JP2002100971A - Drive method for double-gate igbt - Google Patents

Drive method for double-gate igbt

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JP2002100971A
JP2002100971A JP2000288130A JP2000288130A JP2002100971A JP 2002100971 A JP2002100971 A JP 2002100971A JP 2000288130 A JP2000288130 A JP 2000288130A JP 2000288130 A JP2000288130 A JP 2000288130A JP 2002100971 A JP2002100971 A JP 2002100971A
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diffusion layer
conductivity type
gate
drain
igbt
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Yoshihiro Yamaguchi
好広 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive method for a double-gate IGBT, which can be always driven by an optimum turn-off characteristic by a method, where the discharge state of carriers stored inside an element is indirectly observed by the drain-to-source voltage of the element, and a main gate G1 is turned off immediately after the carriers stored inside the element have been discharged. SOLUTION: A zero is input to an input terminal IN. A pulse width from a second delayed-pulse generation circuit 600 is set at several μsec so as to be input to the gate of a level shifter MOS 300. A positive voltage is applied to the auxiliary gate G2 of the double-gate IGBT 100, and the drain-to-source voltage of the IGBT 100 rises. When the voltage exceeds the set value of a voltage decision circuit 900, pulses are output to be input to the reset terminal of a first latching circuit 700. Thereby, the main gate G1 is turned off, and the IGBT 100 is turned off. The timing, at which the main gate G1 is turned off is decided by the voltage of the element, the discharge state of the carriers inside the element is observed indirectly, and the main gate G1 is turned off always immediately after the carriers stored inside the element have been discharged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ダブルゲートIG
BTの駆動方法に関する。
The present invention relates to a double gate IG.
The present invention relates to a method for driving a BT.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のIGBTの一般的な構造を図3に
示す。ここでは半導体基板の中に酸化膜SIO2を埋め
込んだ誘電体分離基板に形成した横型IGBTの例を示
す。8はp型ドレイン拡散層、7はn型バッファ層、1
は高抵抗のn型ベース拡散層であり、n型ベース拡散層
1の表面に選択的にp型ベース拡散層2が拡散形成さ
れ、更にこのp型ベース拡散層2の表面にn型ソース拡
散層3が拡散形成されている。p型ベース拡散層2のn
型ソース拡散層3とn型ベース拡散層1で挟まれた領域
表面をチャネル領域CH1として、ここにゲート絶縁膜
5を介してゲート電極6が形成されている。n型ソース
拡散層3とp型ベース拡散層2に同時にオーミックコン
タクトするようにソース電極4が形成され、p型ドレイ
ン拡散層8にはドレイン電極10が形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a general structure of a conventional IGBT. Here, an example of a horizontal IGBT formed on a dielectric isolation substrate in which an oxide film SIO 2 is embedded in a semiconductor substrate is shown. 8 is a p-type drain diffusion layer, 7 is an n-type buffer layer, 1
Is a high-resistance n-type base diffusion layer. A p-type base diffusion layer 2 is selectively formed on the surface of the n-type base diffusion layer 1 by diffusion. The layer 3 is formed by diffusion. n of the p-type base diffusion layer 2
The surface of the region sandwiched between the type source diffusion layer 3 and the n-type base diffusion layer 1 is defined as a channel region CH1, where a gate electrode 6 is formed via a gate insulating film 5. A source electrode 4 is formed so as to make ohmic contact with the n-type source diffusion layer 3 and the p-type base diffusion layer 2 at the same time, and a drain electrode 10 is formed on the p-type drain diffusion layer 8.

【0003】このIGBTでは、ゲート電極6をソース
電極4に対して正にバイアスすると、チャネル領域CH
1が反転してn型ソース拡散層3から電子がn型ベース
拡散層1に注入される。この電子電流がn型バッファ層
7を介してp型ドレイン拡散層8に入ると、このpn接
合が順バイアスされてp型ドレイン拡散層8から正孔
が、n型バッファ層7を介してn型ベース拡散層1に注
入される。こうしてn型ベース拡散層1には電子、正孔
双方が蓄積されて導電変調が起る。従って、高耐圧を得
るため、n型ベース拡散層1を高抵抗とした場合にも、
オン時にはn型ベース拡散層1の抵抗が実質的に小さく
なる結果、小さいオン電圧が得られる。このIGBT
は、ゲート電極6をソース電極4に対して零または負に
バイアスしてチャネル領域CH1の反転層を消失させる
ことにより、ターンオフする。
In this IGBT, when the gate electrode 6 is positively biased with respect to the source electrode 4, the channel region CH
1 is inverted and electrons are injected from the n-type source diffusion layer 3 into the n-type base diffusion layer 1. When this electron current enters the p-type drain diffusion layer 8 via the n-type buffer layer 7, the pn junction is forward-biased and holes are generated from the p-type drain diffusion layer 8 through the n-type buffer layer 7. Is injected into the mold base diffusion layer 1. In this way, both electrons and holes are accumulated in the n-type base diffusion layer 1, and conductivity modulation occurs. Therefore, in order to obtain a high breakdown voltage, even when the n-type base diffusion layer 1 has a high resistance,
At the time of ON, the resistance of the n-type base diffusion layer 1 becomes substantially small, so that a small ON voltage is obtained. This IGBT
Is turned off by biasing the gate electrode 6 to zero or negative with respect to the source electrode 4 to eliminate the inversion layer in the channel region CH1.

【0004】この様な従来のIGBTにおいて、ターン
オフのスイッチング速度を速くするためには、n型ベー
ス拡散層1に蓄積したキャリアを速やかに消滅させるこ
とが必要である。n型ベース拡散層1に蓄積したキャリ
アが速やかに抜けないと、p型ドレイン拡散層8、n型
バッファ層7およびn型ベース拡散層1、p型ベース拡
散層2からなるpnpトランジスタが動作して大きいテ
ール電流が流れる。そこで、ターンオフのスイッチング
速度を速くするためには、p型ドレイン拡散層8からn
型ベース拡散層1に注入する正孔の量を制限する必要が
あり、p型ドレイン拡散層8を形成する時の不純物ドー
ズ量を他の拡散層とは別に設定する必要があった。しか
し、不純物ドーズ量を別に設定すると、素子の製造工程
が増えコスト高になる問題がある。
In such a conventional IGBT, in order to increase the turn-off switching speed, it is necessary to quickly eliminate carriers accumulated in the n-type base diffusion layer 1. If carriers accumulated in the n-type base diffusion layer 1 do not escape quickly, a pnp transistor composed of the p-type drain diffusion layer 8, the n-type buffer layer 7, the n-type base diffusion layer 1, and the p-type base diffusion layer 2 operates. Large tail current flows. Therefore, in order to increase the turn-off switching speed, the p-type drain diffusion layer 8 needs to
It is necessary to limit the amount of holes to be injected into the mold base diffusion layer 1, and it is necessary to set the impurity dose when forming the p-type drain diffusion layer 8 separately from other diffusion layers. However, if the impurity dose is set separately, there is a problem that the number of manufacturing steps of the element increases and the cost increases.

【0005】このようなことから、図4に示すダブルゲ
ートのIGBTが提案されている。ここに示すダブルゲ
ートIGBTと図3に示したIGBTの同じ部分には同
じ符号を用いている。
[0005] For this reason, a double-gate IGBT shown in FIG. 4 has been proposed. The same reference numerals are used for the same portions of the double gate IGBT shown here and the IGBT shown in FIG.

【0006】このダブルゲートIGBTは、高抵抗のn
型ベース拡散層1の表面に選択的に形成されたp型ベー
ス拡散層2と、このp型ベース拡散層2の表面に選択的
に形成された第1のn型ソース拡散層3と、前記p型ベ
ース拡散層2と同じ側の前記n型ベース拡散層1の表面
に選択的に形成されたn型バッファ層7と、このn型バ
ッファ層7の表面に選択的に形成されたp型ドレイン拡
散層8と、このp型ドレイン拡散層8の表面に選択的に
形成された第2のn型ソース拡散層9と、前記p型ベー
ス拡散層2および前記第1のn型ソース拡散層3にまた
がってコンタクトするソース電極4と、前記p型ドレイ
ン拡散層8および前記第2のn型ソース拡散層9にまた
がってコンタクトするドレイン電極10と、前記第1の
n型ソース拡散層3と前記n型ベース拡散層1とに挟ま
れた領域の前記p型ベース拡散層2の表面にゲート絶縁
膜5を介して形成された主ゲート電極6と、前記n型バ
ッファ層7と前記第2のn型ソース拡散層9とに挟まれ
た領域の前記p型ドレイン拡散層8の表面にゲート絶縁
膜11を介して形成された補助ゲート電極12とから構
成されている。
This double gate IGBT has a high resistance n
A p-type base diffusion layer 2 selectively formed on the surface of the p-type base diffusion layer 1, a first n-type source diffusion layer 3 selectively formed on the surface of the p-type base diffusion layer 2, An n-type buffer layer 7 selectively formed on the surface of the n-type base diffusion layer 1 on the same side as the p-type base diffusion layer 2, and a p-type buffer layer selectively formed on the surface of the n-type buffer layer 7. A drain diffusion layer 8, a second n-type source diffusion layer 9 selectively formed on the surface of the p-type drain diffusion layer 8, the p-type base diffusion layer 2, and the first n-type source diffusion layer 3, a drain electrode 10 that contacts the p-type drain diffusion layer 8 and the second n-type source diffusion layer 9, and a first n-type source diffusion layer 3. In the region between the n-type base diffusion layer 1 and the p A main gate electrode 6 formed on a surface of a base diffusion layer 2 via a gate insulating film 5; and a p-type region in a region sandwiched between the n-type buffer layer 7 and the second n-type source diffusion layer 9. An auxiliary gate electrode 12 is formed on the surface of the drain diffusion layer 8 via a gate insulating film 11.

【0007】図5は、図4のダブルゲートIGBTの等
価回路図であり、図6は、これをシンボル化したもので
ある。この素子をターンオフする際には、主ゲートG1
をソースSに対して零または負バイアスとして第1チャ
ネル領域CH1をオフ状態とする。同時に補助ゲートG
2をドレインDに対して正にバイアスして第2チャネル
領域CH2をオン状態にする。
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the double gate IGBT of FIG. 4, and FIG. 6 is a symbolized version. When this element is turned off, the main gate G1
Is set to zero or a negative bias with respect to the source S to turn off the first channel region CH1. At the same time, the auxiliary gate G
2 is biased positively with respect to the drain D to turn on the second channel region CH2.

【0008】このようにバイアスすると、第1のn型ソ
ース拡散層3からn型ベース拡散層1への電子注入はな
くなる。そして、ドレインD側では、第2チャネル領域
CH2を介して第2のn型ソース拡散層9がn型バッフ
ァ層7と導通するから、結局ドレイン電極10とn型バ
ッファ層7は短絡される。換言すれば、ターンオフ時、
pnpトランジスタは電流利得が零となる。この状態で
は、素子内に蓄積した電子はn型バッファ層7−第2チ
ャネル領域CH2−第2のn型ソース拡散層9を通って
ドレイン電極10へ抜け、正孔はp型ベース拡散層2を
通ってソース電極4へ抜ける。この状態は実効的にp型
ベース拡散層2とn型ベース拡散層1が逆バイアスされ
ているのと等価である。
With such a bias, electron injection from the first n-type source diffusion layer 3 to the n-type base diffusion layer 1 is eliminated. Then, on the drain D side, the second n-type source diffusion layer 9 conducts with the n-type buffer layer 7 via the second channel region CH2, so that the drain electrode 10 and the n-type buffer layer 7 are short-circuited. In other words, at turn-off,
The pnp transistor has a current gain of zero. In this state, the electrons accumulated in the device pass through the n-type buffer layer 7 -the second channel region CH2 -the second n-type source diffusion layer 9 to the drain electrode 10, and the holes are the p-type base diffusion layer 2 Through to the source electrode 4. This state is equivalent to the fact that the p-type base diffusion layer 2 and the n-type base diffusion layer 1 are effectively reverse-biased.

【0009】このようにこの素子では、ターンオフ時の
みn型バッファ層7とドレイン電極10を短絡すること
で、テール電流を小さくすることができ、ターンオフ速
度を速くすることができる。また、このp型ドレイン拡
散層8を高不純物ドーズ量で形成することができ、他の
拡散層と同じ工程が使え、安価な素子を提供できる。
As described above, in this device, the tail current can be reduced and the turn-off speed can be increased by short-circuiting the n-type buffer layer 7 and the drain electrode 10 only at the time of turn-off. Further, the p-type drain diffusion layer 8 can be formed with a high impurity dose, and the same steps as those for the other diffusion layers can be used, so that an inexpensive element can be provided.

【0010】以上の説明のように、主ゲートG1をオフ
したと同時に補助ゲートG2をオンにした場合のターン
オフ時間は、ほぼn型ベース拡散層1に蓄積したキャリ
アが排出する時間と同じとなるが、主ゲートG1をオフ
する前に補助ゲートG2をオンすると、より高速のター
ンオフ動作を実現する。理想的にはn型ベース拡散層1
に蓄積したキャリアが排出した直後に主ゲートG1をオ
フするのが望ましい。
As described above, the turn-off time when the main gate G1 is turned off and the auxiliary gate G2 is turned on at the same time is almost the same as the time for discharging the carriers accumulated in the n-type base diffusion layer 1. However, when the auxiliary gate G2 is turned on before the main gate G1 is turned off, a faster turn-off operation is realized. Ideally, n-type base diffusion layer 1
It is desirable to turn off the main gate G1 immediately after the carriers accumulated in the main gate are discharged.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】以上のようにダブルゲ
ートIGBTでは、主ゲートG1をオフする時点が、最
適のターンオフ特性を得る上で重要であるが、n型ベー
ス拡散層1に蓄積するキャリア量は素子に流す電流値に
よって異なり、補助ゲートG2をオンしてからキャリア
が排出するまでの時間は流す電流値によって異なる、ま
た、主ゲートG1をオフする時点を遅らせすぎるとター
ンオフ損失が増加してしまうなど、従来、主ゲートG1
をオフする時点を、補助ゲートG2をオンした時点から
の時間で設定する方法では最適のターンオフ特性を得る
ことは出来なかった。
As described above, in the double-gate IGBT, the point at which the main gate G1 is turned off is important for obtaining an optimum turn-off characteristic, but the carrier accumulated in the n-type base diffusion layer 1 is important. The amount depends on the value of the current flowing through the element, and the time from turning on the auxiliary gate G2 to the discharge of carriers differs depending on the value of the flowing current. If the time when the main gate G1 is turned off is too late, the turn-off loss increases. Conventionally, the main gate G1
In the method of setting the time to turn off by the time from the time when the auxiliary gate G2 is turned on, it is not possible to obtain an optimum turn-off characteristic.

【0012】本発明は、このよう問題を解決したダブル
ゲートIGBTの駆動方法を提供することを目的とす
る。
An object of the present invention is to provide a method of driving a double gate IGBT which has solved the above-mentioned problem.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明によるダブルゲ
ートIGBTの駆動方法は、低濃度の半導体層と、この
半導体層の表面に選択的に形成された第1導電型ベース
拡散層と、この第1導電型ベース拡散層の表面に選択的
に形成された第2導電型ソース拡散層と、前記第1導電
型ベース拡散層と同じ側の前記半導体層の表面に選択的
に形成された第2導電型バッファ層と、この第2導電型
バッファ層の表面に選択的に形成された第1導電型ドレ
イン拡散層と、この第1導電型ドレイン拡散層の表面に
選択的に形成された第1の第2導電型拡散層と、前記第
1導電型ベース拡散層と前記第2導電型バッファ層とに
挟まれた領域の前記半導体層の表面に形成された低濃度
の第2の第2導電型拡散層と、前記第1導電型ベース拡
散層および前記第2導電型ソース拡散層にまたがってコ
ンタクトするソース電極と、前記第1導電型ドレイン拡
散層および前記第1の第2導電型拡散層にまたがってコ
ンタクトするドレイン電極と、前記第2導電型ソース拡
散層と前記第2の第2導電型拡散層とに挟まれた領域の
前記第1導電型ベース拡散層の表面にゲート絶縁膜を介
して形成された主ゲート電極と、前記第2導電型バッフ
ァ層と前記第1の第2導電型拡散層とに挟まれた領域の
前記第1導電型ドレイン拡散層の表面にゲート絶縁膜を
介して形成された補助ゲート電極とを具備するダブルゲ
ートIGBTの駆動回路において、前記ダブルゲートI
GBTの駆動回路には、前記ダブルゲートIGBTのド
レイン・ソース間の電圧を観測する回路と、前記主ゲー
ト電極にオン、オフの信号を与える回路と、前記補助ゲ
ート電極にオン、オフの信号を与える回路を有し、前記
ダブルゲートIGBTをターンオフする時、始めに前記
補助ゲート電極をオフし、次に前記ドレイン・ソース間
の電圧を観測する回路でIGBTのドレイン・ソース間
の電圧を観測し、この電圧が所定の電圧を超えた時点で
前記主ゲート電極をオフすることを特徴としている。
A method of driving a double gate IGBT according to the present invention comprises a low-concentration semiconductor layer, a first conductivity type base diffusion layer selectively formed on a surface of the semiconductor layer, A second conductivity type source diffusion layer selectively formed on the surface of the one conductivity type base diffusion layer, and a second conductivity type source diffusion layer selectively formed on the surface of the semiconductor layer on the same side as the first conductivity type base diffusion layer. A conductivity type buffer layer; a first conductivity type drain diffusion layer selectively formed on the surface of the second conductivity type buffer layer; and a first conductivity type drain diffusion layer selectively formed on the surface of the first conductivity type drain diffusion layer. And a low-concentration second conductive layer formed on the surface of the semiconductor layer in a region between the first conductive type base diffusion layer and the second conductive type buffer layer. Diffusion layer, the first conductivity type base diffusion layer and the first A source electrode that contacts over the conductive type source diffusion layer, a drain electrode that contacts over the first conductive type drain diffusion layer and the first second conductive type diffusion layer, and the second conductive type source diffusion layer A main gate electrode formed on the surface of the first conductivity type base diffusion layer via a gate insulating film in a region sandwiched between the second conductivity type diffusion layer and the second conductivity type buffer layer; Driving of a double gate IGBT comprising: an auxiliary gate electrode formed on a surface of the drain diffusion layer of the first conductivity type via a gate insulating film in a region interposed between the diffusion layer of the first conductivity type and a first diffusion layer of the second conductivity type In the circuit, the double gate I
The drive circuit of the GBT includes a circuit for observing a voltage between the drain and the source of the double gate IGBT, a circuit for providing an ON / OFF signal to the main gate electrode, and an ON / OFF signal to the auxiliary gate electrode. When turning off the double gate IGBT, the auxiliary gate electrode is turned off first, and then the drain-source voltage of the IGBT is observed by a circuit for observing the drain-source voltage. The main gate electrode is turned off when this voltage exceeds a predetermined voltage.

【0014】また、前記駆動回路の補助ゲート回路の電
源は、前記ダブルゲートIGBTがオンしている時にこ
のダブルゲートIGBTを通して充電されるコンデンサ
の電荷を用いる事を特徴としている。
Further, the power supply of the auxiliary gate circuit of the drive circuit is characterized by using the charge of a capacitor charged through the double gate IGBT when the double gate IGBT is turned on.

【0015】この発明によれば、n型ベース拡散層に蓄
積したキャリアの排出状態が素子のドレイン電圧で間接
的に観測でき、常にn型ベース拡散層に蓄積したキャリ
アが排出した直後に主ゲートG1をオフする事が可能と
なり、最適のターンオフ特性で駆動することができる。
According to the present invention, the discharge state of the carriers accumulated in the n-type base diffusion layer can be indirectly observed by the drain voltage of the element, and the main gate is always kept immediately after the carriers accumulated in the n-type base diffusion layer are exhausted. G1 can be turned off, and driving can be performed with optimal turn-off characteristics.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明の実施例の駆動回路を示
す。100はダブルゲートIGBTであり、ソース端子
Sを接地し、ドレイン端子Dに負荷Lを介し主電源EM
の電圧を受ける状態で使用される。このダブルゲートI
GBT100の主ゲートG1と補助ゲートG2には、そ
れぞれソース端子Sとドレイン端子Dを基準電位点とし
て制御信号が与えられる。このために主ゲートG1の電
源Eg1が接地側に、補助ゲートG2の電源が高電圧側
にそれぞれ設けられる。この補助ゲートG2の電源回路
は、主ゲートG1の電源Eg1の高電位側に接続された
ダイオードDbと、このダイオードDbのカソードとダ
ブルゲートIGBT100のドレイン間に接続されたコ
ンデンサCbとからなる。ダブルゲートIGBT100
がオンすると、主ゲートG1の電源Eg1からダイオー
ドDb、コンデンサCb、ダブルゲートIGBT100
を介してコンデンサCbの充電電流が流れ、コンデンサ
Cbには主ゲートG1の電源Eg1とほぼ同じ電圧の電
荷が充電される。また、ダブルゲートIGBT100に
はこれと並列にダブルゲートIGBT100のドレイン
・ソース間電圧を観測する回路を構成する素子200と
抵抗Rが接続されている。具体的には特開平9−148
579に示された手段が用いられる。さらに、この駆動
回路にはレベルシフタMOS300と、第1の遅延パル
ス発生回路(DP1)500と、第2の遅延パルス発生
回路(DP2)600と、第1のラッチ回路(LC1)
700と、第2のラッチ回路(LC2)800と、電圧
判定回路(CMP)900と、補助ゲート回路400と
から構成されている。
FIG. 1 shows a driving circuit according to an embodiment of the present invention. A double gate IGBT 100 has a source terminal S grounded and a drain terminal D connected to a main power supply E M via a load L.
It is used under the condition of receiving the voltage. This double gate I
A control signal is applied to the main gate G1 and the auxiliary gate G2 of the GBT 100 using the source terminal S and the drain terminal D as reference potential points, respectively. For this purpose, the power supply Eg1 of the main gate G1 is provided on the ground side, and the power supply of the auxiliary gate G2 is provided on the high voltage side. The power supply circuit of the auxiliary gate G2 includes a diode Db connected to the high potential side of the power supply Eg1 of the main gate G1, and a capacitor Cb connected between the cathode of the diode Db and the drain of the double gate IGBT100. Double gate IGBT100
Is turned on, the diode Db, the capacitor Cb, the double gate IGBT 100
, A charging current of the capacitor Cb flows, and the capacitor Cb is charged with a charge having substantially the same voltage as the power supply Eg1 of the main gate G1. In addition, to the double-gate IGBT 100, an element 200 constituting a circuit for observing a drain-source voltage of the double-gate IGBT 100 and a resistor R are connected in parallel. Specifically, Japanese Patent Laid-Open No. 9-148
Means shown at 579 are used. Further, the driving circuit includes a level shifter MOS 300, a first delay pulse generation circuit (DP1) 500, a second delay pulse generation circuit (DP2) 600, and a first latch circuit (LC1).
700, a second latch circuit (LC2) 800, a voltage determination circuit (CMP) 900, and an auxiliary gate circuit 400.

【0018】次に、この駆動回路の動作を図2に示すタ
イミングチャートを用いながら説明する。まず、図2の
(a)に示すように制御信号を駆動回路の入力端子IN
に入力する。すると、第1の遅延パルス発生回路500
からは図2の(b)に示すように幅W1のパルスが出力
される。ここで、このパルスの幅W1はダブルゲートI
GBT100のターンオン時間よりも若干長く設定され
ている。また、第1の遅延パルス発生回路500のパル
スは、第1のラッチ回路700と第2のラッチ回路80
0のセット入力端子に入力され、第1のラッチ回路70
0ではパルスの立ち上がりで出力がセットされ、第2の
ラッチ回路800ではパルスの立ち下がりで出力がセッ
トされるようになっている。したがって、駆動回路の入
力端子INに信号が入ると、ダブルゲートIGBT10
0の主ゲートG1には正の電圧が印可され、ダブルゲー
トIGBT100はターンオンする。ここで、上記W1
の期間は電圧観測回路の素子200のゲートには電圧が
印加されず、ダブルゲートIGBT100の電圧を観測
しないようにしてある。これは、ターンオン過渡状態の
電圧を検出しないためである。
Next, the operation of the driving circuit will be described with reference to a timing chart shown in FIG. First, as shown in FIG. 2A, a control signal is supplied to an input terminal IN of the drive circuit.
To enter. Then, the first delay pulse generation circuit 500
2 outputs a pulse having a width W1 as shown in FIG. Here, the width W1 of this pulse is
It is set slightly longer than the turn-on time of the GBT 100. Further, the pulse of the first delay pulse generation circuit 500 is supplied to the first latch circuit 700 and the second latch circuit 80.
0 to the first latch circuit 70
At 0, the output is set at the rising edge of the pulse, and in the second latch circuit 800, the output is set at the falling edge of the pulse. Therefore, when a signal enters the input terminal IN of the drive circuit, the double gate IGBT 10
A positive voltage is applied to the 0 main gate G1, and the double gate IGBT 100 is turned on. Here, the above W1
During the period, no voltage is applied to the gate of the element 200 of the voltage observation circuit, and the voltage of the double gate IGBT 100 is not observed. This is because the voltage in the turn-on transient state is not detected.

【0019】次に、駆動回路の入力端子INに入力する
信号を零にすると、第2の遅延パルス発生回路600か
らは図2の(c)に示すような幅W2のパルスが出力され
る。このパルスの幅W2は数μ秒に設定されていて、レ
ベルシフタMOS300のゲートと第2のラッチ回路8
00のリセット端子に入力される。これによって、レベ
ルシフトMOS300が動作し、補助ゲート回路400
からダブルゲートIGBT100の補助ゲートG2に正
の電圧が印可され、第2チャネル領域CH2を介して第
2のn型ソース拡散層9がn型バッファ層7と導通する
から、結局ドレイン電極10はn型バッファ層7と短絡
され、素子内に蓄積した電子はn型バッファ層7−第2
チャネル領域CH2−第2のn型ソース拡散層9を通っ
てドレイン電極10へ抜け、正孔はp型ベース拡散層2
を通ってソース電極4へ抜ける。すると、ダブルゲート
IGBT100のドレイン・ソース間電圧が上昇し、こ
の電圧が電圧判定回路900の設定値を越えると、図2
(g)に示すように電圧判定回路900からパルスが出
力され、第1のラッチ回路700のリセット端子に入力
する。これによって、図2(d)に示すようにダブルゲ
ートIGBT100の主ゲートG1の信号はオフし、第
1チャネル領域CH1はオフ状態となり、第1のn型ソ
ース拡散層3からn型ベース拡散層1への電子注入は停
止し、ダブルゲートIGBT100はターンオフする。
Next, when the signal input to the input terminal IN of the drive circuit is set to zero, a pulse having a width W2 as shown in FIG. 2C is output from the second delay pulse generation circuit 600. The width W2 of this pulse is set to several μsec, and the gate of the level shifter MOS 300 and the second latch circuit 8
00 is input to the reset terminal. As a result, the level shift MOS 300 operates and the auxiliary gate circuit 400
, A positive voltage is applied to the auxiliary gate G2 of the double-gate IGBT 100, and the second n-type source diffusion layer 9 conducts with the n-type buffer layer 7 via the second channel region CH2. The electrons that are short-circuited with the buffer layer 7 and accumulated in the device are transferred to the n-type buffer layer 7-
The channel region CH2 passes through the second n-type source diffusion layer 9 to the drain electrode 10, and holes are removed from the p-type base diffusion layer 2.
Through to the source electrode 4. Then, the voltage between the drain and the source of double-gate IGBT 100 rises, and when this voltage exceeds the set value of voltage determination circuit 900, FIG.
As shown in (g), a pulse is output from the voltage determination circuit 900 and input to the reset terminal of the first latch circuit 700. As a result, as shown in FIG. 2D, the signal of the main gate G1 of the double-gate IGBT 100 is turned off, the first channel region CH1 is turned off, and the first n-type source diffusion layer 3 to the n-type base diffusion layer The injection of electrons into 1 stops, and the double-gate IGBT 100 turns off.

【0020】このように、本発明の駆動方法では主ゲー
トG1をオフするタイミングを素子の電圧で決定してお
り、間接的に素子内部のキャリアの排出状態を観測し、
常に素子内部に蓄積したキャリアが排出した直後に主ゲ
ートG1をオフしている。
As described above, in the driving method according to the present invention, the timing for turning off the main gate G1 is determined by the voltage of the element, and the state of discharging carriers inside the element is indirectly observed.
The main gate G1 is always turned off immediately after the carriers accumulated inside the element are discharged.

【0021】尚、上記実施例では一つのダブルゲートI
GBTでの駆動方法について説明したが、本発明は上記
実施例に限定されるものではない。例えば、ダブルゲー
トIGBTを複数個用いたインバータ装置等にも適応で
きる。また、ダブルゲートIGBTをダブルゲートGT
OやダブルゲートEST、ダブルゲートSITに変える
こともできる。さらに、本発明の構成を同一基板に集積
化する事も可能である。
In the above embodiment, one double gate I
Although the driving method in the GBT has been described, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the present invention can be applied to an inverter device using a plurality of double-gate IGBTs. In addition, a double gate IGBT is replaced with a double gate GT.
O, double gate EST, and double gate SIT can be used. Further, the structure of the present invention can be integrated on the same substrate.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、素子
内部に蓄積したキャリアの排出状態を素子のドレイン・
ソース間電圧で間接的に観測して、素子内部に蓄積した
キャリアが排出した直後に主ゲートG1をオフしてお
り、常に最適のターンオフ特性で駆動することが可能と
なる。この結果、高速で低損失の装置が提供できる。
As described above, according to the present invention, the discharge state of the carriers accumulated inside the device is determined by the drain and drain of the device.
The main gate G1 is turned off immediately after the carriers accumulated inside the element are discharged, as observed indirectly with the source-to-source voltage, so that the drive can always be performed with the optimal turn-off characteristics. As a result, a high-speed and low-loss device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の駆動回路。FIG. 1 shows a driving circuit of the present invention.

【図2】本発明の駆動回路のタイミングチャート。FIG. 2 is a timing chart of a driving circuit of the present invention.

【図3】従来のIGBTの断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional IGBT.

【図4】従来のダブルゲートIGBTの断面図。FIG. 4 is a sectional view of a conventional double gate IGBT.

【図5】ダブルゲートIGBTの等価回路。FIG. 5 is an equivalent circuit of a double gate IGBT.

【図6】ダブルゲートIGBTのシンボル図。FIG. 6 is a symbol diagram of a double gate IGBT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n型ベース拡散層 2…p型ベース拡散層 3…第1のn型ソース拡散層 4…ソース電極 5…ゲート絶縁膜 6…主ゲート電極 7…n型バッファ層 8…p型ドレイン拡散層 9…第2のn型ソース拡散層 10…ドレイン電極 11…ゲート絶縁膜 12…補助ゲート電極 100…ダブルゲートIGBT 200…電圧検出素子 300…レベルシフタMOS 400…補助ゲート回路 500…第1の遅延パルス発生回路 600…第2の遅延パルス発生回路 700…第1のラッチ回路 800…第2のラッチ回路 900…電圧判定回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n-type base diffusion layer 2 ... p-type base diffusion layer 3 ... 1st n-type source diffusion layer 4 ... source electrode 5 ... gate insulating film 6 ... main gate electrode 7 ... n-type buffer layer 8 ... p-type drain diffusion Layer 9 Second n-type source diffusion layer 10 Drain electrode 11 Gate insulating film 12 Auxiliary gate electrode 100 Double gate IGBT 200 Voltage detection element 300 Level shifter MOS 400 Auxiliary gate circuit 500 First delay Pulse generating circuit 600: second delayed pulse generating circuit 700: first latch circuit 800: second latch circuit 900: voltage determining circuit

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) H03K 17/56 Z Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) H03K 17/56 Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】低濃度の半導体層と、 この半導体層の表面に選択的に形成された第1導電型ベ
ース拡散層と、 この第1導電型ベース拡散層の表面に選択的に形成され
た第2導電型ソース拡散層と、 前記第1導電型ベース拡散層と同じ側の前記半導体層の
表面に選択的に形成された第2導電型バッファ層と、 この第2導電型バッファ層の表面に選択的に形成された
第1導電型ドレイン拡散層と、 この第1導電型ドレイン拡散層の表面に選択的に形成さ
れた第1の第2導電型拡散層と、 前記第1導電型ベース拡散層と前記第2導電型バッファ
層とに挟まれた領域の前記半導体層の表面に形成された
低濃度の第2の第2導電型拡散層と、 前記第1導電型ベース拡散層および前記第2導電型ソー
ス拡散層にまたがってコンタクトするソース電極と、 前記第1導電型ドレイン拡散層および前記第1の第2導
電型拡散層にまたがってコンタクトするドレイン電極
と、 前記第2導電型ソース拡散層と前記第2の第2導電型拡
散層とに挟まれた領域の前記第1導電型ベース拡散層の
表面にゲート絶縁膜を介して形成された主ゲート電極
と、 前記第2導電型バッファ層と前記第1の第2導電型拡散
層とに挟まれた領域の前記第1導電型ドレイン拡散層の
表面にゲート絶縁膜を介して形成された補助ゲート電極
とを具備するダブルゲートIGBTの駆動回路におい
て、 前記ダブルゲートIGBTの駆動回路には、前記ダブル
ゲートIGBTのドレイン・ソース間の電圧を観測する
回路と、前記主ゲート電極にオン、オフの信号を与える
回路と、前記補助ゲート電極にオン、オフの信号を与え
る回路を有し、 前記ダブルゲートIGBTをターンオフする時、始めに
前記補助ゲート電極をオフし、次に前記ドレイン・ソー
ス間の電圧を観測する回路でIGBTのドレイン・ソー
ス間の電圧を観測し、この電圧が所定の電圧を超えた時
点で前記主ゲート電極をオフすることを特徴とするダブ
ルゲートIGBTの駆動方法。
1. A low-concentration semiconductor layer, a first conductivity type base diffusion layer selectively formed on a surface of the semiconductor layer, and a first conductivity type base diffusion layer selectively formed on a surface of the first conductivity type base diffusion layer. A second conductivity type source diffusion layer, a second conductivity type buffer layer selectively formed on the surface of the semiconductor layer on the same side as the first conductivity type base diffusion layer, and a surface of the second conductivity type buffer layer A first conductivity type drain diffusion layer selectively formed on the first conductivity type drain diffusion layer; a first second conductivity type diffusion layer selectively formed on the surface of the first conductivity type drain diffusion layer; A low-concentration second second-conductivity-type diffusion layer formed on a surface of the semiconductor layer in a region sandwiched between the diffusion layer and the second-conductivity-type buffer layer; A source electrode contacting over the second conductivity type source diffusion layer; A drain electrode in contact with the first conductivity type drain diffusion layer and the first second conductivity type diffusion layer, and sandwiched between the second conductivity type source diffusion layer and the second second conductivity type diffusion layer; A main gate electrode formed on the surface of the base diffusion layer of the first conductivity type in the separated region via a gate insulating film; and the buffer layer of the second conductivity type and the first diffusion layer of the second conductivity type. A driving circuit for a double-gate IGBT, comprising: an auxiliary gate electrode formed on a surface of the first-conductivity-type drain diffusion layer in a separated region via a gate insulating film; A circuit for observing a voltage between the drain and the source of the double gate IGBT, a circuit for providing an on / off signal to the main gate electrode, and a circuit for providing an on / off signal to the auxiliary gate electrode. When the double-gate IGBT is turned off, the auxiliary gate electrode is first turned off, and then the voltage between the drain and source of the IGBT is observed by a circuit for observing the voltage between the drain and source. And turning off the main gate electrode when the voltage exceeds a predetermined voltage.
【請求項2】前記駆動回路の補助ゲート回路の電源は、
前記ダブルゲートIGBTがオンしている時にこのダブ
ルゲートIGBTを通して充電されるコンデンサの電荷
を用いる事を特徴とする請求項1記載のダブルゲートI
GBTの駆動方法。
2. A power supply for an auxiliary gate circuit of the driving circuit,
2. The double gate I according to claim 1, wherein when the double gate IGBT is turned on, a charge of a capacitor charged through the double gate IGBT is used.
GBT driving method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111030431A (en) * 2018-10-09 2020-04-17 三菱电机株式会社 Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips
US10720918B2 (en) 2018-10-09 2020-07-21 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device
CN111030431B (en) * 2018-10-09 2023-06-09 三菱电机株式会社 Semiconductor device with a semiconductor device having a plurality of semiconductor chips

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