JP2001147163A - 半導体素子の温度検出装置及び温度検出方法 - Google Patents
半導体素子の温度検出装置及び温度検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実際に稼働中のＩＣモジュール内のオン状態
の半導体素子の温度を直接検出する。 【解決手段】 ＩＣモジュール化された半導体素子の温
度検出装置において、ＩＣモジュールの稼働時に、オン
状態の半導体素子Ｑ１を流れる信号の電流値を検出する
とともに、予め定めた基準電流値になったことを判定す
る電流検出手段１０と、電流検出手段１０が基準電流値
になったと判定したとき基準電流値の電流が半導体素子
Ｑ１を流れた際の電圧値を検出する電圧検出手段２０
と、電圧検出手段２０が検出した電圧値を用いて半導体
素子Ｑ１の温度を導出する温度導出手段３０とを備え
て、オン状態の半導体素子Ｑ１の基準電流値における温
度を検出する。
の半導体素子の温度を直接検出する。 【解決手段】 ＩＣモジュール化された半導体素子の温
度検出装置において、ＩＣモジュールの稼働時に、オン
状態の半導体素子Ｑ１を流れる信号の電流値を検出する
とともに、予め定めた基準電流値になったことを判定す
る電流検出手段１０と、電流検出手段１０が基準電流値
になったと判定したとき基準電流値の電流が半導体素子
Ｑ１を流れた際の電圧値を検出する電圧検出手段２０
と、電圧検出手段２０が検出した電圧値を用いて半導体
素子Ｑ１の温度を導出する温度導出手段３０とを備え
て、オン状態の半導体素子Ｑ１の基準電流値における温
度を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の温度
検出装置及び温度検出方法に係り、詳しくはＩＣモジュ
ール内における稼働状態の半導体素子の温度を検出し、
半導体素子がＩＣモジュール内での稼働に耐えうるか検
査するための半導体素子の温度検出装置及び温度検出方
法に関する。
検出装置及び温度検出方法に係り、詳しくはＩＣモジュ
ール内における稼働状態の半導体素子の温度を検出し、
半導体素子がＩＣモジュール内での稼働に耐えうるか検
査するための半導体素子の温度検出装置及び温度検出方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体素子の温度検出装置として
は、例えば特開平７−２３４１６２号公報に記載のもの
が挙げられる。この温度検出装置Ｓは、図６に示すよう
に、ＩＣモジュール１内に半導体素子Ｑと一体に整流素
子Ｄが設けられ、整流素子Ｄを流れる電流を検出する電
流検出手段１０にて所定の電流を検知した際に、整流素
子Ｄの電圧を検出する電圧検出手段２０にて電圧を検出
し、検出した電圧に基づいて整流素子Ｄの温度を温度導
出手段３０にて推定している。即ち、実際検出される温
度は整流素子Ｄの温度であり、半導体素子Ｑの温度は一
体に設けられた整流素子Ｄの温度としている。詳しく
は、温度検出対象とされる半導体素子Ｑがオン状態から
オフ状態になっった際、オフ状態の半導体素子Ｑと一体
に設けられている整流素子Ｄを流れる回生電流の電流値
とその電圧値を測定し、整流素子Ｄの線形関数で表わさ
れる温度特性に基づいて整流素子Ｄの温度を求め、その
整流素子Ｄの温度を半導体素子Ｑの温度としている。
は、例えば特開平７−２３４１６２号公報に記載のもの
が挙げられる。この温度検出装置Ｓは、図６に示すよう
に、ＩＣモジュール１内に半導体素子Ｑと一体に整流素
子Ｄが設けられ、整流素子Ｄを流れる電流を検出する電
流検出手段１０にて所定の電流を検知した際に、整流素
子Ｄの電圧を検出する電圧検出手段２０にて電圧を検出
し、検出した電圧に基づいて整流素子Ｄの温度を温度導
出手段３０にて推定している。即ち、実際検出される温
度は整流素子Ｄの温度であり、半導体素子Ｑの温度は一
体に設けられた整流素子Ｄの温度としている。詳しく
は、温度検出対象とされる半導体素子Ｑがオン状態から
オフ状態になっった際、オフ状態の半導体素子Ｑと一体
に設けられている整流素子Ｄを流れる回生電流の電流値
とその電圧値を測定し、整流素子Ｄの線形関数で表わさ
れる温度特性に基づいて整流素子Ｄの温度を求め、その
整流素子Ｄの温度を半導体素子Ｑの温度としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の半導
体素子の温度検出装置Ｓの温度検出は、半導体素子Ｑの
温度を直接に検出するのではなく、半導体素子Ｑの破壊
防止等のために半導体素子Ｑと一体に設けられた整流素
子Ｄの温度を検出することにより、半導体素子Ｑの温度
を推定している。この整流素子Ｄの温度は、半導体素子
Ｑの発熱が基盤を通じて伝達された熱量に他ならず、必
然的に熱損失を伴った温度に過ぎない。即ち、従来の半
導体素子の温度検出装置Ｓでは、実際に稼働中の半導体
素子Ｑの温度を直接知ることができず、半導体素子Ｑが
ＩＣモジュール１内での稼働による発熱に耐えうるか判
定するための正確なデータを得ることができなかった。
そのため、ＩＣモジュール１を構成する半導体素子Ｑの
稼働時の発熱温度を正確に見出せる装置が要望されてい
た。
体素子の温度検出装置Ｓの温度検出は、半導体素子Ｑの
温度を直接に検出するのではなく、半導体素子Ｑの破壊
防止等のために半導体素子Ｑと一体に設けられた整流素
子Ｄの温度を検出することにより、半導体素子Ｑの温度
を推定している。この整流素子Ｄの温度は、半導体素子
Ｑの発熱が基盤を通じて伝達された熱量に他ならず、必
然的に熱損失を伴った温度に過ぎない。即ち、従来の半
導体素子の温度検出装置Ｓでは、実際に稼働中の半導体
素子Ｑの温度を直接知ることができず、半導体素子Ｑが
ＩＣモジュール１内での稼働による発熱に耐えうるか判
定するための正確なデータを得ることができなかった。
そのため、ＩＣモジュール１を構成する半導体素子Ｑの
稼働時の発熱温度を正確に見出せる装置が要望されてい
た。
【０００４】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、実際に稼働中の半導体素子の温度を直接検
出できるようにし、ＩＣモジュールを構成する半導体素
子の発熱による不良を正確に見出せる半導体素子の温度
検出装置及び温度検出方法を提供することを目的とす
る。
れたもので、実際に稼働中の半導体素子の温度を直接検
出できるようにし、ＩＣモジュールを構成する半導体素
子の発熱による不良を正確に見出せる半導体素子の温度
検出装置及び温度検出方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明の技術的手段は、ＩＣモジュール化され
た半導体素子の温度検出装置において、上記ＩＣモジュ
ールの稼働時に、オン状態の半導体素子を流れる信号の
電流値を検出するとともに、予め定めた基準電流値にな
ったことを判定する電流検出手段と、上記電流検出手段
が基準電流値になったと判定したとき当該基準電流値の
電流が上記半導体素子を流れた際の電圧値を検出する電
圧検出手段と、上記電圧検出手段が検出した電圧値を用
いて、上記半導体素子の温度を導出する温度導出手段と
を備えた構成とした。オン状態の半導体素子を流れる電
流値は電流検出手段にて検知され、基準電流値が電流検
出手段で検知された場合に、電圧検出手段は基準電流値
の電圧値を検出する。検出された電圧値は、温度導出手
段にて温度に変換される。オン状態の半導体素子から温
度検出を行なうので、回生電流の影響がない真の温度を
導出することができる。また、必要に応じ、上記温度導
出手段を、上記温度検出対象とされる半導体素子と同性
質の半導体素子を用いて、予め計測された電圧−温度特
性を記憶する電圧−温度特性記憶手段と、該電圧−温度
特性記憶手段が記憶した電圧−温度特性に基づいて、上
記電圧検出手段が検出した電圧値に対応する温度を算出
する温度算出手段とを備えて構成した。
るための本発明の技術的手段は、ＩＣモジュール化され
た半導体素子の温度検出装置において、上記ＩＣモジュ
ールの稼働時に、オン状態の半導体素子を流れる信号の
電流値を検出するとともに、予め定めた基準電流値にな
ったことを判定する電流検出手段と、上記電流検出手段
が基準電流値になったと判定したとき当該基準電流値の
電流が上記半導体素子を流れた際の電圧値を検出する電
圧検出手段と、上記電圧検出手段が検出した電圧値を用
いて、上記半導体素子の温度を導出する温度導出手段と
を備えた構成とした。オン状態の半導体素子を流れる電
流値は電流検出手段にて検知され、基準電流値が電流検
出手段で検知された場合に、電圧検出手段は基準電流値
の電圧値を検出する。検出された電圧値は、温度導出手
段にて温度に変換される。オン状態の半導体素子から温
度検出を行なうので、回生電流の影響がない真の温度を
導出することができる。また、必要に応じ、上記温度導
出手段を、上記温度検出対象とされる半導体素子と同性
質の半導体素子を用いて、予め計測された電圧−温度特
性を記憶する電圧−温度特性記憶手段と、該電圧−温度
特性記憶手段が記憶した電圧−温度特性に基づいて、上
記電圧検出手段が検出した電圧値に対応する温度を算出
する温度算出手段とを備えて構成した。
【０００６】ＩＣモジュールの半導体素子は、夫々所定
の性質を有するものとされる。この半導体素子の温度を
導出するため、検出対象となる半導体素子と同じ製造ラ
インで製造された同性質の半導体素子の所定温度におけ
る電流−電圧の関係を求めると、所定温度における半導
体素子の電流−電圧特性は比例関係にあることがわか
る。得られた半導体素子の電流−電圧特性から、更に、
基準電流値における温度−電圧特性を示す関数を得るこ
とができる。この関数に、検出した電圧を変数として導
入することにより、半導体素子の温度が算出される。更
に、必要に応じ、上記電流検出手段を、電流値を電位値
に変換する電流センサと該電流センサの出力電位を受け
出力制御を行なうコンパレータとを備えて構成し、上記
電圧検出手段を、上記コンパレータの出力信号に応じ
て、上記半導体素子を流れる信号の電圧値を保持するサ
ンプルホールド回路を備えて構成した。半導体素子を流
れる電流は、電流センサに供給されて電位値に変換さ
れ、コンパレータに供給される。コンパレータは、供給
された電位に応じて出力制御する。例えば、コンパレー
タは、基準電流値以上の電流値に対応する電位値が供給
された場合に出力を反転し、サンプルホールド回路は、
コンパレータの出力信号が反転した際の電圧を保持す
る。このような回路動作によって、基準電流値の電圧値
が保持される。
の性質を有するものとされる。この半導体素子の温度を
導出するため、検出対象となる半導体素子と同じ製造ラ
インで製造された同性質の半導体素子の所定温度におけ
る電流−電圧の関係を求めると、所定温度における半導
体素子の電流−電圧特性は比例関係にあることがわか
る。得られた半導体素子の電流−電圧特性から、更に、
基準電流値における温度−電圧特性を示す関数を得るこ
とができる。この関数に、検出した電圧を変数として導
入することにより、半導体素子の温度が算出される。更
に、必要に応じ、上記電流検出手段を、電流値を電位値
に変換する電流センサと該電流センサの出力電位を受け
出力制御を行なうコンパレータとを備えて構成し、上記
電圧検出手段を、上記コンパレータの出力信号に応じ
て、上記半導体素子を流れる信号の電圧値を保持するサ
ンプルホールド回路を備えて構成した。半導体素子を流
れる電流は、電流センサに供給されて電位値に変換さ
れ、コンパレータに供給される。コンパレータは、供給
された電位に応じて出力制御する。例えば、コンパレー
タは、基準電流値以上の電流値に対応する電位値が供給
された場合に出力を反転し、サンプルホールド回路は、
コンパレータの出力信号が反転した際の電圧を保持す
る。このような回路動作によって、基準電流値の電圧値
が保持される。
【０００７】更にまた、必要に応じ、上記温度導出手段
を、上記サンプルホールド回路が保持する電圧値を、デ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を備えて構成し、
上記温度算出手段を上記Ａ／Ｄ変換回路の出力値から半
導体素子の温度を導出する機能を備えて構成した。電圧
値は、Ａ／Ｄ変換回路でデジタル化されて温度に変換さ
れる。また、必要に応じ、上記温度導出手段を、上記温
度算出手段の算出値を記憶する記憶部を備えて構成し
た。電圧値は、逐次記憶部に記憶でき、必要に応じて所
望の記憶を用いてデータ処理を施すことができる。更
に、必要に応じ、上記半導体素子をＩＧＢＴとし、該Ｉ
ＧＢＴを流れた際の電圧値を該ＩＧＢＴのコレクタ−エ
ミッタ間電圧値とした構成とした。インバータ回路等の
スイッチング素子として有効なＩＧＢＴの稼働中の電圧
を、ＩＣモジュールの外部端子を用いて検出し、温度を
導出することができる。
を、上記サンプルホールド回路が保持する電圧値を、デ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を備えて構成し、
上記温度算出手段を上記Ａ／Ｄ変換回路の出力値から半
導体素子の温度を導出する機能を備えて構成した。電圧
値は、Ａ／Ｄ変換回路でデジタル化されて温度に変換さ
れる。また、必要に応じ、上記温度導出手段を、上記温
度算出手段の算出値を記憶する記憶部を備えて構成し
た。電圧値は、逐次記憶部に記憶でき、必要に応じて所
望の記憶を用いてデータ処理を施すことができる。更
に、必要に応じ、上記半導体素子をＩＧＢＴとし、該Ｉ
ＧＢＴを流れた際の電圧値を該ＩＧＢＴのコレクタ−エ
ミッタ間電圧値とした構成とした。インバータ回路等の
スイッチング素子として有効なＩＧＢＴの稼働中の電圧
を、ＩＣモジュールの外部端子を用いて検出し、温度を
導出することができる。
【０００８】ＩＣモジュール化された半導体素子の温度
検出方法において、予め、複数の温度に設定できる恒温
槽において温度検出対象とされる半導体素子と同性質の
半導体素子の電圧値における電流値である電圧−電流特
性を設定した複数の温度毎に求め、該電圧値及び電流値
を基準電流値の電圧値における温度である電圧−温度特
性を求め、上記ＩＣモジュールの稼働状態において、オ
ン状態の上記半導体素子を流れる基準電流値における電
圧値を検出し、上記電圧値から、上記電圧−温度特性に
基づいて上記半導体素子の温度を導出する構成とした。
半導体素子の温度を導出するため、検出対象となる半導
体素子と同じ製造ラインで製造された同性質の半導体素
子の所定温度における電流−電圧特性を求める。得られ
た、半導体素子の電流−電圧特性から、更に、所定電流
値（基準電流値）における温度−電圧特性を求めると関
数が得られる。次いで、オン状態の上記半導体素子を流
れる電流が基準電流値になった際の電圧を検出して得ら
れた電圧を変数として関数に導入して、温度を導出す
る。
検出方法において、予め、複数の温度に設定できる恒温
槽において温度検出対象とされる半導体素子と同性質の
半導体素子の電圧値における電流値である電圧−電流特
性を設定した複数の温度毎に求め、該電圧値及び電流値
を基準電流値の電圧値における温度である電圧−温度特
性を求め、上記ＩＣモジュールの稼働状態において、オ
ン状態の上記半導体素子を流れる基準電流値における電
圧値を検出し、上記電圧値から、上記電圧−温度特性に
基づいて上記半導体素子の温度を導出する構成とした。
半導体素子の温度を導出するため、検出対象となる半導
体素子と同じ製造ラインで製造された同性質の半導体素
子の所定温度における電流−電圧特性を求める。得られ
た、半導体素子の電流−電圧特性から、更に、所定電流
値（基準電流値）における温度−電圧特性を求めると関
数が得られる。次いで、オン状態の上記半導体素子を流
れる電流が基準電流値になった際の電圧を検出して得ら
れた電圧を変数として関数に導入して、温度を導出す
る。
【０００９】また、必要に応じ、上記基準電流値におけ
る電圧値を検出する際、オン状態の半導体素子を流れる
信号の電流値を検出するとともに、予め定めた基準電流
値になったことを判定し、該基準電流値になったと判定
したとき当該基準電流値の電流が上記半導体素子を流れ
た際の電圧値を検出し、当該電圧値を保持し、該電圧値
をデジタル値に変換し、上記温度を導出する際、該デジ
タル値を用いて該温度を算出する構成とした。電圧値を
保持してデジタル値にするので電圧検出を正確に行なう
ことができ、その正確な電圧値を用いて温度を算出する
ので、正確な温度を導出することができる。更に、必要
に応じ、上記デジタル値を記憶し、当該デジタル値を用
いて上記半導体素子の熱抵抗値を導出する構成とした。
デジタル値を記憶するのでデータ処理が容易になり、基
準電流値における電圧の変化を容易に確認することがで
き、電圧値の変化から検出対象とされた半導体素子の熱
抵抗値も導出することができる。更にまた、必要に応
じ、上記電圧値を上記半導体素子の入力端子−出力端子
間電圧値とする構成とした。半導体素子の入力端子と出
力端子は、ＩＣモジュールの外部端子に接続されている
ので、求める電圧値の検出を容易に行なうことができ
る。
る電圧値を検出する際、オン状態の半導体素子を流れる
信号の電流値を検出するとともに、予め定めた基準電流
値になったことを判定し、該基準電流値になったと判定
したとき当該基準電流値の電流が上記半導体素子を流れ
た際の電圧値を検出し、当該電圧値を保持し、該電圧値
をデジタル値に変換し、上記温度を導出する際、該デジ
タル値を用いて該温度を算出する構成とした。電圧値を
保持してデジタル値にするので電圧検出を正確に行なう
ことができ、その正確な電圧値を用いて温度を算出する
ので、正確な温度を導出することができる。更に、必要
に応じ、上記デジタル値を記憶し、当該デジタル値を用
いて上記半導体素子の熱抵抗値を導出する構成とした。
デジタル値を記憶するのでデータ処理が容易になり、基
準電流値における電圧の変化を容易に確認することがで
き、電圧値の変化から検出対象とされた半導体素子の熱
抵抗値も導出することができる。更にまた、必要に応
じ、上記電圧値を上記半導体素子の入力端子−出力端子
間電圧値とする構成とした。半導体素子の入力端子と出
力端子は、ＩＣモジュールの外部端子に接続されている
ので、求める電圧値の検出を容易に行なうことができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態に係る半導体素子の温度検出装置を説明す
る。尚、上記と同様のものには同一の符号を付して説明
する。図２にＩＣモジュールの一例であるインバータ回
路１が示される。インバータ回路１は、２個のＩＧＢＴ
（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ：以下スイッチ
素子と記す）のコレクタ−エミッタを接続した３相から
なり、各相の接続箇所ａ，ｂ，ｃから出力が誘電性負荷
である交流モータ２に外部端子Ｕ，Ｖ，Ｗを介して接続
され、外部からＩＧＢＴのゲートに供給されるＩＧＢＴ
制御信号により動作制御されている。なお、インバータ
回路１には、外部端子Ｐ，Ｎに電源がスイッチｓにより
オン・オフ制御されるように接続されている。また、図
３にインバータ回路１を構成するスイッチ素子Ｑ１，Ｑ
２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６（以下、スイッチ素子Ｑと
記す）のスイッチ動作が示される。（ａ）には、所定期
間におけるスイッチ素子Ｑのオン，オフ状態が示され、
（ｂ）には、外部端子Ｕ，Ｖ，Ｗの出力電流値が示され
る。オン状態のインバータ回路１では、各サイクル（出
力信号の電流値が初期値になるまでの期間を意味する）
の所定の期間（Ｔ１〜Ｔ６）、所定のスイッチ素子Ｑが
オンオフ制御され、所定の電路を形成し、交流モータ２
の動作を制御している。半導体素子の温度検出装置Ｓ
は、所定条件における電圧値を検出し、所定の電圧−温
度特性に検出した電圧値を導入しスイッチ素子Ｑの温度
を検出するものである。
の実施の形態に係る半導体素子の温度検出装置を説明す
る。尚、上記と同様のものには同一の符号を付して説明
する。図２にＩＣモジュールの一例であるインバータ回
路１が示される。インバータ回路１は、２個のＩＧＢＴ
（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ：以下スイッチ
素子と記す）のコレクタ−エミッタを接続した３相から
なり、各相の接続箇所ａ，ｂ，ｃから出力が誘電性負荷
である交流モータ２に外部端子Ｕ，Ｖ，Ｗを介して接続
され、外部からＩＧＢＴのゲートに供給されるＩＧＢＴ
制御信号により動作制御されている。なお、インバータ
回路１には、外部端子Ｐ，Ｎに電源がスイッチｓにより
オン・オフ制御されるように接続されている。また、図
３にインバータ回路１を構成するスイッチ素子Ｑ１，Ｑ
２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６（以下、スイッチ素子Ｑと
記す）のスイッチ動作が示される。（ａ）には、所定期
間におけるスイッチ素子Ｑのオン，オフ状態が示され、
（ｂ）には、外部端子Ｕ，Ｖ，Ｗの出力電流値が示され
る。オン状態のインバータ回路１では、各サイクル（出
力信号の電流値が初期値になるまでの期間を意味する）
の所定の期間（Ｔ１〜Ｔ６）、所定のスイッチ素子Ｑが
オンオフ制御され、所定の電路を形成し、交流モータ２
の動作を制御している。半導体素子の温度検出装置Ｓ
は、所定条件における電圧値を検出し、所定の電圧−温
度特性に検出した電圧値を導入しスイッチ素子Ｑの温度
を検出するものである。
【００１１】図１及び図２に示すように、半導体素子の
温度検出装置Ｓは、インバータ回路１の稼働時に、オン
状態のスイッチ素子Ｑを流れる信号の電流値を検出する
とともに、予め定めた基準電流値になったことを判定す
る電流検出手段１０と、該基準電流値になったと判定し
たとき当該基準電流値の電流がスイッチ素子Ｑを流れた
際の電圧値を検出する電圧検出手段２０と、電圧検出手
段２０が検出した電圧値を用いてスイッチ素子Ｑの温度
を導出する温度導出手段３０とを備えて構成されてい
る。半導体素子の温度検出装置Ｓの接地電位は、コレク
タ電位Ｖｃ（またはエミッタ電位Ｖｅ）とされる。これ
ら電流検出手段１０、電圧検出手段２０及び温度導出手
段３０は、各相の出力単位に夫々設けられている。な
お、図１には、外部端子Ｕに接続している温度検出装置
Ｓが示されている。
温度検出装置Ｓは、インバータ回路１の稼働時に、オン
状態のスイッチ素子Ｑを流れる信号の電流値を検出する
とともに、予め定めた基準電流値になったことを判定す
る電流検出手段１０と、該基準電流値になったと判定し
たとき当該基準電流値の電流がスイッチ素子Ｑを流れた
際の電圧値を検出する電圧検出手段２０と、電圧検出手
段２０が検出した電圧値を用いてスイッチ素子Ｑの温度
を導出する温度導出手段３０とを備えて構成されてい
る。半導体素子の温度検出装置Ｓの接地電位は、コレク
タ電位Ｖｃ（またはエミッタ電位Ｖｅ）とされる。これ
ら電流検出手段１０、電圧検出手段２０及び温度導出手
段３０は、各相の出力単位に夫々設けられている。な
お、図１には、外部端子Ｕに接続している温度検出装置
Ｓが示されている。
【００１２】電流検出手段１０は、電流値を電位値に変
換する電流センサ１１と、電流センサ１１の出力電位が
電位調整回路１２を介して正相端子に供給され、出力制
御を行なうコンパレータ１３とを備えて構成される。電
流センサ１１は、電流センサ１１に流れる電流値に応じ
て所定電位を出力する。電位調整回路１２は、所定の抵
抗を用いてコンパレータ１３の正相端子及び負相端子へ
の入力電位の調整を行なっている。コンパレータ１３
は、電位調整回路１２から負相端子に正相端子より高い
電位が供給されるように電位調整回路１２に接続されて
いる。電流センサ１１から所定の電位が正相端子と電位
調整回路１２との接続点１２ａに供給されることによっ
て、負相端子より正相端子の電位が高くなり、コンパレ
ータ１３の出力が反転される。ここでは、電流センサに
１００ｍＡ（基準電流値となる）以上の電流が流れた場
合に電流センサ１１から出力される電位によって、コン
パレータ１３の出力が反転するように電位調整回路１２
とコンパレータ１３との接続が調整されている。コンパ
レータ１３の出力信号は、アイソレートされて後述のサ
ンプルホールド回路２３へ供給される。
換する電流センサ１１と、電流センサ１１の出力電位が
電位調整回路１２を介して正相端子に供給され、出力制
御を行なうコンパレータ１３とを備えて構成される。電
流センサ１１は、電流センサ１１に流れる電流値に応じ
て所定電位を出力する。電位調整回路１２は、所定の抵
抗を用いてコンパレータ１３の正相端子及び負相端子へ
の入力電位の調整を行なっている。コンパレータ１３
は、電位調整回路１２から負相端子に正相端子より高い
電位が供給されるように電位調整回路１２に接続されて
いる。電流センサ１１から所定の電位が正相端子と電位
調整回路１２との接続点１２ａに供給されることによっ
て、負相端子より正相端子の電位が高くなり、コンパレ
ータ１３の出力が反転される。ここでは、電流センサに
１００ｍＡ（基準電流値となる）以上の電流が流れた場
合に電流センサ１１から出力される電位によって、コン
パレータ１３の出力が反転するように電位調整回路１２
とコンパレータ１３との接続が調整されている。コンパ
レータ１３の出力信号は、アイソレートされて後述のサ
ンプルホールド回路２３へ供給される。
【００１３】電圧検出手段２０は、各相の出力に保護回
路２１を介して接続された負帰還型のオペアンプ２２
と、オペアンプ２２の出力が供給されるサンプルホール
ド回路２３とを備えて構成される。保護回路２１は、オ
ペアンプ２２の非反転端子に過電圧が入力しないように
している。オペアンプ２２の非反転端子には外部端子Ｕ
の出力が供給され、反転端子にはオペアンプ２２の出力
が供給されている。即ち、オペアンプ２２の出力電位
は、非反転端子の入力電位とされる。サンプルホールド
回路２３は、コンパレータ１３の出力の反転時、例えば
立ち上がりの際にサンプルホールド回路２３に供給され
ている電圧をコンデンサＣに保持し、保持した電圧を温
度導出手段３０に出力する。
路２１を介して接続された負帰還型のオペアンプ２２
と、オペアンプ２２の出力が供給されるサンプルホール
ド回路２３とを備えて構成される。保護回路２１は、オ
ペアンプ２２の非反転端子に過電圧が入力しないように
している。オペアンプ２２の非反転端子には外部端子Ｕ
の出力が供給され、反転端子にはオペアンプ２２の出力
が供給されている。即ち、オペアンプ２２の出力電位
は、非反転端子の入力電位とされる。サンプルホールド
回路２３は、コンパレータ１３の出力の反転時、例えば
立ち上がりの際にサンプルホールド回路２３に供給され
ている電圧をコンデンサＣに保持し、保持した電圧を温
度導出手段３０に出力する。
【００１４】温度導出手段３０は、サンプルホールド回
路２３が保持する電圧値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ
変換回路３１と、温度検出対象とされるスイッチ素子Ｑ
と同性質のスイッチ素子を用いて、予め計測された電圧
−温度特性を記憶する電圧−温度特性記憶手段３２と、
電圧−温度特性記憶手段３２が記憶した電圧−温度特性
に基づいて、電圧検出手段２０が検出した電圧値に対応
する温度を算出する温度算出手段３３と、温度算出手段
３３の算出値を記憶する記憶部３４とを備えて構成され
る。Ａ／Ｄ変換回路３１は、サンプルホールド回路２３
から供給される電圧（アナログ信号）をデジタル値に変
換する。電圧−温度特性記憶手段３２は、不揮発性メモ
リから構成されていればよく、電圧−温度特性記憶手段
３２に記憶される電圧−温度特性は、インバータ回路１
に用いられているスイッチ素子Ｑのオン状態におけるコ
レクタ−エミッタ間の電圧（ＶCE）が所定温度において
電流値に比例する性質から求めることができる。詳しく
は、図４の（ａ）に示すように、予め、所定温度の恒温
槽にて検出対象とされるスイッチ素子Ｑと同じ性質のス
イッチ素子Ｑの電圧（ＶCE）−電流特性を測定する。そ
の際、測定する温度をできるだけ多く設定することによ
って、検出する温度の精度を高めることができる。得ら
れた電圧（ＶCE）−電流特性から、図４の（ｂ）に示す
ように、基準電流値（図では、０．１Ａの場合が示され
る）における温度−電圧（ＶCE）特性関数を求める。求
めた温度−電圧（ＶCE）特性関数が電圧−温度特性記憶
手段３２に格納される。温度算出手段３３は、温度−電
圧（ＶCE）特性関数にＡ／Ｄ変換回路３１から出力され
る電圧値であるデジタル値を導入することによりスイッ
チ素子Ｑの温度を算出する。記憶部３４は、不揮発性メ
モリから構成されていればよく、温度算出手段３３で算
出された温度値を蓄積する。
路２３が保持する電圧値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ
変換回路３１と、温度検出対象とされるスイッチ素子Ｑ
と同性質のスイッチ素子を用いて、予め計測された電圧
−温度特性を記憶する電圧−温度特性記憶手段３２と、
電圧−温度特性記憶手段３２が記憶した電圧−温度特性
に基づいて、電圧検出手段２０が検出した電圧値に対応
する温度を算出する温度算出手段３３と、温度算出手段
３３の算出値を記憶する記憶部３４とを備えて構成され
る。Ａ／Ｄ変換回路３１は、サンプルホールド回路２３
から供給される電圧（アナログ信号）をデジタル値に変
換する。電圧−温度特性記憶手段３２は、不揮発性メモ
リから構成されていればよく、電圧−温度特性記憶手段
３２に記憶される電圧−温度特性は、インバータ回路１
に用いられているスイッチ素子Ｑのオン状態におけるコ
レクタ−エミッタ間の電圧（ＶCE）が所定温度において
電流値に比例する性質から求めることができる。詳しく
は、図４の（ａ）に示すように、予め、所定温度の恒温
槽にて検出対象とされるスイッチ素子Ｑと同じ性質のス
イッチ素子Ｑの電圧（ＶCE）−電流特性を測定する。そ
の際、測定する温度をできるだけ多く設定することによ
って、検出する温度の精度を高めることができる。得ら
れた電圧（ＶCE）−電流特性から、図４の（ｂ）に示す
ように、基準電流値（図では、０．１Ａの場合が示され
る）における温度−電圧（ＶCE）特性関数を求める。求
めた温度−電圧（ＶCE）特性関数が電圧−温度特性記憶
手段３２に格納される。温度算出手段３３は、温度−電
圧（ＶCE）特性関数にＡ／Ｄ変換回路３１から出力され
る電圧値であるデジタル値を導入することによりスイッ
チ素子Ｑの温度を算出する。記憶部３４は、不揮発性メ
モリから構成されていればよく、温度算出手段３３で算
出された温度値を蓄積する。
【００１５】更に、記憶部３４には、記憶部３４に記憶
された温度値を用いてデータ処理を行なうパソコン等の
表示部４０が接続されている。表示部４０は、記憶部３
４に記憶された温度値を経時的にグラフ化して表示した
り、スイッチ素子Ｑの固有値求めることができる。例え
ば、スイッチ素子Ｑの固有値としてスイッチ素子Ｑの熱
抵抗値（Ｒｔｈ）を挙げることができる。熱抵抗値（Ｒ
ｔｈ）は、記憶部３４に記憶された温度値からスイッチ
素子Ｑにおいて生じた温度差（△Ｈ）を求め、その温度
差（△Ｈ）が生じた際の消費電力（Ｗ）を設定すること
により求めることができる。熱抵抗値（Ｒｔｈ）は、 Ｒｔｈ（℃／Ｗ）＝△Ｈ／Ｗ で表わされる。この熱抵抗値（Ｒｔｈ）は、スイッチ素
子Ｑの熱耐性を示す尺度として用いられる。熱抵抗値
（Ｒｔｈ）が所定値を越えた場合には、そのスイッチ素
子Ｑは不良と判断され、そのスイッチ素子Ｑを備えたイ
ンバータ回路１は不良と判断される。
された温度値を用いてデータ処理を行なうパソコン等の
表示部４０が接続されている。表示部４０は、記憶部３
４に記憶された温度値を経時的にグラフ化して表示した
り、スイッチ素子Ｑの固有値求めることができる。例え
ば、スイッチ素子Ｑの固有値としてスイッチ素子Ｑの熱
抵抗値（Ｒｔｈ）を挙げることができる。熱抵抗値（Ｒ
ｔｈ）は、記憶部３４に記憶された温度値からスイッチ
素子Ｑにおいて生じた温度差（△Ｈ）を求め、その温度
差（△Ｈ）が生じた際の消費電力（Ｗ）を設定すること
により求めることができる。熱抵抗値（Ｒｔｈ）は、 Ｒｔｈ（℃／Ｗ）＝△Ｈ／Ｗ で表わされる。この熱抵抗値（Ｒｔｈ）は、スイッチ素
子Ｑの熱耐性を示す尺度として用いられる。熱抵抗値
（Ｒｔｈ）が所定値を越えた場合には、そのスイッチ素
子Ｑは不良と判断され、そのスイッチ素子Ｑを備えたイ
ンバータ回路１は不良と判断される。
【００１６】図５には、半導体素子の温度検出装置Ｓの
所定部位，，，におけるタイミングチャートが
示される。このタイミングチャートは、スイッチ素子Ｑ
１の温度検出におけるものであるが、他のスイッチ素子
Ｑにおいても同様のタイミングチャートを得ることがで
きる。各所定部位は電流センサに流れる電流値、は
コンパレータの出力電位、はオペアンプの出力電位、
はサンプルホールド回路の出力電圧を表わしている。
以下、スイッチ素子Ｑ１の基準電流値における電圧値が
検出されるまでの所定部位，，，におけるタイ
ミングチャートを説明する。スイッチ素子Ｑ１がオン状
態になる前に、スイッチ素子Ｑ４が稼働していた場合、
スイッチ素子Ｑ４がオフ状態になるとスイッチ素子Ｑ４
に回生電流が生じる。その影響により、スイッチ素子Ｑ
４がオフ状態になるとともに、回生電流の影響により
はローレベルになる。また、スイッチ素子Ｑ１がオン状
態になると、は上昇し、その電流値に応じた電位がコ
ンパレータ１３に供給される。その基準電流値が１００
ｍＡになると、は立ち上がり、電流センサ１１に１０
０ｍＡ以上の電流が流れている間立ち上がり状態を保持
する。は、スイッチ素子Ｑ１がオン状態の間、出力信
号の電位状態を示し、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態にな
った際に接地電位Ｖｃにされる。は、の立ち上がり
の際のの電圧状態を示している。
所定部位，，，におけるタイミングチャートが
示される。このタイミングチャートは、スイッチ素子Ｑ
１の温度検出におけるものであるが、他のスイッチ素子
Ｑにおいても同様のタイミングチャートを得ることがで
きる。各所定部位は電流センサに流れる電流値、は
コンパレータの出力電位、はオペアンプの出力電位、
はサンプルホールド回路の出力電圧を表わしている。
以下、スイッチ素子Ｑ１の基準電流値における電圧値が
検出されるまでの所定部位，，，におけるタイ
ミングチャートを説明する。スイッチ素子Ｑ１がオン状
態になる前に、スイッチ素子Ｑ４が稼働していた場合、
スイッチ素子Ｑ４がオフ状態になるとスイッチ素子Ｑ４
に回生電流が生じる。その影響により、スイッチ素子Ｑ
４がオフ状態になるとともに、回生電流の影響により
はローレベルになる。また、スイッチ素子Ｑ１がオン状
態になると、は上昇し、その電流値に応じた電位がコ
ンパレータ１３に供給される。その基準電流値が１００
ｍＡになると、は立ち上がり、電流センサ１１に１０
０ｍＡ以上の電流が流れている間立ち上がり状態を保持
する。は、スイッチ素子Ｑ１がオン状態の間、出力信
号の電位状態を示し、スイッチ素子Ｑ１がオフ状態にな
った際に接地電位Ｖｃにされる。は、の立ち上がり
の際のの電圧状態を示している。
【００１７】従って、この実施の形態に係る半導体素子
の温度検出装置Ｓによれば、以下のようにしてスイッチ
素子Ｑの稼働中の温度を検出することができる。（スイ
ッチ素子Ｑの電圧（ＶCE）−温度特性の調査）インバー
タ回路１のスイッチ素子Ｑは、夫々所定の性質を有する
ものとされる。このスイッチ素子Ｑの温度を導出するた
め、検出対象となるスイッチ素子Ｑと同じ製造ラインで
製造された同性質のＩＧＢＴの所定温度における電流−
電圧（ＶCE）特性の関係を求める。図４の（ａ）に示し
たように、所定温度におけるＩＧＢＴの電流−電圧（Ｖ
CE）特性は、正比例関係であることがわかる。得られた
ＩＧＢＴの電流−電圧（ＶCE）特性から、更に、基準電
流値における電圧（ＶCE）−温度特性を求めると、図４
の（ｂ）に示すような関数を得ることができる。得られ
た関数を電圧−温度特性記憶手段３２に設定することに
よって、検出対象のスイッチ素子Ｑの温度を、検出した
電圧（ＶCE）から導出することが可能になる。ここで
は、電圧（ＶCE）のサンプリングは、基準電流値が１０
０ｍＡの時行なうものとして以下説明する。
の温度検出装置Ｓによれば、以下のようにしてスイッチ
素子Ｑの稼働中の温度を検出することができる。（スイ
ッチ素子Ｑの電圧（ＶCE）−温度特性の調査）インバー
タ回路１のスイッチ素子Ｑは、夫々所定の性質を有する
ものとされる。このスイッチ素子Ｑの温度を導出するた
め、検出対象となるスイッチ素子Ｑと同じ製造ラインで
製造された同性質のＩＧＢＴの所定温度における電流−
電圧（ＶCE）特性の関係を求める。図４の（ａ）に示し
たように、所定温度におけるＩＧＢＴの電流−電圧（Ｖ
CE）特性は、正比例関係であることがわかる。得られた
ＩＧＢＴの電流−電圧（ＶCE）特性から、更に、基準電
流値における電圧（ＶCE）−温度特性を求めると、図４
の（ｂ）に示すような関数を得ることができる。得られ
た関数を電圧−温度特性記憶手段３２に設定することに
よって、検出対象のスイッチ素子Ｑの温度を、検出した
電圧（ＶCE）から導出することが可能になる。ここで
は、電圧（ＶCE）のサンプリングは、基準電流値が１０
０ｍＡの時行なうものとして以下説明する。
【００１８】（スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の温度を
検出する場合）ここでは、スイッチ素子Ｑ１の温度の検
出を例に説明するが、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３について
もスイッチ素子Ｑ１の場合と同様に同時に温度の検出が
行なわれる。先ず、温度検出装置Ｓの接地端子を、外部
端子Ｐに接続する。このことにより、接地電位はスイッ
チ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のコレクタ電位Ｖｃとされ、検
出対象とされるスイッチ素子Ｑとして、スイッチ素子Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３が選択される。温度検出装置Ｓの電源を
オン状態にして、温度検出装置Ｓを作動させておく。こ
のとき、温度検出装置Ｓを構成するコンパレータ１３の
出力はローレベル、オペアンプ２２の出力は接地電位Ｖ
ｃ、サンプルホールド回路２３の出力は不定値とされ
る。
検出する場合）ここでは、スイッチ素子Ｑ１の温度の検
出を例に説明するが、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３について
もスイッチ素子Ｑ１の場合と同様に同時に温度の検出が
行なわれる。先ず、温度検出装置Ｓの接地端子を、外部
端子Ｐに接続する。このことにより、接地電位はスイッ
チ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のコレクタ電位Ｖｃとされ、検
出対象とされるスイッチ素子Ｑとして、スイッチ素子Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３が選択される。温度検出装置Ｓの電源を
オン状態にして、温度検出装置Ｓを作動させておく。こ
のとき、温度検出装置Ｓを構成するコンパレータ１３の
出力はローレベル、オペアンプ２２の出力は接地電位Ｖ
ｃ、サンプルホールド回路２３の出力は不定値とされ
る。
【００１９】次いで、インバータ回路１を作動させ、電
圧（ＶCE）のサンプリングを開始する。スイッチ素子Ｑ
１とＱ５がオン状態にされることにより、外部端子Ｐ−
スイッチ素子Ｑ１−外部端子Ｕ−交流モータ２−外部端
子Ｖ−スイッチ素子Ｑ５−外部端子Ｎの電路が形成され
る。外部端子Ｕから電流センサ１１を介して電流検出手
段１０に供給された電圧は、電位調整回路１２に印加さ
れる。電位調整回路１２では、電流センサ１１に１００
ｍＡ以上の電流が流れた際に、接続点１２ａの電位がコ
ンパレータ１３の正相端子の電位が負相端子の電位より
高くなるように調整されているため、電流センサ１１に
１００ｍＡの電流が到達した時、コンパレータ１３の正
相端子の電位と負相端子の電位の大小が逆転し、コンパ
レータ１３の出力はハイレベルに立ち上がる。コンパレ
ータ１３からの出力信号は、アイソレートされてサンプ
ルホールド回路２３へ供給される。
圧（ＶCE）のサンプリングを開始する。スイッチ素子Ｑ
１とＱ５がオン状態にされることにより、外部端子Ｐ−
スイッチ素子Ｑ１−外部端子Ｕ−交流モータ２−外部端
子Ｖ−スイッチ素子Ｑ５−外部端子Ｎの電路が形成され
る。外部端子Ｕから電流センサ１１を介して電流検出手
段１０に供給された電圧は、電位調整回路１２に印加さ
れる。電位調整回路１２では、電流センサ１１に１００
ｍＡ以上の電流が流れた際に、接続点１２ａの電位がコ
ンパレータ１３の正相端子の電位が負相端子の電位より
高くなるように調整されているため、電流センサ１１に
１００ｍＡの電流が到達した時、コンパレータ１３の正
相端子の電位と負相端子の電位の大小が逆転し、コンパ
レータ１３の出力はハイレベルに立ち上がる。コンパレ
ータ１３からの出力信号は、アイソレートされてサンプ
ルホールド回路２３へ供給される。
【００２０】一方、外部端子Ｕから電圧検出手段２０に
供給された信号は、保護回路２１を通ってオペアンプ２
２の非反転端子に供給され、そのままオペアンプ２２か
ら出力される。サンプルホールド回路２３は、コンパレ
ータ１３の出力が立ち上がった際にオペアンプ２２から
供給されている電圧をコンデンサＣに保持する。保持さ
れた電圧は逐次Ａ／Ｄ変換回路３１でデジタル信号に変
換され、温度算出手段３３にて電圧（ＶCE）−温度特性
の関数に導入され温度が導出される。導出された温度デ
ータは、記憶部３４に記憶される。ここで、表示部４０
にて記憶部３４に記憶されているスイッチ素子Ｑ１のサ
イクル１における温度とサイクルｎ（ｎは１より大きい
整数を示す）における温度差を設定し、サイクル１から
サイクルｎまでのスイッチ素子Ｑ１の消費電力を設定す
れば、スイッチ素子Ｑ１の熱抵抗値が得られる。
供給された信号は、保護回路２１を通ってオペアンプ２
２の非反転端子に供給され、そのままオペアンプ２２か
ら出力される。サンプルホールド回路２３は、コンパレ
ータ１３の出力が立ち上がった際にオペアンプ２２から
供給されている電圧をコンデンサＣに保持する。保持さ
れた電圧は逐次Ａ／Ｄ変換回路３１でデジタル信号に変
換され、温度算出手段３３にて電圧（ＶCE）−温度特性
の関数に導入され温度が導出される。導出された温度デ
ータは、記憶部３４に記憶される。ここで、表示部４０
にて記憶部３４に記憶されているスイッチ素子Ｑ１のサ
イクル１における温度とサイクルｎ（ｎは１より大きい
整数を示す）における温度差を設定し、サイクル１から
サイクルｎまでのスイッチ素子Ｑ１の消費電力を設定す
れば、スイッチ素子Ｑ１の熱抵抗値が得られる。
【００２１】（スイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の温度を
検出する場合）上記スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の温
度を検出する場合において、温度検出装置Ｓの接地端子
を、外部端子Ｎに接続する。このことにより、接地電位
はスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のエミッタ電位Ｖｅと
され、検出対象とされるスイッチ素子Ｑとして、スイッ
チ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６が選択されて、スイッチ素子Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３の温度を検出した場合と同様にしてスイ
ッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の温度の検出を行なうことが
できる。但し、電流センサ１１の入力は、反転して入力
するように制御される。
検出する場合）上記スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３の温
度を検出する場合において、温度検出装置Ｓの接地端子
を、外部端子Ｎに接続する。このことにより、接地電位
はスイッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のエミッタ電位Ｖｅと
され、検出対象とされるスイッチ素子Ｑとして、スイッ
チ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６が選択されて、スイッチ素子Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３の温度を検出した場合と同様にしてスイ
ッチ素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の温度の検出を行なうことが
できる。但し、電流センサ１１の入力は、反転して入力
するように制御される。
【００２２】尚、上記実施の形態に係る半導体素子の温
度検出装置Ｓにおいて、各スイッチ素子Ｑに対応するよ
うに温度検出装置を設ければ、接地電位の極性を変える
ことなく、同時に一括してスイッチ素子Ｑの温度を検出
するようにすることができる。また、記憶部３４は、Ａ
／Ｄ変換回路３１から出力されるデジタル値も記憶させ
ることができる。
度検出装置Ｓにおいて、各スイッチ素子Ｑに対応するよ
うに温度検出装置を設ければ、接地電位の極性を変える
ことなく、同時に一括してスイッチ素子Ｑの温度を検出
するようにすることができる。また、記憶部３４は、Ａ
／Ｄ変換回路３１から出力されるデジタル値も記憶させ
ることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体素
子の温度検出装置によれば、ＩＣモジュール化された半
導体素子の温度検出装置において、ＩＣモジュールの稼
働時に、オン状態の半導体素子を流れる信号の電流値を
検出するとともに、予め定めた基準電流値になったこと
を判定する電流検出手段と、電流検出手段が基準電流値
になったと判定したとき基準電流値の電流が半導体素子
を流れた際の電圧値を検出する電圧検出手段と、電圧検
出手段が検出した電圧値を用いて、半導体素子の温度を
導出する温度導出手段とを備えたので、実際に稼働中の
半導体素子の温度を直接知ることができ、ＩＣモジュー
ルを構成する半導体素子の発熱耐性に関する不良を正確
に見い出すことができる。また、温度導出手段を、温度
検出対象とされる半導体素子と同性質の半導体素子を用
いて、予め計測された電圧−温度特性を記憶する電圧−
温度特性記憶手段と、電圧−温度特性記憶手段が記憶し
た電圧−温度特性に基づいて、電圧検出手段が検出した
電圧値に対応する温度を算出する温度算出手段とを備え
た場合には、検出した電圧値を電圧−温度特性に導入す
れば、容易に温度を算出することができる。更に、電流
検出手段を、電流値を電位値に変換する電流センサと電
流センサの出力電位を受け出力制御を行なうコンパレー
タとを備えて構成し、電圧検出手段を、コンパレータの
出力信号に応じて、半導体素子を流れる信号の電圧値を
保持するサンプルホールド回路を備えて構成した場合に
は、回路動作により基準電流値の電圧値を正確に検出す
ることができる。更にまた、温度導出手段を、サンプル
ホールド回路が保持する電圧値を、デジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換回路を備えて構成し、温度算出手段をＡ
／Ｄ変換回路の出力値から半導体素子の温度を導出する
機能を備えて構成した場合には、デジタル変換された電
圧値を、容易に温度に変換することができる。また、温
度導出手段を、上記温度算出手段の算出値を記憶する記
憶部を備えた場合には、算出された温度データを複数記
憶させてデータ処理に用いることができる。また、半導
体素子をＩＧＢＴとし、ＩＧＢＴを流れた際の電圧値を
ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間電圧値とした場合に
は、ＩＣモジュールの外部端子を利用して、容易に電圧
値を検出することができる。
子の温度検出装置によれば、ＩＣモジュール化された半
導体素子の温度検出装置において、ＩＣモジュールの稼
働時に、オン状態の半導体素子を流れる信号の電流値を
検出するとともに、予め定めた基準電流値になったこと
を判定する電流検出手段と、電流検出手段が基準電流値
になったと判定したとき基準電流値の電流が半導体素子
を流れた際の電圧値を検出する電圧検出手段と、電圧検
出手段が検出した電圧値を用いて、半導体素子の温度を
導出する温度導出手段とを備えたので、実際に稼働中の
半導体素子の温度を直接知ることができ、ＩＣモジュー
ルを構成する半導体素子の発熱耐性に関する不良を正確
に見い出すことができる。また、温度導出手段を、温度
検出対象とされる半導体素子と同性質の半導体素子を用
いて、予め計測された電圧−温度特性を記憶する電圧−
温度特性記憶手段と、電圧−温度特性記憶手段が記憶し
た電圧−温度特性に基づいて、電圧検出手段が検出した
電圧値に対応する温度を算出する温度算出手段とを備え
た場合には、検出した電圧値を電圧−温度特性に導入す
れば、容易に温度を算出することができる。更に、電流
検出手段を、電流値を電位値に変換する電流センサと電
流センサの出力電位を受け出力制御を行なうコンパレー
タとを備えて構成し、電圧検出手段を、コンパレータの
出力信号に応じて、半導体素子を流れる信号の電圧値を
保持するサンプルホールド回路を備えて構成した場合に
は、回路動作により基準電流値の電圧値を正確に検出す
ることができる。更にまた、温度導出手段を、サンプル
ホールド回路が保持する電圧値を、デジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換回路を備えて構成し、温度算出手段をＡ
／Ｄ変換回路の出力値から半導体素子の温度を導出する
機能を備えて構成した場合には、デジタル変換された電
圧値を、容易に温度に変換することができる。また、温
度導出手段を、上記温度算出手段の算出値を記憶する記
憶部を備えた場合には、算出された温度データを複数記
憶させてデータ処理に用いることができる。また、半導
体素子をＩＧＢＴとし、ＩＧＢＴを流れた際の電圧値を
ＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間電圧値とした場合に
は、ＩＣモジュールの外部端子を利用して、容易に電圧
値を検出することができる。
【００２４】ＩＣモジュール化された半導体素子の温度
検出方法において、予め、複数の温度に設定できる恒温
槽において温度検出対象とされる半導体素子と同性質の
半導体素子の電圧値における電流値である電圧−電流特
性を設定した複数の温度毎に求め、電圧値及び電流値を
基準電流値の電圧値における温度である電圧−温度特性
を求め、ＩＣモジュールの稼働状態において、オン状態
の半導体素子を流れる基準電流値における電圧値を検出
し、電圧値から、電圧−温度特性に基づいて半導体素子
の温度を導出したので、稼働中の基準電流値における半
導体素子の電圧を求めれば、予め求めた電圧−温度特性
から容易に稼働時にオン状態の半導体素子の温度を求め
ることができる。また、基準電流値における電圧値を検
出する際、オン状態の半導体素子を流れる信号の電流値
を検出するとともに、予め定めた基準電流値になったこ
とを判定し、基準電流値になったと判定したとき基準電
流値の電流が半導体素子を流れた際の電圧値を検出し、
電圧値を保持し、電圧値をデジタル値に変換し、温度を
導出する際、デジタル値を用いて温度を算出した場合に
は、検出した電圧値を種々のデータ処理に容易に利用す
ることができる。更にまた、デジタル値を記憶し、デジ
タル値を用いて半導体素子の熱抵抗値を導出した場合に
は、経時的な半導体素子の温度変化を容易に求めること
ができ、そのときの温度変化と消費電力から求められる
熱抵抗値から、半導体素子の熱耐性を調べることができ
る。また、電圧値を上記半導体素子の入力端子−出力端
子間電圧値とした場合には、ＩＣモジュールの外部端子
から容易に電圧値を検出することができる。
検出方法において、予め、複数の温度に設定できる恒温
槽において温度検出対象とされる半導体素子と同性質の
半導体素子の電圧値における電流値である電圧−電流特
性を設定した複数の温度毎に求め、電圧値及び電流値を
基準電流値の電圧値における温度である電圧−温度特性
を求め、ＩＣモジュールの稼働状態において、オン状態
の半導体素子を流れる基準電流値における電圧値を検出
し、電圧値から、電圧−温度特性に基づいて半導体素子
の温度を導出したので、稼働中の基準電流値における半
導体素子の電圧を求めれば、予め求めた電圧−温度特性
から容易に稼働時にオン状態の半導体素子の温度を求め
ることができる。また、基準電流値における電圧値を検
出する際、オン状態の半導体素子を流れる信号の電流値
を検出するとともに、予め定めた基準電流値になったこ
とを判定し、基準電流値になったと判定したとき基準電
流値の電流が半導体素子を流れた際の電圧値を検出し、
電圧値を保持し、電圧値をデジタル値に変換し、温度を
導出する際、デジタル値を用いて温度を算出した場合に
は、検出した電圧値を種々のデータ処理に容易に利用す
ることができる。更にまた、デジタル値を記憶し、デジ
タル値を用いて半導体素子の熱抵抗値を導出した場合に
は、経時的な半導体素子の温度変化を容易に求めること
ができ、そのときの温度変化と消費電力から求められる
熱抵抗値から、半導体素子の熱耐性を調べることができ
る。また、電圧値を上記半導体素子の入力端子−出力端
子間電圧値とした場合には、ＩＣモジュールの外部端子
から容易に電圧値を検出することができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体素子の温度検
出装置のブロック図である。
出装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体素子の温度検
出装置とＩＣモジュールの接続構成図である。
出装置とＩＣモジュールの接続構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体素子の温度検
出装置の温度検出対象とされるインバータ回路のスイッ
チング動作を説明する図である。
出装置の温度検出対象とされるインバータ回路のスイッ
チング動作を説明する図である。
【図４】半導体素子の特性を表わした図であり、（ａ）
は電圧−電流特性を表わす図であり、（ｂ）は、温度−
電圧特性を表わす図である。
は電圧−電流特性を表わす図であり、（ｂ）は、温度−
電圧特性を表わす図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る半導体素子の温度検
出装置の一例タイミングチャートを示す図である。
出装置の一例タイミングチャートを示す図である。
【図６】従来の半導体素子の温度検出装置の構成図であ
る。
る。
Ｓ 半導体素子の温度検出装置 Ｑ スイッチ素子 Ｐ 外部端子 Ｎ 外部端子 Ｕ 外部端子 Ｖ 外部端子 Ｗ 外部端子 １ インバータ回路 ２ 交流モータ １０ 電流検出手段 １１ 電流センサ １２ 電位調整回路 １３ コンパレータ ２０ 電圧検出手段 ２１ 保護回路 ２２ オペアンプ ２３ サンプルホールド回路 ３０ 温度導出手段 ３１ Ａ／Ｄ変換回路 ３２ 電圧−温度特性記憶手段 ３３ 温度算出手段 ３４ 記憶部 ４０ 表示部
Claims (10)
- 【請求項１】 ＩＣモジュール化された半導体素子の温
度検出装置において、 上記ＩＣモジュールの稼働時に、オン状態の半導体素子
を流れる信号の電流値を検出するとともに、予め定めた
基準電流値になったことを判定する電流検出手段と、 上記電流検出手段が基準電流値になったと判定したとき
当該基準電流値の電流が上記半導体素子を流れた際の電
圧値を検出する電圧検出手段と、 上記電圧検出手段が検出した電圧値を用いて、上記半導
体素子の温度を導出する温度導出手段とを備えたことを
特徴とする半導体素子の温度検出装置。 - 【請求項２】 上記温度導出手段を、上記温度検出対象
とされる半導体素子と同性質の半導体素子を用いて、予
め計測された電圧−温度特性を記憶する電圧−温度特性
記憶手段と、 該電圧−温度特性記憶手段が記憶した電圧−温度特性に
基づいて、上記電圧検出手段が検出した電圧値に対応す
る温度を算出する温度算出手段とを備えて構成したこと
を特徴とする請求項１記載の半導体素子の温度検出装
置。 - 【請求項３】 上記電流検出手段を、電流値を電位値に
変換する電流センサと該電流センサの出力電位を受け出
力制御を行なうコンパレータとを備えて構成し、 上記電圧検出手段を、上記コンパレータの出力信号に応
じて、上記半導体素子を流れる信号の電圧値を保持する
サンプルホールド回路を備えて構成したことを特徴とす
る請求項１または２記載の半導体素子の温度検出装置。 - 【請求項４】 上記温度導出手段を、上記サンプルホー
ルド回路が保持する電圧値を、デジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換回路を備えて構成し、上記温度算出手段を上
記Ａ／Ｄ変換回路の出力値から半導体素子の温度を導出
する機能を備えて構成したことを特徴とする請求項３記
載の半導体素子の温度検出装置。 - 【請求項５】 上記温度導出手段を、上記温度算出手段
の算出値を記憶する記憶部を備えて構成したことを特徴
とする請求項２，３または４記載の半導体素子の温度検
出装置。 - 【請求項６】 上記半導体素子をＩＧＢＴとし、該ＩＧ
ＢＴを流れた際の電圧値を該ＩＧＢＴのコレクタ−エミ
ッタ間電圧値としたことを特徴とする請求項１，２，
３，４または５記載の半導体素子の温度検出装置。 - 【請求項７】 ＩＣモジュール化された半導体素子の温
度検出方法において、 予め、複数の温度に設定できる恒温槽において温度検出
対象とされる半導体素子と同性質の半導体素子の電圧値
における電流値である電圧−電流特性を設定した複数の
温度毎に求め、該電圧値及び電流値を基準電流値の電圧
値における温度である電圧−温度特性を求め、 上記ＩＣモジュールの稼働状態において、オン状態の上
記半導体素子を流れる基準電流値における電圧値を検出
し、 上記電圧値から、上記電圧−温度特性に基づいて上記半
導体素子の温度を導出することを特徴とする半導体素子
の温度検出方法。 - 【請求項８】 上記基準電流値における電圧値を検出す
る際、オン状態の半導体素子を流れる信号の電流値を検
出するとともに、予め定めた基準電流値になったことを
判定し、該基準電流値になったと判定したとき当該基準
電流値の電流が上記半導体素子を流れた際の電圧値を検
出し、当該電圧値を保持し、該電圧値をデジタル値に変
換し、上記温度を導出する際、該デジタル値を用いて該
温度を算出することを特徴とする請求項７記載の半導体
素子の温度検出方法。 - 【請求項９】 上記デジタル値を記憶し、当該デジタル
値を用いて上記半導体素子の熱抵抗値を導出することを
特徴とする請求項８記載の半導体素子の温度検出方法。 - 【請求項１０】 上記電圧値を上記半導体素子の入力端
子−出力端子間電圧値としたことを特徴とする請求項
７，８または９記載の半導体素子の温度検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33169299A JP2001147163A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 半導体素子の温度検出装置及び温度検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33169299A JP2001147163A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 半導体素子の温度検出装置及び温度検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001147163A true JP2001147163A (ja) | 2001-05-29 |
Family
ID=18246524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33169299A Pending JP2001147163A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 半導体素子の温度検出装置及び温度検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001147163A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070300A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 温度検出装置 |
| JP2013168926A (ja) * | 2012-01-18 | 2013-08-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 回路、センサ回路及びセンサ回路を用いた半導体装置 |
-
1999
- 1999-11-22 JP JP33169299A patent/JP2001147163A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008070300A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | 温度検出装置 |
| JP2013168926A (ja) * | 2012-01-18 | 2013-08-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 回路、センサ回路及びセンサ回路を用いた半導体装置 |
| US8836555B2 (en) | 2012-01-18 | 2014-09-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Circuit, sensor circuit, and semiconductor device using the sensor circuit |
| JP2017201795A (ja) * | 2012-01-18 | 2017-11-09 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
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