DE4444595C2

DE4444595C2 - Halbleitereinrichtung mit Spannungserfassungselement

Info

Publication number: DE4444595C2
Application number: DE4444595A
Authority: DE
Inventors: Tomohide Terashima; Masanori Fukunaga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2014-12-15
Also published as: US5726598A; JP3400853B2; DE4444595A1; JPH07297365A; US5500541A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterein richtung, und genauer bezieht sie sich auf eine Halbleiterein richtung mit einem Spannungserfassungselement zur Erfassung einer Ausgabespannung.

Ein Spannungserfassungselement zur Überwachung einer Ausgabe spannung ist z. B. bei einer Schaltung zum Treiben bzw. An steuern einer Röhrenlampe bzw. Leuchtstoffröhre vorgesehen. Fig. 19 ist ein Ersatzschaltbild, das eine Schaltung zum Treiben einer Leuchtstoffröhre zeigt. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, ist in einer Schaltung zum Treiben einer Leuchtstoffröhre eine Leistungs brücke (Leistungsbrückenschaltung), die bipolare Transistoren (IGBT) 101 und 102 mit isoliertem Gate aufweist, mit einer Strom quelle V_CC verbunden. Eine Leuchtstoffröhre wird durch die Kapazität bzw. den Kondensator C dargestellt, und sie ist (mit dem Verbindungsknoten) zwischen den bipolaren Transistoren 101 und 102 mit isoliertem Gate verbunden. Das Gate des bipolaren Transistors 101 mit isoliertem Gate ist mit einer Steuerschal tung 106 in einem IC (intergrierter Schaltkreis) 104 verbunden. Das Gate des bipolaren Transistors 102 mit isoliertem Gate ist mit einer Steuerschaltung 107 in einem IC 105 verbunden.

Eine Spannungsteilungs-Widerstandsschaltung (ein Spannungser fassungselement bzw. Spannungsfühler), die aus den Widerständen 110a und 110b besteht, ist zwischen die bipolaren Transistoren 101 und 102 mit isoliertem Gate verbunden, d. h. sie ist mit dem Verbindungsknoten zwischen den IGBTs 101 und 102 verbunden. Ein Ende des Widerstands 110a ist mit der Steuerschaltung 106 ver bunden. Der die Widerstände 110a und 110b verbindende Abschnitt ist mit der Steuerschaltung 107 verbunden.

In einer Schaltung zum Treiben einer Leuchtstoffröhre ist es notwendig, eine Ausgabespannung V1 zum Steuern derselben zu überwachen. Da die Ausgabespannung V1 bis auf ungefähr 200 V ansteigen kann, kann die Ausgabespannung nicht direkt in die Steuerschaltungen 106 und 107 eingegeben werden. Daher be nötigt eine Schaltung zum Treiben einer Leuchtstoffröhre ein Spannungserfassungselement zum Eingeben einer angemessenen bzw. entsprechend niedrigen Spannung in die Steuerschaltungen 106 und 107. Eine Spannungsteilungs-Widerstandsschaltung (110a, 110b) wird als ein solches Spannungserfassungselement verwendet.

Jedoch tritt bei einer solchen Schaltung zum Treiben einer Leuchtstoffröhre das Problem auf, daß die Widerstände 110a und 110b eine große elektrische Leistung verbrauchen, da die hohe Spannung an die Widerstände 110a und 110b, die die Spannungs teilungs-Widerstandsschaltung bilden, angelegt ist. Darüber hinaus wird, wenn die Ausgabespannung V1 niedrig ist, die proportional zu den Widerständen geteilte Spannung relativ niedrig werden. Darum kann, wenn die Ausgabespannung V1 niedrig ist, die Ausgabespannung V1 durch die Spannungsteilungs-Wider standsschaltung nicht sehr genau gemessen bzw. erfaßt werden.

Aus der DE-AS 16 39 177 ist eine als monolithisch integrierte Gleichrichterschaltung ausgebildete Halbleitereinrichtung und aus der EP 0 108 945 ist eine Halbleitereinrichtung bekannt, die jeweils eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps mit einer vorderseitigen und einer rückseitigen Oberfläche, einen ersten Halbleiterbereich eines zweiten Leitungstyps, der in einem vor geschriebenen Bereich in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, einen zweiten Halbleiterbe reich des ersten Leitungstyps, der in der vorderseitigen Ober fläche der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist und von dem ersten Halbleiterbereich einen Abstand aufweist, eine zweite Halbleiterschicht des zweiten Leitungstyps, die auf der rücksei tigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, eine erste Elektrode, die in Kontakt mit dem ersten Halbleiter bereich ausgebildet ist, eine zweite Elektrode, die in Kontakt mit dem zweiten Halbleiterbereich ausgebildet ist, und eine dritte Elektrode, die in Kontakt mit der zweiten Halbleiter schicht ausgebildet ist, aufweisen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterein richtung anzugeben, die eine Reduzierung des Stromverbrauchs durch ein Spannungserfassungselement ermöglicht, bei der eine ausreichende Genauigkeit der Messung einer Ausgabespannung er halten werden kann, selbst wenn die Ausgabespannung niedrig ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 11 oder 12.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Halbleitereinrichtung, die eine Reduzierung des Stromverbrauchs und einen normalen Erfassungs- bzw. Meßbetrieb einer Ausgabespannung ermöglicht, selbst wenn die Ausgabespannung negativ ist.

Wenn bei der Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 eine Spannung von 0 V an die dritte Elektrode, die in Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist, und eine positive Spannung an die zweite Elektrode, die in Kontakt mit dem zweiten Halbleiterbereich ausgebildet ist, angelegt wird, erstreckt sich bei dieser Halbleitereinrichtung eine Ver armungsschicht von einem Übergangsbereich (pn-Übergang) zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht aus. Eine Diode, die durch den ersten und den zweiten Halbleiterbereich gebildet wird, ist in Sperrichtung vorgespannt. Die erste Elektrode, die mit dem ersten Halbleiterbereich verbunden ist, wird in der Verarmungs schicht in einen schwebenden Zustand gesetzt. Die Spannung der ersten Elektrode wird mit der Änderung der Spannung der zweiten Elektrode korreliert und ist niedriger als die Spannung der zweiten Elektrode. Darum wird, wenn eine Ausgabespannung an die zweite Elektrode angelegt wird, eine Spannung, die mit dieser Spannung korreliert und niedriger als die Ausgabespannung ist, leicht an der ersten Elektrode erhalten. Da eine Diode, die durch die erste und die zweite Halbleiterschicht gebildet wird, in Sperrichtung vorgespannt ist, fließt ein sehr kleiner Strom durch die Diode. Als Folge kann der Stromverbrauch kleiner als bei einem Spannungserfassungselement gemacht werden, das die Spannungsteilung-Widerstandsschaltung aufweist. Die Spannung der ersten Elektrode ist ungefähr dieselbe wie die der zweiten Elektrode, bis die Verarmungsschicht den ersten Halbleiterbe reich erreicht. Darum sind die Spannungen der ersten und der zweiten Elektrode ungefähr dieselben, wenn die Ausgabespannung, die an die zweite Elektrode angelegt ist, klein ist. Als ein Er gebnis kann verglichen mit der eingangs beschriebenen Technik eine höhere Spannung an der ersten Elektrode erhalten werden, selbst wenn die Ausgabespannung, die an die zweite Elektrode angelegt ist, klein ist.

Wenn bei einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 2 die Diode, die von der ersten und der zweiten Halbleiter schicht gebildet wird, in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, wird bei dieser Halbleitereinrichtung die Durchlaßspannung durch den Widerstand, der zwischen dem zweiten und dem dritten Halbleiter bereich ausgebildet ist, reduziert. Als ein Ergebnis kann eine Verarmungsschicht schnell ausgebildet werden, wenn die an die Diode angelegte Spannung sich von der Durchlaßrichtung in die Sperrichtung ändert. Darum kann ein momentaner bzw. sofortiger An stieg des Potentials des ersten Halbleiterbereiches vermieden werden, wenn es eine Änderung von einer Vorspannung in Durchlaß richtung zu einer Vorspannung in Sperrichtung gibt.

Wenn bei einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 3 die Diode, die von dem vierten Halbleiterbereich und der ersten Halbleiterschicht gebildet wird, in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, wird die Vorspannung in Durchlaßrichtung bzw. Vorwärtsrichtung durch den Widerstand, der zwischen dem zweiten und dem dritten Halbleiterbereich ausgebildet ist, reduziert. Als ein Ergebnis kann eine Verarmungsschicht schnell ausgebildet werden, wenn es einen Wechsel von einer Vorspannung in Durchlaß richtung zu einer Vorspannung in Sperrichtung gibt. Darum kann ein momentaner bzw. sofortiger Anstieg des Potentials in dem ersten Halbleiterbereich vermieden werden, wenn die Spannung, die an die Diode, die von dem vierten Halbleiterbereich und der ersten Halbleiterschicht gebildet wird, angelegt ist, sich von einer Spannung in Durchlaßrichtung in eine Spannung in Sperrich tung ändert.

Bei einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 4 wird eine Spannung in Durch laßrichtung, die an die Diode, die aus der ersten und der zweiten Halbleiterschicht besteht, angelegt ist, durch den Spannungsabfall an dem Widerstand, der zwischen dem zweiten und dem fünften Halbleiterbereich ausgebildet ist, und den Spannungsabfall auf Grund der Schwellspannung, die an die Diode angelegt ist, die durch den fünften und den sechsten Halbleiter bereich gebildet wird, reduziert, selbst falls die Diode, die aus der ersten und der zweiten Halbleiterschicht besteht, in Durchlaßrichtung vorgespannt ist. Die Menge von Löchern, die in die erste Halbleiterschicht eingebracht bzw. injiziert werden, wird verringert. Als ein Ergebnis kann eine Verarmungsschicht schnell ausgebildet werden, selbst wenn die Spannung, die an die Diode, die aus der ersten und der zweiten Halbleiterschicht be steht, angelegt ist, sich von einer Spannung in Durchlaßrichtung in eine Spannung in Sperrichtung ändert. Darum erhöht sich ein sofortiger bzw. momentaner Anstieg des Potentials in den ersten Halbleiterbereich sofort.

Bei der Halbleitereinrichtung nach Anspruch 11 kann die an den Eingabeanschluß angelegte Spannung leicht von dem Ausgabeanschluß als eine nied rigere Spannung erhalten werden, da das erste und das zweite gleichrichtende Element zwischen dem Eingabe- und dem Ausgabean schluß des Spannungserfassungselementes in einem in Sperrichtung vorgespannten Zustand vorgesehen sind. Da das erste und das zweite gleichrichtende Element in einem in Sperrichtung vorge spannten Zustand vorgesehen sind, fließt ein sehr kleiner Strom zwischen dem Eingabe- und dem Ausgabeanschluß. Als ein Ergebnis kann der Stromverbrauch kleiner als bei einem Spannungserfass ungselement, das eine Spannungsteilungs-Widerstandsschaltung aufweist, gemacht werden.

Bei einer Halbleitereinrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Spannungs erfassungselement einen Eingabe- und einen Ausgabeanschluß, ein zweites und ein drittes gleichrichtendes Element, einen Wider stand und eine Konstantstromquelle auf. Das dritte gleichrich tende Element weist eine Anode, die mit dem Eingabeanschluß verbunden ist, und eine Kathode, die mit den Kathoden des ersten und des zweiten gleichrichtenden Elementes verbunden ist, auf.

Der Widerstand ist zwischen die Anode und die Kathode des dritten gleichrichtenden Elementes verbunden. Die Konstantstrom quelle ist zwischen die Anoden des ersten und des zweiten gleichrichtenden Elementes verbunden. Ein viertes gleichrichten des Element kann nach einer bevorzugten Ausführungsform zwischen dem Widerstand und der Anode des dritten gleichrichtenden Ele mentes vorgesehen sein, so daß ein gleichgerichteter Strom von dem Widerstand zu der Anode des dritten gleichrichtenden Ele mentes fließt.

Bei dieser Halbleitereinrichtung wird, da der Widerstand zwischen dem ersten und dem zweiten gleichrichtenden Element und dem Ein gabeanschluß vorgesehen ist, die Spannung in Durchlaßrichtung durch den Widerstand reduziert, selbst wenn die Spannung in Durchlaßrichtung an das erste und zweite gleichrichtende Element angelegt ist. Als ein Ergebnis kann ein sofortiger Anstieg der Spannung des Ausgabeanschlusses verhindert werden, wenn die Span nung, die an das erste und das zweite gleichrichtende Element an gelegt ist, sich von der Durchlaßrichtung in die Sperrichtung ändert.

Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Ersatzschaltbild, das eine Halbleitereinrichtung (Schaltung zum Treiben einer Leuchtstoffröhre) mit einem Spannungserfassungselement entsprechend einer ersten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild, das einen Schaltungsaufbau des Spannungserfassungselement der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 eine Schnittansicht, die eine Struktur des Spannungser fassungselements der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausfüh rungsform zeigt

Fig. 4 eine Schnittansicht, die den Betrieb des Spannungser fassungselementes der ersten Ausführungsform, die in Fig. 3 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 5 ein Ersatzschaltbild, das eine Halbleitereinrichtung (Schaltung zum Treiben eines Motors) mit einem Spannungs erfassungselement entsprechend einer zweiten Ausführungs form zeigt;

Fig. 6 ein Ersatzschaltbild, das einen Schaltungsaufbau des Spannungserfassungselementes der in Fig. 5 gezeigten zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 7 eine Schnittansicht, die eine Struktur des Spannungser fassungselementes der zweiten Ausführungsform, das in Fig. 6 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 8 eine Schnittansicht, die einen Betrieb des Spannungser fassungselementes der zweiten Ausführungsform, das in Fig. 7 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 9A und 9B Eingabe- bzw. Ausgabe-Wellenformen, die eine Unan nehmlichkeit zeigen, die auftritt, wenn das Spannungser fassungselement der ersten Ausführungsform bei einer Schaltung zum Treiben eines Motors verwendet wird;

Fig. 10 eine Darstellung, die die Strom-Spannung-Charakteristiken zwischen den Elektroden 6 und 7 bei der ersten und der zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 11 bis 13 Schnittansichten, die die Struktur eines Spannungs erfassungselementes in einer Halbleitereinrichtung mit einem Spannungserfassungselement entsprechend dritter bis fünfter Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung zeigen;

Fig. 14 eine Schnittansicht, die den Betrieb der Halbleiterein richtung der fünften Ausführungsform, die in Fig. 13 ge zeigt ist, zeigt;

Fig. 15 ein Ersatzschaltbild eines Spannungserfassungselement abschnittes in einer Halbleitereinrichtung mit einem Spannungserfassungselement entsprechend einer sechsten Ausführungsform;

Fig. 16 eine Schnittansicht, die die Struktur des Spannungser fassungselementes der sechsten Ausführungsform, das in Fig. 15 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 17 eine Schnittansicht, die den Betrieb des Spannungser fassungselementes der sechsten Ausführungsform, das in Fig. 16 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 18 eine Darstellung, die die Strom-Spannung-Charakteristiken zwischen den Elektroden 6 und 7 bei der ersten und der sechsten Ausführungsform zeigt; und

Fig. 19 ein Ersatzschaltbild, das eine Halbleitereinrichtung (Schaltung zum Treiben einer Leuchtstoffröhre) mit einem Spannungserfassungselement mit einer Spannungsteilungs- Widerstandschaltung zeigt.

Es werden nun im folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist ein Spannungser fassungselement 108 zwei Dioden D1 und D2 und eine Konstant stromquelle 111 in einer Halbleitereinrichtung der ersten Aus führungsform auf. Insbesondere ist die Diode D1 in einem in Sperrichtung vorgespannten Zustand zwischen einem Eingabean schluß V_IN und einem Ausgabeanschluß V_OUT des Spannungs erfassungselementes 108 angeordnet. Die Diode D2 weist eine Ka thode, die mit einer Kathode der Diode D1 und dem Eingabeanschluß V_IN verbunden ist, und eine Anode, die mit Masse verbunden ist, auf. Die Konstantstromquelle 111 ist zwischen eine Anode der Diode D1 und die Anode der Diode D2 verbunden bzw. geschaltet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 wird die Struktur des Spannungserfassungselementes der ersten Ausführungsform im Schnitt beschrieben. Eine n⁻-Schicht 1 ist auf einer vorder seitigen (z. B. der oberen) Oberfläche eines p⁻-Substrates 2 ausgebildet. Ein p-Typ-Diffusionsbereich 3 und ein n-Typ-Diffu sionsbereich 4 sind in einer Oberfläche der n⁻-Schicht 1 aus gebildet, wobei sie um einen vorgeschriebenen Abstand voneinander getrennt sind. Ein p-Typ-Diffusionsbereich 12 ist ausgebildet, wobei er von den p-Typ-Diffusionsbereich 3 um einen vorgeschrie benen Abstand getrennt ist und sich von einer Hauptoberfläche der n⁻-Schicht 1 bis zu dem p⁻-Substrat 2 erstreckt. Eine Elektrode 5 ist in Kontakt mit einer Oberfläche des p-Typ-Diffu sionsbereiches 3 ausgebildet. Eine Elektrode 6 ist in Kontakt mit einer Oberfläche des n-Typ-Diffusionsbereiches 4 ausgebildet. Eine Elektrode 7 ist auf einer rückseitigen Oberfläche des p⁻-Substrates 2 ausgebildet. Die in Fig. 2 gezeigte Diode D2 wird durch die n⁻-Schicht 1 und das p⁻-Substrat 2 gebildet. Die in Fig. 2 gezeigte Diode D1 wird durch den p-Typ-Diffusionsbereich 3 und die n⁻-Schicht 1 gebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird ein Betrieb des Spannungser fassungselementes 108 der ersten Ausführungsform beschrieben. Eine Elektrode 7 ist mit Masse verbunden, und eine positive Spannung wird an die Elektrode 6 angelegt, die als ein Eingabe anschluß dient. Eine Verarmungsschicht erstreckt sich aufwärts und abwärts von einem Übergangsbereich (pn-Übergang) der n⁻-Schicht 1 und des p⁻-Substrates 2 zu dem Bereich, der durch die gestrichelten Linien in Fig. 4 dargestellt ist. In diesem Zustand sind die Diode D2, die aus dem p⁻-Substrat 2 und der n⁻-Schicht 1 besteht, und die Diode D1, die aus dem p-Typ- Diffusionsbereich 3 und der n⁻-Schicht 1 besteht, in Sperrich tung vorgespannt.

In diesem Zustand ist die Elektrode 5, die als ein Ausgabean schluß dient, in der Verarmungsschicht schwebend, d. h. sie ist in einem schwebenden Zustand. Darum korreliert die Spannung der Elektrode 5 mit der Spannung der Elektrode 6, d. h. sie steht in einer Wechselbeziehung mit der Spannung der Elektrode 6, und sie ist niedriger als die Spannung der Elektrode 6. Falls ein konstan ter Strom der Elektrode 5 durch Verwendung der Konstantstromquelle 11 zugeführt wird, kann das Potential der Elektrode 5 in einem schwebendem Zustand stabil erhalten werden. Ein solcher Betrieb macht es möglich, die Spannung der Elektrode 6 (Eingabeanschluß) als eine niedrigere Spannung von der Elektrode 5 (Ausgabeanschluß) zu erhalten.

Bei dem Spannungserfassungselement der in den Fig. 2 und 4 ge zeigten ersten Ausführungsform fließt ein sehr kleiner Strom zwischen den Elektroden 6 und 7, da die Diode D2, die aus der n⁻-Schicht 1 und dem p⁻-Substrat 2 besteht, in Sperrichtung vorgespannt ist. Darum wird die durch das Spannungserfassungs element der ersten Ausführungsform verbrauchte elektrische Leistung durch die Spannung der Elektrode 5 und dem von der Konstantstromquelle 11 zu der Elektrode 5 fließenden konstanten Strom bestimmt. Die Spannung der Elektrode 5 ist höchstens unge fähr 20 V, da dieses eine Ausgabespannung an eine Steuerschaltung ist. Darum ist der Stromverbrauch durch das Spannungserfassungs element 108 der ersten Ausführungsform ausreichend kleiner als der eines Spannungserfassungselementes mit einer Teilerschaltung.

Die Spannungen der Elektroden 5 und 6 sind im wesentlichen die selben, bis der Verarmungsbereich bzw. die Verarmungsschicht den p-Typ-Diffusionsbereich 3 erreicht. Als ein Ergebnis ist anders als bei dem eingangs beschriebenen Spannungserfassungselement die Spannung der Elektrode 5 zur Messung ausreichend, selbst wenn eine Ausgabespannung V1 (die Spannung der Elektrode 6) klein ist. Das ermöglicht eine genaue Erfassung bzw. Messung der Spannung der Elektrode 6, selbst wenn die Ausgabespannung V1 (die Spannung der Elektrode 6) klein ist.

Das ermöglicht eine genaue Erfassung bzw. Messung der Spannung der Elektrode 6, selbst wenn die Ausgabespannung V1 (die Spannung der Elektrode 6) klein ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 wird eine Anwendung eines Spannungserfassungselementes auf eine Schaltung zum Treiben bzw. Ansteuern eines Motors als eine zweite Ausführungsform dargestellt. Bei dieser Schaltung zum Treiben eines Motors ist eine Leistungsbrücke, die aus bipolaren Transistoren 201 und 202 mit isoliertem Gate besteht, mit einer Stromquelle V_CC ver bunden. Eine Diode 203 ist mit einem Emitter und mit einem Kollektor des bipolaren Transistors 201 mit isoliertem Gate ver bunden. Eine Diode 204 ist mit einem Emitter und einem Kollektor des bipolaren Transistors 202 mit isoliertem Gate verbunden.

Eine Induktionsschleife bzw. Spule 205 des Motors ist mit dem Verbindungspunkt der bipolaren Transistoren 201 und 202 mit isoliertem Gate verbunden. Der bipolare Transistor 201 mit iso liertem Gate weist ein Gate auf, das mit einer Steuerschaltung 208 in einem IC 206 verbunden ist, und der bipolare Transistor 202 mit isoliertem Gate weist ein Gate auf, das mit einer Steuerschaltung 209 in einem IC 207 verbunden ist. Der Verbin dungspunkt der bipolaren Transistoren 201 und 202 mit isoliertem Gate ist mit einem Spannungserfassungselement 210 verbunden. Das Spannungserfassungselement 210 ist mit den Steuerschaltungen 208 und 209 verbunden. Das Spannungserfassungselement 210 der zweiten Ausführungsform weist Dioden D1 und D2 und eine Kon stantstromquelle 211 wie das in Fig. 2 gezeigte Spannungser fassungselement 108 auf. Das Spannungserfassungselement 210 weist weiter eine Diode D3 und einen Widerstand R auf. Die Diode D3 weist eine Anode, die mit einem Eingabeanschluß V_IN verbunden ist, und eine Kathode, die mit den Kathoden der Dioden D1 und D2 verbunden ist, auf. Der Widerstand R ist mit der Kathode und der Anode der Diode D3 verbunden.

Die Struktur in Schnittansicht des Spannungserfassungselementes 210 der in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Eine n⁻-Schicht 1 ist auf einem p⁻-Substrat 2 ausgebildet. Ein p-Typ-Diffusionsbereich 3 und ein n-Typ-Diffusionsbereich 4 sind an und in einer Hauptober fläche der n⁻-Schicht 1 ausgebildet, wobei sie um einen vorge schriebenen Abstand voneinander getrennt sind. Ein p-Typ-Diffu sionsbereich 12 ist ausgebildet, wobei er um einen vorgeschrie benen Abstand von dem p-Typ-Diffusionsbereich 3 getrennt ist und sich von der Hauptoberfläche der n⁻-Schicht 1 bis zu dem p⁻-Substrat 2 erstreckt.

Ein p-Typ-Diffusionsbereich 8 ist an und in einer Hauptoberfläche des n-Typ-Diffusionsbereiches 4 ausgebildet. Eine Elektrode 5 ist in Kontakt mit einer Oberfläche des p-Typ-Diffusionsbereiches 3 ausgebildet. Eine Elektrode 6 ist in Kontakt mit einer Ober fläche des p-Typ-Diffusionsbereiches 8 ausgebildet. Eine leitende Schicht 9 ist in Kontakt mit den Oberflächen des p-Typ-Diffu sionsbereiches 8 und des n-Typ-Diffusionsbereiches 4 ausgebildet. Eine Elektrode 7 ist auf einer Bodenoberfläche (d. h. der rück seitigen Oberfläche) des p⁻-Substrates 2 ausgebildet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 8 wird ein Betrieb des Spannungserfassungselementes 210 der zweiten Ausführungsform be schrieben. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist die Elektrode 7 mit Masse verbunden, und eine positive Spannung wird an die Elek trode 6 (Eingabeanschluß) angelegt. Eine Verarmungsschicht erstreckt sich aufwärts und abwärts von einem Übergangsbereich (pn-Übergang) der n⁻-Schicht 1 und des p⁻-Substrates 2. Wie in der ersten Ausführungsform, die in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Elektrode 5 (Ausgabeanschluß) in einem schwebenden Zustand in der Verarmungsschicht. Als ein Ergebnis korreliert die Spannung der Elektrode 5 mit der Änderung der Spannung der Elektrode 6, und sie ist niedriger als die Spannung der Elektrode 6. Darum kann die Spannung des Eingabeanschlusses (Elektrode 6) als eine niedrigere Spannung von dem Ausgabeanschluß (Elektrode 5) er halten werden.

Darüberhinaus kann in der zweiten Ausführungsform die folgende Unannehmlichkeit beseitigt bzw. gelöst werden. Bei der in Fig. 5 gezeigten Schaltung zum Treiben eines Motors fließt, wenn der bipolare Transistor (IGBT1) 201 mit isoliertem Gate abgeschaltet ist, eine Strom durch die Diode 204 in Vorwärtsvorspannungs richtung (Durchlaßrichtung) auf Grund des durch die Induktivi tät L der Induktionsspule 205 erzeugten elektrischen Stroms. Das Potential der Kathode der Diode 204 wird auf Grund des Spannungs abfalls der Diode 204 zu -Va. Das Potential V₁ des Verbindungs punktes der bipolaren Transistoren 201 und 202 mit isoliertem Gate wird ebenfalls zu -Va. Als ein Ergebnis wird das Potential der Elektrode 6 des Spannungserfassungselementes 210 (gezeigt in Fig. 8) niedriger als das der Elektrode 7.

In diesem Zustand werden bei der Struktur der ersten Ausfüh rungsform, da der Übergang zwischen der n⁻-Schicht 1 und dem p⁻-Substrat 2 in Vorwärtsrichtung (in Durchlaßrichtung) vor gespannt ist, Löcher von dem p⁻-Substrat 2 in die n⁻-Schicht 1 eingebracht bzw. injiziert. Als ein Ergebnis wird, wenn das Potential der Elektrode 6 sich erneut in der positiven Richtung (in Richtung einer positiven Spannung) erhöht, die Ausbildung der Verarmungsschicht verzögert. Als Folge tritt der Mißstand auf, daß das Potential des p-Typ-Diffusionsbereiches 3 sofort ansteigt. Insbesondere wird, wie in Fig. 9B gezeigt ist, eine Spitze (Peak) in dem Potential des Ausgabeanschlusses (Elektrode 5) erzeugt. Eine solche Spannungsspitze resultiert in einer Fehlfunktion oder einer Zerstörung der mit der Elektrode 5 verbundenen Steuerschaltung 209.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Struktur der zweiten Ausführungsform fließt ein Strom durch den Übergang zwischen der n⁻-Schicht 1 und dem p⁻-Substrat 2, wodurch eine Spannung über den Diffu sionswiderstand R in dem p-Typ-Diffusionsbereich 8 erzeugt wird. Insbesondere fließt der vom p⁻-Substrat 2 in Richtung der n⁻-Schicht 1 fließende Strom weiter durch den n-Typ-Diffusions bereich 4, die leitende Schicht 9 und den p-Typ-Diffusionsbereich 8 zur Elektrode 6. Wenn der Strom durch den p-Typ-Diffusionsbereich 8 fließt, fließt der Strom auch durch den Diffusionswiderstand R, wodurch eine Spannung erzeugt wird. Eine Spannung in Durch laßrichtung zwischen der n⁻-Schicht 1 und dem p⁻-Substrat 2 sinkt um den Betrag der erzeugten Spannung. Als ein Ergebnis werden weniger Löcher von dem p⁻-Substrat 2 in die n⁻-Schicht 1 injiziert, und die Verarmungsschicht wird schnell ausgebildet, wenn sich das Potential der Elektrode 6 wieder in der positiven Richtung erhöht. Als Folge kann der Mißstand des augenblicklichen Anstiegs des Potentials des p⁻-Typ-Diffusionsbereiches 3, der durch Verwendung der Struktur des Spannungserfassungselementes der ersten Ausführungsform auf eine Schaltung zum Treiben eines Motors verursacht wird, gelöst werden.

Wenn das Potential der Elektrode 6 in der positiven Richtung an steigt, fließt ein Strom durch das Freigeben der elektrischen Ladungen, die in der Kapazität zwischen dem p⁻-Substrat 2 und dem n-Typ-Diffusionsbereich 4 gespeichert waren. Zu diesem Zeit punkt wird der Strom durch die Vorspannung in Durchlaßrichtung der Diode D3, die durch den n-Typ-Diffusionsbereich 4 und den p-Typ-Diffusionsbereich 8 gebildet wird, kurzgeschlossen. Als ein Ergebnis ist es möglich, das Problem, daß die Ausbildung der Verarmungsschicht auf Grund des Spannungsabfalls am Diffusions widerstand R verzögert wird, wenn das Potential der Elektrode 6 in der positiven Richtung ansteigt, zu vermeiden. Dadurch kann eine Verzögerung eines an die Elektrode 5 auszugebenden Signals vermieden werden. Das heißt, bei dem Spannungserfassungselement 210 der zweiten Ausführungsform wird ein Kurzschluß durch die Diode D3 herbeigeführt, wenn das Potential der Elektrode 6 in der positiven Richtung ansteigt, und ein Strom fließt durch den Diffusionswiderstand R, wenn das Potential der Elektrode 6 nega tiv ist.

Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist, wenn eine negative Spannung -Va an die Elektrode 6 angelegt ist, der Wert des Stromes in der ersten Ausführungsform niedriger als in der zweiten. Das be deutet, daß, wenn eine negative Vorspannung -Va an die Elektrode 6 angelegt wird, der Wert des Stromes effektiv durch den Diffu sionswiderstand R bei der zweiten Ausführungsform begrenzt wird. Es ist leicht einzusehen, daß kein Strom fließt, bis eine Vor spannung die Schwellspannung V_f(-V_f) der Diode D2, die aus der n⁻-Schicht 1 und dem p⁻-Substrat 2 besteht, erreicht.

Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist ein Ersatzschaltbild des Spannungserfassungselementes einer dritten Ausführungsform identisch zu dem der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 6 gezeigt ist. In einer Halbleitereinrichtung nach der dritten Ausführungsform wird ein Bereich, der dem n-Typ-Diffusionsbe reich 4 der zweiten Ausführungsform entspricht, durch einen n-Typ-Diffusionsbereich 4, einen n⁺-Typ begrabenen Diffusions bereich 16 und eine n⁻-Schicht 1, die durch den n-Typ-Diffu sionsbereich 4 und den n⁺-Typ begrabenen Diffusionsbereich 16 umgeben ist, gebildet. Der Rest der Struktur ist identisch zu der in Fig. 7 gezeigten zweiten Ausführungsform. Der Betrieb ist derselbe wie bei der zweiten Ausführungsform.

Bei der oben beschriebenen Struktur entsprechend der dritten Ausführungsform, kann ein Herstellungsverfahren für einen ge wöhnlichen bipolaren Transistor bei der dritten Ausführungsform ohne irgendeine Änderung verwendet werden, wodurch ein ein facheres Herstellungsverfahren zur Verfügung gestellt wird. Das heißt, die Struktur der in Fig. 7 gezeigten zweiten Ausführungs form benötigt ein fortgeschrittene Technologie für das Verfahren zur Ausbildung des n-Typ-Diffusionsbereiches 4, der den p-Typ- Diffusionsbereich 8 abdeckt bzw. umgibt. Im Gegensatz dazu kann ein gewöhnliches Herstellungsverfahren für einen bipolaren Transistor ohne irgendeine Änderung bei der Struktur der in Fig. 11 gezeigten dritten Ausführungsform verwendet werden, wodurch ein einfacheres Herstellungsverfahren als bei der zweiten Aus führungsform ermöglicht wird.

Wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist ein Ersatzschaltbild für ein Spannungserfassungselement in einer Halbleitereinrichtung nach einer vierten Ausführungsform identisch zu dem der in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungs form wird nicht der Diffusionswiderstand in dem p-Typ-Diffu sionsbereich 8 sondern eine Polysiliziumschicht 17 als Wider stand R verwendet. In diesem Fall ist die Polysiliziumschicht 17 elektrisch mit dem p-Typ-Diffusionsbereich 8 über eine leitende Schicht 9a verbunden. Die Polysiliziumschicht 17 ist außerdem elektrisch mit einem n-Typ-Diffusionsbereich 4 über eine lei tende Schicht 9b verbunden. Die leitende Schicht 9a und eine Elektrode 6 sind in Kontakt miteinander ausgebildet. Der Rest der Struktur ist identisch zu der des Spannungserfassungsele mentes 210 der in Fig. 7 gezeigten zweiten Ausführungsform. Der Betrieb derselben ist auch identisch zu dem des Spannungser fassungselementes der zweiten Ausführungsform.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist in einer Halbleitereinrichtung einer fünften Ausführungsform eine Isolierschicht 10 zwischen einem p-Typ oder n-Typ Halbleitersubstrat 11 und einer n-Schicht 1 angeordnet. Ein p-Typ-Diffusionsbereich 3 und ein n-Typ-Diffu sionsbereich 4 sind an und in einer Hauptoberfläche einer n⁻-Schicht 1 ausgebildet, wobei sie um einen vorgeschriebenen Abstand voneinander getrennt sind.

Ein p-Typ-Diffusionsbereich 12 ist an und in der Hauptoberfläche der n⁻-Schicht 1 ausgebildet, wobei er um einen vorgeschriebenen Abstand von dem p-Typ-Diffusionsbereich 3 getrennt ist und die Isolierschicht 10 erreicht. Ein p-Typ-Diffusionsbereich 8 ist an und in einer Hauptoberfläche des n-Typ-Diffusionsbereiches 4 ausgebildet. Der p-Typ-Diffusionsbereich 8 weist einen Diffu sionswiderstand R auf. Eine Elektrode 5 ist in Kontakt mit einer Hauptoberfläche des p-Typ-Diffusionsbereiches 3 ausgebildet. Eine Elektrode 7 ist in Kontakt mit einer Hauptoberfläche des p-Typ-Diffusionsbereiches 12 ausgebildet. Eine Elektrode 6 ist in Kontakt mit einer Hauptoberfläche des p-Typ-Diffusionsbe reiches 8 ausgebildet. Eine leitende Schicht 9 ist in Kontakt mit den Oberflächen des p-Typ-Diffusionsbereiches 8 und des n-Typ-Diffusionsbereiches 4 ausgebildet. Eine Substratelektrode 13 ist an einer Bodenoberfläche (rückseitige Oberfläche) des Halbleitersubstrates 11 ausgebildet. Ein Ersatzschaltbild des Spannungserfassungselementes der fünften Ausführungsform ist identisch zu dem des Spannungserfassungselementes der in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsform.

Als nächstes wird der Betrieb des Spannungserfassungselementes der fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 14 be schrieben. Die Elektrode 7 und die Substratelektrode 13 sind mit Masse verbunden. Eine positive Spannung wird an die Elek trode 6 angelegt. Als ein Ergebnis erstreckt sich eine Verar mungsschicht von einem Übergangsbereich (pn-Übergang) der n⁻-Schicht 1 und des p-Typ-Diffusionsbereiches 12 zu dem Be reich, der durch die gestrichelte Linie in der Figur dargestellt ist. Die Ausbildung der Verarmungsschicht und der Feldplatten effekt der Elektrode 13 bringen die Diode D2, die aus dem p-Typ- Diffusionsbereich 12 und der n⁻-Schicht 1 besteht, in einen in Sperrichtung vorgespannten Zustand. Zu diesem Zeitpunkt ist die Elektrode 5 in der Verarmungsschicht in dem schwebenden Zustand.

Als Folge korreliert die Spannung der Elektrode 5 mit der Änderung der Spannung der Elektrode 6 und ist niedriger als die Spannung der Elektrode 6. Falls ein konstanter Strom der Elektrode 5 von der Konstantstromquelle 211 zugeführt wird, kann das Potential der Elektrode 5 in einem schwebenden Zustand stabil erhalten werden, wodurch es möglich wird, die Spannung der Elektrode 6 (Eingabeanschluß) als eine niedrigere Spannung von der Elek trode 5 (Ausgabeanschluß) zu erhalten.

Falls das Potential der Elektrode 6 niedriger als das der Elektrode 7 ist, wird die Diode D2, die aus der n⁻-Schicht 1 und dem p-Typ-Diffusionsbereich 12 besteht, in Durchlaßrichtung vor gespannt und ein Strom fließt durch die Diode D2. Da jedoch der Strom einen Spannungsabfall über den Diffusionswiderstand R in den p-Typ-Diffusionsbereich 8 verursacht, wodurch die Vorspannung in Durchlaßrichtung der Diode D2 um den Betrag entsprechend des Spannungsabfalls an dem Diffusionswiderstand R vermindert wird. Als ein Ergebnis werden weniger Löcher von dem p-Typ-Diffusions bereich 12 in die n⁻-Schicht 1 injiziert. Darum wird, wenn das Potential der Elektrode 6 in der positiven Richtung erneut an steigt, die Verarmungsschicht schnell ausgebildet, wodurch der Mißstand des sofortigen Anstiegs des Potentials des p-Typ-Diffu sionsbereiches 3 vermieden wird.

Wenn das Potential der Elektrode 6 in der positiven Richtung an steigt, fließt ein Strom durch die Freigabe von elektrischen Ladungen, die in der Kapazität zwischen dem p-Typ-Diffusions bereich 12 und dem n-Typ-Diffusionsbereich 4 gespeichert worden sind. Jedoch wird dieser Strom durch die Vorspannung in Durch laßrichtung der Diode D3, die durch den n-Typ-Diffusionsbereich 4 und den p-Typ-Diffusionsbereich 8 gebildet wird, kurzge schlossen. Als ein Ergebnis ist es möglich, das Problem, daß die Ausbildung der Verarmungsschicht auf Grund des Spannungsabfalls an dem Diffusionswiderstand R verzögert wird, wenn das Potential der Elektrode 6 in der positiven Richtung ansteigt, zu vermei den. Dadurch wird eine Verzögerung eines von bzw. an die Elek trode 5 auszugebenden Signals vermieden.

Wie in Fig. 15 gezeigt ist, weist ein Spannungserfassungsele ment 250 einer sechsten Ausführungsform Dioden D1 bis D3, eine Konstantstromquelle 211 und einen Widerstand R wie das Spannungs erfassungselement 210 der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 6 gezeigt ist, auf. Bei der sechsten Ausführungsform ist eine Diode D4 in einer in Durchlaßrichtung vorgespannten Richtung zwischen dem Widerstand R und einer Anode der Diode D3 ange ordnet.

In der Struktur in Schnittansicht des Spannungserfassungsele mentes 250 sind p-Typ-Diffusionsbereiche 15 und 8 an und in einer Hauptoberfläche eines n-Typ-Diffusionsbereiches 4 aus gebildet, wobei sie um einen vorgeschriebenen Abstand vonein ander getrennt sind. Ein n⁺-Typ Diffusionsbereich 14 ist an und in einer Hauptoberfläche des p-Typ-Diffusionsbereiches 8 ausge bildet. Eine Elektrode 6 ist in Kontakt mit Oberflächen des p-Typ-Diffusionsbereiches 15 und des n⁺-Typ Diffusionsbereiches 14 ausgebildet. Eine leitende Schicht 9 ist in Kontakt mit Ober flächen des p-Typ-Diffusionsbereiches 8 und des n-Typ-Diffusions bereiches 4 ausgebildet. Der p-Typ-Diffusionsbereich 8 weist einen Diffusionswiderstand R auf. Der Rest der Struktur ist identisch zu der des in Fig. 7 gezeigten Spannungserfassungsele mentes der zweiten Ausführungsform.

Als nächstes wir der Betrieb des Spannungserfassungselementes der sechsten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 17 be schrieben. Eine Elektrode 7 ist mit Masse verbunden und eine positive Spannung wird an die Elektrode 6 angelegt. Eine Ver armungsschicht erstreckt sich aufwärts und abwärts von einem Übergangsbereich einer n⁻-Schicht 1 und eines p⁻-Substrates 2. Als ein Ergebnis wird eine Vorspannung in Sperrichtung an die Diode D2, die aus dem p⁻-Substrat 2 und der n⁻-Schicht 1 be steht, angelegt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Elektrode 5 in einem schwebenden Zustand in der Verarmungsschicht. Als Folge korreliert die Spannung der Elektrode 5 mit der Änderung der Spannung der Elektrode 6, und sie ist niedriger als die Spannung der Elektrode 6. Falls ein konstanter Strom von einer Konstant stromquelle 211 der Elektrode 5 zugeführt wird, kann das Potential der Elektrode 5 in einen schwebenden Zustand stabil erhalten werden. Durch Verwenden eines solchen Betriebes kann die Spannung der Elektrode 6 (Eingabeanschluß) als eine niedrigere Spannung (in Form einer niedrigeren Spannung, die proportional zur Spannung der Elektrode 6 ist) von der Elektrode 5 (Ausgabeanschluß) erhalten werden.

Wenn das Potential der Elektrode 6 niedriger als das der Elek trode 7 wird, wird eine Vorspannung in Durchlaßrichtung an die Diode D2, die aus der n⁻-Schicht 1 und dem p⁻-Substrat 2 be steht, angelegt, und ein Strom fließt durch die Diode D2 in Durchlaßrichtung. Da jedoch dieser Strom einen Spannungsabfall über den Diffusionswiderstand R in den p-Typ-Diffusionsbereich 8 erzeugt, wird dadurch die Spannung in Durchlaßrichtung an der Diode D2 um den Betrag, der dem an den Diffusionswiderstand R er zeugten Spannungsabfall entspricht, reduziert. Darüber hinaus vermindert die Schwellspannung der Diode D4, die aus dem p-Typ- Diffusionsbereich 8 und dem n⁺-Typ Diffusionsbereich 14 besteht, den Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung an der Diode D2 um den Betrag, der der Schwellspannung entspricht. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Menge von Löchern, die von dem p⁻-Substrat 2 in die n⁻-Schicht 1 injiziert werden, im Vergleich mit den oben be schriebenen zweiten bis fünften Ausführungsformen zu reduzieren. Als Folge kann die Verarmungsschicht schneller ausgebildet werden, wenn das Potential der Elektrode 6 in der positiven Richtung erneut ansteigt, wodurch effektiv der Mißstand gelöst wird, daß das Potential des p-Typ-Diffusionsbereiches 3 augen blicklich ansteigt.

Wenn das Potential der Elektrode 6 in der positiven Richtung an steigt, fließt ein Strom durch die Freigabe der elektrischen Ladungen, die in der Kapazität zwischen dem p⁻-Substrat 2 und dem n-Typ-Diffusionsbereich 4 gespeichert worden sind. Jedoch wird dieser Strom durch die Vorspannung in Durchlaßrichtung der Diode D3, die aus dem n-Typ-Diffusionsbereich 4 und dem p-Typ-Diffusionsbereich 15 besteht, kurzgeschlossen. Darum ist es möglich, das Problem, daß die Ausbildung der Verarmungs schicht auf Grund der Vorspannung in Sperrichtung der Diode D4, die aus dem p-Typ-Diffusionsbereich 8 und dem n⁺-Typ- Diffusionsbereich 14 besteht, verzögert wird, zu vermeiden. Als ein Ergebnis kann die Verzögerung eines Signals, das an bzw. von der Elektrode 5 auszugeben ist, vermieden werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18 ist zu bemerken, daß der Wert des Stromes, wenn eine negative Vorspannung -Va an die Elektrode 6 angelegt wird, effektiv durch den Spannungsabfall auf Grund des Diffusionswiderstandes R und die Schwellspannung Vf der Diode D4 bei der sechsten Ausführungsform begrenzt ist. Das heißt, daß bei der ersten Ausführungsform ein Strom zu fließen beginnt, wenn eine negative Vorspannung, die größer als die Schwell spannung Vf(-Vf) der Diode D2 ist, angelegt wird. Im Gegensatz fließt bei der sechsten Ausführungsform ein Strom nur dann, wenn eine negative Spannung die größer als die Summe 2Vf(-2Vf) der Schwellspannung Vf der Diode D2 und der Schwellspannung Vf der Diode D4 angelegt wird. Es ist außerdem zu bemerken, daß die Strom-Spannungs-Linie bzw. deren Verlauf bei der sechsten Aus führungsform weniger steil als bei der ersten Ausführungsform auf Grund des Diffusionswiderstandes R ist.

Wie oben beschrieben wurde, fließt bei einer Halbleitereinrich tung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung durch Anpassen bzw. Verwenden einer Diode, die aus einer ersten und einer zweiten Halbleiterschicht besteht, die in Sperrichtung vorzuspannen ist, ein sehr kleiner Strom durch die Diode, wodurch eine Reduzierung des Stromverbrauchs verglichen mit einem Spannungserfassungselement, das aus einer Spannungs teilungs-Widerstandsschaltung besteht, ermöglicht wird. Da die Spannung an einer ersten Elektrode eines ersten Halbleiterbe reiches ungefähr dieselbe wie die der zweiten Elektrode an einem zweiten Halbleiterbereich ist, bis eine Verarmungsschicht, die sich von einem Übergangsbereich zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht aufwärts und abwärts erstreckt, in Kontakt mit dem ersten Halbleiterbereich kommt, ist es möglich, eine ausreichende Spannung von der ersten Elektrode zur Siche rung der Genauigkeit der Erfassung der Spannung zu erhalten, selbst wenn die an die zweite Elektrode angelegte Spannung klein ist.

Bei einer Halbleitereinrichtung entsprechend einer anderen Aus führungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Spannung in Durchlaßrichtung über eine Diode, die aus einer ersten und einer zweiten Halbleiterschicht besteht, auf Grund eines Spannungsabfalls an einem Widerstand, der durch einen zweiten und einen dritten Halbleiterbereich gebildet wird, zu reduzieren. Als ein Ergebnis kann eine Verarmungsschicht schnell ausgebildet werden, wenn das Potential einer zweiten Elektrode erneut ansteigt und eine Spannung in Sperrichtung über die Diode angelegt wird, wodurch ein solcher Mißstand vermieden wird, daß das Potential eines ersten Halbleiterbereiches augenblicklich ansteigt.

Bei einer Halbleitereinrichtung nach einer weiteren Ausführungs form der Erfindung ist es, durch Anpassen bzw. Verwenden einer Diode, die aus einem ersten Halbleiterbereich und einer ersten Halbleiterschicht gebildet wird, so daß eine Spannung in Sper richtung darüber angelegt ist, möglich, den Stromverbrauch zu reduzieren und eine Spannung, die von einer zweiten Elektrode auf einem zweiten Halbleiterbereich erhalten wird, im Vergleich mit einer anderen Einrichtung zu erhöhen, selbst wenn eine Spannung, die einer dritten Elektrode auf einem vierten Halb leiterbereich eingegeben wird, klein ist. Es ist außerdem möglich, eine Spannung in Vorwärtsrichtung, die über die Diode angegelegt wird, die aus dem ersten Halbleiterbereich und aus der ersten Halbleiterschicht besteht, auf Grund eines Widerstan des, der zwischen dem dritten und dem vierten Halbleiterbereich gebildet ist, zu reduzieren.

In einer Halbleitereinrichtung entsprechend einer weiteren Aus führungsform der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, eine Spannung in Durchlaßrichtung über eine Diode, die aus einer ersten und einer zweiten Halbleiterschicht besteht, auf Grund des Spannungsabfalls an einem Widerstand, der zwischen einem zweiten und einem vierten Halbleiterbereich ausgebildet ist, und auf Grund einer Schwellspannung einer Diode, die aus einem vierten und einem fünften Halbleiterbereich besteht, effektiver zu reduzieren.

Bei einer Halbleitereinrichtung entsprechend einer weiteren Aus führungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Stromverbrauch im Vergleich mit einem Spannungserfassungselement, das aus einer Spannungsteilungs-Widerstandschaltung besteht, durch Anordnen eines ersten und eines zweiten gleichrichtenden Elementes in einem in Sperrichtung vorgespannten Zustand zu reduzieren.

In einer Halbleitereinrichtung nach einer abermals weiteren Aus führungsform ist es möglich, eine Spannung in Durchlaßrichtung eines zweiten gleichrichtenden Elementes durch den Spannungsab fall auf Grund eines Widerstandes zu reduzieren.

Claims

1. Halbleitereinrichtung mit einem Spannungserfassungselement (108) zum Erfassen einer Ausgabespannung (V_IN; V₁) , das eine Konstantstromquelle (11; 111),
eine erste Halbleiterschicht (1) eines ersten Leitungstyps mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberflä che,
einen ersten Halbleiterbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, der in einem vorgeschriebenen Bereich in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, einen zweiten Halbleiterbereich (4) des ersten Leitungstyps, der in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, wobei er von dem ersten Halbleiterbereich (3) durch einen vorgeschriebenen Abstand getrennt ist,
eine zweite Halbleiterschicht (2) des zweiten Leitungstyps, die auf der rückseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist,
eine erste Elektrode (5), die in Kontakt mit dem ersten Halblei terbereich (3) ausgebildet ist,
eine zweite Elektrode (6), die in Kontakt mit dem zweiten Halb leiterbereich (4) ausgebildet ist, und
eine dritte Elektrode (7), die in Kontakt mit der zweiten Halb leiterschicht (2) ausgebildet ist, aufweist,
wobei die Ausgabespannung (V_IN; V₁) an der zweiten Elektrode (6) anliegt und die Konstantstromquelle (11; 111) zwischen die erste und die dritte Elektrode geschaltet ist.

2. Halbleitereinrichtung mit einem Spannungserfassungselement (210) zum Erfassen einer Ausgabespannung (V_IN; V₁), das eine Konstantstromquelle (211),
eine erste Halbleiterschicht (1) eines ersten Leitungstyps mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberflä che,
einen ersten Halbleiterbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, der in einem vorbestimmten Bereich in der vorderseitigen Ober fläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist,
einen zweiten Halbleiterbereich (4; 4, 1, 16) des ersten Lei tungstyps, der in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halb leiterschicht (1) ausgebildet ist, wobei er von dem ersten Halb leiterbereich (3) durch einen vorgeschriebenen Abstand getrennt ist,
einen dritten Halbleiterbereich (8) des zweiten Leitungstyps, der in einer Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs (4; 4, 1, 16) ausgebildet ist,
eine leitende Schicht (9), die in Kontakt mit den Oberflächen des ersten Halbleiterbereiches (4) und des dritten Halbleiterbe reiches (8) ausgebildet ist,
eine zweite Halbleiterschicht (2) des zweiten Leitungstyps, die auf der rückseitigen Oberfläche des ersten Halbleiterbereichs (1) ausgebildet ist,
eine erste Elektrode (5), die in Kontakt mit dem ersten Halblei terbereich (3) ausgebildet ist,
eine zweite Elektrode (6), die in Kontakt mit dem dritten Halb leiterbereich (8) ausgebildet ist,
einen Widerstand, der zwischen dem zweiten Halbleiterbereich (4) und der zweiten Elektrode (6) ausgebildet ist, und
eine dritte Elektrode (7), die in Kontakt mit dem zweiten Halb leiterbereich (2) ausgebildet ist, aufweist,
wobei die Ausgabespannung (V_IN; V₁) an der zweiten Elektrode (6) anliegt und die Konstantstromquelle (211) zwischen die erste und die dritte Elektrode (5, 7) geschaltet ist.

3. Halbleitereinrichtung mit einem Spannungserfassungselement (210) zum Erfassen einer Ausgabespannung (V_IN; V₁), das eine Konstantstromquelle (211),
einen ersten Halbleiterbereich (1) eines ersten Leitungstyps mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberflä che,
einen vierten Halbleiterbereich (12) eines zweiten Leitungstyps, der in einem vorgeschriebenen Bereich in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist,
einen ersten Halbleiterbereich (3) des zweiten Leitungstyps, der in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist, wobei er von dem vierten Halbleiterbereich (12) durch einen vorgeschriebenen Abstand getrennt ist,
einen zweiten Halbleiterbereich (4) des ersten Leitungstyps, der in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, wobei er von dem ersten und dem vierten Halbleiterbereich (3, 12) durch einen vorgeschriebenen Abstand getrennt ist,
einen dritten Halbleiterbereich (8) des zweiten Leitungstyps, der in einer Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs (4) aus gebildet ist,
eine leitende Schicht (9), die in Kontakt mit der Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs (4) und einer Oberfläche des dritten Halbleiterbereichs (8) ausgebildet ist,
eine dritte Elektrode (7), die in Kontakt mit dem vierten Halb leiterbereich (12) ausgebildet ist,
eine erste Elektrode (5), die in Kontakt mit dem ersten Halb leiterbereich (3) ausgebildet ist,
eine zweite Elektrode (6), die in Kontakt mit dem dritten Halb leiterbereich (8) ausgebildet ist, und
einen Widerstand, der zwischen dem zweiten Halbleiterbereich (4) und der zweiten Elektrode (6) ausgebildet ist, aufweist,
wobei die Ausgabespannung (V_IN; V₁) an der zweiten Elektrode (6) anliegt und die Konstantstromquelle (211) zwischen die erste und die dritte Elektrode (5, 7) geschaltet ist.

4. Halbleitereinrichtung mit einem Spannungserfassungselement (250) zum Erfassen einer Ausgabespannung (V_IN; V₁), das eine Konstantstromquelle (211),
eine erste Halbleiterschicht (1) eines ersten Leitungstyps mit einer vorderseitigen Oberfläche und einer rückseitigen Oberflä che,
einen ersten Halbleiterbereich (3) eines zweiten Leitungstyps, der in einem vorgeschriebenen Bereich in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist,
einen zweiten Halbleiterbereich (4) des ersten Leitungstyps, der in der vorderseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, wobei er von dem ersten Halbleiterbereich (3) durch einen vorgeschriebenen Abstand getrennt ist,
einen dritten Halbleiterbereich (15) des zweiten Leitungstyps, der in einem vorgeschriebenen Bereich in einer Oberfläche des zweiten Halbleiterbereiches (4) ausgebildet ist,
einen fünften Halbleiterbereich (8) des zweiten Leitungstyps, der in der Oberfläche des zweiten Halbleiterbereiches (4) ausge bildet ist, wobei er von dem dritten Halbleiterbereich (15) durch einen vorgeschriebenen Abstand getrennt ist,
einen sechsten Halbleiterbereich (14) des ersten Leitungstyps, der in einer Oberfläche des fünften Halbleiterbereichs (8) aus gebildet ist,
eine leitende Schicht (9), die in Kontakt mit den Oberflächen des zweiten Halbleiterbereiches (4) und des fünften Halbleiter bereiches (8) ausgebildet ist,
einen Widerstand, der zwischen dem zweiten Halbleiterbereich (4) und dem sechsten Halbleiterbereich (14) ausgebildet ist,
eine zweite Halbleiterschicht (2) des zweiten Leitungstyps, die auf der rückseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist,
eine erste Elektrode (5), die in Kontakt mit dem ersten Halblei terbereich (3) ausgebildet ist,
eine zweite Elektrode (6), die in Kontakt mit dem dritten Halb leiterbereich (15) und dem sechsten Halbleiterbereich (14) aus gebildet ist, und
eine dritte Elektrode (7), die in Kontakt mit der zweiten Halb leiterschicht (2) ausgebildet ist, aufweist,
wobei die Ausgabespannung (V_IN; V₁) an der zweiten Elektrode (6) anliegt und die Konstantstromquelle zwischen die erste und die dritte Elektrode (5, 7) geschaltet ist.

5. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zweite Halbleiterschicht (11), die auf der rückseitigen Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, wobei eine Isolierschicht (10) dazwischen angeordnet ist, und eine vierte Elektrode (13), die in Kontakt mit der zweiten Halb leiterschicht (11) ausgebildet ist.

6. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß ein vierter Halbleiterbereich (12) des zweiten Leitungstyps in der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (1) ausgebildet ist, wobei er von dem ersten Halbleiterbereich (3) durch einen vorgeschriebenen Abstand getrennt ist und die zweite Halbleiter schicht (2) erreicht.

7. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein Diffusionswiderstand des dritten Halb leiterbereiches (8) oder des fünften Halbleiterbereiches (8) ist.

8. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Halbleiterbereich einen begrabenen Halbleiterbereich (16) des ersten Leitungstyps, der in der vorderseitigen Oberfläche der zweiten Halbleiter schicht (2) begraben ist, und einen siebten Halbleiterbereich (4) des ersten Leitungstyps, der derart ausgebildet ist, daß er den begrabenen Halbleiterbereich (16) von einer Hauptoberfläche des ersten Halbleiterbereichs (1) her erreicht und den dritten Halbleiterbereich (8) umgibt, aufweist.

9. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht (9) den Widerstand (17) aufweist. (Fig. 12)

10. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein Polysiliziumwiderstandstand (17) ist, und daß die leitende Schicht (9a) und die zweite Elektrode (6) in Kontakt miteinander ausgebildet sind.

11. Halbleitereinrichtung mit einem Spannungserfassungselement (108) zum Erfassen einer Ausgabespannung (V_IN; V₁), das eine Konstantstromquelle (11; 111),
einen Eingabeanschluß (V_IN), der mit der Ausgabespannung (V_IN; V₁) versorgt wird,
einen Ausgabeanschluß (V_OUT) ,
ein erstes gleichrichtendes Element (D1) mit einer Kathode, die mit einem Eingabeanschluß verbunden ist, und einer Anode, die mit dem Ausgabeanschluß verbunden ist, und
ein zweites gleichrichtendes Element (D2) mit einer Kathode, die mit dem Eingabeanschluß verbunden ist und einer Anode, die mit Masse verbunden ist, aufweist,
wobei die Konstantstromquelle (11, 111, 211) zwischen die Anode des ersten gleichrichtenden Elementes (D1) und die Anode des zweiten gleichrichtenden Elementes (D2) geschaltet ist.

12. Halbleitereinrichtung mit einem Stromerfassungselement (210; 250) zum Erfassen einer Ausgabespannung (V_IN; V₁), das eine Konstantstromquelle (21),
einen Eingabeanschluß (V_IN), der mit der Ausgabespannung (V_IN; V₁) versorgt wird,
einen Ausgabeanschluß (V_OUT),
ein erstes gleichrichtendes Element (D1) mit einer Kathode und einer Anode, die mit dem Ausgabeanschluß verbunden ist,
ein zweites gleichrichtendes Element (D2) mit einer Kathode und einer Anode, die mit Masse verbunden ist,
ein drittes gleichrichtendes Element (D3) mit einer Anode, die mit dem Eingabeanschluß verbunden ist, und einer Kathode, die mit den Kathoden des ersten und des zweiten gleichrichtenden Elementes (D1, D2) verbunden ist, und
einen Widerstand, der zwischen die Anode und die Kathode des dritten gleichrichtenden Elementes (D3) geschaltet ist, auf weist,
wobei die Konstantstromquelle (211) zwischen die Anode des er sten gleichrichtenden Elementes (D1) und die Anode des zweiten gleichrichtenden Elementes (D2) geschaltet ist.

13. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß ein viertes gleichrichtendes Element (D4) zwischen dem Wi derstand und der Anode des dritten gleichrichtenden Elementes (D3) vorgesehen ist, so daß ein gleichgerichteter Strom von dem Widerstand zu der Anode des dritten gleichrichtenden Elementes (D3) fließt.