JP2001153012A

JP2001153012A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2001153012A
Application number: JP33386099A
Authority: JP
Inventors: Junpei Uruno; 純平宇留野; Yasuhiko Kono; 恭彦河野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】点火装置の保護機能として電流制限回路を有す
るが、電流制限動作開始時にコレクタ電圧の跳ね上がり
や振動するという課題がある。この跳ね上がり現象を抑
制した安全性の高い内燃機関点火装置を提供する。【解決手段】メインＩＧＢＴと並列にＩＧＢＴとダイオ
ードを直列接続した回路を設け、ＩＧＢＴが動作状態の
時だけコレクタ電圧の上昇を抑制することで、電流制限
動作開始時に発生するコレクタ電圧の跳ね上がりを抑制
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用イグナイ
タなどに使われるスイッチング素子に関し、特に電流制
限回路を有した半導体スイッチング素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、内燃機関点火装置のスイッチング
素子にパワー半導体素子が使用されている。近年は、特
にＩＧＢＴを用いた内燃機関点火装置が広く使われるよ
るになってきている。

【０００３】図２はＩＧＢＴを用いた一般的な内燃機関
点火装置の構成図を示す。１０１は点火プラグ、１０２
は点火コイルの一次側、１０３は点火コイルの二次側、
１０４はバッテリ、２０１はＩＧＢＴ、２０２は一次電
流検出用抵抗、１１０はツェナーダイオード、２０３は
バイポーラトランジスタ、２０４は抵抗、１１１はゲー
ト抵抗、１１５はゲート駆動回路である。電流制限回路
は一次電流検出抵抗２０２とバイポーラトランジスタ２
０３と抵抗２０４およびゲート抵抗１１１で構成されて
いる。

【０００４】次に回路動作について説明する。ゲート駆
動回路１１５よりオン信号がＩＧＢＴ２０１に加えられ
ると、ＩＧＢＴ２０１がオンしてバッテリ１０４から点
火コイルの一次側１０２を通りＩＧＢＴ２０１に一次電
流が流れる。次にゲート駆動回路１１５よりオフ信号が
ＩＧＢＴ２０１に加えられると、ＩＧＢＴ２０１はオフ
し、一次電流が急激に減少する。負荷は大きなインダク
タンスのため一次電流が急激に減少すると、この負のｄ
ｉ／ｄｔにより点火コイルの一次側に高い電圧が誘起さ
れる。この電圧が点火コイルの二次側で数万ボルトに昇
圧され点火プラグを放電させる。

【０００５】次にＩＧＢＴ２０１のコレクタ端子とゲー
ト端子間に接続されているツェナーダイオード１１０の
働きについて説明する。ＩＧＢＴ２０１がオフし、点火
コイルの二次側１０３に高い電圧が発生したときに、何
らかの原因で点火プラグ１０１が放電しない、いわゆる
失火が起こると、点火コイルの一次側１０２に蓄積され
たエネルギーが全てＩＧＢＴ２０１に加わる。この場
合、点火コイルの一次側１０２には通常のオフの時より
はるかに高い電圧が発生し、この電圧がＩＧＢＴ２０１
に印加される。すると、ＩＧＢＴ２０１のコレクタ、エ
ミッタ間の耐圧より低めに耐圧が設定されたツェナーダ
イオード１１０が降伏して電流が流れ、ＩＧＢＴ２０１
のコレクタ電圧はツェナーダイオード１１０の耐圧に制
限される。これによりＩＧＢＴ２０１は過電圧から保護
される。またツェナーダイオード１１０に流れる電流が
ゲート回路に流れＩＧＢＴ２０１のゲート電圧を上昇さ
せることにより、点火コイルの一次側１０２に蓄えられ
たエネルギーがＩＧＢＴ２０１よって消費される。

【０００６】次に電流制限回路の動作を説明する。点火
コイルの一次側１０２を流れる一次電流はＩＧＢＴ２０
１を通して一次電流検出抵抗２０２に流れる。一次電流
検出抵抗２０２は一次電流が所望の電流に達すると発生
電圧が０.６Ｖになるように設計されている。一次電流
で生じた一次電流検出抵抗２０２の電圧降下が約０.６
Ｖ以上になると、バイポーラトランジスタ２０３のベー
ス、エミッタ間に０.６Ｖが印加され、バイポーラトラ
ンジスタ２０３が動作してＩＧＢＴ２０１のゲート電圧
を引き下げる。この時バイポーラトランジスタ２０３の
エミッタと接地間に接続される抵抗２０４での電圧降下
と、一次電流検出抵抗２０２との関係によってバイポー
ラトランジスタ２０３に流れる電流を一定に保つ。これ
によりＩＧＢＴ２０１のゲート電圧は一定になり、ＩＧ
ＢＴ２０１の一次電流は一定電流に制限される。

【０００７】しかし、例えば回路の動作に遅れなどにあ
り、一次電流が所望の制限電流値よりも大きくなってし
まうと、電流検出抵抗２０２の電圧降下が増大し、バイ
ポーラトランジスタ２０３により更にゲート電圧が引き
下げられてしまう。このためコレクタ電流が急激に減少
し、この負のｄｉ／ｄｔによりコレクタ電圧が急激に増
加し、振動を引き起こすという問題がある。

【０００８】図３は図２の回路の動作波形を示す。図３
において３０１は一次電流、３０２はコレクタ、エミッ
タ間電圧、３０３は点火プラグの放電電圧、３０４は電
流制限動作時の電流振動、３０５は電流制限開始時の一
次側の跳ね上がり電圧、３０６は電流制限開始時の二次
側の跳ね上がり電圧である。ＩＧＢＴ２０１がオンする
と一次電流３０１はインダクタンス成分を有する点火コ
イルの一次側１０２を通って徐々に増加していく。コレ
クタ、エミッタ間電圧はＩＧＢＴ２０１のオン電圧まで
減少する。電流制限回路２０５が動作すると電流制限回
路２０５の動作遅れによって電流振動３０４が発生す
る。この電流振動３０４による負のｄｉ／ｄｔによって
コレクタの跳ね上がり電圧３０５が発生する。このよう
な現象が起こると、点火コイルの二次側１０３に点火コ
イルの一次側１０２の電圧に比例した電圧が誘起され、
予定外のタイミングで点火プラグ１０１に火花が飛ぶ恐
れがある。

【０００９】この問題を解決する方法としては例えば、
特開平９−２７０１４７号が提案されている。これによ
れば電流制限時にコレクタ電圧がゲート電圧より高い場
合、コレクタ端子からゲート端子に微小電流による電圧
が加わるような回路を備えたことにより、電流制限動作
開始時のコレクタ電圧の上昇がゲート端子電圧を高める
方向に作用し、そのゲート電圧の上昇は急激なコレクタ
電圧の上昇を抑制する。

【００１０】また振動によるコレクタ電圧の低下では、
コレクタ端子からゲート電圧を高める作用が低下しコレ
クタ電圧の低下が抑制される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術ではコレクタとゲート間に高耐圧定電流素子、例えば
デプレッションＩＧＢＴなどを使う構成となっている
が、デプレッションＩＧＢＴはしきい値電圧の制御が難
しく、特性の温度変動が大きいなどの問題がある。

【００１２】また、デプレッションＩＧＢＴとメインＩ
ＧＢＴはプロセスが異なるためプロセスが複雑となり、
ワンチップ化しようとするときにはコストが増大すると
いう問題がある。また、定電流素子をデプレッションＩ
ＧＢＴを使わずに複数のＭＯＳＦＥＴやバイポーラトラ
ンジスタなどの素子から構成される定電流回路を使う方
法が考えられるが、コレクタ、ゲート間に回路を構成す
るためには高耐圧の素子で回路を構成する必要があり、
ワンチップ化しようとすると回路面積が増大してチップ
サイズが大きくなってしまい、コストが増大するという
問題を有する。さらに従来技術の回路はコレクタ電圧の
増大とともにコレクタ電流が増大するという特性を有す
るため、ゲート電圧の制御が難しくなり回路が複雑化す
るといった問題もある。

【００１３】本発明の目的は上記の問題を解決するもの
であって、コレクタ電圧の跳ね上がり現象のない安価な
内燃機関用点火装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、主スイッチング素子は第一の主端子と第二
の主端子と第一の制御端子を備え、主スイッチング素子
に流れる電流を一定にする電流制御回路は第一の主端子
と第二の主端子を備え、駆動回路は第一の主端子を備
え、主スイッチング素子の第一の制御端子は電流制御回
路の第二の主端子に接続され、電流制御回路の第二の主
端子は駆動回路の第一の主端子に接続されている半導体
装置において、副スイッチング素子は第一の主端子と第
二の主端子と第一の制御端子を備え、定電圧素子は第一
の主端子、第二の主端子を備えおり、副スイッチング素
子の第一の主端子と定電圧素子の第一の主端子を接続
し、定電圧素子の第二の主端子と主スイッチング素子の
第一の主端子を接続し、主スイッチング素子の第二の主
端子と副スイッチング素子の第二の主端子を接続し、副
スイッチング素子の第一の制御端子は駆動回路に接続さ
れていることを特徴としている。

【００１５】さらに、前記の主スイッチング素子がＩＧ
ＢＴまたはＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタ
であることを特徴している。

【００１６】さらに、前記の副スイッチング素子がＩＧ
ＢＴまたはＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタ
であることを特徴としている。

【００１７】さらに前記の定電圧素子がダイオードまた
はＭＯＳＦＥＴであることを特徴としている。

【００１８】また、一対の主表面有する半導体基体と前
記半導体基体の一方の主表面に隣接する一方導電型の第
１の層と前記半導体基体の、他方の主表面と前記第１の
層に隣接して形成された第２導電型の第２の層を備え、
この半導体基体は互いに隣接する第１の領域と第2の領
域とを有し、第１の領域および第２の領域の他方の主表
面には第１の電極を設け、第１の領域には、その第１の
層内に一方の主表面に隣接して選択的に形成される他方
導電型の第３の層と、第３の層内に一方の主表面に隣接
して選択的に形成される一方導電型の第４の層と、第１
の層内に一方の主表面に隣接して、他方導電型の第３の
層と離れて選択的に形成される一方導電型の第５の層
と、一方の主表面において第４の層に接触する第２の電
極と、一方の主表面の第３の層の露出部分に絶縁膜を介
して形成される第１の制御電極とを設け、第２の領域に
は、第１の層内に一方の主表面に隣接して選択的に形成
される他方導電型の第５の層と、第５の層の一方の主表
面に絶縁膜を介して半導体層が形成され、前記半導体層
に選択的に形成される他方導電型の第６の層及び第７の
層と、一方導電型の第８の層を設け、他方導電型の第６
の層と、一方の主表面の第５の層を接触する第３の電極
を設け、一方導電型の第８の層の露出部分に絶縁膜を介
して形成される第２の制御電極を設け、他方導電型の第
７の層に接触する第４の電極を設け、第１の領域の第２
の電極と第２の領域の第４の電極が接続されることを特
徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明の第一
実施例の回路図である。図１において図２と同一の構成
要素には同一の符号を付してある。図１において１０５
は跳ね上がり電圧抑制用ＩＧＢＴ、１０６は跳ね上がり
抑制用ダイオード、１０７はメインＩＧＢＴ、１０８は
センスＩＧＢＴ、１０９は電流検出用抵抗、１１１はゲ
ート抵抗、１１２はＭＯＳＦＥＴ、１１３は比較回路、
１１４は定電圧回路である。

【００２０】次に回路構成を説明する。点火コイルの一
次側１０２の一端はバッテリ１０４に接続され、他端は
メインＩＧＢＴ１０７のコレクタ端子に接続されてい
る。このメインＩＧＢＴ１０７は一次電流を検出するセ
ンスＩＧＢＴ１０８を備えており、メインＩＧＢＴ１０
７とセンスＩＧＢＴ１０８は例えば電流が１０００：１
〜１００００：１の比になるように設計されている。セ
ンスＩＧＢＴ１０８の電流を検出する電流検出抵抗１０
９がセンスＩＧＢＴ１０８のエミッタと接地間に接続さ
れており、電流検出抵抗１０９のエミッタ端子側は比較
回路１１３に接続されている。比較回路１１３の出力は
メインＩＧＢＴ１０７のゲート電圧を制御するＭＯＳＦ
ＥＴ１１２のゲート端子に接続されている。また、定電
圧回路１１４の出力は比較回路１１３の他方の入力端子
に接続されている。さらに、ターンオフ時にコレクタ電
圧を一定に保つツェナーダイオード１１０、電流制限回
路の動作開始時に発生するコレクタ電圧の跳ね上がりを
抑制する回路としてダイオード１０６が跳ね上がり電圧
抑制用ＩＧＢＴ１０５のコレクタに接続されている。

【００２１】次にこの回路の動作を説明する。ゲート駆
動回路１１５からメインＩＧＢＴ１０７、センスＩＧＢ
Ｔ１０８に入力信号が加わると、バッテリ１０４から点
火コイルの一次側１０２通してメインＩＧＢＴ１０７に
一次電流が流れ、この一次電流の１／１０００〜１／１
００００の電流がセンスＩＧＢＴ１０８に流れる。メイ
ンＩＧＢＴ１０７に一次電流が流れると、センスＩＧＢ
Ｔ１０８に流れる電流によって電流検出抵抗１０９にセ
ンス電圧が発生する。定電圧回路の出力は所望の制限電
流値にセンス電流が達したときに回路が動作するように
設定されている。

【００２２】電流検出抵抗１０９で発生するセンス電圧
と定電圧回路１１４の出力電圧を比較回路１１３で比較
し、センス電圧が定電圧回路１１４の出力電圧以上にな
ると比較回路１１３からＭＯＳＦＥＴ１１２をオンさせ
る信号が出力される。その結果、ＭＯＳＦＥＴ１１２が
オンし、メインＩＧＢＴ１０７のゲート電圧を一定に制
限することにより、メインＩＧＢＴ１０７の電流を一定
値に制限する。

【００２３】本実施例の特徴はメインＩＧＢＴ１０７に
並列に電圧抑制用ＩＧＢＴ１０５と跳ね上がり電圧抑制
用ダイオード１０６を直列接続したものを設けた点であ
る。

【００２４】図４は図１の回路の動作波形を示す。４０
１は電流制限開始時の一次側の跳ね上がり電圧、４０２
は電流制限開始時の二次側の跳ね上がり電圧である。メ
インＩＧＢＴ１０７がオン状態のときは、ＩＧＢＴ１０
５も同様にゲート駆動回路１１５によってオン状態とな
っているが、ＩＧＢＴ１０５のコレクタに接続されてい
るダイオード１０６が逆方向に接続されているため電流
は流れない。電流制限回路が動作がすると、メインＩＧ
ＢＴ１０７のゲート電圧が低減され、メインＩＧＢＴ１
０７は飽和動作状態になってコレクタ電圧が増大する。
そして、コレクタ電圧がダイオード１０６の耐圧を超え
るとダイオードが降伏して跳ね上がり電圧抑制用ＩＧＢ
Ｔ１０５を通して電流が流れ、コレクタ電圧を一定電圧
に制限する。このダイオードの耐圧を適当に設定するこ
とで、点火コイルの二次側１０３の誤点火の原因となる
電圧増加を防止できる。このダイオードの耐圧として例
えば一般的な１２Ｖバッテリー系の自動車であれば１４
〜１８Ｖ、２４Ｖ系ならば２６〜３０Ｖといった値が考
えられる。

【００２５】（実施例２）図５は第二の実施例の回路図
を示す。図５おいて図１と同一の構成要素には同一の符
号が付してある。５０１はＭＯＳＦＥＴである。本実施
例の特徴は跳ね上がり電圧抑制用のダイオード１０６の
代わりにゲートとドレインを短絡したＭＯＳＦＥＴ５０
１をコレクタに接続した点である。ＭＯＳＦＥＴ５０１
はゲート、ドレインを短絡することでダイオードとして
動作する。本実施例によれば、コレクタの制限電圧はＭ
ＯＳＦＥＴ５０１のしきい値電圧で決まり、このしきい
値電圧は製造プロセスによる制御が容易であるためコレ
クタの制限電圧の制御が容易になるという効果がある。

【００２６】（実施例３）図６、図７は第三の実施例の
回路図及び断面図を示す。本実施例の特徴は、チップ表
面の酸化膜上に回路を構成したことにより、通常の製造
工程によってワンチップ化ができ、かつ跳ね上がり電圧
抑制用の素子が酸化膜によって分離されているため寄生
動作がないという点である。

【００２７】図６において図１と同一の構成要素には同
一の符号が付してある。６０１はＭＯＳＦＥＴである。
本実施例の構成は、跳ね上がり電圧抑制用のダイオード
１０６のアノード端子にＭＯＳＦＥＴ６０１を接続した
ものである。図７は本実施例の断面構造である。図７に
おいて、７０１はエミッタ電極、７０２はゲート電極、
７０３は層間絶縁膜、７０４は酸化膜、７０５はフィー
ルドプレート、７０６はカソード電極、７０７はｎ型カ
ソード層、７０８はｐ型アノード層、７０９はｎ型ドレ
イン層、７１０はＭＯＳＦＥＴのゲート電極、７１１は
ＭＯＳＦＥＴのｐ型ベース層、７１２はソース電極、７
１３はＭＯＳＦＥＴのｎ型ソース層、７１４はｎ型ドリ
フト層、７１５はｎ型バッファ層、７１６はｐ型コレク
タ層、７１７はコレクタ電極、７１８はｐ型ＦＬＲ層、
７１９はｎ型ソース層、７２０はｐ型ベース層、７２１
はＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜、７２２はゲート酸化
膜、７２３はｎ型チャネルストッパー層、７２４はＩＧ
ＢＴ領域、７２５は耐圧保持領域、７２６はドレイン電
極である。ｎ型ドリフト層７１４にｐ型ベース層７２０
を形成し、このｐ型ベース層７２０内にｎ型ソース層７
１９を形成する。ｎ型ドリフト層７１４上にゲート酸化
膜７２２を介して、ゲート電極７０２を形成する。

【００２８】さらにゲート酸化膜７０２上に層間絶縁膜
７０３を形成し、その上にエミッタ電極７０１をｐ型ベ
ース層７２０とｎ型ソース層７１９を短絡するように形
成する。以上がＩＧＢＴ領域７２４である。ＩＧＢＴの
動作の説明をする。エミッタ電極７０１に対して、コレ
クタ電極７１７、及びゲート電極７０２に正の電圧を印
加すると、ゲート酸化膜７２２を介してゲート電極７０
２下に形成されているｐ型ベース層７２０表面部分にチ
ャネル領域が形成され、ｎ型ソース層７１９からチャネ
ル領域を通りｎ型ドリフト層７１４に電子電流が流れ
る。この電子電流はｐ型ベース層７２０、ｎ型ドリフト
層７１４、ｐ型コレクタ層７１６で形成されるｐｎｐバ
イポーラトランジスタのベース電流となり、このｐｎｐ
バイポーラトランジスタがオンして正孔がコレクタ電極
７１７からエミッタ電極７０１に流れる。この正孔電流
と電子電流がＩＧＢＴの導通電流となる。ＩＧＢＴをオ
フする場合には、ゲート電極７０２の電位を０もしくは
負にする。これによりゲート電極７０２下のチャネル領
域が消滅し、電子電流が遮断される。電子電流の供給が
止まると正孔電流も遮断されＩＧＢＴはオフする。この
ようにＩＧＢＴがオンの時にはｐ型コレクタ層７１６か
らｎ型ドリフト層７１４に正孔が注入され、高抵抗のｎ
型ドリフト層７１４内に正孔が蓄積される。この蓄積し
た正孔により高抵抗のｎ型ドリフト層７１４の抵抗が大
幅に低減される。いわゆる電導度変調現象が起こり、オ
ン電圧を低減できる特長を有する。

【００２９】耐圧保持領域７２５はｎ型ドリフト層７１
４内にｐ型ＦＬＲ層７１８を形成し、ｎ型ドリフト層７
１４上に酸化膜７０４を形成する。さらにその酸化膜７
０４上にフィールドプレート７０５をｐ型ＦＬＲ層７１
８に接するように形成する。ｐ型ＦＬＲ層７１８とフィ
ールドプレート７０５の働きを説明する。コレクタ電圧
が増大するとｐ型ベース層７２０から空乏層が伸びる。
この空乏層の伸びをｐ型ＦＬＲ層７１８とフィールドプ
レート７０５によって助け、電界の集中を防ぐことで耐
圧を確保する。

【００３０】跳ね上がり電圧抑制用のダイオードはｎ型
ドリフト層７１４内のｎ型チャネルストッパー層７２３
上に酸化膜７０４を形成し、その上に例えば多結晶シリ
コンを形成し、その多結晶シリコン内にｎ型カソード層
７０７とｐ型アノード層７０８とｎ型ドレイン層７０
９、ＭＯＳＦＥＴのｐ型ベース層７１１、ＭＯＳＦＥＴ
のｎ型形ソース層を形成する。ｎ型カソード層７０７と
ｎ型チャネルストッパー層７２３はカソード電極７０６
で接続されている。ｐ型アノード層７０８とｐ型ドレイ
ン層７０９はドレイン電極７２６で接続されている。さ
らにＭＯＳＦＥＴのｐ型ベース層７１１上にはＭＯＳＦ
ＥＴのゲート絶縁膜を介してＭＯＳＦＥＴのゲート電極
７１０が形成されている。ＭＯＳＦＥＴのｎ型ベース層
７１３はソース電極７１２に接続され、さらにソース電
極７１２はエミッタ電極の接続されている。

【００３１】（実施例４）図８は第四の実施例の回路図
である。図８において図1と同一の構成要素には同一の
符号が付してある。８０１は多段ＭＯＳＦＥＴである。
本実施例は跳ね上がり電圧抑制用ＭＯＳＦＥＴを数十ボ
ルトの低耐圧ＭＯＳＦＥＴを所望の耐圧に応じて直列に
接続する。本実施例によれば高耐圧素子を形成すること
なく、通常の製造工程によって実現可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば内燃機関用点火装置は、
ＩＧＢＴが動作状態の時に、ＩＧＢＴのコレクタ電圧が
ある電圧以上にならない回路を備えることにより、電流
制限回路の動作時に発生するコレクタ電圧の跳ね上がり
や振動現象を抑制でき、誤点火のない安全な信頼性の高
い点火装置が得られる。さらに製造工程を増やすことな
くでワンチップ化ができるため製造コストを低減できる
という効果を持つ。

【００３３】以上ＩＧＢＴの例を示したが、もちろん主
スイッチング素子にＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジ
スタを使用しても、同様の効果が得られることは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＩＧＢＴ用いた本発明の第一実施例の内燃機関
用点火装置の回路図。

【図２】ＩＧＢＴを用いた従来の回路図。

【図３】ＩＧＢＴを用いた従来の点火装置の動作波形
図。

【図４】ＩＧＢＴを用いた本発明の動作波形図。

【図５】ＩＧＢＴを用いた本発明の第一実施例の内燃機
関用点火装置の回路図。

【図６】ＩＧＢＴを用いた本発明の第二実施例の内燃機
関用点火装置の回路図。

【図７】本発明の第二の実施例の断面構造図。

【図８】ＩＧＢＴを用いた本発明の第三実施例の内燃機
関用点火装置の回路図。

【符号の説明】１０１…点火プラグ、１０２…点火コイルの一次側、１
０３…点火コイルの二次側、１０４…バッテリ、１０５
…跳ね上がり電圧抑制用ＩＧＢＴ、１０６…跳ね上がり
電圧抑制用ダイオード、１０７…メインＩＧＢＴ、１０
８…センスＩＧＢＴ、１０９…電流検出用抵抗、１１０
…ツェナーダイオード、１１１…ゲート抵抗、１１２…
ＭＯＳＦＥＴ、１１３…比較回路、１１４…定電圧回
路、１１５…ゲート駆動回路、２０１…ＩＧＢＴ、２０
２…電流検出抵抗、２０３…バイポーラトランジスタ、
２０４…抵抗、２０５…電流制限回路、３０１…一次電
流、３０２…コレクタ、エミッタ間電圧、３０３は点火
プラグの放電電圧、３０４…電流制限開始時の電流振
動、３０５…電流制限開始時の一次側の跳ね上がり電
圧、３０６…電流制限開始時の二次側の跳ね上がり電
圧、４０１…電流制限開始時の一次側に跳ね上がり電
圧、４０２…電流制限開始時の二次側の跳ね上がり電
圧、５０１…ＭＯＳＦＥＴ、６０１…ＭＯＳＦＥＴ、７
０１…エミッタ電極、７０２…ゲート電極、７０３…層
間絶縁膜、７０４…酸化膜、７０５…フィールドプレー
ト、７０６…カソード電極、７０７…ｎ型カソード層、
７０８…p型アノード層、７０９…p型ドレイン層、７１
０…ＭＯＳＦＥＴのゲート電極、７１１…ｐ型ベース
層、７１２…ソース電極、７１３…ＭＯＳＦＥＴのｎ型
ソース層、７１４…ｎ型ドリフト層、７１５…ｎ型バッ
ファ層、７１６…ｐ型コレクタ層、７１７…コレクタ電
極、７１８…ｐ型ＦＬＲ層、７１９…ｎ型ソース層、７
２０…ｐ型ベース層、７２１…ＭＯＳＦＥＴのゲート絶
縁膜、７２２…ゲート酸化膜、７２３…ｎ型チャネルス
トッパー層、７２４…ＩＧＢＴ領域、７２５耐圧保持領
域、８０１…多段ＭＯＳＦＥＴ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 29/78 ６５２Ｈ０１Ｌ 29/78 ６５２Ｐ６５５６５５ＡＨ０３Ｋ 17/16 Ｈ０３Ｋ 17/16 Ｆ 17/64 17/64 Ｆターム(参考） 3G019 CA02 EA13 EA17 FA05 FA06 FA11 FA13 5J055 AX21 AX25 AX37 AX47 AX64 AX65 BX16 CX13 CX28 DX04 DX09 DX22 DX55 DX73 DX83 EX04 EX11 EX24 EY01 EY12 EY13 EY21 EZ10 EZ51 EZ57 EZ61 FX02 FX04 FX05 FX07 FX13 FX18 FX32 FX38 GX01 GX05 GX07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の主端子、第２の主端子、制御端子
を備える主スイッチング素子と、前記主スイッチング素子の駆動信号が入力される第１の
端子と、前記主スイッチング素子の制御端子に接続され
た第２の端子と、前記主スイッチング素子の電流を検出
する検出端子とを備え、前記主スイッチング素子の電流
を制御する電流制御回路とを有する半導体装置におい
て、前記主スイッチング素子の第１の主端子に接続された第
一の主端子と、第２の主端子とを有する定電圧素子と、前記定電圧素子の第２の主端子に接続された第１の主端
子と、前記主スイッチング素子の第２の主端子に接続さ
れた第２の主端子と、前期電流制御回路の第１の端子に
接続された制御端子と有する副スイッチング素子とから
なる電圧制限回路を有することを特徴とする半導体装
置。
【請求項２】請求項１に記載の主スイッチング素子が
ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジ
スタであることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】請求項１に記載の副スイッチング素子が
ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジ
スタであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】請求項１に記載の定電圧素子がダイオー
ドまたはＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする半導体装
置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４に記載の半導体装
置において、前記半導体装置が動作状態の時は、主スイ
ッチング素子の第一の主端子が所定の電圧以上にならな
いことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】請求項５に記載の所定の電圧が１０V乃
至１００Vであることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】一対の主表面有する半導体基体と前記半
導体基体の一方の主表面に隣接する一方導電型の第１の
層と前記半導体基体の、他方の主表面と前記第１の層に
隣接して形成された第２導電型の第２の層を備え、この
半導体基体は互いに隣接する第１の領域と第２の領域と
を有し、第１の領域および第２の領域の他方の主表面には第１の
電極を設け、第１の領域には、その第１の層内に一方の主表面に隣接して選択的に形成
される他方導電型の第３の層と、第３の層内に一方の主
表面に隣接して選択的に形成される一方導電型の第４の
層と、第１の層内に一方の主表面に隣接して、他方導電
型の第３の層と離れて選択的に形成される一方導電型の
第５の層と、一方の主表面において第４の層に接触する第２の電極
と、一方の主表面の第３の層の露出部分に絶縁膜を介し
て形成される第１の制御電極とを設け、第２の領域には、第１の層内に一方の主表面に隣接して選択的に形成され
る他方導電型の第５の層と、第５の層の一方の主表面に
絶縁膜を介して半導体層が形成され、前記半導体層に選
択的に形成される他方導電型の第６の層及び第７の層
と、一方導電型の第８の層を設け、他方導電型の第６の
層と、一方の主表面の第５の層を接触する第３の電極を
設け、一方導電型の第８の層の露出部分に絶縁膜を介し
て形成される第２の制御電極を設け、他方導電型の第７
の層に接触する第４の電極を設け、第１の領域の第２の電極と第２の領域の第４の電極が接
続されることを特徴とする半導体装置。