JP2001007294A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】過熱保護機能を有し且つ温度が定格最高接合温
度を越える可能性のある用途に用いることができる半導
体装置を提供する。 【解決手段】主半導体スイッチＱｍと周辺回路６とは互
いに異なる半導体チップに形成してある。周辺回路６
は、主半導体スイッチＱｍの両端間に挿入され制御端子
Ｇへの入力に応じて導通・遮断する電流検出用半導体ス
イッチＱｓと、電流検出用半導体スイッチＱｓの温度を
検出する温度検出部３と、温度検出部３による検出温度
が所定温度に達すると主半導体スイッチＱｍおよび電流
検出用半導体スイッチＱｓの温度上昇を抑制する過熱保
護部４とを備えている。電流検出用半導体スイッチＱｓ
のオン抵抗を主半導体スイッチＱｍのオン抵抗に比べて
電力損失を無視できる程度に大きく設定してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１３に示すように、制御端
子Ｇへの入力に応じて導通・遮断するエンハンスメント
型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよりなる三端子型の
半導体スイッチＱｍ’が形成された半導体チップ上に、
半導体スイッチＱｍ’の温度を検出する温度検出部３’
と、温度検出部３’による検出温度が規定温度に達する
と半導体スイッチＱｍ’の温度上昇を抑制する（例え
ば、ゲート・ソース間を短絡して半導体スイッチＱｍ’
を遮断する）過熱保護部４’とを設けた半導体装置１’
が提案されている。すなわち、図１３に示す半導体装置
１’は、半導体スイッチＱｍ’の過熱による熱破壊を防
ぐための保護機能を備えている。なお、この半導体装置
１’は、半導体スイッチＱｍ’のドレインが出力端子Ｔ
１に接続され、ソースが出力端子Ｔ２に接続されてい
る。

【０００３】この半導体装置１’は、半導体スイッチＱ
ｍ’と温度検出部３’とが同一半導体チップに形成され
ているので、半導体スイッチＱｍ’と温度検出部３’と
が互いに異なる半導体チップに形成してある場合に比べ
て、熱応答性、小型化の点で優れている。

【０００４】ところで、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢ
Ｔ、バイポーラトランジスタ、シリコンのダイオードな
どの半導体デバイスでは、定格最高接合温度が１５０℃
である場合が多く、上述の半導体装置１’における過熱
保護部４’が作動する温度、つまり、上記規定温度が１
５０℃に設定されている。

【０００５】なお、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなど
のパワーデバイスは、各種電気機器において使われてお
り、例えば充電式の電池を電源とする電動ドリルなどの
出力制御用のスイッチング素子としても使われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電動ドリル
などの出力制御用に用いられるスイッチング素子では負
荷状態によってはスイッチング素子の温度が急激に上昇
して１５０℃以上になることがあるが、上記従来構成の
半導体装置１’では、半導体スイッチＱｍ’と過熱保護
部４’とが同一の半導体チップに形成され熱的に結合さ
れているので、過熱保護部４’が正常に動作できなくな
る恐れがあった。

【０００７】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、過熱保護機能を有し且つ温度が定格
最高接合温度を越える可能性のある用途に用いることが
できる半導体装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、制御端子への入力に応じて導通
・遮断する三端子型の主半導体スイッチと、主半導体ス
イッチの周辺回路とが互いに異なる半導体チップに形成
され、周辺回路は、主半導体スイッチの両端間に挿入さ
れ制御端子への入力に応じて導通・遮断する三端子型の
電流検出用半導体スイッチと、電流検出用半導体スイッ
チの温度を検出する温度検出部と、温度検出部による検
出温度が所定温度に達すると主半導体スイッチおよび電
流検出用半導体スイッチの温度上昇を抑制する過熱保護
部とを備え、電流検出用半導体スイッチのオン抵抗は、
主半導体スイッチのオン抵抗に比べて電力損失を無視で
きる程度に大きく設定されてなることを特徴とするもの
であり、電流検出用半導体スイッチには主半導体スイッ
チに流れる電流に比例し且つ主半導体スイッチに流れる
電流に比べて小さな電流が流れて、温度検出部によって
主半導体スイッチよりも低温の電流検出用半導体スイッ
チの温度を検出することで主半導体スイッチの温度上昇
を見積もることができ、しかも主半導体スイッチと電流
検出用半導体スイッチとが互いに異なる半導体チップに
形成されていることで主半導体スイッチと電流検出用半
導体スイッチとが熱的に分離されているので、主半導体
スイッチの温度が定格最高接合温度を越えた場合には、
温度検出部による検出温度が所定温度に達すると過熱保
護部により主半導体スイッチおよび電流検出用半導体ス
イッチの温度上昇が抑制されるから、温度が定格最高接
合温度を越える可能性のある用途に用いることができ
る。なお、ここにおけるオン抵抗は、導通状態にある主
半導体スイッチ、電流検出用半導体スイッチそれぞれの
電流・電圧特性がほぼ直線的になっている領域での電圧
と電流の比を意味し、パワーＭＯＳＦＥＴで定義される
オン抵抗を含むことは勿論である。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、周辺回路は、電流検出用半導体スイッチに流れる電
流を検出する電流検出部と、電流検出部に設定値以上の
大きさの電流が流れると主半導体スイッチおよび電流検
出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を上昇しないよ
うに制御する過電流保護部とを備えるので、主半導体ス
イッチおよび電流検出用半導体スイッチに過電流が流れ
るのを防止することができる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、過熱保護部は、電流検出用半導体スイ
ッチの温度が規定温度に達しないように主半導体スイッ
チおよび電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流
を抑制する機能を有するので、上記規定温度が定格最高
接合温度以下であれば過熱保護部の動作を確実に保証す
ることができる。

【００１１】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、過電流保護部は、電流検出用半導体スイッチに流れ
る電流が規定電流値に達しないように主半導体スイッチ
および電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を
抑制する機能を有するので、規定電流値が、電流検出用
半導体スイッチの温度が定格最高接合温度となるときの
電流値以下であれば、過電流保護部の動作を確実に保証
することができる。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、過熱保護部は、電流検出用半導体スイ
ッチの温度が所定温度に達した時点で主半導体スイッチ
および電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を
遮断する機能を有するので、上記所定温度を定格最高接
合温度以下の温度に設定しておくことにより過熱保護部
の動作を確実に保証することができる。

【００１３】請求項６の発明は、請求項２の発明におい
て、過電流保護部は、電流検出用半導体スイッチに流れ
る電流が設定値に達した時点で主半導体スイッチおよび
電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を遮断す
る機能を有するので、設定値を電流検出用半導体スイッ
チの温度が定格最高接合温度となるときの電流値以下に
設定しておくことにより過電流保護部の動作を確実に保
証することができる。

【００１４】請求項７の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、過熱保護部は、温度検出部による検出
温度が所定温度に達した時点で主半導体スイッチおよび
電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を一旦遮
断し、温度検出部による検出温度が所定温度よりも低温
の基準温度に達すると主半導体スイッチおよび電流検出
用半導体スイッチそれぞれの通過電流を再び導通させる
機能を有するので、温度検出部による検出温度が所定温
度よりも低下してすぐに主半導体スイッチおよび電流検
出用半導体スイッチが導通されるのを防ぐことができ
る。

【００１５】請求項８の発明は、請求項２の発明におい
て、過電流保護部は、電流検出部による検出電流が設定
値に達した時点で主半導体スイッチおよび電流検出用半
導体スイッチそれぞれの通過電流を一旦遮断し、電流検
出部による検出電流が設定値よりも低い基準電流値に達
すると主半導体スイッチおよび電流検出用半導体スイッ
チそれぞれの通過電流を再び導通させる機能を有するの
で、電流検出部による検出電流が設定値よりも低下して
すぐに主半導体スイッチおよび電流検出用半導体スイッ
チが導通されるのを防ぐことができる。

【００１６】請求項９の発明は、制御端子への入力に応
じて導通・遮断する三端子型の主半導体スイッチと、主
半導体スイッチの周辺回路とが互いに異なる半導体チッ
プに形成され、周辺回路は、主半導体スイッチの両端間
に挿入され制御端子への入力に応じて導通・遮断する三
端子型の電流検出用半導体スイッチと、電流検出用半導
体スイッチの温度を検出する温度検出部と、電流検出用
半導体スイッチに流れる電流を検出する電流検出部と、
温度検出部による検出温度と電流検出部による検出電流
値とのうちの少なくとも一方がそれぞれについて設定さ
れた設定値に達した時点で主半導体スイッチおよび電流
検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を上昇しない
ように制御する保護回路部とを備え、電流検出用半導体
スイッチのオン抵抗は、主半導体スイッチのオン抵抗に
比べて電力損失を無視できる程度に大きく設定されてな
ることを特徴とするものであり、電流検出用半導体スイ
ッチには主半導体スイッチに流れる電流に比例し且つ主
半導体スイッチに流れる電流に比べて小さな電流が流れ
て、温度検出部によって主半導体スイッチよりも低温の
電流検出用半導体スイッチの温度を検出することで主半
導体スイッチの温度上昇を見積もることができ、主半導
体スイッチと電流検出用半導体スイッチとが互いに異な
る半導体チップに形成されていることで主半導体スイッ
チと電流検出用半導体スイッチとが熱的に分離されてお
り、しかも温度検出部による検出温度と電流検出部によ
る検出電流値とのうちの少なくとも一方がそれぞれにつ
いて設定された設定値に達した時点で主半導体スイッチ
および電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を
上昇しないように制御する保護回路部を備えていること
により、主半導体スイッチおよび電流検出用半導体スイ
ッチの温度上昇が抑制されるから、主半導体スイッチの
温度が定格最高接合温度を越える可能性のある用途に用
いることができる。なお、ここにおけるオン抵抗は、導
通状態にある主半導体スイッチ、電流検出用半導体スイ
ッチそれぞれの電流・電圧特性がほぼ直線的になってい
る領域での電圧と電流の比を意味し、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔで定義されるオン抵抗を含むことは勿論である。

【００１７】請求項１０の発明は、制御端子への入力に
応じて導通・遮断する三端子型の主半導体スイッチと、
主半導体スイッチの周辺回路とが互いに異なる半導体チ
ップに形成され、周辺回路は、主半導体スイッチの両端
間に挿入され制御端子への入力に応じて導通・遮断する
三端子型の電流検出用半導体スイッチと、電流検出用半
導体スイッチの温度を検出する温度検出部と、電流検出
用半導体スイッチに流れる電流を検出する電流検出部
と、温度検出部による検出温度と電流検出部による検出
電流値との両方がそれぞれについて設定された設定値に
達した時点で主半導体スイッチおよび電流検出用半導体
スイッチそれぞれの通過電流を上昇しないように制御す
る保護回路部とを備え、電流検出用半導体スイッチのオ
ン抵抗は、主半導体スイッチのオン抵抗に比べて電力損
失を無視できる程度に大きく設定されてなることを特徴
とするものであり、電流検出用半導体スイッチには主半
導体スイッチに流れる電流に比例し且つ主半導体スイッ
チに流れる電流に比べて小さな電流が流れて、温度検出
部によって主半導体スイッチよりも低温の電流検出用半
導体スイッチの温度を検出することで主半導体スイッチ
の温度上昇を見積もることができ、主半導体スイッチと
電流検出用半導体スイッチとが互いに異なる半導体チッ
プに形成されていることで主半導体スイッチと電流検出
用半導体スイッチとが熱的に分離されており、しかも温
度検出部による検出温度と電流検出部による検出電流値
との両方がそれぞれについて設定された設定値に達した
時点で主半導体スイッチおよび電流検出用半導体スイッ
チそれぞれの通過電流を上昇しないように制御する保護
回路部を備えていることにより、主半導体スイッチおよ
び電流検出用半導体スイッチの温度上昇が抑制されるか
ら、温度が定格最高接合温度を越える可能性のある用途
に用いることができる。なお、ここにおけるオン抵抗
は、導通状態にある主半導体スイッチ、電流検出用半導
体スイッチの電流・電圧特性がほぼ直線的になっている
領域での電圧と電流の比を意味し、パワーＭＯＳＦＥＴ
で定義されるオン抵抗を含むことは勿論である。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項１ないし請求
項１０の発明において、温度検出部は、電流検出用半導
体スイッチが形成された半導体層上の絶縁膜上に形成し
た多結晶シリコンダイオードの順方向電圧の温度特性を
利用して温度を検出するので、多結晶シリコンダイオー
ドと他の素子との間の漏れ電流などを考慮せずに多結晶
シリコンダイオードの構造を設計できる。

【００１９】請求項１２の発明は、請求項１ないし請求
項１１の発明において、主半導体スイッチおよび電流検
出用半導体スイッチがそれぞれＭＯＳデバイスよりなる
ので、高速なスイッチが可能であるとともに、駆動電力
が少なくて済む。

【００２０】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態の半導
体装置１は、図１に示すように、制御端子Ｇおよび一対
の出力端子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ
２間に挿入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断
する三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイ
ッチＱｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導
体スイッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チ
ップに形成してある。

【００２１】周辺回路６は、主半導体スイッチＱｍの両
端間に挿入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断
する電流検出用半導体スイッチＱｓと、電流検出用半導
体スイッチＱｓの温度を検出する温度検出部３と、温度
検出部３による検出温度が所定温度に達すると主半導体
スイッチＱｍおよび電流検出用半導体スイッチＱｓの温
度上昇を抑制する（それ以上の過熱を防止する）過熱保
護部４とを備えている。ここに、主半導体スイッチＱｍ
および電流検出用半導体スイッチＱｓとしては、例えば
図２に示すようにそれぞれエンハンスメント型のｎチャ
ネルパワーＭＯＳＦＥＴを用いればよい。主半導体スイ
ッチＱｍおよび電流検出用半導体スイッチＱｓをこのよ
うなＭＯＳデバイスにより構成することによって、高速
なスイッチングが可能になるとともに、駆動電力が少な
くて済む。

【００２２】ところで、本実施形態の半導体装置１で
は、電流検出用半導体スイッチＱｓのオン抵抗を主半導
体スイッチＱｍのオン抵抗に比べて電力損失を無視でき
る程度に大きく設定してある。ここに、オン抵抗は、導
通状態にある半導体素子の電流・電圧特性がほぼ直線的
になっている領域での電圧と電流の比であって、図２の
例ではパワーＭＯＳＦＥＴで定義されるオン抵抗を意味
する。また、電力損失は、電流値の二乗にオン抵抗を乗
じた値となる。

【００２３】したがって、電流検出用半導体スイッチＱ
ｓに流れる電流は主半導体スイッチＱｍに流れる電流に
比べて十分小さくなる。つまり、電流検出用半導体スイ
ッチＱｓは、主半導体スイッチＱｍに流れる電流に比例
した電流をきわめて小さな電力損失で検出することがで
きる。言い換えれば、出力端子Ｔ１，Ｔ２間を流れる負
荷電流の大部分は、主半導体スイッチＱｍに流れる。い
ま、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓの導通状態において、
主半導体スイッチＱｍに流れる電流をＩｍ、電流検出用
半導体スイッチＱｓに流れる電流をＩｓとすると、Ｉｍ
／Ｉｓは一定となる。要するに、主半導体スイッチＱｍ
と電流検出用半導体スイッチＱｓとにはオン抵抗比で決
まる一定割合の電流が流れるので、主半導体スイッチＱ
ｍと電流検出用半導体スイッチＱｓとでは温度上昇の割
合も一定になる。

【００２４】例えば、電流検出用半導体スイッチＱｓの
オン抵抗を主半導体スイッチＱｍのオン抵抗の４倍の値
に設定しておけば、仮に、主半導体スイッチＱｍがチャ
ネル温度が２４０℃になるような発熱をした場合でも、
電流検出用半導体スイッチＱｓの発熱は６０℃程度なの
で、過熱保護部４が６０℃で作動するように過熱保護部
４の回路定数などを決めておけば、つまり、上記所定温
度が６０℃になるように回路定数などを決めておけば、
過熱保護部４は正常に動作することができる。

【００２５】しかして、本実施形態の半導体装置１で
は、電流検出用半導体スイッチＱｓには主半導体スイッ
チＱｍに流れる電流に比例し且つ主半導体スイッチＱｍ
に流れる電流に比べて小さな電流が流れて、温度検出部
３によって主半導体スイッチＱｍよりも低温の電流検出
用半導体スイッチＱｓの温度を検出することで主半導体
スイッチＱｍの温度上昇を見積もることができ、しかも
主半導体スイッチＱｍと電流検出用半導体スイッチＱｓ
とが互いに異なる半導体チップに形成されていることで
主半導体スイッチＱｍと電流検出用半導体スイッチＱｓ
とが熱的に分離されているので、主半導体スイッチＱｍ
の温度が定格最高接合温度（例えば１５０℃）を越えた
場合でも過熱保護部４が正常に動作し、温度検出部３に
よる検出温度が所定温度（例えば、６０℃）に達すると
過熱保護部４により主半導体スイッチＱｍおよび電流検
出用半導体スイッチＱｓの温度上昇が抑制されるから、
主半導体スイッチＱｍの温度が定格最高接合温度を越え
る可能性のある用途に用いることができる。

【００２６】（実施形態２）本実施形態の半導体装置１
の基本構成は実施形態１と略同じであって、図３に示す
ように、周辺回路６が、温度検出部３、過熱保護部４の
他に、電流検出用半導体スイッチＱｓに流れる電流を検
出する電流検出部５と、電流検出部５に設定値以上の電
流が流れると主半導体スイッチＱｍおよび電流検出用半
導体スイッチＱｓそれぞれの通過電流を上昇しないよう
に制御する過電流保護部７とを備えている点が相違す
る。ここに、電流検出部５は、電流検出用半導体スイッ
チＱｓに流れる電流を検出することにより、主半導体ス
イッチＱｍに流れる電流を見積もることができる（主半
導体スイッチＱｍに流れる電流を間接的に検出すること
ができる）。

【００２７】しかして、本実施形態の半導体装置１で
は、電流検出部に設定値以上の電流が流れると過電流保
護部７により主半導体スイッチＱｍおよび電流検出用半
導体スイッチＱｓそれぞれの通過電流が上昇しないよう
に制御されるので、主半導体スイッチＱｍおよび電流検
出用半導体スイッチＱｓに過電流が流れるのを防止する
ことができる。

【００２８】（実施形態３）本実施形態の半導体装置１
の基本構成は図１に示した実施形態１と略同じであっ
て、図４に示すように、制御端子Ｇおよび一対の出力端
子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ２間に挿
入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断するエン
ハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよりな
る三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイッ
チＱｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導体
スイッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チッ
プに形成されている。

【００２９】周辺回路６は、主半導体スイッチＱｍに並
列接続され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断する
エンハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよ
りなる電流検出用半導体スイッチＱｓと、電流検出用半
導体スイッチＱｓの温度を検出する温度検出部３とを備
え、さらに実施形態１において説明した温度検出部３に
よる検出温度が所定温度に達すると主半導体スイッチＱ
ｍおよび電流検出用半導体スイッチＱｓの過熱を防止す
る過熱保護部４として、電流検出用半導体スイッチＱｓ
の温度が規定温度（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴの一般
的な定格最高接合温度である１５０℃）に達しないよう
に主半導体スイッチＱｍおよび電流検出用半導体スイッ
チＱｓそれぞれの通過電流を制御する機能を有する電流
抑制回路部４Ａを備えている。ここに、上記両半導体ス
イッチＱｍ，Ｑｓは互いのドレイン同士、ソース同士、
ゲート同士をそれぞれ共通接続してあり、また、互いの
しきい値電圧を等しく設定してある。

【００３０】電流抑制回路部４Ａは、共通接続された両
半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート同士の接続点と上記
制御端子Ｇとの間に挿入された限流用の抵抗Ｒ３と、電
流検出用半導体スイッチＱｓのゲート・ソース間にドレ
イン・ソース間が接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴよ
りなる保護用トランジスタ４７とを備えている。

【００３１】また、温度検出部３は、電流抑制回路部４
Ａの抵抗Ｒ３と保護用トランジスタ４７との直列回路に
並列接続される抵抗Ｒ２とツェナダイオードＺＤとの第
１の直列回路と、ツェナダイオードＺＤに並列接続され
たダイオードアレイＤＡと抵抗Ｒ６との第２の直列回路
とを備えている。ここに、温度検出部３は、抵抗Ｒ２の
一端が電流抑制回路部４Ａの抵抗Ｒ３と制御端子Ｇとの
間に接続され、抵抗Ｒ２の他端がツェナダイオードＺＤ
のカソード側およびダイオードアレイＤＡのアノード側
に接続されており、ツェナダイオードＺＤのアノード側
が保護用トランジスタ４７のソース側に接続されてい
る。また、ダイオードアレイＤＡのカソード側と抵抗Ｒ
６との間には電流抑制回路部４Ａの保護用トランジスタ
４７のゲートが接続されている。

【００３２】以下、本実施形態の半導体装置１の動作を
説明する。

【００３３】制御端子Ｇに制御入力が与えられていない
時には両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態にあり、
出力端子Ｔ１，Ｔ２間は遮断されているので、出力端子
Ｔ１，Ｔ２間には電流は流れない。つまり、負荷電流は
流れない。

【００３４】これに対し、制御端子Ｇに制御入力が与え
られ各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート・ソース間電
圧がしきい値電圧以上になると各半導体スイッチＱｍ，
Ｑｓが導通状態に移行し、出力端子Ｔ１，Ｔ２間が導通
する。

【００３５】また、制御端子Ｇへの制御入力が遮断され
ると、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態に移行し
出力端子Ｔ１，Ｔ２間が遮断される。

【００３６】以上の動作により、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に接続される負荷への負荷電流を制御端子Ｇへの制御入
力に応じてオン、オフすることができるのである。

【００３７】ところで、温度検出部３における抵抗Ｒ６
の両端電圧Ｖｓは、ツェナダイオードＺＤのツェナ電圧
をＶｚ、複数のダイオードが直列接続されたダイオード
アレイＤＡを構成する各ダイオードの順方向電圧をＶ
ｆ、ダイオードアレイＤＡを構成するように直列接続さ
れたダイオードの数をｎとすると、 Ｖｓ＝Ｖｚ−ｎＶｆ となり、温度変化による抵抗Ｒ６の両端電圧Ｖｓの変動
要因は主にｎＶｆの変化が支配的となる。ここに、ダイ
オードの順方向電圧Ｖｆは負の温度特性を有するので、
電流検出用半導体スイッチＱｓの温度上昇とともにｎＶ
ｆが低下し、抵抗Ｒ６の両端電圧Ｖｓが上昇する。つま
り、主半導体スイッチＱｍの温度が上昇すると、抵抗Ｒ
６の両端電圧Ｖｓが上昇することになる。

【００３８】したがって、各半導体スイッチＱｍ、Ｑｓ
のドレイン・ソース間、つまり、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に電流が流れ、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓの発熱温度
が高くなり、抵抗Ｒ６の両端電圧Ｖｓが保護用トランジ
スタ４７のしきい値電圧に達すると、保護用トランジス
タ４７が導通し、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート
電圧が低下するので、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮
断される。

【００３９】ここに、温度検出部３は、室温時には抵抗
Ｒ６の両端電圧Ｖｓが保護用トランジスタ４７のしきい
値電圧よりも小さくなり、１５０℃よりも低く設定され
た所定温度に達すると抵抗Ｒ６の両端電圧Ｖｓが保護用
トランジスタ４７のしきい値電圧以上になるように回路
定数を設定すればよい。

【００４０】したがって、両半導体スイッチＱｓ，Ｑｍ
は上記所定温度になると、一旦遮断されるが、温度が上
記所定温度よりも低下して抵抗Ｒ６の両端電圧Ｖｓが保
護用トランジスタ４７のしきい値電圧よりも低下する
と、保護用トランジスタ４７が遮断し、保護用トランジ
スタ４７のドレイン電圧が上昇するので、両半導体スイ
ッチＱｍ，Ｑｓが再び導通する。このため、両半導体ス
イッチＱｍ，Ｑｓは導通と遮断とを繰り返すようにな
り、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓに流れる電流がそれぞ
れ一定値に落ち着き、電流検出用半導体スイッチＱｓの
温度は上記所定温度に落ち着くことになる。要するに、
本実施形態の半導体装置１では、主半導体スイッチＱｍ
が１５０℃（定格最大接合温度）よりも高い温度に達し
た時でも電流検出用半導体スイッチＱｓの温度を１５０
℃よりも低い温度に維持することができる。

【００４１】しかして、本実施形態の半導体装置１で
は、主半導体スイッチＱｍの温度が１５０℃を越えた場
合でも、電流抑制回路部４Ａ（過熱保護部４）の動作を
保証することができる。

【００４２】なお、本実施形態における温度検出部３お
よび過熱保護部４としての電流抑制回路部４Ａを実施形
態２に採用してもよいことは勿論である。

【００４３】（実施形態４）本実施形態の半導体装置１
の基本構成は図３に示した実施形態２と略同じであっ
て、図５に示すように、制御端子Ｇおよび一対の出力端
子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ２間に挿
入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断するエン
ハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよりな
る三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイッ
チＱｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導体
スイッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チッ
プに形成されている。なお、実施形態２と同様の構成要
素には同一の符号を付してある。

【００４４】周辺回路６は、実施形態２で説明した電流
検出部５を、制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断す
るエンハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
よりなる電流検出用半導体スイッチＱｓと、電流検出用
半導体スイッチＱｓに直列接続された電流検出用の抵抗
Ｒ９とで構成している。ここに、電流検出用半導体スイ
ッチＱｓと抵抗Ｒ９との直列回路が主半導体スイッチＱ
ｍに並列接続されている。両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓ
は互いにドレイン同士およびゲート同士をそれぞれ共通
接続してあり、また、互いのしきい値電圧を略等しく設
定してある。また、実施形態２で説明した過電流保護部
７として、電流検出用半導体スイッチＱｓに流れる電流
が規定電流値に達しないように主半導体スイッチＱｍお
よび電流検出用半導体スイッチＱｓそれぞれの通過電流
を抑制する機能を有する電流抑制回路部７Ａを備えてい
る。ここに、規定電流値としては、電流検出用半導体ス
イッチＱｓが例えばパワーＭＯＳＦＥＴの一般的な定格
最大接合温度である１５０℃に達する時の電流値を採用
すればよい。

【００４５】電流抑制回路部７Ａは、共通接続された両
半導体スイッチｍ、Ｑｓのゲート同士の接続点と上記制
御端子Ｇとの間に挿入された限流用の抵抗Ｒ３と、ゲー
ト・ソース間が上記抵抗Ｒ９の両端に接続されドレイン
が両半導体スイッチｍ、Ｑｓのゲート同士の接続点と抵
抗Ｒ３との接続点に接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴ
よりなる保護用トランジスタ４７とを備えている。

【００４６】以下、本実施形態の半導体装置１の動作を
説明する。

【００４７】制御端子Ｇに制御入力が与えられていない
時には両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態にあり、
出力端子Ｔ１，Ｔ２間は遮断されているので、出力端子
Ｔ１，Ｔ２間には電流は流れない。

【００４８】これに対し、制御端子Ｇに制御入力が与え
られ各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート・ソース間電
圧がしきい値電圧以上になると各半導体スイッチＱｍ，
Ｑｓが導通状態に移行し、出力端子Ｔ１，Ｔ２間が導通
する。

【００４９】また、制御端子Ｇへの制御入力が遮断され
ると、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態に移行し
出力端子Ｔ１，Ｔ２間が遮断される。

【００５０】以上の動作により、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に接続される負荷への負荷電流を制御端子Ｇへの制御入
力に応じてオン、オフすることができるのである。

【００５１】ところで、電流検出部５は、電流検出用半
導体スイッチＱｓのオン抵抗と抵抗Ｒ９とで決まる電流
を、抵抗Ｒ９の両端電圧として検出しており、抵抗Ｒ９
の両端電圧が保護用トランジスタ４７のしきい値電圧に
達すると、保護用トランジスタ４７が導通し、各半導体
スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断される。

【００５２】両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断する
と、抵抗Ｒ９の両端電圧が低下して保護用トランジスタ
４７が遮断し、保護用トランジスタ４７のドレイン電圧
が上昇するので、両半導体スイッチＱｓ，Ｑｍが導通す
る。このため、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓは導通と遮
断とを繰り返すようになり、各半導体スイッチＱｍ，Ｑ
ｓに流れる電流がそれぞれ一定値に落ち着く。この際の
電流検出用半導体スイッチＱｓの電流値は上記規定電流
値に達しないので、電流検出用半導体スイッチＱｓの温
度が１５０℃に達することはなく、主半導体スイッチＱ
ｍの温度が１５０℃以上まで上昇しても周辺回路６は正
常に動作することができる。

【００５３】なお、電流検出用半導体スイッチＱｓの温
度が実施形態１で説明した所定温度になるときに流れる
電流値で保護用トランジスタ４７が導通するように回路
定数を設定しておけば、温度検出部３および過熱保護部
４なしでも主半導体スイッチＱｍを保護することが可能
となる。

【００５４】（実施形態５）本実施形態の半導体装置１
の基本構成は図１に示した実施形態１と略同じであっ
て、図６に示すように、制御端子Ｇおよび一対の出力端
子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ２間に挿
入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断するエン
ハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよりな
る三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイッ
チＱｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導体
スイッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チッ
プに形成されている。

【００５５】周辺回路６は、主半導体スイッチＱｍに並
列接続され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断する
エンハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよ
りなる電流検出用半導体スイッチＱｓと、電流検出用半
導体スイッチＱｓの近傍の温度を検出する温度検出部３
とを備え、さらに実施形態１において説明した温度検出
部３による検出温度が所定温度に達すると主半導体スイ
ッチＱｍおよび電流検出用半導体スイッチＱｓの過熱を
防止する過熱保護部４として、電流検出用半導体スイッ
チＱｓの温度が実施形態１で説明した所定温度（１５０
℃以下）に達すると主半導体スイッチＱｍおよび電流検
出用半導体スイッチＱｓそれぞれの通過電流を遮断する
機能を有する遮断回路部４Ｂを備えている。ここに、上
記両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓは互いのドレイン同士、
ソース同士、ゲート同士をそれぞれ共通接続してあり、
また、互いのしきい値電圧を等しく設定してある。

【００５６】遮断回路部４Ｂは、共通接続された両半導
体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート同士の接続点と上記制御
端子Ｇとの間に挿入された限流用の抵抗Ｒ３と、電流検
出用半導体スイッチＱｓのゲート・ソース間にドレイン
・ソース間が接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴよりな
る保護用トランジスタ４７とを備えている。さらに、遮
断回路部４Ｂは、抵抗Ｒ１２とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ
１５との直列回路、抵抗Ｒ１３とｎチャネルＭＯＳＦＥ
Ｔ１６との直列回路が、それぞれ抵抗Ｒ３と保護用トラ
ンジスタ４７との直列回路に並列接続されている。ここ
に、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１５およびｎチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ１６は互いのドレインとゲートとを接続してあ
り、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１６のゲートとｎチャネル
ＭＯＳＦＥＴ１５のドレインとの接続点にドレインが接
続されソースが保護用トランジスタ４７と共通接続され
るｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１４を備えている。また、保
護用トランジスタ４７のゲートはｎチャネルＭＯＳＦＥ
Ｔ１６のドレインに接続されている。

【００５７】また、温度検出部３は、遮断回路部４Ｂの
抵抗Ｒ３とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ４７との直列回路に
並列接続される抵抗Ｒ２とツェナダイオードＺＤとの第
１の直列回路と、ツェナダイオードＺＤに並列接続され
たダイオードアレイＤＡと抵抗Ｒ６との第２の直列回路
とを備えている。ここに、温度検出部３は、抵抗Ｒ２の
一端が遮断回路部４Ｂの抵抗Ｒ３と制御端子Ｇとの間に
接続され、抵抗Ｒ２の他端がツェナダイオードＺＤのカ
ソード側およびダイオードアレイＤＡのアノード側に接
続されており、ツェナダイオードＺＤのアノード側がｎ
チャネルＭＯＳＦＥＴ４７のソース側に接続されてい
る。また、ダイオードアレイＤＡのカソード側と抵抗Ｒ
６との間には遮断回路部４ＢのｎチャネルＭＯＳＦＥＴ
１４のゲートが接続されている。

【００５８】以下、本実施形態の半導体装置１の動作を
説明する。

【００５９】制御端子Ｇに制御入力が与えられていない
時には両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態にあり、
出力端子Ｔ１，Ｔ２間は遮断されているので、出力端子
Ｔ１，Ｔ２間には電流は流れない。

【００６０】これに対し、制御端子Ｇに制御入力が与え
られ各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート・ソース間電
圧がしきい値電圧以上になると各半導体スイッチＱｍ，
Ｑｓが導通状態に移行し、出力端子Ｔ１，Ｔ２間が導通
する。

【００６１】また、制御端子Ｇへの制御入力が遮断され
ると、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態に移行し
出力端子Ｔ１，Ｔ２間が遮断される。

【００６２】以上の動作により、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に接続される負荷への負荷電流を制御端子Ｇへの制御入
力に応じてオン、オフすることができるのである。

【００６３】ところで、温度検出部３における抵抗Ｒ６
の両端電圧Ｖｓは、ツェナダイオードＺＤのツェナ電圧
をＶｚ、ダイオードアレイＤＡを構成する各ダイオード
の順方向電圧をＶｆ、ダイオードアレイＤＡを構成する
ように直列接続されたダイオードの数をｎとすると、 Ｖｓ＝Ｖｚ−ｎＶｆ となり、温度変化による電圧Ｖｓの変動要因は主にｎＶ
ｆの変化が支配的となる。ここに、ダイオードの順方向
電圧Ｖｆは負の温度特性を有するので、温度上昇ととも
にｎＶｆが低下し、抵抗Ｒ６の両端電圧Ｖｓが上昇す
る。

【００６４】したがって、各半導体スイッチＱｍ、Ｑｓ
のドレイン・ソース間、つまり、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に電流が流れ、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓの発熱温度
が高くなり、抵抗Ｒ６の両端電圧ＶｓがｎチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ１４のしきい値電圧に達すると、ｎチャネルＭ
ＯＳＦＥＴ１４が導通して、その後、保護用トランジス
タ４７が導通し、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート
電圧が低下するので、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮
断される。

【００６５】ここに、温度検出部３は、室温時には抵抗
Ｒ６の両端電圧ＶｓがｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１４のし
きい値電圧よりも小さくなり、上記所定温度に達すると
両端電圧ＶｓがｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１４のしきい値
電圧以上になるように回路定数を設定すればよい。

【００６６】本実施形態の半導体装置１では、上述のよ
うな温度検出部３および遮断回路部４Ｂを備えているこ
とにより、電流検出用半導体スイッチＱｓの温度が上昇
して温度検出部３による検出温度が上記所定温度になる
と、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断され、制御端子
Ｇへの入力がリセットされない限り両半導体スイッチＱ
ｍ、Ｑｓの遮断状態が保持される。

【００６７】すなわち、遮断回路部４Ｂは、保護用トラ
ンジスタ４７が導通状態になった後には制御端子Ｇへの
入力がリセットされない限り保護用トランジスタ４７の
導通状態を保持させる自己保持回路となっている。

【００６８】しかして、本実施形態の半導体装置１で
は、主半導体スイッチＱｍの温度が１５０℃を越えた場
合でも電流検出用半導体スイッチＱｓの温度が１５０℃
以下の上記所定温度に達した時に、両半導体スイッチＱ
ｍ，Ｑｓが遮断され、制御端子Ｇへの入力がリセットさ
れるまで両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓの遮断状態が保持
される。要するに、主半導体スイッチＱｍの温度が１５
０℃を越えた場合でも周辺回路６が正常に動作する。

【００６９】なお、本実施形態の温度検出部３および過
熱保護部４としての遮断回路部４Ｂを実施形態１ないし
実施形態４に採用してもよいことは勿論である。

【００７０】（実施形態６）本実施形態の半導体装置１
の基本構成は図３に示した実施形態２と略同じであっ
て、図７に示すように、制御端子Ｇおよび一対の出力端
子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ２間に挿
入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断するエン
ハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよりな
る三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイッ
チＱｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導体
スイッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チッ
プに形成されている。なお、実施形態２と同様の構成要
素には同一の符号を付してある。

【００７１】周辺回路６は、実施形態２で説明した電流
検出部５を、制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断す
るエンハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
よりなる電流検出用半導体スイッチＱｓと、電流検出用
半導体スイッチＱｓに直列接続された電流検出用の抵抗
Ｒ９とで構成している。ここに、電流検出用半導体スイ
ッチＱｓと抵抗Ｒ９との直列回路が主半導体スイッチＱ
ｍに並列接続されている。両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓ
は互いにドレイン同士およびゲート同士をそれぞれ共通
接続してあり、また、互いのしきい値電圧を略等しく設
定してある。また、実施形態２で説明した過電流保護部
７として、電流検出用半導体スイッチＱｓに流れる電流
が設定値に達すると主半導体スイッチＱｍおよび電流検
出用半導体スイッチＱｓそれぞれの通過電流を遮断する
機能を有する電流遮断回路部７Ｂを備えている。本実施
形態では、設定値として、電流検出用半導体スイッチＱ
ｓが例えば１５０℃に達する時の電流値を採用している
が、１５０℃以下であれば他の温度でもよい。

【００７２】電流遮断回路部７Ｂは、共通接続された両
半導体スイッチｍ、Ｑｓのゲート同士の接続点と上記制
御端子Ｇとの間に挿入された限流用の抵抗Ｒ３と、ドレ
イン・ソース間が主半導体スイッチｍのゲート・ソース
間に接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる保護用
トランジスタ４７とを備えている。さらに、電流遮断回
路部７Ｂは、抵抗Ｒ１２とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１５
との直列回路、抵抗Ｒ１３とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１
６との直列回路が、それぞれ抵抗Ｒ３と保護用トランジ
スタ４７との直列回路に並列接続されている。ここに、
ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１５およびｎチャネルＭＯＳＦ
ＥＴ１６は互いのドレインとゲートとを接続してあり、
ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１６のゲートとｎチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ１５のドレインとの接続点にドレインが接続さ
れソースが保護用トランジスタ４７と共通接続されるｎ
チャネルＭＯＳＦＥＴ１４を備えている。また、保護用
トランジスタ４７のゲートはｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１
６のドレインに接続されている。ここに、ｎチャネルＭ
ＯＳＦＥＴ１４のゲートは電流検出用半導体スイッチＱ
ｓのソースと抵抗Ｒ９との間に接続されている。

【００７３】以下、本実施形態の半導体装置１の動作を
説明する。

【００７４】制御端子Ｇに制御入力が与えられていない
時には両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態にあり、
出力端子Ｔ１，Ｔ２間は遮断されているので、出力端子
Ｔ１，Ｔ２間には電流は流れない。

【００７５】これに対し、制御端子Ｇに制御入力が与え
られ各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート・ソース間電
圧がしきい値電圧以上になると各半導体スイッチＱｍ，
Ｑｓが導通状態に移行し、出力端子Ｔ１，Ｔ２間が導通
する。

【００７６】また、制御端子Ｇへの制御入力が遮断され
ると、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態に移行し
出力端子Ｔ１，Ｔ２間が遮断される。

【００７７】以上の動作により、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に接続される負荷への負荷電流を制御端子Ｇへの制御入
力に応じてオン、オフすることができるのである。

【００７８】ところで、電流検出部５は、電流検出用半
導体スイッチＱｓの抵抗と抵抗Ｒ９とで決まる電流を、
抵抗Ｒ９の両端電圧として検出しており、抵抗Ｒ９の両
端電圧がｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１４のしきい値電圧に
達すると、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１４が導通して、保
護用トランジスタ４７が導通し、各半導体スイッチＱ
ｍ，Ｑｓが遮断される。ここに、電流検出部５は、電流
検出用半導体スイッチＱｓの温度が所定温度（例えば１
５０℃）になるような電流が流れた時に抵抗Ｒ９の両端
電圧がｎチャネルＭＯＳＦＥＴ１４のしきい値電圧以上
になるように回路定数を設定すればよい。

【００７９】本実施形態の半導体装置１では、上述のよ
うな電流検出部５および電流遮断回路部７Ｂを備えてい
ることにより、電流検出用半導体スイッチＱｓに流れる
電流が電流検出用半導体スイッチＱｓの温度が所定温度
になるような電流値になると、両半導体スイッチＱｓ，
Ｑｍが遮断され、制御端子Ｇへの入力がリセットされな
い限り両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓの遮断状態が保持さ
れる。

【００８０】すなわち、電流遮断回路部７Ｂは、保護用
トランジスタ４７が導通状態になった後には制御端子Ｇ
への入力がリセットされない限り保護用トランジスタ４
７の導通状態を保持させる自己保持回路となっている。

【００８１】しかして、本実施形態の半導体装置１で
は、主半導体スイッチＱｍの温度が１５０℃を越えた場
合でも電流検出用半導体スイッチＱｓに流れる電流が所
定温度になる電流値に達した時に、両半導体スイッチＱ
ｍ，Ｑｓが遮断され、制御端子Ｇへの入力がリセットさ
れるまで両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓの遮断状態が保持
される。要するに、主半導体スイッチＱｍの温度が１５
０℃を越えた場合でも周辺回路６が正常に動作する。

【００８２】（実施形態７）本実施形態の半導体装置１
の基本構成は図１に示した実施形態１と略同じであっ
て、図８に示すように、制御端子Ｇおよび一対の出力端
子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ２間に挿
入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断するエン
ハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよりな
る三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイッ
チＱｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導体
スイッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チッ
プに形成されている。

【００８３】周辺回路６は、主半導体スイッチＱｍに並
列接続され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断する
エンハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよ
りなる電流検出用半導体スイッチＱｓと、電流検出用半
導体スイッチＱｓの近傍の温度を検出する温度検出部３
とを備え、さらに実施形態１において説明した温度検出
部３による検出温度が所定温度に達すると主半導体スイ
ッチＱｍおよび電流検出用半導体スイッチＱｓの過熱を
防止する過熱保護部４が、電流検出用半導体スイッチＱ
ｓの温度が所定温度（例えば、１５０℃）に達すると主
半導体スイッチＱｍおよび電流検出用半導体スイッチＱ
ｓそれぞれの通過電流を一旦遮断し、所定温度よりも低
温の基準温度（例えば、１００℃）まで低下すると主半
導体スイッチＱｍおよび電流検出用半導体スイッチＱｓ
それぞれの通過電流を再び通電させる機能を有してい
る。ここに、上記両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓは互いの
ドレイン同士、ソース同士、ゲート同士をそれぞれ共通
接続してあり、また、互いのしきい値電圧を等しく設定
してある。

【００８４】過熱保護部４は、共通接続された両半導体
スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート同士の接続点と上記制御端
子Ｇとの間に挿入された限流用の抵抗Ｒ３と、電流検出
用半導体スイッチＱｓのゲート・ソース間にドレイン・
ソース間が接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる
保護用トランジスタ４７とを備えている。さらに、過熱
保護部４は、抵抗Ｒ６２とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７
との直列回路、抵抗６３とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６８
との直列回路それぞれが、抵抗Ｒ３と保護用トランジス
タ４７との直列回路に並列接続されている。ここに、ｎ
チャネルＭＯＳＦＥＴ６８のゲートはｎチャネルＭＯＳ
ＦＥＴ６７のドレインに接続され、保護用トランジスタ
４７のゲートはｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６８のドレイン
に接続されている。また、過熱保護部４は、ゲートが両
半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート同士と共通接続され
ソースが両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのソース同士と共
通接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６６を備えてい
る。

【００８５】また、温度検出部３は、過熱保護部４の抵
抗Ｒ３と保護用トランジスタ４７との直列回路に並列接
続される抵抗Ｒ２とツェナダイオードＺＤとの第１の直
列回路と、ツェナダイオードＺＤに並列接続されたダイ
オードアレイＤＡと抵抗Ｒ６４と抵抗６５との第２の直
列回路とを備えている。ここに、温度検出部３は、抵抗
Ｒ２の一端が抵抗Ｒ３と制御端子Ｇとの間に接続され、
抵抗Ｒ２の他端がツェナダイオードＺＤのカソード側お
よびダイオードアレイＤＡのアノードに接続されてお
り、ツェナダイオードＺＤのアノード側が保護用トラン
ジスタ４７のソース側に接続されている。また、ダイオ
ードアレイＤＡのカソード側と抵抗Ｒ６４との間には過
熱保護部４のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７のゲートが接
続されている。さらに、抵抗６５の両端には過熱保護部
４のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６６のドレイン・ソース間
が接続されている。

【００８６】以下、本実施形態の半導体装置１の動作を
説明する。

【００８７】制御端子Ｇに制御入力が与えられていない
時には両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態にあり、
出力端子Ｔ１，Ｔ２間は遮断されているので、出力端子
Ｔ１，Ｔ２間には電流は流れない。

【００８８】これに対し、制御端子Ｇに制御入力が与え
られ各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート・ソース間電
圧がしきい値電圧以上になると各半導体スイッチＱｍ，
Ｑｓが導通状態に移行し、出力端子Ｔ１，Ｔ２間が導通
する。

【００８９】また、制御端子Ｇへの制御入力が遮断され
ると、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態に移行し
出力端子Ｔ１，Ｔ２間が遮断される。

【００９０】以上の動作により、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に接続される負荷への負荷電流を制御端子Ｇへの制御入
力に応じてオン、オフすることができるのである。

【００９１】ところで、過熱保護部４は、定常状態で
は、つまり、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが導通状態に
あり且つ電流検出用半導体スイッチＱｓが所定温度に達
していない状態では、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７がオ
フ、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６８がオン、保護用トラン
ジスタ４７がオフ、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６６がオン
している。したがって、抵抗６４と抵抗６５との接続点
の電位は、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのソースの電位
と略同じ電位になっている。

【００９２】また、温度検出部３におけるダイオードア
レイＤＡと抵抗６４との接続点の電位、および抵抗６４
と抵抗６５との接続点の電位は、それぞれ電流検出用半
導体スイッチＱｓの温度上昇とともに上昇する。

【００９３】したがって、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓ
の発熱温度が高くなり、ダイオードアレイＤＡと抵抗Ｒ
６４との接続点の電位がｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７の
しきい値電圧に達すると、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７
がオンし、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６８がオフ、保護用
トランジスタ４７がオンし、各半導体スイッチＱｍ，Ｑ
ｓのゲート電圧が低下するので、両半導体スイッチＱ
ｍ，Ｑｓが遮断される。この際、ｎチャネルＭＯＳＦＥ
Ｔ６６もゲート電圧の低下によりオフする。ｎチャネル
ＭＯＳＦＥＴ６６がオフすると、ダイオードアレイＤＡ
からｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６６への電流経路がなくな
るから、ダイオードアレイＤＡと抵抗６４との接続点の
電位が、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６６がオフした瞬間に
オフする前の電位よりも上昇する。したがって、両半導
体スイッチＱｍ，Ｑｓの温度が低下して電流検出用半導
体スイッチＱｓの温度が規定温度より低下してもｎチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ６７はオンしたままであり、電流検出
用半導体スイッチＱｓの温度が基準温度まで低下すると
ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７がオフし、ｎチャネルＭＯ
ＳＦＥＴ６８がオン、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ４７がオ
フするので、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが導通する。
要するに、本実施形態では、温度上昇により電流検出用
半導体スイッチＱｓは上記所定温度で一旦遮断され、電
流検出用半導体スイッチＱｓの温度が上記所定温度より
低下して直ちに再導通するのを防ぐことができる。

【００９４】なお、所定温度と基準温度とにはある程度
の温度差（例えば５０℃以上）を設けておかないと、回
路動作が発振のようになる。

【００９５】また、本実施形態の温度検出部３および過
熱保護部４を実施形態１ないし実施形態７に採用しても
よいことは勿論である。

【００９６】（実施形態８）本実施形態の半導体装置１
の基本構成は図３に示した実施形態２と略同じであっ
て、図９に示すように、制御端子Ｇおよび一対の出力端
子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ２間に挿
入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断するエン
ハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴよりな
る三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイッ
チＱｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導体
スイッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チッ
プに形成されている。なお、実施形態２と同様の構成要
素には同一の符号を付してある。

【００９７】周辺回路６は、実施形態２で説明した電流
検出部５を、制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断す
るエンハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
よりなる電流検出用半導体スイッチＱｓと電流検出用の
抵抗Ｒ６４と電流検出用の抵抗Ｒ６５との直列回路で構
成している。ここに、電流検出用半導体スイッチＱｓと
抵抗Ｒ６４と抵抗Ｒ６５との直列回路が主半導体スイッ
チＱｍに並列接続されている。両半導体スイッチＱｍ，
Ｑｓは互いにドレイン同士およびゲート同士をそれぞれ
共通接続してあり、また、互いのしきい値電圧を略等し
く設定してある。また、実施形態２で説明した過電流保
護部７として、電流検出部による検出電流が設定値（電
流検出用半導体スイッチＱｓの温度が例えば１５０℃に
なるときの電流値）に達すると主半導体スイッチＱｍお
よび電流検出用半導体スイッチＱｓそれぞれの通過電流
を一旦遮断し、設定値よりも低い基準電流値（電流検出
用半導体スイッチＱｓの温度が例えば１００℃になると
きの電流値）まで低下すると主半導体スイッチＱｍおよ
び電流検出用半導体スイッチＱｓそれぞれの通過電流を
再び通電させる機能を有している。

【００９８】過電流保護部７は、共通接続された両半導
体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート同士の接続点と上記制御
端子Ｇとの間に挿入された限流用の抵抗Ｒ３と、主半導
体スイッチＱｍのゲート・ソース間にドレイン・ソース
間が接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴよりなる保護用
トランジスタ４７とを備えている。さらに、過電流保護
部７は、抵抗Ｒ６２とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７との
直列回路、抵抗６３とｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６８との
直列回路それぞれが、抵抗Ｒ３と保護用トランジスタ４
７との直列回路に並列接続されている。ここに、ｎチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ６８のゲートはｎチャネルＭＯＳＦＥ
Ｔ６７のドレインに接続され、保護用トランジスタ４７
のゲートはｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６８のドレインに接
続されている。また、過電流保護部７は、ドレイン・ソ
ース間が抵抗Ｒ６５の両端間に接続されゲートが両半導
体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート同士と共通接続されたｎ
チャネルＭＯＳＦＥＴ６６を備えている。

【００９９】以下、本実施形態の半導体装置１の動作を
説明する。

【０１００】制御端子Ｇに制御入力が与えられていない
時には両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態にあり、
出力端子Ｔ１，Ｔ２間は遮断されているので、出力端子
Ｔ１，Ｔ２間には電流は流れない。

【０１０１】これに対し、制御端子Ｇに制御入力が与え
られ各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのゲート・ソース間電
圧がしきい値電圧以上になると各半導体スイッチＱｍ，
Ｑｓが導通状態に移行し、出力端子Ｔ１，Ｔ２間が導通
する。

【０１０２】また、制御端子Ｇへの制御入力が遮断され
ると、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが遮断状態に移行し
出力端子Ｔ１，Ｔ２間が遮断される。

【０１０３】以上の動作により、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に接続される負荷への負荷電流を制御端子Ｇへの制御入
力に応じてオン、オフすることができるのである。

【０１０４】ところで、過電流保護部７は、定常状態で
は、つまり、各半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが導通状態に
あり且つ電流検出用半導体スイッチＱｓが上記所定温度
に達してしない状態では、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７
がオフ、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６８がオン、保護用ト
ランジスタ４７がオフ、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６６が
オンしている。したがって、抵抗６４と抵抗６５との接
続点の電位は、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓのソースの
電位と略同じ電位になっている。

【０１０５】したがって、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓ
に流れる電流が大きくなり（つまり発熱温度が高くな
り）、電流検出用半導体スイッチＱｓのソースと抵抗６
４との接続点の電位がｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７のし
きい値電圧に達するような電流（このときの電流の大き
さが設定値である）が流れると、ｎチャネルＭＯＳＦＥ
Ｔ６７がオンし、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６８がオフ、
保護用トランジスタ４７がオンし、各半導体スイッチＱ
ｍ，Ｑｓのゲート電圧が低下するので、両半導体スイッ
チＱｍ，Ｑｓが遮断される。この際、ｎチャネルＭＯＳ
ＦＥＴ６６もゲート電圧の低下によりオフする。ｎチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ６６がオフすると、電流検出用半導体
スイッチＱｓのソースと抵抗Ｒ６４との接続点の電位
が、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６６がオフした瞬間にオフ
する前の電位よりも上昇する。したがって、両半導体ス
イッチＱｍ，Ｑｓの温度が低下して電流検出用半導体ス
イッチＱｓに流れる電流が設定値より低下してもｎチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ６７はオンしたままであり、電流検出
用半導体スイッチＱｓに流れる電流が基準電流値まで低
下するとｎチャネルＭＯＳＦＥＴ６７がオフし、ｎチャ
ネルＭＯＳＦＥＴ６８がオン、保護用トランジスタ４７
がオフするので、両半導体スイッチＱｍ，Ｑｓが導通す
る。要するに、本実施形態では、両半導体スイッチＱ
ｍ，Ｑｓに流れる電流が上昇すると、電流検出用半導体
スイッチＱｓに流れる電流が設定値になった時点で一旦
遮断され、電流検出用半導体スイッチＱｓに流れる電流
が設定値より低下して直ちに再導通するのを防ぐことが
できる。

【０１０６】なお、本実施形態では、上記設定値を実施
形態１などで説明した所定温度と対応付けて設定してお
くことにより、実施形態１で説明した温度検出部３およ
び過熱保護部４なしに主半導体スイッチＱｍを保護する
ことが可能となる。

【０１０７】（実施形態９）本実施形態の半導体装置１
の基本構成は実施形態２と同じであり、温度検出部３の
ダイオードアレイＤＡを構成するダイオードとして、図
１０に示すような多結晶シリコンダイオードを採用した
点に特徴がある。

【０１０８】図１０に示す多結晶シリコンダイオード
は、半導体層７２の主表面上に絶縁膜７３を介して形成
された第１導電形の多結晶シリコン層７５および第２導
電形の多結晶シリコン層７６とからなり、各多結晶シリ
コン層７５，７６にはそれぞれ電極７７，７８が接続さ
れている。なお、同図中の７４は絶縁膜を示す。また、
半導体層７２は周辺回路が形成される半導体チップの一
部であってシリコン基板上に形成されたエピタキシャル
層や、ＳＯＩ基板の主表面側の活性層でもよいし、ある
いはシリコン基板であってもよい。

【０１０９】本実施形態では、ダイオードアレイＤＡを
構成するダイオードとなる多結晶シリコンダイオード
が、絶縁膜７３を介して半導体層７２と電気的に絶縁さ
れているので、半導体層７２に形成される他の素子との
間の漏れ電流などを考慮せずにダイオード構造を設計で
きる利点を有する。

【０１１０】なお、本実施形態では、実施形態２におけ
る温度検出部３に上述の多結晶シリコンダイオードを採
用しているが、他の実施形態の温度検出部３に採用して
もよいことは勿論である。

【０１１１】（実施形態１０）本実施形態の半導体装置
１は、図１１に示すように、制御端子Ｇおよび一対の出
力端子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に挿入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断する
三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイッチ
Ｑｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導体ス
イッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チップ
に形成してある。

【０１１２】周辺回路６は、主半導体スイッチＱｍの両
端間に挿入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断
する電流検出用半導体スイッチＱｓと、電流検出用半導
体スイッチＱｓの温度を検出する温度検出部３と、電流
検出用半導体スイッチＱｓに流れる電流を検出する電流
検出部５と、温度検出部３による検出温度と電流検出部
５による検出電流値とのうちの少なくとも一方がそれぞ
れについて設定された設定値に達した時点で主半導体ス
イッチＱｍおよび電流検出用半導体スイッチＱｓそれぞ
れの通過電流を上昇しないように制御する保護回路部８
とを備えている。ここに、電流検出用半導体スイッチＱ
ｓとしては、例えばエンハンスメント型のｎチャネルパ
ワーＭＯＳＦＥＴを用いればよい。また、保護回路部８
は、電流検出用半導体スイッチＱｓに流れる電流を低下
させるように構成してもよいし、遮断するように構成し
てもよい。なお、検出温度の設定値としては例えば１５
０℃、検出電流値の設定値としては例えば電流検出用半
導体スイッチＱｓの温度が１５０℃になるときの電流値
を採用すればよい。

【０１１３】しかして、本実施形態の半導体装置１で
は、主半導体スイッチＱｍの温度が定格最大接合温度を
超えた場合でも周辺回路６が正常に動作し、両半導体ス
イッチＱｍ，Ｑｓの保護がなされるのである。

【０１１４】（実施形態１１）本実施形態の半導体装置
１は、図１２に示すように、制御端子Ｇおよび一対の出
力端子Ｔ１，Ｔ２を有しており、出力端子Ｔ１，Ｔ２間
に挿入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断する
三端子型の主半導体スイッチＱｍと、主半導体スイッチ
Ｑｍの周辺回路６とを備えている。ここに、主半導体ス
イッチＱｍと周辺回路６とは互いに異なる半導体チップ
に形成してある。

【０１１５】周辺回路６は、主半導体スイッチＱｍの両
端間に挿入され制御端子Ｇへの入力に応じて導通・遮断
する電流検出用半導体スイッチＱｓと、電流検出用半導
体スイッチＱｓの温度を検出する温度検出部３と、電流
検出用半導体スイッチＱｓに流れる電流を検出する電流
検出部５と、温度検出部３による検出温度と電流検出部
５による検出電流値との両方がそれぞれについて設定さ
れた設定値に達した時点で主半導体スイッチＱｍおよび
電流検出用半導体スイッチＱｓそれぞれの通過電流を上
昇しないように制御する保護回路部８とを備えている。
ここに、電流検出用半導体スイッチＱｓとしては、例え
ばエンハンスメント型のｎチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ
を用いればよい。また、保護回路部８は、電流検出用半
導体スイッチＱｓに流れる電流を低下させるように構成
してもよいし、遮断するように構成してもよい。なお、
検出温度の設定値としては例えば１５０℃、検出電流値
の設定値としては例えば電流検出用半導体スイッチＱｓ
の温度が１５０℃になるときの電流値を採用すればよ
い。

【０１１６】しかして、本実施形態の半導体装置１で
は、主半導体スイッチＱｍの温度が定格最大接合温度を
超えた場合でも周辺回路６が正常に動作し、両半導体ス
イッチＱｍ，Ｑｓの保護がなされるのである。

【０１１７】

【発明の効果】請求項１の発明は、制御端子への入力に
応じて導通・遮断する三端子型の主半導体スイッチと、
主半導体スイッチの周辺回路とが互いに異なる半導体チ
ップに形成され、周辺回路は、主半導体スイッチの両端
間に挿入され制御端子への入力に応じて導通・遮断する
三端子型の電流検出用半導体スイッチと、電流検出用半
導体スイッチの温度を検出する温度検出部と、温度検出
部による検出温度が所定温度に達すると主半導体スイッ
チおよび電流検出用半導体スイッチの温度上昇を抑制す
る過熱保護部とを備え、電流検出用半導体スイッチのオ
ン抵抗が、主半導体スイッチのオン抵抗に比べて電力損
失を無視できる程度に大きく設定されたものであり、電
流検出用半導体スイッチには主半導体スイッチに流れる
電流に比例し且つ主半導体スイッチに流れる電流に比べ
て小さな電流が流れて、温度検出部によって主半導体ス
イッチよりも低温の電流検出用半導体スイッチの温度を
検出することで主半導体スイッチの温度上昇を見積もる
ことができ、しかも主半導体スイッチと電流検出用半導
体スイッチとが互いに異なる半導体チップに形成されて
いることで主半導体スイッチと電流検出用半導体スイッ
チとが熱的に分離されているので、主半導体スイッチの
温度が定格最高接合温度を越えた場合でも周辺回路が正
常に動作し、温度検出部による検出温度が所定温度に達
すると過熱保護部により主半導体スイッチおよび電流検
出用半導体スイッチの温度上昇が抑制されるから、温度
が定格最高接合温度を越える可能性のある用途に用いる
ことができるという効果がある。

【０１１８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、周辺回路は、電流検出用半導体スイッチに流れる電
流を検出する電流検出部と、電流検出部に設定値以上の
大きさの電流が流れると主半導体スイッチおよび電流検
出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を上昇しないよ
うに制御する過電流保護部とを備えるので、主半導体ス
イッチおよび電流検出用半導体スイッチに過電流が流れ
るのを防止することができるという効果がある。

【０１１９】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、過熱保護部は、電流検出用半導体スイ
ッチの温度が規定温度に達しないように主半導体スイッ
チおよび電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流
を抑制する機能を有するので、上記規定温度が定格最高
接合温度以下であれば過熱保護部の動作を確実に保証す
ることができるという効果がある。

【０１２０】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、過電流保護部は、電流検出用半導体スイッチに流れ
る電流が規定電流値に達しないように主半導体スイッチ
および電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を
抑制する機能を有するので、規定電流値が、電流検出用
半導体スイッチの温度が定格最高接合温度となるときの
電流値以下であれば過電流保護部の動作を確実に保証す
ることができるという効果がある。

【０１２１】請求項５の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、過熱保護部は、電流検出用半導体スイ
ッチの温度が所定温度に達した時点で主半導体スイッチ
および電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を
遮断する機能を有するので、上記所定温度を定格最高接
合温度以下の温度に設定しておくことにより過熱保護部
の動作を確実に保証することができるという効果があ
る。

【０１２２】請求項６の発明は、請求項２の発明におい
て、過電流保護部は、電流検出用半導体スイッチに流れ
る電流が設定値に達した時点で主半導体スイッチおよび
電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を遮断す
る機能を有するので、設定値を電流検出用半導体スイッ
チの温度が定格最高接合温度となるときの電流値以下に
設定しておくことにより過電流保護部の動作を確実に保
証することができるという効果がある。

【０１２３】請求項７の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、過熱保護部は、温度検出部による検出
温度が所定温度に達した時点で主半導体スイッチおよび
電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を一旦遮
断し、温度検出部による検出温度が所定温度よりも低温
の基準温度に達すると主半導体スイッチおよび電流検出
用半導体スイッチそれぞれの通過電流を再び導通させる
機能を有するので、温度検出部による検出温度が所定温
度よりも低下してすぐに主半導体スイッチおよび電流検
出用半導体スイッチが導通されるのを防ぐことができる
という効果がある。

【０１２４】請求項８の発明は、請求項２の発明におい
て、過電流保護部は、電流検出部による検出電流が設定
値に達した時点で主半導体スイッチおよび電流検出用半
導体スイッチそれぞれの通過電流を一旦遮断し、電流検
出部による検出電流が設定値よりも低い基準電流値に達
すると主半導体スイッチおよび電流検出用半導体スイッ
チそれぞれの通過電流を再び導通させる機能を有するの
で、電流検出部による検出電流が設定値よりも低下して
すぐに主半導体スイッチおよび電流検出用半導体スイッ
チが導通されるのを防ぐことができるという効果があ
る。

【０１２５】請求項９の発明は、制御端子への入力に応
じて導通・遮断する三端子型の主半導体スイッチと、主
半導体スイッチの周辺回路とが互いに異なる半導体チッ
プに形成され、周辺回路は、主半導体スイッチの両端間
に挿入され制御端子への入力に応じて導通・遮断する三
端子型の電流検出用半導体スイッチと、電流検出用半導
体スイッチの温度を検出する温度検出部と、電流検出用
半導体スイッチに流れる電流を検出する電流検出部と、
温度検出部による検出温度と電流検出部による検出電流
値とのうちの少なくとも一方がそれぞれについて設定さ
れた設定値に達した時点で主半導体スイッチおよび電流
検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を上昇しない
ように制御する保護回路部とを備え、電流検出用半導体
スイッチのオン抵抗が、主半導体スイッチのオン抵抗に
比べて電力損失を無視できる程度に大きく設定されたも
のであり、電流検出用半導体スイッチには主半導体スイ
ッチに流れる電流に比例し且つ主半導体スイッチに流れ
る電流に比べて小さな電流が流れて、温度検出部によっ
て主半導体スイッチよりも低温の電流検出用半導体スイ
ッチの温度を検出することで主半導体スイッチの温度上
昇を見積もることができ、主半導体スイッチと電流検出
用半導体スイッチとが互いに異なる半導体チップに形成
されていることで主半導体スイッチと電流検出用半導体
スイッチとが熱的に分離されており、しかも温度検出部
による検出温度と電流検出部による検出電流値とのうち
の少なくとも一方がそれぞれについて設定された設定値
に達した時点で主半導体スイッチおよび電流検出用半導
体スイッチそれぞれの通過電流を上昇しないように制御
する保護回路部を備えていることにより、主半導体スイ
ッチおよび電流検出用半導体スイッチの温度上昇が抑制
されるから、温度が定格最高接合温度を越える可能性の
ある用途に用いることができるという効果がある。

【０１２６】請求項１０の発明は、制御端子への入力に
応じて導通・遮断する三端子型の主半導体スイッチと、
主半導体スイッチの周辺回路とが互いに異なる半導体チ
ップに形成され、周辺回路は、主半導体スイッチの両端
間に挿入され制御端子への入力に応じて導通・遮断する
三端子型の電流検出用半導体スイッチと、電流検出用半
導体スイッチの温度を検出する温度検出部と、電流検出
用半導体スイッチに流れる電流を検出する電流検出部
と、温度検出部による検出温度と電流検出部による検出
電流値との両方がそれぞれについて設定された設定値に
達した時点で主半導体スイッチおよび電流検出用半導体
スイッチそれぞれの通過電流を上昇しないように制御す
る保護回路部とを備え、電流検出用半導体スイッチのオ
ン抵抗が、主半導体スイッチのオン抵抗に比べて電力損
失を無視できる程度に大きく設定されたものであり、電
流検出用半導体スイッチには主半導体スイッチに流れる
電流に比例し且つ主半導体スイッチに流れる電流に比べ
て小さな電流が流れて、温度検出部によって主半導体ス
イッチよりも低温の電流検出用半導体スイッチの温度を
検出することで主半導体スイッチの温度上昇を見積もる
ことができ、主半導体スイッチと電流検出用半導体スイ
ッチとが互いに異なる半導体チップに形成されているこ
とで主半導体スイッチと電流検出用半導体スイッチとが
熱的に分離されており、しかも温度検出部による検出温
度と電流検出部による検出電流値との両方がそれぞれに
ついて設定された設定値に達した時点で主半導体スイッ
チおよび電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流
を上昇しないように制御する保護回路部を備えているこ
とにより、主半導体スイッチおよび電流検出用半導体ス
イッチの温度上昇が抑制されるから、温度が定格最高接
合温度を越える可能性のある用途に用いることができる
という効果がある。

【０１２７】請求項１１の発明は、請求項１ないし請求
項１０の発明において、温度検出部は、電流検出用半導
体スイッチが形成された半導体層上の絶縁膜上に形成し
た多結晶シリコンダイオードの順方向電圧の温度特性を
利用して温度を検出するので、多結晶シリコンダイオー
ドと他の素子との間の漏れ電流などを考慮せずに多結晶
シリコンダイオードの構造を設計できるという効果があ
る。

【０１２８】請求項１２の発明は、請求項１ないし請求
項１１の発明において、主半導体スイッチおよび電流検
出用半導体スイッチがそれぞれＭＯＳデバイスよりなる
ので、高速なスイッチが可能であるとともに、駆動電力
が少なくて済むという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す回路ブロック図である。

【図２】同上の構成例図である。

【図３】実施形態２を示す回路ブロック図である。

【図４】実施形態３を示す要部回路図である。

【図５】実施形態４を示す要部回路図である。

【図６】実施形態５を示す要部回路図である。

【図７】実施形態６を示す要部回路図である。

【図８】実施形態７を示す要部回路図である。

【図９】実施形態８を示す要部回路図である。

【図１０】実施形態９を示し、（ａ）は要部平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。

【図１１】実施形態１０を示す回路ブロック図である。

【図１２】実施形態１１を示す回路ブロック図である。

【図１３】従来例を示す回路ブロック図である。

【符号の説明】

１ 半導体装置 ３ 温度検出部 ４ 過熱保護部 ６ 周辺回路 Ｑｍ 主半導体スイッチ Ｑｓ 電流検出用半導体スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 洋右 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F038 AV04 AZ08 BH02 BH04 BH07 BH16 CA08 DF01 DT12 EZ06 EZ20 5F040 DA07 DA26 DB01 DB06 DB10 EB14

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御端子への入力に応じて導通・遮断す
   る三端子型の主半導体スイッチと、主半導体スイッチの
   周辺回路とが互いに異なる半導体チップに形成され、周
   辺回路は、主半導体スイッチの両端間に挿入され制御端
   子への入力に応じて導通・遮断する三端子型の電流検出
   用半導体スイッチと、電流検出用半導体スイッチの温度
   を検出する温度検出部と、温度検出部による検出温度が
   所定温度に達すると主半導体スイッチおよび電流検出用
   半導体スイッチの温度上昇を抑制する過熱保護部とを備
   え、電流検出用半導体スイッチのオン抵抗は、主半導体
   スイッチのオン抵抗に比べて電力損失を無視できる程度
   に大きく設定されてなることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 周辺回路は、電流検出用半導体スイッチ
   に流れる電流を検出する電流検出部と、電流検出部に設
   定値以上の大きさの電流が流れると主半導体スイッチお
   よび電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を上
   昇しないように制御する過電流保護部とを備えることを
   特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 過熱保護部は、電流検出用半導体スイッ
   チの温度が規定温度に達しないように主半導体スイッチ
   および電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を
   抑制する機能を有することを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 過電流保護部は、電流検出用半導体スイ
   ッチに流れる電流が規定電流値に達しないように主半導
   体スイッチおよび電流検出用半導体スイッチそれぞれの
   通過電流を抑制する機能を有することを特徴とする請求
   項２記載の半導体装置。
5. 【請求項５】 過熱保護部は、電流検出用半導体スイッ
   チの温度が所定温度に達した時点で主半導体スイッチお
   よび電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を遮
   断する機能を有することを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の半導体装置。
6. 【請求項６】 過電流保護部は、電流検出用半導体スイ
   ッチに流れる電流が設定値に達した時点で主半導体スイ
   ッチおよび電流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電
   流を遮断する機能を有することを特徴とする請求項２記
   載の半導体装置。
7. 【請求項７】 過熱保護部は、温度検出部による検出温
   度が所定温度に達した時点で主半導体スイッチおよび電
   流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を一旦遮断
   し、温度検出部による検出温度が所定温度よりも低温の
   基準温度に達すると主半導体スイッチおよび電流検出用
   半導体スイッチそれぞれの通過電流を再び導通させる機
   能を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の半導体装置。
8. 【請求項８】 過電流保護部は、電流検出部による検出
   電流が設定値に達した時点で主半導体スイッチおよび電
   流検出用半導体スイッチそれぞれの通過電流を一旦遮断
   し、電流検出部による検出電流が設定値よりも低い基準
   電流値に達すると主半導体スイッチおよび電流検出用半
   導体スイッチそれぞれの通過電流を再び導通させる機能
   を有することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
9. 【請求項９】 制御端子への入力に応じて導通・遮断す
   る三端子型の主半導体スイッチと、主半導体スイッチの
   周辺回路とが互いに異なる半導体チップに形成され、周
   辺回路は、主半導体スイッチの両端間に挿入され制御端
   子への入力に応じて導通・遮断する三端子型の電流検出
   用半導体スイッチと、電流検出用半導体スイッチの温度
   を検出する温度検出部と、電流検出用半導体スイッチに
   流れる電流を検出する電流検出部と、温度検出部による
   検出温度と電流検出部による検出電流値とのうちの少な
   くとも一方がそれぞれについて設定された設定値に達し
   た時点で主半導体スイッチおよび電流検出用半導体スイ
   ッチそれぞれの通過電流を上昇しないように制御する保
   護回路部とを備え、電流検出用半導体スイッチのオン抵
   抗は、主半導体スイッチのオン抵抗に比べて電力損失を
   無視できる程度に大きく設定されてなることを特徴とす
   る半導体装置。
10. 【請求項１０】 制御端子への入力に応じて導通・遮断
    する三端子型の主半導体スイッチと、主半導体スイッチ
    の周辺回路とが互いに異なる半導体チップに形成され、
    周辺回路は、主半導体スイッチの両端間に挿入され制御
    端子への入力に応じて導通・遮断する三端子型の電流検
    出用半導体スイッチと、電流検出用半導体スイッチの温
    度を検出する温度検出部と、電流検出用半導体スイッチ
    に流れる電流を検出する電流検出部と、温度検出部によ
    る検出温度と電流検出部による検出電流値との両方がそ
    れぞれについて設定された設定値に達した時点で主半導
    体スイッチおよび電流検出用半導体スイッチそれぞれの
    通過電流を上昇しないように制御する保護回路部とを備
    え、電流検出用半導体スイッチのオン抵抗は、主半導体
    スイッチのオン抵抗に比べて電力損失を無視できる程度
    に大きく設定されてなることを特徴とする半導体装置。
11. 【請求項１１】 温度検出部は、電流検出用半導体スイ
    ッチが形成された半導体層上の絶縁膜上に形成した多結
    晶シリコンダイオードの順方向電圧の温度特性を利用し
    て温度を検出することを特徴とする請求項１ないし請求
    項１０のいずれかに記載の半導体装置。
12. 【請求項１２】 主半導体スイッチおよび電流検出用半
    導体スイッチはそれぞれＭＯＳデバイスよりなることを
    特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載
    の半導体装置。