子接地(连接到固定电位)。
在FET7、8的各漏极以及接地端子间连接有电阻R，电阻R的两端电压值由控制部1内置的电压检测单元9进行检测。FET7、8分别具有反并联地形成的体二极管(寄生二极管)。
控制部1具备微型计算机，连接到FET7、8的各栅极，使FET7、8同时工作为导通或者截止。
此外，负载2也可以是电池等的副电源，在该情况下，从FET7的源极向其他的负载分支，FET7、8在副电源的充电时以及放电时成为导通，进行电源以及副电源的切换。
在这样的结构的半导体装置中，控制部1在接受到使负载2驱动的指示信号时，将FET7、8同时导通，在接受到使负载2停止的指示信号时，将FET7、8同时截止。
在FET7、8截止的情况下，若FET7、8正常，则因FET7的体二极管导通，所以电压检测单元9检测的电压值大致为电源的电压值。但是，由于电阻R设得大，所以几乎不流过电流。
这里，例如，如图5所示，在FET 7、8截止的情况下，FET8发生了短路故障时，FET8以导通电阻比通常大的状态成为半导通，通过FET7的体二极管，在负载2中流过电流，电压检测单元9检测的电压值下降。但是，如上所述，电阻R中几乎不流过电流。
控制部(进行判定的单元、设为导通的单元)1判定电压检测单元9所检测的电压值是否低于预定电压值，在判定为低于预定电压值时，将FET7、8导通。
由此，如图6所示，在FET7中也流过电流，在FET7的体二极管中流过的电流减少，能够降低FET7中的发热量，能够防止烧损，所以实现故障安全。
此外，在将反向串联连接的FET7、8的多个对并联连接的情况下，通过将FET7、8导通，在发生了短路故障的FET8中流过的电流也减少，也能够降低在FET8中的发热量。
此外，负载2通过FET8的半导通以及FET7的体二极管的导通，成为不完全驱动的状态，所以即使将FET7、8导通，对于负载2的新的负担也是小的。
此外，在上述的实施例2、3中，说明了将两个半导体元件进行了反向串联连接的一对的例，但即使是在将两个半导体元件进行了反向串联连接的两个以上的对进行并联连接的情况下，也能够同样地工作。
此外，在上述的实施例2、3中，使用N沟道型MOSFET作为半导体元件，但即使是在使用了P沟道型MOSFET的情况下，也能够同样地工作。
产业上的可利用性
本发明能够利用于构成为具备在直流电源以及负载间并联连接的多个半导体元件或者在直流电源以及负载间反向串联连接的两个半导体元件，且将这些半导体元件同时导通或者截止的半导体装置。
标号说明
1 控制部(进行判定的单元、设为导通的单元)
2 负载
3、4、5、6、7、8 FET(半导体元件)
9 电压检测单元
R 电阻。

Claims (3)

1.一种半导体装置，构成为具备在直流电源以及负载间并联连接的多个半导体元件，且将所述多个半导体元件同时导通或者截止，所述半导体装置的特征在于，
具备：电压检测单元，检测所述多个半导体元件及负载的连接节点以及固定电位间的电压值；在所述多个半导体元件截止的情况下，判定所述电压检测单元所检测的电压值是否高于预定电压值的单元；以及在该单元判定为高时，将所述多个半导体元件同时导通的单元。
2.一种半导体装置，构成为具备在直流电源以及负载间反向串联连接的两个半导体元件，且将所述两个半导体元件同时导通或者截止，所述半导体装置的特征在于，
具备：电压检测单元，检测所述两个半导体元件的连接节点以及固定电位间的电压值；在所述两个半导体元件截止的情况下，判定所述电压检测单元所检测的电压值与预定电压值的高低的单元；以及在该单元判定为比预定电压值高时，将所述两个半导体元件同时导通的单元。
3.一种半导体装置，构成为具备在直流电源以及负载间反向串联连接的两个半导体元件，且将所述两个半导体元件同时导通或者截止，所述半导体装置的特征在于，
具备：电压检测单元，检测所述两个半导体元件的连接节点以及固定电位间的电压值；在所述两个半导体元件截止的情况下，判定所述电压检测单元所检测的电压值与预定电压值的高低的单元；以及在该单元判定为比预定电压值低时，将所述两个半导体元件同时导通的单元。
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