JP2001133330A - Temperature detector for semiconductor module - Google Patents
Temperature detector for semiconductor moduleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の素子からな
る半導体モジュールの温度を検出する、半導体モジュー
ルの温度検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor module temperature detecting device for detecting the temperature of a semiconductor module comprising a plurality of elements.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電気自動車等のモータをインバー
タ装置で駆動する場合、並列接続した複数のＩＧＢＴ素
子でインバータ回路における各相のアームを構成し、各
相のアームを構成するＩＧＢＴ素子をスイッチング動作
させて、例えば３相の交流出力を得るようにしたものが
ある。2. Description of the Related Art Conventionally, when a motor of an electric vehicle or the like is driven by an inverter device, an arm of each phase in an inverter circuit is constituted by a plurality of IGBT elements connected in parallel, and an IGBT element constituting the arm of each phase is switched. There is one that is operated to obtain, for example, a three-phase AC output.
【０００３】このようなインバータ回路において過電流
が流れると、ＩＧＢＴ素子の温度が上昇して破壊に至る
おそれがあるため、ＩＧＢＴ素子の破壊が起こる前に、
ＩＧＢＴ素子をカットオフさせるなどして、保護を行う
必要がある。このような制御を行うためには、ＩＧＢＴ
素子の温度を正確に検出する必要がある。[0003] When an overcurrent flows in such an inverter circuit, the temperature of the IGBT element may be increased to cause destruction.
It is necessary to protect the IGBT element by, for example, cutting off the IGBT element. In order to perform such control, an IGBT
It is necessary to accurately detect the temperature of the element.
【０００４】特開平１０−３８９６４号公報には、複数
のＩＧＢＴ素子からなる半導体モジュールにおいて、各
ＩＧＢＴ素子に温度検出用のダイオードを設け、それら
のダイオードを並列接続し、その出力電圧から温度検出
回路にて半導体モジュールの温度を検出するものが記載
されている。すなわち、並列接続された温度検出用ダイ
オードに定電流を流したとき、ダイオードの端子間に発
生する電圧ＶＦが、温度の上昇とともに低下する負の温
度係数を有することを利用して、並列接続された温度検
出用ダイオードの出力電圧が閾値以下になると、複数の
ＩＧＢＴ素子の少なくとも１つが所定温度以上になった
ことを検出する。Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-38964 discloses a semiconductor module comprising a plurality of IGBT elements, each of which has a diode for temperature detection, and these diodes are connected in parallel. Discloses a technique for detecting the temperature of a semiconductor module. That is, when a constant current is applied to the temperature detecting diodes connected in parallel, the voltage VF generated between the terminals of the diodes has a negative temperature coefficient that decreases as the temperature increases. When the output voltage of the temperature detecting diode becomes equal to or lower than the threshold, it is detected that at least one of the plurality of IGBT elements has reached a predetermined temperature or higher.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記した特開平１０−
３８９６４号公報に記載された技術について、本発明者
らがさらに検討を行ったところ、複数（例えば３つ）の
ＩＧＢＴ素子のうちの１つが高温になった場合、並列接
続された温度検出用ダイオードに供給される電流が１つ
のダイオードに集中して流れるため、所望の検出温度よ
り高い温度で異常を検出することになり、検出温度に誤
差が生じることがわかった。すなわち、本発明者らの実
測によれば、ダイオードに流れる電流ＩＦと、ダイオー
ドの端子間に発生する電圧ＶＦは、図６に示すように約
−３ｍＶ／℃の温度係数を有しているが、ダイオードの
順方向電流が、２倍、３倍と増えていくにつれ、ＶＦ−
Ｔ（温度）特性が図の上側に移動するため、温度検出用
ダイオードの出力電圧が基準電圧（図では０．８４Ｖ）
以下になるときの検出温度が図の右側に移動し、順方向
電流が３倍になると、検出温度に２７℃もの誤差が生じ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No.
The present inventors have further studied the technology described in Japanese Patent No. 38964, and found that when one of a plurality of (for example, three) IGBT elements becomes high in temperature, a temperature detecting diode connected in parallel is used. Since the current supplied to the diode flows intensively into one diode, an abnormality is detected at a temperature higher than a desired detection temperature, and it has been found that an error occurs in the detection temperature. That is, according to actual measurements by the present inventors, the current IF flowing through the diode and the voltage VF generated between the terminals of the diode have a temperature coefficient of about −3 mV / ° C. as shown in FIG. As the forward current of the diode increases twice and three times, VF−
Since the T (temperature) characteristic moves to the upper side of the figure, the output voltage of the temperature detecting diode becomes the reference voltage (0.84 V in the figure).
If the detected temperature moves to the right side in the figure when the temperature becomes below, and the forward current is tripled, an error of as much as 27 ° C. occurs in the detected temperature.
【０００６】本発明は上記問題に鑑みたもので、検出温
度に生じる誤差を低減することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce an error occurring in a detected temperature.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、半導体モジュールを構
成する複数の素子（１１、２１、３１）のそれぞれの温
度を検出する温度検出素子として、ダイオード（１２）
を形成するＰＮ接合したＰ型領域（１２１ａ）およびＮ
型領域（１２２ａ）と、Ｐ型領域およびＮ型領域のうち
の一方の領域から延びて形成された抵抗領域（１３１）
とを有し、ダイオードと抵抗領域による抵抗（１３）と
が電気的に直列接続された構成のものとし、抵抗領域の
抵抗値が、Ｐ型領域およびＮ型領域による抵抗値よりも
大きくなっていることを特徴としている。According to the first aspect of the present invention, there is provided a temperature detecting element for detecting a temperature of each of a plurality of elements (11, 21, 31) constituting a semiconductor module. As a diode (12)
PN junction P-type region (121a) and N
Type region (122a) and a resistance region (131) formed to extend from one of the P-type region and the N-type region.
Having a configuration in which a diode and a resistor (13) formed by a resistance region are electrically connected in series, and the resistance value of the resistance region becomes larger than the resistance value formed by the P-type region and the N-type region. It is characterized by having.
【０００８】このようにダイオードに抵抗を直列に接続
することにより、抵抗によって電流制限が行われ他の素
子とのバランスがとられて、複数の素子のうちの１つが
高温になった場合でも、その素子に設けられた温度検出
素子に電流が集中して流れることがないため、検出温度
に生じる誤差を少なくすることができる。By connecting the resistor in series with the diode in this way, even if one of the plurality of elements becomes hot, the current is limited by the resistance and the other elements are balanced. Since the current does not flow intensively to the temperature detecting element provided in the element, an error occurring in the detected temperature can be reduced.
【０００９】請求項２に記載の発明では、温度検出素子
として、ダイオード（１２）を形成するＰＮ接合したＰ
型領域（１２１ａ）およびＮ型領域（１２２ａ）と、Ｐ
型領域およびＮ型領域のうちの一方の領域から延びて形
成された抵抗領域（１３１）とを有し、一方の領域は、
その領域全体を等電位化するために第１のコンタクト
（１２３ａ）を介して金属膜（１２７）に接続され、抵
抗領域は、第２のコンタクト（１３２）を介して取り出
し電極（１３３）に接続されており、ダイオードと抵抗
領域による抵抗（１３）とが電気的に直列接続された構
成になっていることを特徴としている。According to the second aspect of the present invention, as the temperature detecting element, a PN-joined P which forms a diode (12) is used.
P-type region (121a) and N-type region (122a)
And a resistance region (131) formed to extend from one of the mold region and the N-type region.
The entire region is connected to the metal film (127) via the first contact (123a) to make the entire region equipotential, and the resistance region is connected to the extraction electrode (133) via the second contact (132). This is characterized in that a diode and a resistor (13) formed by a resistance region are electrically connected in series.
【００１０】この発明においても、ダイオードに抵抗を
直列に接続することにより、請求項１に記載の発明と同
様、検出温度に生じる誤差を少なくすることができる。
また、抵抗領域を、第２のコンタクトを介して取り出し
電極に接続し、ダイオードを形成するＰ型領域およびＮ
型領域のうちの一方の領域を、その領域全体を等電位化
する第１のコンタクトを介して金属膜に接続しているか
ら、ダイオードとしての機能を良好に維持したまま、ダ
イオードに抵抗を直列接続した構成にすることができ
る。この場合、請求項３に記載の発明のように、第１の
コンタクトを介して一方の領域に接続する金属膜を、電
気的にオープンな状態にしておくことが好ましい。[0010] In the present invention as well, by connecting a resistor in series with the diode, errors occurring in the detected temperature can be reduced as in the first aspect of the present invention.
Further, the resistance region is connected to the extraction electrode via the second contact to form a P-type region and an N-type region for forming a diode.
Since one of the mold regions is connected to the metal film via the first contact for making the entire region equipotential, a resistor is connected in series with the diode while maintaining good diode function. The configuration can be connected. In this case, it is preferable that the metal film connected to the one region via the first contact be electrically open, as in the invention described in claim 3.
【００１１】また、請求項４に記載の発明のように、抵
抗領域を、平面的に見て蛇行した形状にすれば、小さな
面積で大きな抵抗値を得ることができる。Further, when the resistance region is formed in a meandering shape as viewed in plan, a large resistance value can be obtained with a small area.
【００１２】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。The reference numerals in parentheses of the above-mentioned means indicate the correspondence with the concrete means described in the embodiments described later.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本発明の一実施形態にかか
る半導体モジュールの温度検出装置の概略構成を示す。
この半導体モジュールは、３つのＩＧＢＴ素子１１、２
１、３１で構成され、３つのＩＧＢＴ素子１１、２１、
３１が並列接続されて、電気自動車のモータを駆動する
インバータ回路における１つの相のアームを構成してい
る。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a schematic configuration of a semiconductor module temperature detecting device according to an embodiment of the present invention.
This semiconductor module has three IGBT elements 11, 2
1, IGBT elements 11, 21,
31 are connected in parallel to form one phase arm in the inverter circuit that drives the motor of the electric vehicle.
【００１４】ＩＧＢＴ素子１１には、その近傍にＩＧＢ
Ｔ素子１１の温度を検出する温度検出用のダイオード
（２つのダイオード１２ａ、１２ｂで構成）１２と抵抗
１３が配置され、ＩＧＢＴ素子２１には、その近傍にＩ
ＧＢＴ素子２１の温度を検出する温度検出用のダイオー
ド（２つのダイオード２２ａ、２２ｂで構成）２２と抵
抗２３が配置され、ＩＧＢＴ素子３１には、その近傍に
ＩＧＢＴ素子３１の温度を検出する温度検出用のダイオ
ード（２つのダイオード３２ａ、３２ｂで構成）３２と
抵抗３３が配置されている。The IGBT element 11 has an IGB
A temperature detecting diode (constituted of two diodes 12a and 12b) 12 for detecting the temperature of the T element 11 and a resistor 13 are arranged, and the IGBT element 21 has an I
A temperature detecting diode (comprising two diodes 22a and 22b) 22 for detecting the temperature of the GBT element 21 and a resistor 23 are arranged. The IGBT element 31 has a temperature detector for detecting the temperature of the IGBT element 31 near the IGBT element 31. (Consisting of two diodes 32a and 32b) 32 and a resistor 33 are arranged.
【００１５】ＩＧＢＴ素子１１（２１、３１）に配置さ
れたダイオード１２（２２、３２）と抵抗１３（２３、
３３）は直列に接続されて温度検出素子を構成してお
り、それぞれの温度検出素子は、並列接続されて定電流
源４０から定電流ｉTが供給されるようになっている。The diode 12 (22, 32) and the resistor 13 (23, 23) arranged in the IGBT element 11 (21, 31)
33) are connected in series to form a temperature detecting element, and the respective temperature detecting elements are connected in parallel so that a constant current i T is supplied from a constant current source 40.
【００１６】このように温度検出用のダイオード１２
（２２、３２）に抵抗１３（２３、３３）を直列に接続
することにより、抵抗１３（２３、３３）によって電流
制限が行われ、３つのＩＧＢＴ素子１１、２１、３１の
うちの１つが高温になった場合でも、そのＩＧＢＴ素子
に配置された温度検出素子に、定電流源４０からの電流
が集中して流れることがなく、ＩＧＢＴ素子１１、２
１、３１の温度検出を精度よく行うことができる。As described above, the temperature detecting diode 12
By connecting the resistor 13 (23, 33) in series with (22, 32), the current is limited by the resistor 13 (23, 33), and one of the three IGBT elements 11, 21, 31 has a high temperature. , The current from the constant current source 40 does not flow intensively to the temperature detecting element disposed in the IGBT element, and the IGBT element 11, 2
The temperature detections 1 and 31 can be accurately performed.
【００１７】なお、各温度検出素子の接続点の電圧、す
なわち並列接続された温度検出素子の出力電圧Ｔは、温
度検出回路５０に入力され、この温度検出回路５０から
半導体モジュールの温度を示す信号Ｏが出力される。The voltage at the connection point between the temperature detecting elements, that is, the output voltage T of the temperature detecting elements connected in parallel is input to a temperature detecting circuit 50, and a signal indicating the temperature of the semiconductor module is output from the temperature detecting circuit 50. O is output.
【００１８】各温度検出素子を構成するダイオード１２
（２２、３２）と抵抗１３（２３、３３）は同一構成の
ものである。図２に、ダイオード１２と抵抗１３を例に
とって、その平面構成を示す。また、ダイオード１２を
構成する２つのダイオード１２ａ、１２ｂのうちの一方
のダイオード１２ａの断面構成を図３に示す。Diode 12 constituting each temperature detecting element
(22, 32) and the resistor 13 (23, 33) have the same configuration. FIG. 2 shows a plan configuration of the diode 12 and the resistor 13 as an example. FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of one of the two diodes 12a and 12b constituting the diode 12.
【００１９】ダイオード１２ａは、平面的に見て長方形
状のもので、ＰＮ接合したＰ型領域１２１ａとＮ型領域
１２２ａで構成されている。Ｐ型領域１２１ａとＮ型領
域１２２ａは、図３に示すように、半導体基板１２５の
表面に形成された絶縁膜１２６の上に、多結晶シリコン
で形成されている。また、Ｐ型領域１２１ａとＮ型領域
１２２ａには、コンタクト１２３ａ、１２４ａがそれぞ
れ形成されており、Ｐ型領域１２１ａは、コンタクト１
２３ａを介して金属膜（例えば、アルミ膜、以下同じ）
１２７に接続され、Ｎ型領域１２２ａは、コンタクト１
２４ａを介して金属膜１２８に接続されている。The diode 12a has a rectangular shape in plan view, and includes a PN junction P-type region 121a and an N-type region 122a. As shown in FIG. 3, the P-type region 121a and the N-type region 122a are formed of polycrystalline silicon on the insulating film 126 formed on the surface of the semiconductor substrate 125. Further, contacts 123a and 124a are formed in the P-type region 121a and the N-type region 122a, respectively.
Metal film (for example, aluminum film, the same applies hereinafter) through 23a
127, and the N-type region 122a
It is connected to the metal film 128 via 24a.
【００２０】また、ダイオード１２ｂは、図２に示すよ
うに、平面的に見て長方形状のもので、ＰＮ接合したＰ
型領域１２１ｂとＮ型領域１２２ｂ（それぞれ多結晶シ
リコンで形成されたもの）で構成されている。また、Ｐ
型領域１２１ｂとＮ型領域１２２ｂには、コンタクト１
２３ｂ、１２４ｂがそれぞれ形成されている。ダイオー
ド１２ｂのＮ型領域１２２ｂに形成されたコンタクト１
２４ｂは、取り出し端子（図１に示す端子１４ｂ）に接
続された金属膜（取り出し電極）に接続され、ダイオー
ドの１２ｂのＰ型領域１２１ｂは、コンタクト１２３ｂ
を介してダイオード１２ａのＮ型領域１２２ａに接続さ
れた金属膜１２８に接続されている。このことにより、
ダイオード１２ｂとダイオード１２ａは、直列に接続さ
れる。As shown in FIG. 2, the diode 12b has a rectangular shape in plan view and has a PN junction.
It is composed of a type region 121b and an N-type region 122b (each formed of polycrystalline silicon). Also, P
The contact 1 is formed in the mold region 121b and the N-type region 122b.
23b and 124b are respectively formed. Contact 1 formed in N-type region 122b of diode 12b
24b is connected to the metal film (extraction electrode) connected to the extraction terminal (terminal 14b shown in FIG. 1), and the P-type region 121b of the diode 12b is connected to the contact 123b.
Through the metal film 128 connected to the N-type region 122a of the diode 12a. This allows
Diode 12b and diode 12a are connected in series.
【００２１】上記したコンタクト１２３ａ、１２４ａ、
１２３ｂ、１２４ｂは、図２に示すように、平面的に見
てＰＮ接合をそれぞれ囲むように形成され、それぞれの
領域を、金属膜と接続して等電位化するために設けられ
ている。なお、コンタクト１２３ａを介してＰ型領域１
２１ａに接続された金属膜１２７は、所定の電位に接続
してもよいが、図３に示すように、電気的にオープンな
状態とするのが好ましい。The contacts 123a, 124a,
As shown in FIG. 2, 123b and 124b are formed so as to surround the PN junction in plan view, and are provided for connecting the respective regions to a metal film to make them equal potential. Note that the P-type region 1 is
The metal film 127 connected to 21a may be connected to a predetermined potential, but is preferably in an electrically open state as shown in FIG.
【００２２】また、図２に示すように、ダイオード１２
ａのＰ型領域１２１ａからＰ型の多結晶シリコンの抵抗
領域１３１が延びて形成されている。この抵抗領域１３
１は、その端部に形成されたコンタクト１３２を介し
て、図３に示すように、取り出し端子（図１に示す端子
１４ａ）に接続された金属膜（取り出し電極）１３３に
接続されている。この場合、温度検出素子の感温特性を
向上させるためには、抵抗領域１３１の抵抗温度特性を
０（ほぼ０）に設定しておくのが好ましい。この設定
は、多結晶シリコンへのインプラ条件により行うことが
できる。また、抵抗領域１３１は、Ｐ型領域１２１ａと
同一導電型であるのが好ましいが、異なる導電型であっ
てもよい。Also, as shown in FIG.
A P-type polycrystalline silicon resistance region 131 extends from the P-type region 121a. This resistance region 13
3, is connected to a metal film (extraction electrode) 133 connected to an extraction terminal (terminal 14a shown in FIG. 1) via a contact 132 formed at an end thereof, as shown in FIG. In this case, in order to improve the temperature sensing characteristics of the temperature detecting element, it is preferable to set the resistance temperature characteristics of the resistance region 131 to 0 (almost 0). This setting can be performed according to implantation conditions for polycrystalline silicon. The resistance region 131 preferably has the same conductivity type as the P-type region 121a, but may have a different conductivity type.
【００２３】なお、ダイオード１２ａ、１２ｂを形成す
るＰ型領域１２１ａ、１２１ｂとＮ型領域１２２ａ、１
２２ｂにおいても抵抗成分があるが、両者の抵抗値（合
計）は、例えばシート抵抗値の１割以下の約２０Ω以下
程度のものであるのに対し、上記した抵抗領域１３１の
抵抗値は、数百Ω（例えば、５００Ω以上）であり、こ
のような大きな抵抗値を有することによって、高温にな
ったＩＧＢＴ素子の温度検出素子への電流集中を効果的
に防止することができる。この場合、抵抗領域１３１
を、図２に示すように、平面的に蛇行した形状とするこ
とにより、小さな面積で大きな抵抗値を得ることができ
る。The P-type regions 121a and 121b forming the diodes 12a and 12b and the N-type regions 122a and
22b also has a resistance component. The resistance value (total) of both is, for example, about 20Ω or less, which is 10% or less of the sheet resistance value, whereas the resistance value of the above-described resistance region 131 is a number. By having such a large resistance value, it is possible to effectively prevent current concentration of the high temperature IGBT element on the temperature detection element. In this case, the resistance region 131
Has a meandering shape in a plane as shown in FIG. 2, so that a large resistance value can be obtained with a small area.
【００２４】次に、図１に示す温度検出回路５０につい
て説明する。図４にその具体的な構成を示す。また、図
５にそのタイミングチャートを示す。Next, the temperature detecting circuit 50 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 4 shows the specific configuration. FIG. 5 shows a timing chart thereof.
【００２５】温度検出回路５０は、三角波の基準電圧Ａ
（図５（ａ）参照）を発生する三角波電圧発生回路５１
と、温度検出素子の出力電圧Ｔと基準電圧Ａとを比較
し、その大小関係に応じたデューティ比の信号Ｏを出力
する比較回路５２とから構成されている。出力信号Ｏを
デューティ比の信号で出力するのは、例えばホトカプラ
を介して信号Ｏを出力するためである。The temperature detecting circuit 50 has a triangular wave reference voltage A.
(See FIG. 5A) Triangular Wave Voltage Generating Circuit 51
And a comparison circuit 52 that compares the output voltage T of the temperature detection element with the reference voltage A and outputs a signal O having a duty ratio according to the magnitude relationship. The output signal O is output as a signal having a duty ratio in order to output the signal O via a photocoupler, for example.
【００２６】上記した温度検出素子の出力電圧Ｔは、ダ
イオード２個分で約１．４Ｖと低いため、比較回路５２
では、出力電圧Ｔと基準信号Ａのそれぞれに対してヒス
テリシスをもたせ、出力信号Ｏを、耐ノイズ性を向上さ
せた信号としている。Since the output voltage T of the above temperature detecting element is as low as about 1.4 V for two diodes, the comparison circuit 52
In the above, each of the output voltage T and the reference signal A has a hysteresis, and the output signal O is a signal having improved noise resistance.
【００２７】このため、比較回路５２は以下のように構
成されている。すなわち、比較回路５２の出力信号Ｏ
（図５（ｅ）参照）がハイレベルになるタイミングで、
スイッチ５２ａを、図５（ｂ）に示すように一定期間オ
フさせる。スイッチ５２ａがオフすると、定電流源５２
ｂからの電流がトランジスタ５２ｃを介して抵抗５２ｄ
に流れ込むため、基準電圧Ａ’との比較に用いる温度検
出素子の出力電圧Ｔ’（図４および図５（ｄ）参照）が
一定期間上昇する。このことにより、外乱ノイズに対し
てチャタリングを起こさないようにすることができる。For this reason, the comparison circuit 52 is configured as follows. That is, the output signal O of the comparison circuit 52
(See FIG. 5E) at the high level,
The switch 52a is turned off for a certain period as shown in FIG. When the switch 52a is turned off, the constant current source 52
b from the resistor 52d through the transistor 52c.
, The output voltage T ′ (see FIGS. 4 and 5D) of the temperature detection element used for comparison with the reference voltage A ′ increases for a certain period. As a result, chattering can be prevented from occurring with respect to disturbance noise.
【００２８】また、比較回路５２の出力信号Ｏ（図５
（ｅ）参照）がローレベルになるタイミングで、スイッ
チ５２ｅを、図５（ｂ）に示すように一定期間オフさせ
る。スイッチ５２ｅがオフすると、定電流源５２ｆから
の電流がトランジスタ５２ｇを介して抵抗５２ｈに流れ
込むため、出力電圧Ｔ’との比較に用いる基準電圧Ａ’
（図４および図５（ｄ）参照）が一定期間上昇する。こ
のことにより、基準電圧Ａ’≫出力電圧Ｔ’となるた
め、耐ノイズ性を向上させることができる。The output signal O of the comparison circuit 52 (FIG. 5)
At a timing when (e) becomes low level, the switch 52e is turned off for a certain period as shown in FIG. When the switch 52e is turned off, the current from the constant current source 52f flows into the resistor 52h via the transistor 52g, so that the reference voltage A 'used for comparison with the output voltage T'.
(See FIG. 4 and FIG. 5 (d).) As a result, the reference voltage A′≫the output voltage T ′, so that the noise resistance can be improved.
【００２９】そして、出力電圧Ｔ’と基準電圧Ａ’の比
較により、図５（ｅ）に示す信号Ｏが出力される。な
お、３つのＩＧＢＴ素子１１、２１、３１のいずれかが
高温になって、温度検出素子の出力電圧Ｔが図５（ａ）
示すようにＴＨになると、出力電圧Ｏは図５（ｆ）に示
すように、ローレベルの長いデューティ信号になる。こ
の信号を用いてＩＧＢＴ素子の加熱を判定することがで
きる。Then, a signal O shown in FIG. 5E is output by comparing the output voltage T 'with the reference voltage A'. It should be noted that any one of the three IGBT elements 11, 21, 31 becomes high temperature, and the output voltage T of the temperature detecting element is changed as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, when the signal level becomes TH, the output voltage O becomes a long low-level duty signal as shown in FIG. Using this signal, the heating of the IGBT element can be determined.
【００３０】なお、上記した実施形態においては、温度
検出用のダイオードを２つ備えるものを示したが、１つ
もしくは３つ以上としてもよい。また、ダイオードのＰ
型領域に抵抗領域を延ばして形成するものを示したが、
Ｎ型領域に抵抗領域を延ばして形成してもよく、Ｐ型領
域とＮ型領域の両方に抵抗領域を延ばして形成してもよ
い。In the above embodiment, two diodes for temperature detection are shown, but one or three or more diodes may be provided. Also, the diode P
Although the one formed by extending the resistance region in the mold region is shown,
The resistance region may be formed to extend in the N-type region, or the resistance region may be formed to extend in both the P-type region and the N-type region.
【図１】本発明の一実施形態にかかる半導体モジュール
の温度検出装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor module temperature detecting device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１中のダイオード１２と抵抗１３の平面構成
を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a planar configuration of a diode 12 and a resistor 13 in FIG.
【図３】ダイオード１２を構成する２つのダイオード１
２ａ、１２ｂのうちの一方のダイオード１２ａの断面構
成を示す図である。FIG. 3 shows two diodes 1 constituting a diode 12.
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of one of the diodes 12a and 12b.
【図４】図１に示す温度検出回路５０の具体的な構成を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration of a temperature detection circuit 50 shown in FIG.
【図５】図４に示す温度検出回路５０の各部の波形を示
すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing waveforms of various parts of the temperature detection circuit 50 shown in FIG.
【図６】ダイオードに流れる電流ＩＦと、ダイオードの
端子間に発生する電圧ＶＦと、温度Ｔとの関係を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a current T flowing through a diode, a voltage VF generated between terminals of the diode, and a temperature T.
【符号の説明】 １１、２１、３１…ＩＧＢＴ素子、１２（１２ａ、１２
ｂ）、２２（２２ａ、２２ｂ）、３２（３２ａ、３２
ｂ）…ダイオード、１３、２３、３３…抵抗、４０…定
電流源、５０…温度検出回路、１２１ａ、１２１ｂ…Ｐ
型領域、１２２ａ、１２２ｂ…Ｎ型領域、１２３ａ、１
２４ａ、１２３ｂ、１２４ｂ、１３２…コンタクト、１
２７、１２８、１３３…金属膜、１３１…抵抗領域。[Description of References] 11, 21, 31 ... IGBT elements, 12 (12a, 12
b), 22 (22a, 22b), 32 (32a, 32)
b) Diodes, 13, 23, 33 resistors, 40 constant current sources, 50 temperature detection circuits, 121a, 121b P
Type regions, 122a, 122b... N type regions, 123a, 1
24a, 123b, 124b, 132 ... contact, 1
27, 128, 133: metal film; 131: resistance region.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 賢次 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 三浦 昭二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F056 JT06 JT08 5F038 AR09 AZ08 AZ10 BB02 BH02 BH04 BH16 CA02 DF01 EZ20 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Kenji Yagi 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside Denso Corporation (72) Inventor Shoji Miura 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Denso Corporation F term (reference) 2F056 JT06 JT08 5F038 AR09 AZ08 AZ10 BB02 BH02 BH04 BH16 CA02 DF01 EZ20
Claims (4)
る半導体モジュールと、各素子に設けられ互いに並列に
接続された温度検出素子（１２と１３、２２と２３、３
２と３３）と、前記並列接続された温度検出素子の出力
電圧に基づいて前記半導体モジュールの温度検出を行う
温度検出回路（５０）とを備えた半導体モジュールの温
度検出装置において、 前記温度検出素子のぞれぞれは、 ダイオード（１２）を形成するＰＮ接合したＰ型領域
（１２１ａ）およびＮ型領域（１２２ａ）と、前記Ｐ型
領域および前記Ｎ型領域のうちの一方の領域から延びて
形成された抵抗領域（１３１）とを有し、前記ダイオー
ドと前記抵抗領域による抵抗（１３）とが電気的に直列
接続された構成になっており、前記抵抗領域の抵抗値
は、前記Ｐ型領域および前記Ｎ型領域による抵抗値より
も大きくなっていることを特徴とする半導体モジュール
の温度検出装置。1. A semiconductor module comprising a plurality of elements (11, 21, 31), and temperature detecting elements (12, 13, 22, 23, 3) provided in each element and connected in parallel with each other.
2 and 33), and a temperature detection circuit (50) for detecting the temperature of the semiconductor module based on an output voltage of the temperature detection element connected in parallel. Each of the P-type region (121a) and the N-type region (122a) having a PN junction forming a diode (12) and extending from one of the P-type region and the N-type region. And a resistance region (131) formed, wherein the diode and the resistance (13) of the resistance region are electrically connected in series, and the resistance value of the resistance region is the P-type. A temperature detecting device for a semiconductor module, wherein the resistance value is larger than a resistance value of the region and the N-type region.
る半導体モジュールと、各素子に設けられ互いに並列に
接続された温度検出素子（１２と１３、２２と２３、３
２と３３）と、前記並列接続された温度検出素子の出力
電圧に基づいて前記半導体モジュールの温度検出を行う
温度検出回路（５０）とを備えた半導体モジュールの温
度検出装置において、 前記温度検出素子のぞれぞれは、 ダイオード（１２）を形成するＰＮ接合したＰ型領域
（１２１ａ）およびＮ型領域（１２２ａ）と、前記Ｐ型
領域および前記Ｎ型領域のうちの一方の領域から延びて
形成された抵抗領域（１３１）とを有し、 前記一方の領域は、その領域全体を等電位化するために
第１のコンタクト（１２３ａ）を介して金属膜（１２
７）に接続され、前記抵抗領域は、第２のコンタクト
（１３２）を介して取り出し電極（１３３）に接続され
ており、 前記ダイオードと前記抵抗領域による抵抗（１３）とが
電気的に直列接続された構成になっていることを特徴と
する半導体モジュールの温度検出装置。2. A semiconductor module comprising a plurality of elements (11, 21, 31), and temperature detecting elements (12, 13, 22, 23, 3) provided in each element and connected in parallel with each other.
2 and 33), and a temperature detection circuit (50) for detecting the temperature of the semiconductor module based on an output voltage of the temperature detection element connected in parallel. Each of the P-type region (121a) and the N-type region (122a) having a PN junction forming a diode (12) and extending from one of the P-type region and the N-type region. And a resistance region (131) formed. The one region is provided with a metal film (12) via a first contact (123a) to make the entire region equipotential.
7), the resistance region is connected to an extraction electrode (133) via a second contact (132), and the diode and the resistance (13) of the resistance region are electrically connected in series. A temperature detecting device for a semiconductor module, comprising:
の領域に接続された前記金属膜は、電気的にオープンな
状態になっていることを特徴とする請求項２に記載の半
導体モジュールの温度検出装置。3. The semiconductor module according to claim 2, wherein the metal film connected to the one region via the first contact is in an electrically open state. Temperature detector.
形状になっていることを特徴とする請求項１ないし３の
いずれか１つに記載の半導体モジュールの温度検出装
置。4. The semiconductor module temperature detecting device according to claim 1, wherein the resistance region has a meandering shape when viewed in plan.
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| JP31144899A JP4284790B2 (en) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | Semiconductor module temperature detection device |
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| JP4284790B2 JP4284790B2 (en) | 2009-06-24 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004068693A2 (en) * | 2003-01-24 | 2004-08-12 | Tecumseh Products Company | Brushless and sensorless dc motor control system with locked and stopped rotor detection |
| JP2005166987A (en) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JP2005354812A (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Hitachi Ltd | Inverter apparatus |
-
1999
- 1999-11-01 JP JP31144899A patent/JP4284790B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| WO2004068693A3 (en) * | 2003-01-24 | 2005-03-24 | Tecumseh Products Co | Brushless and sensorless dc motor control system with locked and stopped rotor detection |
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