DE4316275A1 - MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung mit Lastkurzschlußschutz bei geringer Wärmeabfuhr - Google Patents

MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung mit Lastkurzschlußschutz bei geringer Wärmeabfuhr

Info

Publication number
DE4316275A1
DE4316275A1 DE4316275A DE4316275A DE4316275A1 DE 4316275 A1 DE4316275 A1 DE 4316275A1 DE 4316275 A DE4316275 A DE 4316275A DE 4316275 A DE4316275 A DE 4316275A DE 4316275 A1 DE4316275 A1 DE 4316275A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mos
power switching
drain
gate
bipolar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4316275A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4316275C2 (de
Inventor
Kraisorn Throngnumchai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of DE4316275A1 publication Critical patent/DE4316275A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4316275C2 publication Critical patent/DE4316275C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/62—Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine MOS Leistungshalbleiter- Schalteinrichtung, die gegen einen Lastkurzschluß geschützt ist. Diese MOS (metal-oxide-semiconductor) Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung sorgt dafür, daß sie bei geringer Wärmeabfuhr nicht zusätzlich aufgeheizt und zerstört wird, wenn ein Lastkurzschluß auftritt.
In der Vergangenheit wurden bereits mehrere MOS Leistungshalbleiter- Schalteinrichtungen der genannten Art vorgeschlagen. So ist beispiels­ weise aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 64-68005 aus 1989 eine Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 mit Lastschutz­ funktion bekannt. Der innere Aufbau dieser Leistungs-MOSFET-Schalt­ einrichtung ist in Fig. 1A dargestellt, wobei die Fig. 1B die zugehörige I- V (Strom-Spannungs-)Charakteristik zeigt. Entsprechend Fig. 1A ent­ hält die Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 einen Leistungs-MOS- FET FET1, einen MOSFET FET2 und einen Bipolar-Transistor Tr1. Die Wir­ kungsweise dieser Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 wird nachfol­ gend näher beschrieben. Der Leistungsverbrauch innerhalb des Chips durch den Leistungs-MOSFET FET1 wird auf der Grundlage einer Kombi­ nation der Drain-Source-Spannung VDS dieses MOSFET′s und des Drain- Stromes ID detektiert. Erreicht der detektierte Leistungsverbrauch einen vorbestimmten Wert, so wird die Gate-Source-Spannung VGS abgeschal­ tet, was zum Abschalten dieses Leistungs-MOSFET FET1 führt. Das be­ deutet, daß die Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 innerhalb eines sogenannten sicheren Betriebsbereichs (ASO bzw. Area of Safety Opera­ tion) dieses Leistungs-MOSFET′s (siehe Fig. 1B) kontinuierlich arbeiten kann.
Aufgrund des genannten ASO Bereichs ist die Leistungs-MOSFET-Schalt­ einrichtung 7 also vor elektrischer Zerstörung infolge zu hohen Leistungs­ verbrauchs geschützt. Es kann somit verhindert werden, daß die Lei­ stungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 durch Auftreten besonderer Lastbe­ dingungen zu stark erwärmt und damit zerstört wird.
Die Fig. 2 zeigt beispielsweise den Einsatz der oben beschriebenen Lei­ stungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 zum Treiben einer Last RL. Genauer gesagt ist in Fig. 2A ein Schaltungsdiagramm dieser Lasttreiberschal­ tung dargestellt, während die Fig. 2B eine I-V (Strom-Spannungs-)Cha­ rakteristik der Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 zeigt. Entspre­ chend der Fig. 2A ist der Drain-Anschluß dieser MOSFET-Schalteinrich­ tung 7 über die Last RL mit einer nicht dargestellten Spannungsversor­ gung zur Lieferung einer Spannung VDD verbunden, während ein Source- Anschluß der Schalteinrichtung 7 geerdet ist. Ein Gate-Anschluß der Schalteinrichtung 7 ist über einen Widerstand RIN an eine Gate-Treiber­ spannung VIN gelegt.
Tritt im Bereich der Last RL ein außerordentlicher Zustand auf, beispiels­ weise ein Kurzschluß, so wird der Arbeitspunkt dieser Schaltung gemäß Fig. 2B auf einen Punkt "0" zurückgenommen, da dann die Spannung VDD der Spannungsversorgung direkt am Drain-Anschluß dieser Lei­ stungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 liegt. Dieser neue Arbeitspunkt "0" befindet sich innerhalb des ASO Bereichs, der durch die punktierte Linie in Fig. 2B markiert ist, so daß die Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 wirksam geschützt wird.
Die oben beschriebene Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 mit Last­ schutzfunktion weist jedoch einige Nachteile auf.
Da ist im wesentlichen die Tatsache, daß gemäß dem Schaltungsdiagramm nach Fig. 1A der Drain-Anschluß D des Leistungs-MOSFET′s FET1 über eine Reihenschaltung der Widerstände R1 und R2 mit dem Source-An­ schluß S dieses MOSFET′s FET1 verbunden ist, und zwar auch dann, wenn dieser MOSFET FET1 infolge des Abschaltens der Gate-Spannung ausge­ schaltet ist. Daher kann auch in diesem Zustand ein Strom I₂ vom Drain- Anschluß D über die Widerstände R1 und R2 zum Source-Anschluß S flie­ ßen. Im Ergebnis wird somit ein großer Leckstrom für den Fall erhalten, daß die Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 7 ausgeschaltet ist, was zu einem höheren Leistungsverbrauch führt.
Eine andere konventionelle Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung, die in einer Stromdetektorschaltung verwendet wird, ist aus dem US-Patent Nr. 4,553,084 von Wrathall bekannt, ausgegeben am 12. November 1985. Die­ se konventionelle Schaltung ist eine sogenannte "Stromspiegeltyp- Lastschutzschaltung".
Die Fig. 3 zeigt den Aufbau dieser Stromspiegeltyp-Lastschutzschal­ tung, während in Fig. 4 eine I-V-Charakteristik einer Leistungs-MOS- FET-Schalteinrichtung 10A dargestellt ist, die in der Stromspiegeltyp- Lastschutzschaltung (siehe Kurve 20) verwendet wird. Darüber hinaus sind weitere I-V-Charakteristika erläutert. Wie die Fig. 4 erkennen läßt, wird der Drain-Strom der Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung 10A auf einen Spitzen-Drain-Strom IDP begrenzt, wenn bei dieser Stromspiegeltyp- Lastschutzschaltung eine Last 12 kurzgeschlossen wird.
Bei der genannten konventionellen Stromspiegeltyp-Lastchutzschaltung bestimmt sich der Leistungsverbrauch des Leistungs-MOSFET′s 10A durch das Produkt aus einem den MOSFET 10A durchfließenden Strom und einer an ihn angelegten Spannung, so daß sich ein hoher Leistungs­ verbrauch ergibt, wenn die angelegte Spannung ansteigt und der Strom­ wert konstant bleibt. Der sichere Betriebsbereich (ASO) weist daher eine charakteristische Kurve auf, die in ihrem rechten Teil abgesenkt ist. Da, wie bereits erwähnt, der Stromwert am Spitzenstromwert IDP (siehe Fig. 4 konstant bleibt, wenn die Last 12 kurzgeschlossen ist, wird die Span­ nung VDD der Spannungsversorgung direkt an die Leistungs-MOSFET- Schalteinrichtung 10A angelegt. Der Leistungsverbrauch P des MOSFET′s 10A bei kurzgeschlossener Last wird dann durch die folgende Gleichung definiert:
P=IDP×VDD.
Der sich ergebende Leistungsverbrauch P nimmt einen sehr hohen Wert an, wodurch eine sehr hohe Wärmemenge entstehen kann. Da jedoch die Leistungs-MOSFET-Schalteinrichtung auch bei einer derart hohen Wär­ mebelastung sicher im ASO Bereich arbeiten soll, muß sie entsprechend groß ausgelegt werden, was oftmals zu Beeinträchtigungen hinsichtlich der Freiheitsgrade bei der Wärmeableitung führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Proble­ me bei den konventionellen MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtun­ gen zu überwinden und eine MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung mit Schutzfunktion zu schaffen, die einen wesentlich verringerten Lei­ stungsverbrauch beim Auftreten einer abnormalen Situation aufweist, beispielsweise bei einer kurzgeschlossenen Last.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine MOS Leistungshalblei­ ter-Schalteinrichtung mit sehr kleinem Spitzenstrom im Ausschaltzu­ stand zu schaffen.
Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, eine MOS Leistungs-Schalt­ einrichtung mit geringer Wärmeabfuhr anzugeben, die sich an solchen Stellen, beispielsweise im Innern eines Kraftfahrzeugs, anordnen läßt, an denen ein Benutzer die Schalteinrichtung direkt berühren kann, und zwar auch dann, wenn der obenerwähnte abnormale Zustand bzw. Kurzschluß aufgetreten ist.
Lösungen der gestellten Aufgaben finden sich in den jeweils nebengeord­ neten Patentansprüchen. Dagegen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung in den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen gekennzeich­ net.
Eine MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung 100 nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement 101, dessen Drain mit dem Drain- Anschluß D und dessen Source mit dem Source-Anschluß S verbunden ist;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung 102, deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements 101 und deren Gate mit dem Gate-An­ schluß G sowie mit einem Gate des MOS Leistungsschaltelements 101 ver­ bunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement 103, dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß G als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement 101 und MOS Halbleiterelement 102 verbunden ist, und dessen Emitter sowohl mit dem Source-Anschluß S als auch mit dem Source-Bereich des MOS Leistungsschaltelements 101 verbunden ist; und
  • - ein Strombegrenzungselement 104 zwischen einem Source-Bereich der MOS Halbleitereinrichtung 102 und einer Basis des bipolaren Steuere­ lements 103, wobei für den Fall, daß keine Gate-Vorspannung VIN an den Gate-Anschluß G angelegt wird, wenigstens die MOS Halbleitereinrich­ tung 102 ausgeschaltet ist, um zu verhindern, daß über irgendeinen Stromweg ein Strom vom Drain-Anschluß D zum Source-Anschluß S fließt.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) Leistungsschalteinrichtung 200, 250 mit einem Drainanschluß D, einem Sourceanschluß S und einem Gate-Anschluß G:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement 101, dessen Drain mit dem Drain- Anschluß D und dessen Source mit dem Source-Anschluß S verbunden ist;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung 102, deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements 101 und deren Gate sowohl mit dem Gate- Anschluß G als auch mit dem Gate des MOS Leistungsschaltelements 101 verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement 103, dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß G als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement 101 und MOS Halbleiterelement 102 verbunden ist, und dessen Emitter sowohl mit dem Source-Anschluß S als auch mit dem Source-Bereich des MOS Leistungsschaltelements 101 verbunden ist; und
  • - ein Vorwärtsvorspannungs-Steuerelement 106, 106B zwischen ei­ nem Source-Bereich der MOS Halbleitereinrichtung 102 und einer Basis des bipolaren Steuerelements 103 zur Steuerung einer Vorwärtsvorspan­ nung VF, die zwischen Basis und Emitter des bipolaren Steuerelements 103 angelegt wird.
Nach einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine MOS (Metall-Oxid-Halbleiter)-Leistungsschalteinrichtung 300 mit einem Drain-Anschluß D, einem Source-Anschluß S und einem Gate-Anschluß
  • - ein MOS Leistungsschaltelement 101, dessen Drain mit dem Drain- Anschluß D und dessen Source mit dem Source-Anschluß S verbunden sind;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung 102, deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements 101 und deren Gate sowohl mit dem Gate- Anschluß G als auch mit dem Gate des MOS Leistungsschaltelements 101 verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement 103, dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß G als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement 101 und MOS Halbleiterelement 102 verbunden ist, und dessen Basis mit einem Source-Bereich der MOS Halbleitereinrichtung 102 verbunden ist; und
  • - einen Widerstand 108 zwischen dem Emitter des bipolaren Steuere­ lements 103 und dem Source-Bereich der MOS Leistungsschalteinrich­ tung 101 zur Steuerung sowohl eines Spitzen-Drain-Stromes ID-P der MOS Leistungsschalteinrichtung 300 als auch einer Spitzen-Drain-Spannung VDS-P dieser MOS Leistungsschalteinrichtung 300.
Nach einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine MOS Leistungsschalteinrichtung 400, 450 mit einem Drain-Anschluß D, einem Source-Anschluß S und einem Gate-Anschluß G:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement 101, dessen Drain mit dem Drain- Anschluß D und dessen Source mit dem Source-Anschluß S verbunden sind;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung 102, deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements 101 und deren Gate mit dem Gate-An­ schluß G sowie mit einem Gate des MOS Leistungsschaltelements 101 ver­ bunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement 103, dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß G als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement 101 und MOS Halbleiterelement 102 verbunden ist, und dessen Basis mit einem Source-Bereich der MOS Halbleitereinrichtung 102 verbunden ist; und
  • - ein Vorwärtsvorspannungs-Steuerelement 109, 109B zwischen ei­ nem Emitter des bipolaren Halbleitersteuerelements 103 und dem Source- Bereich des MOS Leistungsschaltelements 101 zwecks Steuerung einer Vorwärtsvorspannung VF3, VF4, die zwischen der Basis und dem Emitter des bipolaren Steuerelements 1043 anliegt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine MOS Leistungs­ schalteinrichtung 500 mit einem Drain-Anschluß D, einem Source-An­ schluß S und einem Gate-Anschluß G:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement 101, dessen Drain mit dem Drain- Anschluß D und dessen Source mit dem Source-Anschluß S verbunden sind;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung 102, deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements 101 und deren Gate sowohl mit dem Gate- Anschluß G also auch mit einem Gate des MOS Leistungsschaltelements 101 verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement 103, dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß G als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement 101 und MOS Halbleiterelement 102 verbunden ist;
  • - eine Diode 106 zwischen einem Source-Bereiche der MOS Halbleiter­ einrichtung 102 und einer Basis des bipolaren Steuerelements 103; und
  • - einen Widerstand 108 zwischen einem Emitter des bipolaren Steu­ erelements 103 und dem Source-Bereich des MOS Leistungsschaltele­ ments 101, so daß dann, wenn keine Gate-Vorspannung VIN an den Gate- Anschluß G angelegt wird, wenigstens die MOS Halbleitereinrichtung 102 ausgeschaltet wird, um zu verhindern, daß über irgendwelche Stromwege ein Strom vom Drain-Anschluß D zum Source-Anschluß S fließt.
Schließlich enthält nach einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Er­ findung eine MOS (Metall-Oxid-Halbleiter)-Leistungsschalteinrichtung 600 mit einem Drain-Anschluß D, einem Source-Anschluß S und einem Gate-Anschluß G:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement 610, dessen Drain mit dem Drain- Anschluß D und dessen Source mit dem Source-Anschluß S verbunden sind;
  • - eine erste MOS Halbleitereinrichtung 611, deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements 610 und deren Gate sowohl mit dem Gate-Anschluß G als auch mit einem Gate des MOS Leistungsschalt­ elements 610 verbunden sind;
  • - eine zweite MOS Halbleitereinrichtung 612, deren Drain gemeinsam mit beiden Drains von MOS Leistungsschaltelement 610 und erster MOS Halbleitereinrichtung 611 verbunden ist, und deren Gate gemeinsam mit beiden Gates von MOS Leistungsschaltelement 610 und erster MOS Halb­ leitereinrichtung 611 verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement 613, dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß G als auch mit den Gates von MOS Leistungs­ schaltelement 610 und erster und zweiter MOS Halbleitereinrichtung 611, 612 verbunden ist, und dessen Emitter mit dem Source-Anschluß S ver­ bunden ist;
  • - einen ersten Widerstand 614 zwischen einem Source-Bereich der zweiten MOS Halbleitereinrichtung 612 und einer Basis des bipolaren Steuerelements 613; und
  • - einem zweiten Widerstand 615 zwischen Basis und Emitter des bipo­ laren Steuerelements 613, wobei ferner die Basis des bipolaren Steuerele­ ments 613 mit dem Source-Bereich der ersten MOS Halbleitereinrichtung 611 verbunden ist, so daß für den Fall, daß keine Gate-Vorspannung VIN an den Gate-Anschluß G angelegt wird, wenigstens die zweite MOS Halb­ leitereinrichtung 612 ausgeschaltet ist, um zu verhindern, daß über ir­ gendeinen Stromweg Strom vom Drain-Anschluß D zum Source-Anschluß S fließt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä­ her beschrieben. Es zeigt
Fig. 1A ein internes Schaltungsdiagramm einer konventionellen MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung,
Fig. 1B eine I-V (Strom-Spannungs-)Charakteristik der Schalteinrich­ tung nach Fig. 1A,
Fig. 2A eine Schaltungsanordnung einer Lasttreiberschaltung mit der konventionellen MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung nach Fig. 1A,
Fig. 2B eine I-V-Charakteristik dieser Lasttreiberschaltung nach Fig. 2A,
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer Stromspiegeltyp-Stromdetektor­ schaltung mit einer anderen konventionellen MOS Leistungshalbleiter- Schalteinrichtung,
Fig. 4 verschiedene I-V (Strom-Spannungs-) Charakteristika herkömm­ licher Einrichtung und einer erfindungsgemäßen Einrichtung,
Fig. 5A ein internes Schaltungsdiagramm einer MOS Leistungshalblei­ ter-Schalteinrichtung 100 nach einem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung,
Fig. 5B eine I-V (Strom-Spannungs-)Charakteristik der ersten MOS Lei­ stungshalbleiter-Schalteinrichtung 100,
Fig. 6A ein internes Schaltungsdiagramm einer anderen MOS Leistungs­ halbleiter-Schalteinrichtung 200 nach einem zweiten bevorzugten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6B ein internes Schaltungsdiagramm einer modifizierten zweiten MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung 250 nach der Erfindung,
Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm einer dritten MOS Leistungshalbleiter- Schalteinrichtung 300 nach der Erfindung,
Fig. 8A ein internes Schaltungsdiagramm einer vierten MOS Leistungs­ halbleiter-Schalteinrichtung 400 nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8B ein internes Schaltungsdiagramm einer modifizierten vierten MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung 450 nach der Erfindung,
Fig. 9 ein internes Schaltungsdiagramm einer fünften MOS Leistungs­ halbleiter-Schalteinrichtung 500 nach der Erfindung, und
Fig. 10 ein internes Schaltungsdiagramm einer sechsten MOS Lei­ stungshalbleiter-Schalteinrichtung 600 nach der Erfindung.
Schaltungsanordnung einer ersten MOS Schalteinrichtung 100
Die Fig. 5A zeigt eine Schaltungsanordnung einer MOS Leistungshalblei­ ter-Schalteinrichtung 100 nach einem ersten bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung.
Gemäß Fig. 5A enthält die erste MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrich­ tung 100 ein erstes MOS Leistungsschaltelement 101, eine MOS Halblei­ tereinrichtung 102, ein Halbleitersteuerelement 103 vom Bipolartyp und einen Widerstand 104 mit einem Widerstandswert RB, wobei der Wider­ stand 104 zwischen einem Source-Anschluß der MOS Halbleitereinrich­ tung 102 und einem Basisanschluß des Halbleitersteuerelements 103 vom Bipolartyp liegt. Das MOS Leistungsschaltelement 101 kann beispielswei­ se ein Leistungs-MOSFET (metal oxide-semiconductor field-effect tran­ sistor) oder ein IGBT sein (insulated gate bipolar transistor). Ferner kann die MOS Halbleitereinrichtung 102 ein Vertikal MOSFET, Lateral MOSFET, ein Vertikal IGBT, ein Lateral IGBT oder ein TFT (Dünnfilmtran­ sistor) sein. Als Halbleitersteuerelement 103 vom Bipolartyp kann ein bi­ polarer Transistor oder ein bipolarer Transistor vom TFT Tvp zur Anwen­ dung gelangen.
Genauer gesagt sind jeweils ein Drain-Anschluß und ein Gate-Anschluß des MOS Leistungsschaltelements 101 jeweils mit einem Drain-Anschluß und einem Gate-Anschluß der MOS Halbleitereinrichtung 102 verbunden. Ein Kollektor des bipolaren Steuerelements 103 ist mit den Gate-An­ schlüssen vom MOS Leistungsschaltelement 101 und von der MOS Halb­ leitereinrichtung 102 verbunden. Ein Emitter dieses bipolaren Steuerele­ ments 103 ist mit einem Source-Anschluß des MOS Leistungsschaltele­ ments 101 verbunden. Eine Basis des bipolaren Steuerelements 103 liegt über dem Widerstand 104 an einem Source-Anschluß der MOS Halbleiter­ einrichtung 102. Die Schaltungselemente 101 bis 104 bilden die oben be­ schriebene erste MOS Leistungsschalteinrichtung 100 mit drei Anschlüs­ sen D, S und G, an die vorbestimmte Spannungen VDS und VGS gelegt wer­ den, wie nachfolgend noch beschrieben wird.
Betrieb der ersten MOS Schalteinrichtung 100
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5A wird nachfolgend der Betrieb der er­ sten MOS Schalteinrichtung 100 näher beschrieben.
Liegt keine Gate-Spannung VGS am Gate-Anschluß G der ersten MOS Lei­ stungsschalteinrichtung 100, und sind daher das MOS Leistungsschalte­ lement 101 und die MOS Halbleitereinrichtung 102 ausgeschaltet, so fließt kein Strom vom Drain-Anschluß D der ersten MOS Leistungsschalt­ einrichtung 100 zu deren Source-Anschluß S, da kein Stromweg zwischen diesem Drain-Anschluß D und dem Source-Anschluß S vorhanden ist. Das bedeutet, daß die erste MOS Leistungsschalteinrichtung 100 einen kleine­ ren Leckstrom aufweist, als der Leckstrom der zuerst genannten konven­ tionellen MOS Leistungsschalteinrichtung gemäß Fig. 1A. Dadurch läßt sich der Leistungsverbrauch der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 nach der Erfindung im Ausschaltzustand beträchtlich reduzieren, und zwar im Vergleich zur konventionellen MOS Leistungsschalteinrich­ tung.
Der weitere detaillierte Betrieb der ersten MOS Leistungsschalteinrich­ tung 100 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das in der Fig. 5B ge­ zeigte I-V (Strom-Spannungs-)Diagramm erläutert. Es sei darauf hinge­ wiesen, daß verschiedene Ströme und Spannungen ID, IB, IG, VDS, VB, VGS, VF und VIN an verschiedenen Punkten des Schaltungsdiagramms nach Fig. 5A vorhanden sind, wobei ein Symbol RIN den Widerstandswert eines Eingangswiderstandes repräsentiert.
Wird das MOS Leistungsschaltelement 101 gemäß der I-V-Charakteristik von Fig. 5B im linearen Bereich betrieben, so gilt die folgende Gleichung (1):
ID = K VDS (VGS-VT) (1)
Hierin sind das Symbol K ein Konstante, das Symbol VT eine Schwellen­ spannung des MOS Leistungsschaltelements 101, ID ein Drain-Strom, VDS eine Drain-Source-Spannung und VGS eine Gate-Source-Spannung.
Im folgenden sei angenommen, daß der Einschaltwiderstandswert des MOS Halbleiterelements 102 beträchtlich niedriger ist als der Wider­ standswert RB des Widerstands 104, nämlich vernachlässigbar kleiner, und daß ferner eine Vorwärtsvorspannung zwischen der Basis und dem Emitter des bipolaren Halbleitersteuerelements 103 mit VF bezeichnet ist. In diesem Fall gilt die nachfolgend erwähnte Gleichung (2):
VB = VF + IBRB = VDS (2)
Ist das genannte bipolare Halbleitersteuerelement 103 aus Silicium (Si) hergestellt, so liegt die typische Schwellenspannung VF im folgenden Be­ reich:
VF = 0,4 bis 0,7 V.
Soll anhand der obigen Gleichung (2) der Basisstrom IB ermittelt werden, so ergibt sich nach Umstellung folgende Gleichung (3):
IB = (VDS-VF)/RB (3)
Wird ein Stromverstärkungsfaktor des bipolaren Steuerelements 103 mit β bezeichnet, so ergibt sich unter Verwendung des Ausdrucks
IG=β×IB
folgende Gleichung (4):
VGS = VIN-RINIG
VGS = VIN-βRINIB
VGS = VIN-β×(VDS-VF)×RIN/RB (4)
Aufgrund der obigen Gleichungen (1) und (4) wird die I-V-Charakteristik des linearen Betriebsbereichs gemäß Fig. 5B erhalten. Mit anderen Wor­ ten ist diese lineare I-V-Charakteristik durch folgende Gleichung (5) defi­ niert:
Liegt im Gegensatz dazu die Drain-Source-Spannung VDS der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 hoch, so gelangen die Betriebsbedingun­ gen sowohl vom MOS Leistungsschaltelement 101 als auch von der MOS Halbleitereinrichtung 102 in den Sättigungszustand (siehe Fig. 5B). Als Ergebnis davon wird der Drain-Strom ID konstant.
Eine Spitzen-Drain-Spannung VDS-P unter der Bedingung, daß der Drain- Strom ID ein Spitzen-Drain-Strom ID-P ist, berechnet sich anhand der fol­ genden Gleichung (6):
Zerstörungsschutz der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100
Erhöht sich entsprechend der I-V-Charakteristik von Fig. 5B die Drain- Spannung VDS der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100, so erhöht sich auch der Drain-Strom ID-P dieser Schalteinrichtung 100 ähnlich, so daß nach einiger Zeit ein Spitzen-Drain-Strom ID-P bei einer bestimmten Drain-Spannung VDS-P (also bei der Spitzen-Drain-Spannung) erreicht wird. Wird die Drain-Spannung VDS weiter vergrößert, und zwar in Rich­ tung auf die Versorgungsspannung VDD, so verringert sich der Drain- Strom ID wieder. Mit anderen Worten weist die erste MOS Leistungsschalt­ einrichtung 100 eine negative Widerstandscharakteristik auf, so daß trotz Erhöhung der Drain-Spannung VDS der Drain-Strom ID vermindert wird.
Im Anschluß daran wird der Drain-Strom ID im wesentlichen konstant (Sättigungsbetriebsbereich).
Wie sich aus der obigen Beschreibung der negativen Widerstandscharak­ teristik der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 ergibt, läßt sich bei Erhöhung der Versorgungsspannung VDD über die Spitzen-Drain- Spannung VDS-P hinaus das MOS Leistungsschaltelement 101 vor elektri­ scher Zerstörung bewahren, wenn eine nicht dargestellte Last des Lei­ stungsschaltelements 101 kurzgeschlossen ist, ähnlich wie das bei der konventionellen MOS Leistungsschalteinrichtung gemäß Fig. 1A der Fall ist. Wird, genauer gesagt, die Last kurzgeschlossen, und wird die Versor­ gungsspannung VDD direkt an die erste MOS Leistungsschalteinrichtung 100 gelegt, so wird der Arbeitspunkt dieser Leistungsschalteinrichtung 100 zu einem Punkt "C" verschoben. Da sich dieser Arbeitspunkt "C" in­ nerhalb des ASO Bereichs (area of safety operation) der ersten MOS Lei­ stungsschalteinrichtung 100 befindet, läßt sich das MOS Leistungs­ schaltelement 101 sehr gut gegen hohe Drain-Ströme (im Falle eines Kurz­ schlusses) schützen, und damit auch gegen eine zu hohe Wärmebela­ stung.
Nachfolgend soll ein Vergleich mit den anderen I-V-Kurven in Fig. 4 erfol­ gen. Die I-V-Kurve (Strom-Spannungs-Charakteristik) der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 ist mit dem Bezugszeichen 50 in Fig. 4 versehen. Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet die I-V-Charakteristik der konventionellen Stromspiegeltyp-Lastschutzschaltung gemäß Fig. 3, während das Bezugszeichen 30 die I-V-Charakteristik einer konventionel­ len MOS Leistungsschalteinrichtung (nicht dargestellt) kennzeichnet, die keine Schutzfunktion aufweist. Wie anhand der Kurven 20, 30 und 50 zu erkennen ist, ergibt sich bei der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 nach der vorliegenden Erfindung während des Lastkurzschlusses eine erheblich verringerte Leistungsaufnahme im Vergleich zu den beiden an­ deren konventionellen Schalteinrichtungen. Das bedeutet, daß der ge­ samte ASO Bereich der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 auf ei­ nen schmalen Bereich eingestellt werden kann, da sich die Schalteinrich­ tung 100 kompakter ausbilden läßt, und daß sich vergrößerte Freiheits­ grade beim Design der Einrichtung ergeben.
Der Bereich mit negativer Widerstandscharakteristik in der Strom-Span­ nungskurve 50 gemäß Fig. 5B wird bei der ersten MOS Leistungsschalt­ einrichtung 100 durch den gewählten Aufbau gemäß Fig. 5A realisiert. Bevor der Drain-Strom ID den Spitzen-Drain-Strom ID-P erreicht, sind die Einschaltwiderstandswerte der MOS Elemente 101 und 102 niedrig. Dann wird das bipolare Steuerelement 103 eingeschaltet, nachdem der Drain- Strom ID den Spitzenwert ID-P erreicht hat, wonach die Drain-Spannung VDS über die Spitzen-Drain-Spannung VDS-P hinaus erhöht wird. Dieses Phänomen läßt sich anhand der oben beschriebenen Gleichung (5) nach­ prüfen, und zwar mit Blick auf die quadratische Funktion (VDS 2) der Drain-Spannung VDS auf der rechten Seite der Gleichung.
Andere Merkmale der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100
Liegt ein normale Lastzustand vor, so muß die erste MOS Leistungsschalt­ einrichtung 100 eine hinreichende Stromtreiberfähigkeit aufweisen. Dies bedeutet unter Bezugnahme auf die I-V-Charakteristik gemäß Fig. 5B, daß sowohl der Spitzen-Drain-Strom ID-P als auch die Spitzen-Drain- Spannung VDS-P hoch gewählt werden müssen, um diese hinreichende Stromtreiberfähigkeit zu erhalten. Um die hohe Spitzen-Drain-Spannung VDS-P einstellen zu können, wird der Widerstandswert RB des Widerstands 104 groß gewählt, zum Beispiel mehrere hundert Ohm bis etwa 1 Kilo- Ohm, wie sich leicht anhand der oben beschriebenen Gleichung (6) erken­ nen läßt.
Wird also der Widerstandswert RB des Widerstands 104 entsprechend ge­ wählt, so weist die erste MOS Leistungsschalteinrichtung 100 eine hinrei­ chend gute Stromtreiberfähigkeit bezüglich der normalen Lastsituation auf und kann darüber hinaus vor Zerstörung bewahrt werden, wenn eine abnormale Lastsituation eintritt, beispielsweise ein Kurzschluß.
Im nachfolgenden wird die Funktion des Widerstandes 104 innerhalb der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 näher betrachtet. Die Funk­ tion des Widerstandes 104 dient zur Begrenzung des Stromes IB, der durch die MOS Halbleitereinrichtung 102 hindurchfließt. Dieser Strom IB ist nicht proportional zum Strom ID des MOS Leistungsschaltelements 101. Diese Funktion ist vollständig verschieden von denjenigen der Stromspie­ geltyp-Schutzschaltung. Aus der offengelegen japanischen Patentpubli­ kation Nr. 2-226407, veröffentlicht am 10. September 1990, ist bereits ein Leistungs-MOSFET mit Überstrom-Schutzfunktion bekannt, wobei ein Widerstand Ra zwischen dem Source-Anschluß eines Stromspiegeltyp- MOSFET′s M2 und der Basis eines Bipolartransistors T1 (siehe dortige Fig. 6) liegt. Dieser Widerstand Ra hat eine vollständig andere Funktion und Wirkung als die des oben beschriebenen Widerstandes 104, der in der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 zum Einsatz kommt. Der Lei­ stungs-MOSFET gemäß Fig. 6 der oben beschriebenen Patentanmeldung Nr. 2-226407 dient vielmehr zur Bildung einer Schaltung vom Stromspie­ geltyp. Dieser Widerstand ist so gewählt, daß der Strom i, der durch den Stromspiegel-MOSFET M2 hindurchfließt, direkt proportional zum Strom I ist, der durch den Haupt-MOSFET M1 hindurchfließt, wenn der Bipolar­ transistor T1 eingeschaltet ist. Mit anderen Worten wird der Widerstand Ra dazu verwendet, den Arbeitspunkt des Bipolartransistors T1 einzustel­ len und einen sicheren bzw. stabilen Betrieb des Bipolartransistors T1 zu gewährleisten. Wird der Widerstandswert dieses Widerstandes Ra jedoch sehr groß, so ist der Strom i nicht direkt proportional zum Strom I. Daher läßt sich kein Stromspiegelbetrieb durchführen. Der Widerstandswert des Widerstandes Ra muß mit anderen Worten auf einen kleinen Wert einge­ stellt sein, um nicht die Eigenschaften der oben erläuterten Stromspiegel­ schaltung zu beeinträchtigen.
Im Gegensatz dazu wird bei der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 nach der Erfindung keine Stromspiegelschaltung eingesetzt. Der Wi­ derstandswert des Widerstandes 104 kann daher frei bestimmt und auf große Werte eingestellt werden, beispielsweise auf Werte von mehreren hundert Ohm bis zu einem Kilo-Ohm, abhängig von den Erfordernissen der Stromtreiberfähigkeit (siehe Gleichung 6).
Der oben beschriebene Leistungs-MOSFET gemäß Fig. 6 der bekannten Patentanmeldung Nr. 2-226407 bildet darüber hinaus eine Überstrom- Schutzschaltung vom Stromspiegeltyp. Fließt ein Überstrom durch den Haupt-MOSFET M1, durch den der Bipolartransistor T1 eingeschaltet werden kann, so tritt ein Spannungsabfall über dem Widerstand Ri auf. Demzufolge entsteht eine Differenz zwischen der Gate-Spannung des Haupt-MOSFET′s M1 und der Gate-Spannung des Stromspiegel- MOSFET′s M2, die nur zu einer Begrenzung des Stromes I führt, welcher durch den Haupt-MOSFET M1 hindurchfließt. Das bedeutet, daß die I-V- Charakteristik dieser Überstromschutzschaltung vom Stromspiegeltyp mit der I-V-Charakteristik 20 gemäß Fig. 4 übereinstimmt. Mit anderen Worten weist die I-V-Charakteristik 20 der Überstrom-Schutzschaltung vom Stromspiegeltyp gemäß Fig. 6 der bekannten Anmeldung einen völ­ lig unterschiedlichen Verlauf von der I-V-Charakteristik 50 des vorliegen­ den Ausführungsbeispiels auf.
Wie sich aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt, ist es bei der MOS Leistungsschalteinrichtung 100 nach dem vorliegenden ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung nur erforderlich, für die MOS Halbleiterein­ richtung 102 zu fordern, daß sie einen hinreichend kleinen Einschaltwi­ derstandswert aufweisen soll, und zwar im Vergleich zum Widerstands­ wert RB des Widerstandes 104. Die MOS Halbleitereinrichtung 102 kann somit eine unterschiedliche Struktur gegenüber dem MOS Leistungs­ schaltelement 101 aufweisen. Beispielsweise kann das MOS Leistungs­ schaltelement 101 durch einen Vertikal-DMOS (doppelt diffundierter Me­ tall-Oxid FET Halbleiter) gebildet sein, während die MOS Halbleiterein­ richtung 102 beispielsweise ein lateraler MOSFET sein kann. Im Hinblick auf eine Vereinfachung der Herstellungsschritte können aber auch beide MOS Elemente 101 und 102 eine Halbleiterstruktur vom selben Typ auf­ weisen.
Schaltungsanordnung/Betrieb einer zweiten MOS Leistungsschaltein­ richtung 200
Die Fig. 6A zeigt den internen Schaltungsaufbau einer weiteren MOS Lei­ stungsschalteinrichtung 200 nach einem zweiten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Ein Vergleich mit der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 nach Fig. 5A zeigt, daß bei der zweiten MOS Leistungsschalteinrichtung 200 an­ stelle des Widerstandes 104 eine Diode 106 vorgesehen ist.
Nachfolgend wird der Betrieb der zweiten MOS Leistungsschalteinrich­ tung 200 näher beschrieben. In Übereinstimmung mit der oben definierten Gleichung (6) läßt sich die Spitzen-Drain-Spannung VDS-P auf der Grund­ lage der Vorwärtsvorspannung VF steuern, die zwischen der Basis und dem Emitter des bipolaren Halbleitersteuerelements 103 liegt, und zwar in ähnlicher Weise, wie dies zuvor mit dem Widerstandswert RB des Wider­ standes 104 durchgeführt worden ist. Im Ergebnis weist somit die zweite MOS Leistungsschalteinrichtung 200 dieselben Betriebseigenschaften wie die erste MOS Leistungsschalteinrichtung 100 auf.
Die Fig. 6B zeigt eine gegenüber der zweiten MOS Leistungsschaltein­ richtung 200 abgewandelte MOS Leistungsschalteinrichtung 250 auf. Bei dieser abgewandelten MOS Leistungsschalteinrichtung 250 sind zwei Dio­ den 106A und 106B in Reihe zueinander geschaltet, wobei die Reihen­ schaltung dieser Dioden zwischen der Basis des bipolaren Halbleitersteu­ erelements 103 und im Source-Anschluß der MOS Halbleitereinrichtung 102 liegt.
Bei der zweiten MOS Leistungsschalteinrichtung 200 entspricht die Vor­ wärtsvorspannung VF1 einer Spannung, die dadurch erhalten wird, daß zu einer zwischen Anode und Kathode der einzigen Diode 106 angelegten Vor­ wärtsvorspannung die Vorwärtsvorspannung zwischen Basis und Emitter des Steuerelements 103 hinzuaddiert wird. Da die Spitzen-Drain-Span­ nung VDS-P groß wird, weist die zweite MOS Leistungsschalteinrichtung 200 eine hinreichende Stromtreiberfähigkeit in bezug auf den normalen Lastzustand auf.
Bei der modifizierten zweiten MOS Leistungsschalteinrichtung 250 wer­ den zwei in Reihe geschaltete Dioden 106A und 106B anstelle der einzigen Diode 106 in der Einrichtung 200 verwendet, so daß sich jetzt eine noch bessere Stromtreiberfähigkeit ergibt, im Vergleich zu der genannten zwei­ ten MOS Leistungsschalteinrichtung 200.
Schaltungsanordnung/Betrieb einer dritten MOS Leistungsschaltein­ richtung 300
Die Fig. 7 zeigt den internen Schaltungsaufbau einer anderen MOS Lei­ stungsschalteinrichtung 300 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese dritte MOS Leistungsschalteinrichtung 300 ist so konstruiert, daß der Source-Anschluß der MOS Halbleiterein­ richtung 102 direkt mit der Basis des bipolaren Halbleitersteuerelements 103 verbunden ist, und daß ferner ein Emitterwiderstand 108 mit einem Widerstandswert RE zwischen dem Emitter des bipolaren Steuerelements 103 und dem Source-Anschluß des MOS Leistungsschaltelements 101 liegt.
Eine I-V-Charakteristik dieser dritten MOS Leistungsschalteinrichtung 300 ist ähnlich zu derjenigen der ersten MOS Leistungsschalteinrichtung 100 (siehe Fig. 4). Es sei darauf hingewiesen, daß der Spitzen-Drain- Strom ID-P und die Spitzen-Drain-Spannung VDS-P durch Variation des Widerstandswertes RE des Emitterwiderstandes 108 gesteuert werden. Die dritte MOS Leistungsschalteinrichtung 300 kann somit eine hinrei­ chende Stromtreiberfähigkeit bezogen auf den normalen Lastzustand auf­ weisen, und ist ebenfalls wirksam geschützt gegenüber schädlichen Über­ strömen, und zwar bei geeigneter Auslegung des Widerstandswertes RE dieses Emitterwiderstandes 108.
Wird keine Gate-Spannung an den Gate-Anschluß G dieser dritten MOS Leistungsschalteinrichtung 300 angelegt, werden sowohl das MOS Lei­ stungsschaltelement 101 als auch die MOS Halbleitereinrichtung 102 ausgeschaltet. In diesem Fall existiert kein Stromweg vom Drain-An­ schluß D zum Source-Anschluß S dieser dritten MOS Leistungsschaltein­ richtung 300, ähnlich wie dies bei der ersten MOS Leistungsschalteinrich­ tung 100 der Fall war. Die Folge davon ist ein reduzierter Leistungsver­ brauch im Ausschaltzustand, da der Leckstrom beträchtlich herabgesetzt wird, und zwar im Vergleich zur konventionellen MOS Leistungsschaltein­ richtung.
Schaltungsanordnung/Betrieb einer vierten MOS Leistungsschaltein­ richtung 400/450
Die Fig. 8A zeigt den Internen Schaltungsaufbau einer vierten MOS Lei­ stungsschalteinrichtung 400, während die Fig. 8B den internen Schal­ tungsaufbau einer gegenüber der vierten MOS Leistungsschalteinrich­ tung 400 modifizierten MOS Leistungsschalteinrichtung 450 nach der Er­ findung zeigt.
Wie diese Schaltungsdiagramme gemäß den Fig. 8A und 8B erkennen lassen, kann eine Vorwärtsvorspannung VF3 oder VF4 zwischen Emitter und Basis des bipolaren Steuerelements 103 mit gewünschter Größe ange­ legt werden, und zwar durch Verwendung einer einzelnen Diode 109 (Fig. 8A) oder durch Verwendung einer Serienschaltung von zwei Dioden 109A und 109B (Fig. 8B). Die einzelne Diode 109 oder die Reihenschaltung aus den Dioden 109A und 109B liegt also zwischen dem Emitter des bipolaren Steuerelements 103 und dem Source-Anschluß des MOS Leistungsschalt­ elements 101. Die vierte MOS Leistungsschalteinrichtung 400 und die mo­ difizierte vierte MOS Leistungsschalteinrichtung 450 weisen somit ähnli­ che Eigenschaften wie die erste MOS Leistungsschalteinrichtung 100 auf, nämlich im wesentlichen diejenige, daß sie keinen Leckstrom haben und eine hohe Stromtreiberfähigkeit besitzen.
Schaltungsanordnung/Betrieb einer fünften MOS Leistungsschaltein­ richtung 500
Die Fig. 9 zeigt den internen Aufbau einer anderen MOS Leistungsschalt­ einrichtung 500 in Übereinstimmung mit einem fünften bevorzugten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dieser fünften MOS Lei­ stungsschalteinrichtung 500 kommen sowohl eine Basisdiode 106 und ein Emitterwiderstand 108 bei der bipolaren Halbleitereinrichtung 103 zum Einsatz. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht also einer Kombination aus dritter MOS Leistungsschalteinrichtung 300 gemäß Fig. 7 und vier­ ter MOS Leistungsschalteinrichtung 400 gemäß Fig. 8A. Eine Modifika­ tion dieser fünften MOS Leistungsschalteinrichtung 500 kann dadurch er­ folgen, daß die Basisdiode 106 und der Emitterwiderstand 108 durch ei­ nen Basiswiderstand bzw. eine Emitterdiode (nicht im einzelnen darge­ stellt) ausgetauscht werden. Beim fünften Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 liegt die Basisdiode 106 zwischen der Basis der bipolaren Halbleiter­ einrichtung 103 und dem Source-Anschluß der Halbleitereinrichtung 102, während der Emitterwiderstand 108 zwischen dem Emitter der bipo­ laren Halbleitereinrichtung 103 und dem Source-Anschluß des Leistungs­ schaltelements 101 liegt. Diese fünfte MOS Leistungsschalteinrichtung 500 und deren modifizierte Form weisen dieselben Vorteile wie die Lei­ stungsschalteinrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel auf und darüber hinaus den weiteren Vorteil eines höheren Design-Freiheitsgra­ des im Vergleich zu den anderen Schalteinrichtungen.
Schaltungsanordnung/Betrieb einer sechsten MOS Leistungsschaltein­ richtung 600
Die Fig. 10 zeigt den internen Schaltungsaufbau einer weiteren MOS Lei­ stungsschalteinrichtung 600 in Übereinstimmung mit einem sechsten be­ vorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Diese sechste MOS Leistungsschalteinrichtung 600 gleicht mehr oder we­ niger der oben beschriebenen konventionellen Leistungsschalteinrich­ tung gemäß Fig. 1A, wobei jedoch Unterschiede vorhanden sind, die nachfolgend beschrieben werden. Zunächst ist bei der erfindungsgemä­ ßen Einrichtung das eine Ende des Basiswiderstandes 614 nicht direkt mit dem Drain-Anschluß D der MOS Leistungsschalteinrichtung 600 verbun­ den, sondern über einen zweiten MOS Halbleiter 612 mit diesem Drain-An­ schluß D. Das MOS Leistungsschaltelement 610, die erste MOS Halbleiter­ einrichtung 611, das bipolare Halbleitersteuerelement 613 und ein weite­ rer Widerstand 615 sind so zusammengeschaltet, wie die entsprechenden Schaltungselemente der konventionellen MOS Leistungsschalteinrich­ tung gemäß Fig. 1A.
Im Vergleich zur Fig. 1A liegt jedoch zwischen dem dortigen FET 2 und dem dortigen FET 1 der FET 612, dessen Drain-Anschluß mit dem Drain- Anschluß des Elements 610 verbunden ist, und wobei der Source-An­ schluß des FET's 612 mit dem einen Ende des Widerstandes 614 verbun­ den ist, dessen anderes Ende am Widerstand 615 bzw. an der Basis des Steuerelements 613 liegt.
Liegt bei der sechsten MOS Leistungsschalteinrichtung 600 keine Gate- Vorspannung am Gate-Anschluß G an, so ist das zweite MOS Halbleiter­ element 612 ausgeschaltet, was zur Folge hat, daß kein Leckstrom vom Drain-Anschluß D zum Source-Anschluß S der Einrichtung 600 fließt. Da­ durch läßt sich der Leistungsverbrauch der Einrichtung 600 gegenüber der konventionellen MOS Leistungsschalteinrichtung erheblich verrin­ gern, und zwar infolge des stark reduzierten Leckstroms im Ausschaltzu­ stand.
Wie zuvor im einzelnen beschrieben wurde, weisen die MOS Leistungs­ schalteinrichtungen nach der vorliegenden Erfindung eine Strom-Span­ nungs-Charakteristik auf, die teilweise ein negatives Widerstandsverhal­ ten besitzt. Darüber hinaus befinden sich in allen Signalwegen vom Drain- Anschluß zum Source-Anschluß MOS Halbleitereinrichtungen, was weite­ re Vorteile mit sich bringt. Zunächst weisen dadurch die MOS Leistungs­ schalteinrichtungen eine verbesserte Stromtreiberfähigkeit bezogen auf den normalen Lastzustand auf, während sich andererseits dadurch die Drain-Ströme bei einem abnormalen Lastzustand erheblich reduzieren lassen, beispielsweise bei kurzgeschlossener Last. Die MOS Leistungs­ schalteinrichtungen lassen sich somit kontinuierlich innerhalb des ASO Bereichs betreiben, und zwar selbst dann, wenn ein Lastkurzschluß vor­ liegt. Sind die MOS Leistungsschalteinrichtungen ausgeschaltet, so wei­ sen sie darüber hinaus infolge des erheblich reduzierten Leckstroms eine wesentlich verminderte Leistungsaufnahme auf.

Claims (16)

1. MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) Leistungsschalteinrichtung 100 mit einem Drain-Anschluß (D), einem Source-Anschluß (S) und einem Gate- Anschluß (G), gekennzeichnet durch:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement (101), dessen Drain mit dem Drain- Anschluß (D) und dessen Source mit dem Source-Anschluß (S) verbunden ist;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung (102), deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements (101) und deren Gate sowohl mit dem Gate- Anschluß (G) als auch mit dem Gate des MOS Leistungsschaltelements (101) verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement (103), dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß (G) als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement (101) und MOS Halbleiterelement (102) verbunden ist, und dessen Emitter sowohl mit dem Source-Anschluß (S) als auch mit dem Source-Bereich des MOS Leistungsschaltelements (101) verbunden ist; und
  • - ein Strombegrenzungselement (104) zwischen einem Source-An­ schluß der MOS Halbleitereinrichtung (102) und einer Basis des bipolaren Steuerelements (103), so daß dann, wenn keine Gate-Vorspannung (VIN) an den Gate-Anschluß (G) gelegt wird, wenigstens diese MOS Halbleiter­ einrichtung (102) ausgeschaltet ist, um zu verhindern, daß über irgend­ welche Stromwege ein Strom vom Drain-Anschluß (D) zum Source-An­ schluß (S) fließt.
2. MOS Leistungsschalteinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strombegrenzungselement ein Widerstand (104) mit einem Widerstandswert (RB) ist, der kleiner ist als ein Einschalt­ widerstandswert der MOS Halbleitereinrichtung (102).
3. MOS Leistungsschalteinrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert (RB) des Widerstands (104) im Bereich von etwa 100 Ohm bis etwa 1 Kilo-Ohm liegt.
4. MOS Leistungsschalteinrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das MOS Leistungsschaltelement (101) ein Lei­ stungs-MOSFET oder ein IGBT ist, die MOS Halbleitereinrichtung (102) durch einen vertikalen MOSFET, einen lateralen MOSFET, einen vertika­ len IGBT, einen lateralen IGBT oder durch einen MOSFET vom TFT-Typ ge­ bildet wird, und daß das bipolare Halbleitersteuerelement (103) entweder ein bipolarer Transistor oder ein bipolarer Dünnfilmtransistor ist.
5. MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) Leistungsschalteinrichtung (200, 250) mit einem Drain-Anschluß (D), einem Source-Anschluß (S) und einem Gate-Anschluß (G) gekennzeichnet durch:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement (101), dessen Drain mit dem Drain- Anschluß (D) und dessen Source mit dem Source-Anschluß (S) verbunden sind;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung (102), deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements (101) und deren Gate sowohl mit dem Gate- Anschluß (G) als auch mit dem Gate des MOS Leistungsschaltelements (101) verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement (103), dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß (G) als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement (101) und MOS Halbleiterelement (102) verbunden ist, und dessen Emitter sowohl mit dem Source-Anschluß (S) als auch mit dem Source-Bereich des MOS Leistungsschaltelements (101) verbunden ist; und
  • - ein Vorwärtsvorspannungs-Steuerelement (106; 106A, 106B) zwi­ schen einem Source-Bereich der MOS Halbleitereinrichtung (102) und ei­ ner Basis des bipolaren Steuerelements (103) zwecks Steuerung einer Vor­ wärtsvorspannung (VF), die zwischen Basis und Emitter des bipolaren Steuerelements (103) anliegt.
6. MOS Leistungsschalteinrichtung (200, 250) nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Vorwärtsvorspannungs-Steuerelement entweder durch eine einzelne Diode (106) oder durch eine Reihenschal­ tung von Dioden (106A, 106B) gebildet ist.
7. MOS Leistungsschalteinrichtung (200, 250) nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das MOS Leistungsschaltelement (101) ein Leistungs-MOSFET oder ein IGBT (bipolarer Transistor mit isoliertem Gate) ist, daß die MOS Halbleitereinrichtung (102) durch einen vertikalen MOSFET, einen lateralen MOSFET, einen vertikalen IGBT, einen lateralen IGBT oder durch einen MOSFET vom TFT-Typ gebildet ist, und daß ferner das bipolare Halbleitersteuerelement (103) entweder durch einen bipola­ ren Transistor oder durch einen bipolaren Transistor vom Dünnfilmtyp ge­ bildet ist.
8. MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) Leistungsschalteinrichtung (300) mit einem Drain-Anschluß (D), einem Source-Anschluß (S) und einem Gate- Anschluß (G), gekennzeichnet durch:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement (101), dessen Drain mit dem Drain- Anschluß und dessen Source mit dessen Source-Anschluß (S) verbunden sind;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung (102), deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements (101) und deren Gate sowohl mit dem Gate- Anschluß (G) als auch mit einem Gate des MOS Leistungsschaltelements (101) verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement (103), dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß (G) als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement (101) und MOS Halbleitereinrichtung (102) verbunden ist, und dessen Basis mit einem Source-Bereich der MOS Halbleitereinrich­ tung (102) verbunden ist; und
  • - einen Widerstand (108) zwischen einem Emitter des bipolaren Steu­ erelements (103) und dem Source-Bereich des MOS Leistungsschaltele­ ments (101) zwecks Steuerung sowohl eines Spitzen-Drain-Stromes (ID-P) der MOS Leistungsschalteinrichtung (300) als auch ihrer Spitzen-Drain- Spannung (VDS-P).
9. MOS Leistungsschalteinrichtung (300) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das MOS Leistungsschaltelement (101) entweder ein Leistungs-MOSFET oder ein IGBT ist, daß die MOS Halbleitereinrich­ tung durch einen vertikalen MOSFET, einen lateralen MOSFET, einen ver­ tikalen IGBT, einen lateralen IGBT oder einen MOSFET vom TFT-Typ (Dünnfilmtransistor gebildet ist, und daß ferner das bipolare Halbleiter­ steuerelement (103) entweder ein bipolarer Transistor oder ein bipolarer Dünnfilmtransistor sein kann.
10. MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) Leistungsschalteinrichtung (400, 450) mit einem Drain-Anschluß (D), einem Source-Anschluß (S) und einem Ga­ te-Anschluß (G), gekennzeichnet durch:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement (101), dessen Drain mit dem Drain- Anschluß (D) und dessen Source mit dem Source-Anschluß (S) verbunden sind;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung (102), deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements (101) und deren Gate sowohl mit dem Gate- Anschluß (G) als auch mit dem Gate des MOS Leistungsschaltelements (101) verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement (103), dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß (G) als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement (101) und MOS Halbleitereinrichtung (102) verbunden ist, und dessen Basis mit einem Source-Bereich dem MOS Halbleitereinrich­ tung (102) verbunden ist; und
  • - ein Vorwärtsvorspannungs-Steuerelement (109; 109A, 109B) zwi­ schen einem Emitter des bipolaren Halbeitersteuerelements (103) und dem Source-Bereich des MOS Leistungsschaltelements (101) zwecks Steu­ erung einer Vorwärtsvorspannung (VF3, VF4), die zwischen Basis und Emitter des bipolaren Steuerelements (103) anliegt.
11. MOS Leistungsschalteinrichtung (400, 450) nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Vorwärtsvorspannungs-Steuerelement durch eine einzelne Diode (109) oder durch eine Reihenschaltung von Dio­ den (109A, 109B) gebildet ist.
12. MOS Leistungsschalteinrichtung (400, 450) nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das MOS Leistungsschaltelement (101) ent­ weder ein Leistungs-MOSFET oder ein IGBT ist, die MOS Halbleiterein­ richtung (102) durch einen vertikalen MOSFET, einen lateralen MOSFET, einen vertikalen IGBT, einen lateralen IGBT oder durch einen MOSFET vom TFT-Typ (Dünnfilmtransistor) gebildet ist, und daß ferner das bipola­ re Halbleitersteuerelement (103) entweder ein bipolarer Transistor oder ein bipolarer Dünnfilmtransistor sein kann.
13. MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) Leistungsschalteinrichtung (500) mit einem Drain-Anschluß (D), einem Source-Anschluß (S) und einem Gate- Anschluß (G), gekennzeichnet durch:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement (101), dessen Drain mit dem Drain- Anschluß (D) und dessen Source mit dem Source-Anschluß (S) verbunden sind;
  • - eine MOS Halbleitereinrichtung (102), deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements (101) und deren Gate sowohl mit dem Gate- Anschluß (G) als auch mit einem Gate des MOS Leistungsschaltelements (101) verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement (103), dessen Kollektor sowohl mit dem Gate-Anschluß (G) als auch mit beiden Gates von MOS Leistungs­ schaltelement (101) und MOS Halbleitereinrichtung (102) verbunden ist;
  • - eine Diode (106) zwischen einem Source-Bereich der MOS Halbleiter­ einrichtung (102) und einer Basis des bipolaren Steuerelements (103); und
  • - einen Widerstand (108) zwischen einem Emitter des bipolaren Steu­ erelements (103) und dem Source-Bereich des MOS Leistungsschaltele­ ments (101), so daß dann, wenn keine Gate-Vorspannung (VIN) an den Gate-Anschluß (G) angelegt wird, wenigstens die MOS Halbleitereinrich­ tung (102) ausgeschaltet ist, um zu verhindern, daß über irgendwelche Stromwege ein Strom vom Drain-Anschluß (D) zum Source-Anschluß (S) fließt.
14. MOS Leistungsschalteinrichtung (500) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das MOS Leistungsschaltelement (101) entweder ein Leistungs-MOSFET oder ein IGBT sein kann, die MOS Halbleiterein­ richtung (102) durch einen vertikalen MOSFET, einen lateralen MOSFET, einen vertikalen IGBT, einen lateralen IGBT oder durch einen MOSFET vom TFT-Typ (Dünnfilmtransistor) gebildet ist, und daß ferner das bipola­ re Halbleitersteuerelement (103) entweder ein bipolarer Transistor oder ein bipolarer Dünnfilmtransistor sein kann.
15. MOS (Metall-Oxid-Halbleiter) Leistungsschalteinrichtung (600) mit einem Drain-Anschluß (D), einem Source-Anschluß (S) und einem Gate- Anschluß (G), gekennzeichnet durch:
  • - ein MOS Leistungsschaltelement (610), dessen Drain mit dem Drain- Anschluß (D) und dessen Source mit dem Source-Anschluß (S) verbunden sind;
  • - eine erste MOS Halbleitereinrichtung (611), deren Drain mit dem Drain des MOS Leistungsschaltelements (610) und deren Gate sowohl mit dem Gate-Anschluß (G) als auch mit dem Gate des MOS Leistungsschalt­ elements (610) verbunden sind;
  • - eine zweite MOS Halbleitereinrichtung (612), deren Drain gemein­ sam mit beiden Drains von MOS Leistungsschaltelement (610) und erster MOS Halbleitereinrichtung (611) verbunden ist, und deren Gate gemein­ sam mit beiden Gates von MOS Leistungsschaltelement (610) und erster MOS Halbleitereinrichtung (611) verbunden ist;
  • - ein bipolares Halbleitersteuerelement (613), dessen Kollektor mit dem Gate-Anschluß (G) sowie mit den Gates von MOS Leistungsschaltele­ ment (610) und erster und zweiter MOS Halbleitereinrichtung (611, 612) verbunden ist, und dessen Emitter mit dem Source-Anschluß (S) verbun­ den ist;
  • - einen ersten Widerstand (614) zwischen einem Source-Bereich der zweiten MOS Halbleitereinrichtung (612) und einer Basis des bipolaren Halbleitersteuerelements (613); und
  • - einem zweiten Widerstand (615) parallelgeschaltet zwischen Basis und Emitter des bipolaren Steuerelements (613), dessen Basis mit einem Source-Bereich der ersten MOS Halbleitereinrichtung (611) verbunden ist, so daß dann, wenn keine Gate-Vorspannung (VIN) an den Gate-An­ schluß (G) angelegt wird, wenigstens die zweite MOS Halbleitereinrich­ tung (612) ausgeschaltet ist, um zu verhindern, daß über irgendwelche Stromwege ein Strom vom Drain-Anschluß (D) zum Source-Anschluß (S) fließt.
16. MOS Leistungsschalteinrichtung (600) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das MOS Leistungsschaltelement (610) entweder ein Leistungs-MOSFET oder ein IGBT ist, die MOS Halbleitereinrichtun­ gen (611, 612) durch vertikale MOSFET′s, laterale MOSFET′s, vertikale IGBT's, laterale IGBT ′s oder durch MOSFET′s vom TFT-Typ (Dünnfilm­ transistoren) gebildet sind, und daß ferner das bipolare Halbleitersteuer­ element (613) ein bipolarer Transistor oder ein bipolarer Dünnfilmtransis­ tor sein kann.
DE4316275A 1992-05-15 1993-05-14 Leistungs-MOSFET-Schaltung mit Überlastschutz, welche nicht nach dem Stromspiegelprinzip arbeitet Expired - Fee Related DE4316275C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4123047A JP3031059B2 (ja) 1992-05-15 1992-05-15 負荷短絡保護機能付きｍｏｓ形パワー素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4316275A1 true DE4316275A1 (de) 1993-11-18
DE4316275C2 DE4316275C2 (de) 1996-09-26

Family

ID=14850898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4316275A Expired - Fee Related DE4316275C2 (de) 1992-05-15 1993-05-14 Leistungs-MOSFET-Schaltung mit Überlastschutz, welche nicht nach dem Stromspiegelprinzip arbeitet

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5473276A (de)
JP (1) JP3031059B2 (de)
DE (1) DE4316275C2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1298801A1 (de) * 2001-09-26 2003-04-02 Dialog Semiconductor GmbH MOS-Stromerfassungsschaltung
US7626792B2 (en) 2003-07-16 2009-12-01 Nec Electronics Corporation Power supply control apparatus including highly-reliable overcurrent detecting circuit

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3070360B2 (ja) * 1993-10-28 2000-07-31 富士電機株式会社 ダブルゲ−ト型半導体装置の制御装置
JP3149773B2 (ja) * 1996-03-18 2001-03-26 富士電機株式会社 電流制限回路を備えた絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
EP0808025B1 (de) * 1996-05-17 2004-11-10 Denso Corporation Lastbetätigungsschaltung
JPH1014099A (ja) * 1996-06-21 1998-01-16 Nec Corp 過電流検出回路
ITMI981217A1 (it) * 1997-06-05 1999-12-02 Denso Corp Struttura perfezionata per un circuito di misura di corrente
JP3631933B2 (ja) * 1999-02-14 2005-03-23 矢崎総業株式会社 スイッチングデバイス
JP3637848B2 (ja) 1999-09-30 2005-04-13 株式会社デンソー 負荷駆動回路
US6498518B1 (en) 2000-07-14 2002-12-24 International Business Machines Corporation Low input impedance line/bus receiver
CN101375499A (zh) * 2006-01-31 2009-02-25 Nxp股份有限公司 电流镜像电路
JP5044448B2 (ja) * 2008-03-03 2012-10-10 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電源スイッチ回路
CN103346537A (zh) * 2013-06-09 2013-10-09 苏州博创集成电路设计有限公司 短路保护结构
US9092043B2 (en) 2013-08-22 2015-07-28 Freescale Semiconductor, Inc. Power switch with current limitation and zero direct current (DC) power consumption
JP2015046507A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 株式会社東芝 Ｅｓｄ保護回路
JP6217248B2 (ja) * 2013-08-30 2017-10-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 半導体装置
JP6520102B2 (ja) * 2014-12-17 2019-05-29 富士電機株式会社 半導体装置および電流制限方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553084A (en) * 1984-04-02 1985-11-12 Motorola, Inc. Current sensing circuit
JPS6468005A (en) * 1987-09-09 1989-03-14 Nissan Motor Mosfet incorporating protection function
DE3821065C2 (de) * 1987-06-22 1990-04-19 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa, Jp

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0693485B2 (ja) * 1985-11-29 1994-11-16 日本電装株式会社 半導体装置
JPH07120221B2 (ja) * 1989-02-28 1995-12-20 日産自動車株式会社 過電流保護機能付きパワーｍｏｓｆｅｔ
US5138516A (en) * 1990-03-26 1992-08-11 Motorola, Inc. Fault sensing and driving system for output driver device
JP3180831B2 (ja) * 1991-03-22 2001-06-25 富士電機株式会社 絶縁ゲート制御半導体装置
JPH05259853A (ja) * 1992-03-12 1993-10-08 Hitachi Ltd 電流制限回路

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553084A (en) * 1984-04-02 1985-11-12 Motorola, Inc. Current sensing circuit
DE3821065C2 (de) * 1987-06-22 1990-04-19 Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa, Jp
JPS6468005A (en) * 1987-09-09 1989-03-14 Nissan Motor Mosfet incorporating protection function

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1298801A1 (de) * 2001-09-26 2003-04-02 Dialog Semiconductor GmbH MOS-Stromerfassungsschaltung
US7626792B2 (en) 2003-07-16 2009-12-01 Nec Electronics Corporation Power supply control apparatus including highly-reliable overcurrent detecting circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05327442A (ja) 1993-12-10
DE4316275C2 (de) 1996-09-26
JP3031059B2 (ja) 2000-04-10
US5473276A (en) 1995-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4316275A1 (de) MOS Leistungshalbleiter-Schalteinrichtung mit Lastkurzschlußschutz bei geringer Wärmeabfuhr
DE3626795C2 (de)
DE2921037A1 (de) Hochspannungsschaltung fuer isolierschicht-feldeffekttransistoren
DE19902520A1 (de) Hybrid-Leistungs-MOSFET
DE4410978A1 (de) Verfahren und Schaltung zur Verbesserung der Kurzschlußbeständigkeit eines bipolaren IGBT
DE4207568A1 (de) Ueberstrom-detektorschaltung fuer eine halbleiterleistungsvorrichtung
DE102014108576B4 (de) Treiberschaltung mit Miller-Clamping-Funktionalität für Leistungshalbleiterschalter, Leistungshalbleiterschalter und Wechselrichterbrücke
EP0557850A2 (de) Schaltungsanordnung zur Laststrombegrenzung eines Leistungs-MOSFET
DE102008036114A1 (de) Halbleiterschalter mit Klemmschaltung
DE102005003643A1 (de) Strombegrenzer für Ausgangstransistor
DE602004003382T2 (de) Unterstromsensoranordnung und verfahren
DE2554054A1 (de) Differentialverstaerkerschaltung in cmos-bauweise
DE3238486C2 (de) Integrierte Halbleiterschaltung
DE2639790B2 (de) Schaltungsanordnung zur Lieferung konstanten Stroms
DE4444623A1 (de) Schaltungsanordnung zur Laststromregelung eines Leistungs-MOSFET
DE3700071A1 (de) Halbleiterschalter
DE2749051A1 (de) Mos-eingangspuffer mit hysteresis
DE4022253C2 (de)
EP0384937A1 (de) Schutzschaltung für einen Leistungs-MOSFET
WO2003085832A1 (de) Schaltungsanordnung zum ansteuern eines halbleiterschalters
DE3904910C2 (de)
DE4403201C2 (de) Ansteuerschaltung für ein MOS-Halbleiterbauelement mit sourceseitiger Last
DE1762435B2 (de) Hochverstaerkende integrierte verstarkerschaltung mit einem mos feldeffekttransistor
DE3602551C2 (de) Operationsverstärker
DE10136798B4 (de) Eingangsschnittstellenschaltung für eine integrierte Halbleiterschaltungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee