CN117918050A - 半导体装置及过电流保护装置 - Google Patents

Abstract

抑制从电流监测用功率半导体元件输出的感测电流的检测信号产生的振荡。电压控制电路(1c)包括用于对施加到电流监测元件(1b)的栅极的栅极电压进行充电的二极管(D1)以及用于对栅极电压进行放电的二极管(D2)，并控制电流监测元件(1b)的栅极电压。输出元件(1a)的集电极和电流监测元件(1b)的集电极通过端子(C)与电源电压连接。输出元件(1a)的发射极经由端子(E)与负载(2)连接。电流监测元件1b的感测发射极与端子(SE)连接。二极管(D1)的阳极与输出元件(1a)的栅极和二极管(D2)的阴极连接，二极管(D1)的阴极与二极管(D2)的阳极以及电流监测元件(1b)的栅极连接。

Description

半导体装置及过电流保护装置

技术领域

本发明涉及半导体装置及过电流保护装置。

背景技术

近年来，作为功率半导体元件即IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)的下一代技术，正在进行碳化硅化合物半导体(SiC：Silicon carbide)元件、氮化镓化合物半导体(GaN)元件等下一代半导体元件的开发。

作为相关技术，例如提出了如下技术：根据半导体元件的导通来检测感测电流的检测信号的瞬态感测期间，基于瞬态感测期间中的感测电流的检测信号来进行半导体元件的控制(专利文献1)。另外，提出了包括导通侧二极管和关断侧二极管的半导体装置，该导通侧二极管相对于正的栅极电压正向地连接于与感测IGBT单元的栅极电极相连的导通侧电阻布线，关断侧二极管相对于正的栅极电压反向地连接于感测IGBT单元的关断侧电阻布线(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/211840号

专利文献2：日本特开2019-149558号公报

发明内容

技术问题

被称为IPS(Intelligent Power Switch：智能功率开关)的半导体装置具备主IGBT和感测IGBT，该主IGBT是负载工作用的功率半导体元件，该感测IGBT是供与在主IGBT流通的电流成比例的感测电流流通的电流监测用功率半导体元件。另外，IPS具备过电流检测电路，所述过电流检测电路根据感测电流的检测信号(感测电流检测信号)进行主IGBT的过电流检测。

但是，在上述那样的以往的IPS的构成中，在感测电流检测信号的瞬态的上升至下降的期间(瞬态感测期间)中，在感测电流检测信号中产生振荡(oscillation)。在该情况下，例如，如果产生超过额定值那样的电压值的振荡，则有可能引起过电流检测电路的误动作、IGBT等器件的击穿等，存在装置动作的可靠性降低这样的问题。

在一个方面，本发明的目的在于提供一种抑制从电流监测用功率半导体元件输出的感测电流的检测信号中产生的振荡的半导体装置及过电流保护装置。

技术方案

为了解决上述问题，提供一种半导体装置。半导体装置具有输出元件，电流监测元件和电压控制电路。输出元件基于驱动信号进行开关而使负载工作。电流监测元件监测在输出元件流通的电流。电压控制电路包括第一二极管和第二二极管，并控制施加到电流监测元件的栅极的栅极电压，该第一二极管对栅极电压进行充电，该第二二极管对栅极电压进行放电。

另外，为了解决上述问题，提供了过电流保护装置。过电流保护装置具有输出元件、电流监测元件、电压控制电路、控制电路、电流检测用电阻和过电流检测电路。输出元件经由电源端子与电源电压连接，经由输出端子与负载连接，并基于驱动信号进行开关而使负载工作。电流监测元件监测在输出元件流通的电流。电压控制电路包括第一二极管和第二二极管，并控制施加到电流监测元件的栅极的栅极电压，该第一二极管对栅极电压进行充电，该第二二极管对栅极电压进行放电。控制电路输出驱动信号来控制输出元件的开关。电流检测用电阻将从电流监测元件输出的感测电流作为电压的感测电流检测信号而输出。过电流检测电路通过比较感测电流检测信号与基准电压来检测输出元件的过电流状态。

技术效果

根据一个方面，能够抑制从电流监测用功率半导体元件输出的感测电流的检测信号产生的过冲。

本发明的上述以及其他目的、特征及优点通过与示出作为本发明的例子而优选的实施方式的附图相关联的以下的说明而变得明确。

附图说明

图1是用于说明半导体装置的一例的图。

图2是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。

图3是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。

图4是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。

图5是用于说明感测IGBT的自充电的图。

图6是示出模拟波形的一例的图。

图7是示出模拟波形的一例的图。

图8是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。

图9是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。

图10是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。

图11是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。

图12是示出过电流保护装置的构成的一例的图。

图13是示出过电流保护装置的构成的一例的图。

图14是示出过电流保护装置的构成的一例的图。

图15是示出过电流保护装置的构成的一例的图。

图16是示出过电流保护装置的构成的一例的图。

图17是示出过电流保护装置的构成的一例的图。

符号说明

1半导体装置

1a输出元件(主IGBT)

1b电流监测元件(感测IGBT)

1c 电压控制电路

D1 第一二极管

D2 第二二极管

2负载

s0驱动信号

G与输出元件的栅极连接的端子

C与输出元件以及电流监测元件的集电极连接的端子E与输出元件的发射极连接的端子

SE与电流监测元件的感测发射极连接的端子

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式进行说明。应予说明，在本说明书和附图中，有时通过对实质上具有相同功能的要素标注相同的符号由此省略重复说明。

图1是用于说明半导体装置的一例的图。半导体装置1包括输出元件1a，电流监测元件1b和电压控制电路1c。电压控制电路1c包括二极管D1(第一二极管)和二极管D2(第二二极管)，且电压控制电路1c控制电流监测元件1b的栅极电压，该二极管D1对施加于电流监测元件1b的栅极的栅极电压进行充电，该二极管D2对栅极电压进行放电。

输出元件1a和电流监测元件1b例如是IGBT、将IGBT和FWD(Free Wheeling Diode：续流二极管)形成一个芯片的RC(Reverse Conducting：反向导通)-IGBT。或者，也可以使用SiC器件。SiC器件有SiC-MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。应予说明，在下面的说明中，将输出元件称为主IGBT，将电流监测元件称为感测IGBT。

主IGBT 1a的集电极和感测IGBT 1b的集电极经由端子C与电源电压Vcc连接。主IGBT 1a的发射极经由端子E与负载2连接。感测IGBT 1b的感测发射极与端子SE连接。

另外，二极管D1的阳极与端子G、主IGBT 1a的栅极以及二极管D2的阴极连接，二极管D1的阴极与二极管D2的阳极以及感测IGBT 1b的栅极连接。

这里，主IGBT 1a基于驱动信号s0进行开关而使负载2工作。在该情况下，在存在基于驱动信号s0的主IGBT 1a的导通指示的情况下，主IGBT 1a导通，主IGBT 1a从集电极向发射极流通电流。另外，感测IGBT 1b是进行主IGBT 1a的电流监测的元件，在存在基于驱动信号s0的主IGBT 1a的导通指示的情况下，从集电极朝向感测发射极流通感测电流，该感测电流与在主IGBT 1a流通的电流成比例。

图2是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。半导体装置1-1具备主IGBT 1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c和过电流保护电路10。过电流保护电路10包括电阻Rs(电流检测用电阻)和过电流检测电路11。电阻Rs的一端与感测IGBT 1b的感测发射极以及过电流检测电路11的输入端连接，电阻Rs的另一端与主IGBT 1a的发射极以及负载2连接。

从电阻Rs的一端输出将从感测IGBT 1b输出的感测电流转换为电压而得的感测电流检测信号Vsense。另外，过电流检测电路11通过比较感测电流检测信号Vsense与基准电压，来检测主IGBT 1a的过电流状态。

在如上所述的半导体装置1-1中，具有如下构成：主IGBT 1a的栅极与感测IGBT 1b的栅极经由电压控制电路1c连接。由此，能够降低后述的自充电的影响，在感测电流检测信号Vsense的瞬态感测期间，能够抑制在感测电流检测信号Vsense产生的振荡。

图3是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。半导体装置1-1a具备主IGBT 1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c1和过电流保护电路10。电压控制电路1c1包括二极管D1、D1a、D2。二极管D1a的阳极与二极管D1的阴极连接，二极管D1a的阴极与二极管D2的阳极以及感测IGBT 1b的栅极连接。

这样，半导体装置1-1a是将二极管D1与二极管D1a串联连接的构成，其他构成与图2相同。应予说明，在图3的例子中，追加二极管D1a而使充电侧的二极管成为二级串联的构成，但也可以成为三级串联以上的构成而使串联级数增加。

在如上所述的半导体装置1-1a中，具有如下构成：主IGBT 1a的栅极与感测IGBT1b的栅极经由电压控制电路1c1连接。由此，能够降低后述的自充电的影响，在感测电流检测信号Vsense的瞬态感测期间，能够抑制在感测电流检测信号Vsense产生的振荡。

图4是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。半导体装置1-2具备主IGBT 1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-2和过电流保护电路10。电压控制电路1c-2包括二极管D1、D2和电容C0。

电容C0的一端与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极以及感测IGBT 1b的栅极连接，电容C0的另一端与主IGBT 1a的发射极连接。其他构成与图2相同。

在如上所述的半导体装置1-2中，具有如下构成：主IGBT 1a的栅极与感测IGBT 1b的栅极经由电压控制电路1c-2连接。由此，能够降低后述的自充电的影响，在感测电流检测信号Vsense的瞬态感测期间，能够抑制在感测电流检测信号Vsense产生的振荡。

＜感测IGBT的自充电＞

图5是用于说明感测IGBT的自充电的图。在IGBT那样的功率半导体元件中，在IGBT导通时产生被称为自充电的现象。

自充电是从IGBT的集电极注入的空穴对位于沟槽部的周围的栅极氧化膜进行充电而提高栅极电压这样的现象。

如果发生自充电，则不仅产生因从栅极驱动器输出的驱动信号s0的充电chg0引起的栅极电压的升高，而且还产生因自充电的充电chg1引起的栅极电压的升高。

另外，通常，感测IGBT 1b的芯片面积小于主IGBT 1a的芯片面积。这样，由于主IGBT 1a的芯片面积与感测IGBT 1b的芯片面积存在大小关系，因此主IGBT 1a的寄生GE(栅极-发射极)之间电容与感测IGBT 1b的寄生GE之间电容不同。

因此，在存在基于驱动信号s0的主IGBT 1a的导通指示的情况下，由于感测IGBT1b比主IGBT 1a更早地完成充电而开始导通，因此感测IGBT 1b的导通顺序先于主IGBT 1a。由此，感测IGBT 1b比主IGBT 1a先受到IGBT周边的布线路径上的物理差异所引起的电动势的影响。

这样，在感测IGBT 1b中，因自充电的充电chg1引起的栅极电压的升高先于主IGBT1a而出现。因此，在基于从感测IGBT 1b的感测发射极流通的感测电流而输出的感测电流检测信号Vsense中，在瞬态感测期间，产生因自充电的充电chg1引起的波形升高的振荡。

另外，如果振荡的电压电平高，则如上所述，有可能引起过电流检测电路的误动作、IGBT等器件的击穿等。在本发明中，鉴于这样的点，设为在感测IGBT的栅极连接包括双向二极管(二极管D1、D2)的电压控制电路的构成来实现振荡的抑制。

<模拟波形>

图6是示出模拟波形的一例的图。纵轴是感测电流检测信号Vsense的电压(V)，横轴是时间(s)。

〔波形k1〕是不具有电压控制电路的半导体装置(以往装置)的感测电流检测信号Vsense的波形。在主IGBT 1a和感测IGBT 1b导通的情况下，输出感测电流检测信号Vsense。

〔波形k2〕是具有电压控制电路1c的半导体装置1-1(图2)的感测电流检测信号Vsense的波形。在半导体装置1-1中，利用二极管D1的正向电压降，抑制自充电的影响，使感测IGBT 1b的栅极电压Vf降低，使感测电流检测信号Vsense的振荡降低。

〔波形k3〕是具有电压控制电路1c1的半导体装置1-1a(图3)的感测电流检测信号Vsense的波形。在半导体装置1-1a中，如上所述，是将二极管D1a与二极管D1串联连接的构成，对于充电侧的二极管将串联级数设为2级。通过使串联级数增加，从而与半导体装置1-1相比能够使正向电压Vf进一步降低，因此能够使感测IGBT 1b的栅极电压进一步降低。因此，感测电流检测信号Vsense的振荡进一步降低。

这样，根据本发明的构成，在感测电流检测信号Vsense的瞬态感测期间，能够抑制在感测电流检测信号Vsense产生的振荡。

图7是示出模拟波形的一例的图。纵轴是感测电流检测信号Vsense的电压(V)，横轴是时间(s)。

〔波形k11〕是不具有电压控制电路的半导体装置(以往装置)的感测电流检测信号Vsense的波形。在主IGBT 1a和感测IGBT 1b导通的情况下，输出感测电流检测信号Vsense。

〔波形k12〕是具有电压控制电路1c的半导体装置1-1(图2)的感测电流检测信号Vsense的波形。在半导体装置1-1中，利用二极管D1的正向电压降，使感测IGBT 1b的栅极电压降低，使感测电流检测信号Vsense的振荡降低。

〔波形k13〕是具有电压控制电路1c-2的半导体装置1-2(图4)的感测电流检测信号Vsense的波形。在半导体装置1-2中，如上所述，是除了二极管D1、D2之外还具有电容C0的构成。

这里，在时刻t1感测IGBT 1b导通的情况下，在感测电流检测信号Vsense产生电压的跳变(过冲)。因此，在半导体装置1-2中，通过设置电容C0，电容C0向主IGBT 1a的发射极输送因自充电而蓄积于感测IGBT 1b的栅极的电荷。

由此，在半导体装置1-2中，能够抑制感测电流检测信号Vsense的振荡的降低，并且还能够抑制感测IGBT 1b导通时的栅极电压的跳变。

<变形例>

图8是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。半导体装置1-3具备主IGBT 1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-3和过电流保护电路10。电压控制电路1c-3包括二极管D1、D2以及电阻R1(第一电阻)、R2(第二电阻)。电阻R1、R2构成分压电路。

主IGBT 1a的集电极和感测IGBT 1b的集电极经由端子C与电源电压Vcc连接。主IGBT 1a的发射极经由端子E与负载2连接。

主IGBT 1a的栅极与端子G、二极管D1的阳极、二极管D2的阴极以及电阻R1的一端连接。感测IGBT 1b的栅极与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极、电阻R1的另一端以及电阻R2的一端连接。电阻R2的另一端与感测IGBT 1b的感测发射极以及端子SE连接。

另外，过电流保护电路10包括电阻Rs(电流检测用电阻)和过电流检测电路11。电阻Rs的一端与感测IGBT 1b的感测发射极、电阻R2的另一端以及过电流检测电路11的输入端连接，电阻Rs的另一端与主IGBT 1a的发射极以及负载2连接。

在如上所述的半导体装置1-3中，在电压控制电路1c-3中，包括二极管D1、D2的双向二极管配置在主IGBT 1a的栅极与感测IGBT 1b的栅极之间，还具有将主IGBT 1a的栅极电压分压并将分压后的电压施加到感测IGBT 1b的栅极的电阻R1、R2。

在这样的半导体装置1-3的构成中，也能够在感测电流检测信号Vsense的瞬态感测期间，抑制在感测电流检测信号Vsense产生的振荡。另外，由于能够通过分压电阻来降低感测IGBT 1b的栅极电压，因此能够补偿由二极管D1引起的正向电压降而进一步降低感测IGBT 1b的栅极电压，能够高效地抑制自充电的影响。

图9是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。半导体装置1-4具备主IGBT 1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-4和过电流保护电路10。电压控制电路1c-4包括二极管D1、D2、电阻R1、R2和电容C0。

电容C0的一端与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极、电阻R1的另一端、电阻R2的一端以及感测IGBT 1b的栅极连接。电容C0的另一端与电阻R2的另一端以及感测IGBT 1b的感测发射极连接。其他构成与图8相同。

在上述那样的半导体装置1-4中，在电压控制电路1c-4中，包括二极管D1、D2的双向二极管配置在主IGBT 1a的栅极与感测IGBT 1b的栅极之间，而且具有将主IGBT 1a的栅极电压分压并将分压后的电压施加到感测IGBT1b的栅极的电阻R1、R2。进而，在感测IGBT1b的栅极与感测发射极之间配置有电容C0。

在这样的半导体装置1-4的构成中，也能够在感测电流检测信号Vsense的瞬态感测期间，抑制在感测电流检测信号Vsense产生的振荡。另外，由于能够通过分压电阻来降低感测IGBT 1b的栅极电压，因此能够补偿由二极管D1引起的正向电压降而进一步降低感测IGBT 1b的栅极电压。进而，还具有通过电容C0向感测发射极侧传输因自充电产生的电荷的效果。

图10示出了包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。半导体装置1-5具备主IGBT 1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-5和过电流保护电路10。电压控制电路1c-5包括二极管D1、D2和电阻R3。

电阻R3的一端与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极以及感测IGBT 1b的栅极连接。电阻R3的另一端与感测IGBT 1b的感测发射极连接。其他构成与图2相同。

在如上所述的半导体装置1-5中，在电压控制电路1c-5中，包括二极管D1、D2的双向二极管配置在主IGBT 1a的栅极与感测IGBT 1b的栅极之间，而且在感测IGBT 1b的栅极与感测发射极之间配置有电阻R3。

在这样的半导体装置1-5的构成中，也能够在感测电流检测信号Vsense的瞬态感测期间，抑制在感测电流检测信号Vsense产生的振荡。另外，由于与正向电压Vf的降低量相应地降低后的电压因电阻R3而进一步降低，因此能够补偿由二极管D1引起的正向电压降而进一步降低感测IGBT 1b的栅极电压，能够抑制自充电的影响。

图11是示出包括过电流保护电路的半导体装置的构成的一例的图。半导体装置1-6具备主IGBT 1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-6和过电流保护电路10。电压控制电路1c-6包括二极管D1、D2、电阻R3和电容C0。

电容C0的一端与二极管D1的阴极、二极管D2的阳极、电阻R3的一端以及感测IGBT1b的栅极连接。电容C0的另一端与电阻R3的另一端以及感测IGBT 1b的感测发射极连接。其他构成与图10相同。

在如上所述的半导体装置1-6中，在电压控制电路1c-6中，包括二极管D1、D2的双向二极管配置在主IGBT 1a的栅极与感测IGBT 1b的栅极之间，而且在感测IGBT 1b的栅极与感测发射极之间配置有电阻R3。进而，在感测IGBT 1b的栅极与感测发射极之间配置有电容C0。

在这样的半导体装置1-6的构成中，也能够在感测电流检测信号Vsense的瞬态感测期间，抑制在感测电流检测信号Vsense产生的振荡。另外，由于与正向电压Vf的降低量相应地降低后的电压因电阻R3而进一步降低，因此能够补偿由二极管D1引起的正向电压降而进一步降低感测IGBT 1b的栅极电压。进而，还具有通过电容C0向感测发射极侧传输因自充电产生的电荷的效果。

＜过电流保护装置＞

以下，对适用于本发明的半导体装置的过电流保护装置进行说明。图12是示出过电流保护装置的构成的一例的图。过电流保护装置10-1包括输入端子IN、输出端子OUT、电源端子VT和接地端子GND。

向输入端子IN输入从微型计算机等输出的脉冲状的控制信号。输出端子OUT与负载2连接。电源端子VT与电源电压Vcc连接，接地端子GND与地线(GND)连接。

另外，过电流保护装置10-1具备主IGBT 1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c、电阻Rs、过电流检测电路11和控制电路12。控制电路12包括逻辑电路12a和栅极驱动器12b。

逻辑电路12a接收通过输入端子IN输入的控制信号，生成使主IGBT 1a导通或关断的逻辑信号。栅极驱动器12b基于从逻辑电路12a输出的逻辑信号，生成将主IGBT 1a导通或关断的驱动信号s0并施加到主IGBT 1a的栅极。

电阻Rs连接在感测IGBT 1b的感测发射极与主IGBT 1a的发射极之间，对从感测发射极流出的感测电流在电阻Rs流通而产生的电位进行检测。由此，感测电流被检测为感测电流检测信号Vsense。

过电流检测电路11通过比较感测电流检测信号Vsense与基准电压来检测主IGBT1a是否为过电流状态，在检测到过电流状态的情况下，输出过电流检测信号s1。如果逻辑电路12a检测到过电流检测信号s1，则使主IGBT 1a关断。

如此，由于具有图2的半导体装置1-1的构成的过电流保护装置10-1能够抑制感测电流检测信号Vsense的振荡，因此能够防止由振荡引起的过电流检测电路11的误动作而进行高精度的过电流检测、保护。应予说明，虽然图中未示出，但是也可以如图3中所述那样将充电侧的二极管D1设为多级串联的构成。

图13是示出过电流保护装置的构成的一例的图。过电流保护装置10-2具备主IGBT1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-2、电阻Rs、过电流检测电路11和控制电路12。过电流保护装置10-2是应用了图4中的半导体装置1-2的装置。在过电流保护装置10-2中，也能够抑制感测电流检测信号Vsense的振荡，能够防止由振荡引起的过电流检测电路11的误动作而进行高精度的过电流检测、保护。

图14是示出过电流保护装置的构成的一例的图。过电流保护装置10-3具备主IGBT1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-3、电阻Rs、过电流检测电路11和控制电路12。过电流保护装置10-3是应用了图8中的半导体装置1-3的装置。在过电流保护装置10-3中，也能够抑制感测电流检测信号Vsense的振荡，能够防止由振荡引起的过电流检测电路11的误动作而进行高精度的过电流检测、保护。

图15是示出过电流保护装置的构成的一例的图。过电流保护装置10-4具备主IGBT1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-4、电阻Rs、过电流检测电路11和控制电路12。过电流保护装置10-4是应用了图9中的半导体装置1-4的装置。在过电流保护装置10-4中，也能够抑制感测电流检测信号Vsense的振荡，能够防止由振荡引起的过电流检测电路11的误动作而进行高精度的过电流检测、保护。

图16是示出过电流保护装置的构成的一例的图。过电流保护装置10-5具备主IGBT1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-5、电阻Rs、过电流检测电路11和控制电路12。过电流保护装置10-5是应用了图10中的半导体装置1-5的装置。在过电流保护装置10-5中，也能够抑制感测电流检测信号Vsense的振荡，能够防止由振荡引起的过电流检测电路11的误动作而进行高精度的过电流检测、保护。

图17是示出过电流保护装置的构成的一例的图。过电流保护装置10-6具备主IGBT1a、感测IGBT 1b、电压控制电路1c-6、电阻Rs、过电流检测电路11和控制电路12。过电流保护装置10-6是应用了图11中的半导体装置1-6的装置。在过电流保护装置10-6中，也能够抑制感测电流检测信号Vsense的振荡，能够防止由振荡引起的过电流检测电路11的误动作而进行高精度的过电流检测、保护。

如上所述，根据本发明，能够抑制在从电流监测用功率半导体元件输出的感测电流检测信号产生的振荡。另外，由于能够通过元件数少的无源部件有效地抑制振荡，因此不需要用于对振荡进行检测控制的复杂的电路，还起到抑制电路规模的增大的效果。

以上，虽然例示了实施方式，但是实施方式所示的各部分的构成可以置换为具有相同功能的其他构成。另外，也可以附加其他任意的构成物、工序。此外，可以将上述实施方式中的任意两个以上的构成(特征)相组合。

上述内容仅示出了本发明的原理。进而，对于本领域技术人员而言，能够进行许多变形、变更，本发明并不限于上述所示、说明的正确的构成和应用例，对应的所有变形例和等同物被视为基于所附的权利要求及其等同物的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：

输出元件，其基于驱动信号进行开关而使负载工作；

电流监测元件，其监测在所述输出元件流通的电流；以及

电压控制电路，其包括第一二极管和第二二极管，并控制施加于所述电流监测元件的栅极的栅极电压，所述第一二极管对所述栅极电压进行充电，所述第二二极管对所述栅极电压进行放电。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

所述第一二极管的阳极与所述输出元件的栅极以及所述第二二极管的阴极连接，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极以及所述电流监测元件的栅极连接。

3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

所述输出元件和所述电流监测元件是功率半导体元件，是IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)、RC(Reverse Conducting)-IGBT、SiC(Silicon carbide)器件中的一种。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

所述半导体装置还具有：电流检测用电阻，其将从所述电流监测元件输出的感测电流作为电压的感测电流检测信号而输出；以及过电流检测电路，其通过比较所述感测电流检测信号与基准电压来检测所述输出元件的过电流状态。

5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，

所述电流监测元件的感测发射极与所述电流检测用电阻的一端以及所述过电流检测电路的输入端连接，

所述输出元件的集电极与所述电流监测元件的集电极以及电源电压连接，

所述输出元件的发射极与所述电流检测用电阻的另一端以及所述负载连接。

6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

所述电压控制电路所包括的所述第一二极管由多个二极管串联连接而形成。

7.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有电容，所述电容的一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极以及所述电流监测元件的栅极连接，所述电容的另一端与所述输出元件的发射极连接。

8.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有包括第一电阻和第二电阻的分压电路，所述第一电阻的一端与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极以及所述输出元件的栅极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极、所述第二电阻的一端以及所述电流监测元件的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述电流监测元件的感测发射极连接。

9.根据权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有电容，所述电容的一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极、所述第一电阻的另一端以及所述电流监测元件的栅极连接，所述电容的另一端与所述第二电阻的另一端以及所述电流监测元件的感测发射极连接。

10.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有电阻，所述电阻的一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极以及所述电流监测元件的栅极连接，所述电阻的另一端与所述电流监测元件的感测发射极连接。

11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有电容，所述电容的一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极、所述电阻的一端以及所述电流监测元件的栅极连接，所述电容的另一端与所述电阻的另一端以及所述电流监测元件的感测发射极连接。

12.一种过电流保护装置，其特征在于，具有：

输出元件，其经由电源端子与电源电压连接，经由输出端子与负载连接，并基于驱动信号进行开关而使所述负载工作；

电流监测元件，其监测在所述输出元件流通的电流；

电压控制电路，其包括第一二极管和第二二极管，并控制施加于所述电流监测元件的栅极的栅极电压，所述第一二极管对所述栅极电压进行充电，所述第二二极管对所述栅极电压进行放电；

控制电路，其输出所述驱动信号来控制所述输出元件的开关；

电流检测用电阻，其将从所述电流监测元件输出的感测电流作为电压的感测电流检测信号而输出；以及

过电流检测电路，其通过比较所述感测电流检测信号与基准电压来检测所述输出元件的过电流状态。

13.根据权利要求12所述的过电流保护装置，其特征在于，

所述第一二极管的阳极与所述输出元件的栅极以及所述第二二极管的阴极连接，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极以及所述电流监测元件的栅极连接。

14.根据权利要求12所述的过电流保护装置，其特征在于，

所述电流监测元件的感测发射极与所述电流检测用电阻的一端以及所述过电流检测电路的输入端连接，

所述输出元件的集电极与所述电流监测元件的集电极以及所述电源电压连接，

所述输出元件的发射极与所述电流检测用电阻的另一端以及所述负载连接。

15.根据权利要求12所述的过电流保护装置，其特征在于，

所述电压控制电路所包括的所述第一二极管由多个二极管串联连接而形成。

16.根据权利要求13所述的过电流保护装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有电容，所述电容的一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极以及所述电流监测元件的栅极连接，所述电容的另一端与所述输出元件的发射极连接。

17.根据权利要求13所述的过电流保护装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有包括第一电阻和第二电阻的分压电路，所述第一电阻的一端与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极以及所述输出元件的栅极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极、所述第二电阻的一端以及所述电流监测元件的栅极连接，所述第二电阻的另一端与所述电流监测元件的感测发射极连接。

18.根据权利要求17所述的过电流保护装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有电容，所述电容的一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极、所述第一电阻的另一端以及所述电流监测元件的栅极连接，所述电容的另一端与所述第二电阻的另一端以及所述电流监测元件的感测发射极连接。

19.根据权利要求13所述的过电流保护装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有电阻，所述电阻的一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极以及所述电流监测元件的栅极连接，所述电阻的另一端与所述电流监测元件的感测发射极连接。

20.根据权利要求19所述的过电流保护装置，其特征在于，

所述电压控制电路还具有电容，所述电容的一端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阳极、所述电阻的一端以及所述电流监测元件的栅极连接，所述电容的另一端与所述电阻的另一端以及所述电流监测元件的感测发射极连接。