JP2002371945A

JP2002371945A - Ｉｇｂｔを用いた車載イグナイタ

Info

Publication number: JP2002371945A
Application number: JP2001180987A
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: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2002-12-26
Anticipated expiration: 2021-06-15
Also published as: JP4052815B2

Abstract

(57)【要約】【課題】損失が少なく信頼性の高い内燃機関用点火回路
を提供すること。【解決手段】本発明のイグナイタは、コレクタ端子とエ
ミッタ端子とゲート端子を有する絶縁ゲート半導体素子
と、絶縁ゲート半導体素子に流れる電流が一定の値を超
えたときにゲート端子の電圧を制御して電流を制限する
電流制御回路と、コレクタの電位を検出する電圧監視回
路と、電圧監視回路の出力をうけてゲート端子に流れる
電流を制御する制御電流調整回路を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の点火装置で
あるイグナイタと、それに使用する絶縁ゲート型半導体
装置とに係り、特に定電流制御機能を有する絶縁ゲート
型半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、自動車の点火装置であるイグナイ
タのスイッチには絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
（ＩＧＢＴ）が広く使用されており、中でも近年は、保
護機能を内蔵したイグナイタ用ＩＧＢＴが増えてきてい
る。保護機能を内蔵したＩＧＢＴが、特開平９−２８０
１４７号公報に開示されている。

【０００３】前記特開平９−２８０１４７号公報には、
電流制限機能を内蔵したＩＧＢＴの電流振動の抑制方法
が開示されている。図２に特開平９−２８０１４７号公
報に開示のＩＧＢＴ及びその電流制限回路を示す。図２
において、符号２０１はバッテリー、２０２はイグニッ
ションコイル、２０３はＩＧＢＴ、２０４はスパークプ
ラグ、２０５は抵抗、２０６は高耐圧定電流素子、２０
７はツェナーダイオード、２０８はダイオード、２０
９，２１０は抵抗、２１１はコンデンサ、２１２はトラ
ンジスタ、２１３は抵抗、２１４は駆動回路である。

【０００４】この回路の動作を説明する。はじめにＩＧ
ＢＴ２０３がオフの状態を考える。この状態では駆動回
路２１４からは信号が出ておらず、ＩＧＢＴ２０３のゲ
ートは０Ｖになっている。一方、ＩＧＢＴ２０３がオフ
であるのでバッテリー２０１からイグニッションコイル
２０２を介してＩＧＢＴ２０４に至るいわゆる主回路に
は電流が流れておらず、ＩＧＢＴ２０４のコレクタとエ
ミッタの間にはバッテリー電圧が印加されている。

【０００５】次にＩＧＢＴのオン状態を説明する。駆動
回路２１４からオンの信号がＩＧＢＴ２０４のゲートに
入力されると、ＩＧＢＴ２０３がオンし、主回路に電流
が流れはじめる。次にＩＧＢＴを再びオフにすると、主
回路の電流が急激に遮断されるために、イグニッション
コイル２０２の１次端子の両端には数百Ｖの高電圧が発
生する。この電圧がイグニッションコイルの２次時側に
数万Ｖに昇圧されて伝わり、スパークプラグを放電させ
る。

【０００６】前記回路には二種類の保護回路が記載され
ている。一つは過電圧保護回路である。前述のＩＧＢＴ
がオン状態からオフ状態に移る時、スパークプラグに何
らかのトラブルがあって放電できなかった場合には、イ
グニッションコイル２０２の１次端子の電圧は増大し続
ける。このため、予め定められた所定の電圧以上になる
と電圧を制限するツェナーダイオード２０７がＩＧＢＴ
のコレクタとゲートの間に設けられている。

【０００７】二つ目は電流制限回路である。ＩＧＢＴに
流れる電流の最大値は駆動回路によりＩＧＢＴがオンし
ている時間に比例して大きくなるが、何らかのトラブル
でこの時間が長くなった場合にＩＧＢＴに大電流が流れ
る場合がある。そこで、IGBTの電流が予め定められた電
流値を超えると、２０５の両端に発生する電圧がトラン
ジスタ２１２をオンさせてＩＧＢＴのゲート電圧を引き
下げ、ＩＧＢＴに流れる電流を制限する機能を有してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この電流制限回路には
電流振動が起こりやすいと言う問題があったが、特開平
９−２８０１４７号公報では、電流制限動作時にコレク
タからゲートに低電流を供給する回路、すなわち高耐圧
低電流素子２０６，抵抗２０９を付加する事でこの問題
を解決している。

【０００９】しかしながら、特開平９−２８０１４７号
公報では、振動抑制のためにコレクタからゲートへ電流
を供給する構成となっているため、コレクタからゲート
への漏れ電流が大きい問題がある。この漏れ電流とは、
ＩＧＢＴがオフしている状態でバッテリーから流れ続け
る電流や、スパークプラグの放電時の高い電圧印加時な
どにコレクタからゲートに流れる電流を指す。

【００１０】漏れ電流を減らすためにはコレクタからゲ
ートへの電流供給量を低減すればよいが、一方で電流振
動を抑制するためには、コレクタからゲートにある程度
の電流を供給する必要がある。ある程度の電流とは、電
流振動の原因となるゲート電圧の振動が発生しそうにな
った時にこれを押さえ込めるだけの電流であり、これは
駆動回路のインピーダンスやＩＧＢＴのゲートエミッタ
間の容量などにより決まる。特に大きいＩＧＢＴチップ
になるとゲートエミッタ間の容量も大きくなるために、
これに応じた大きな電流をコレクタから供給する必要が
生じ、漏れ電流も増大する。この漏れ電流が増大する
と、オフ状態での損失が増大し、バッテリーに蓄えられ
た電気を消費する問題がある。また、スパークプラグへ
の点火の際に漏れ電流による損失の分だけ点火エネルギ
ーが減少し、自動車の燃焼効率の悪化などの原因とな
る。さらに、ＩＧＢＴの初期不良の選別の際に実施する
コレクタとエミッタ間の漏れ電流チェックができなくな
り、信頼性が低下する問題も有している。

【００１１】本発明の目的は上記の問題を解決し、損失
が少なく信頼性の高い内燃機関用点火回路を提供するこ
とである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のイグナイタは、
コレクタ端子とエミッタ端子とゲート端子を有する絶縁
ゲート半導体素子と、絶縁ゲート半導体素子に流れる電
流が一定の値を超えたときにゲート端子の電圧を制御し
て電流を制限する電流制御回路と、コレクタの電位を検
出する電圧監視回路と、電圧監視回路の出力をうけてゲ
ート端子に流れる電流を制御する制御電流調整回路を備
える。

【００１３】本発明のイグナイタによれば、コレクタ端
子からは電圧監視回路による信号だけにし、この信号に
応じて振動抑制電流をゲートから供給するため、コレク
タの漏れ電流を低減でき、漏れ電流による損失を削減で
きる。また、漏れ電流を低減できると、ＩＧＢＴの漏れ
電流検査を実施できるので、ＩＧＢＴの信頼性が向上す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を詳しく説明する。

【００１５】（実施例１）図１に本実施例のイグナイタ
の等価回路を示す。図１において図２と同一の構成要素
には同じ符号が付してある。図１の構成を説明すると、
バッテリー２０１とイグニッションコイル２０２の１次
側コイルと電流検出端子を有するIGBT100とが直列接続
されている。イグニッションコイル２０２の２次側はス
パークプラグ２０４に接続されている。ＩＧＢＴ１００
の電流検出端子には、電流検出用の抵抗２０５が接続さ
れており、ＩＧＢＴ１００と抵抗２０５との接続点がコ
ンパレータ１１０に入力されている。コンパレータ１１
０には基準電圧を生成する定電圧電源１１１からの信号
も入力されている。一方、コンパレータ１１０の出力は
ＩＧＢＴのゲートとエミッタの間に接続されたＭＯＳＦ
ＥＴ１０４のゲートに接続されている。ＩＧＢＴ１００
のゲートは抵抗１０７と１０８とを介してゲート端子に
接続されている。抵抗１０７にはダイオード１０６が並
列に接続されている。抵抗１０１と抵抗１０２の直列接
続回路はＩＧＢＴ１００と並列に接続され、この直列接
続された抵抗の中点がＭＯＳＦＥＴ１０４のゲートに接
続されている。ＭＯＳＦＥＴ１０４のソースはＩＧＢＴ
１００のゲートに接続され、ドレインは、抵抗１０５を
介して駆動回路２１４に接続されている。

【００１６】本実施例では、振動抑制電流をコレクタ電
圧に同期して駆動回路から供給した。この動作を図１の
等価回路図および図３の動作波形図で説明する。

【００１７】初めにＩＧＢＴがオフの状態を説明する。
駆動回路の出力は０Ｖになっており、ＩＧＢＴはオフし
ている。この時、ＩＧＢＴ１００の両端にはバッテリー
電圧が印加しており、ＭＯＳＦＥＴ１０４のゲートには
抵抗１０１と１０２で分圧された電圧が印加され、ＭＯ
ＳＦＥＴ１０４はオンしている。しかし、入力電力が０
Ｖであるため、ＭＯＳＦＥＴ１０４には電流は流れな
い。

【００１８】次に時刻ｔ１で、ＩＧＢＴがオンした状態
を説明する。図３において時刻ｔ１で駆動回路からゲー
トに駆動電圧が出力されると、ＩＧＢＴがオンし、バッ
テリーからイグニッションコイルの１次側を通ってＩＧ
ＢＴに電流が流れる。ＩＧＢＴ１００に電流が流れる
と、コレクタ電圧は急激に減少し、数Ｖ程度まで低下す
る。このとき、抵抗１０１，１０２の接続点の電圧は、
非常に小さな値になり、ＭＯＳＦＥＴ１０４のしきい値
電圧以下になるよう設定してあるため、ＭＯＳＦＥＴ１
０４は動作しない。

【００１９】ＩＧＢＴがオンの状態で電流値が増加し続
け、予め定められた所定の電流値を超えると、抵抗２０
５の両端に発生する検出電圧が定電圧電源１１１により
生成される基準電圧より高くなり、コンパレータ１１０
が信号を出力し、MOSFET109がオンする。ＭＯＳＦＥＴ
１０９がオンするとＩＧＢＴのゲート電圧が低減し、Ｉ
ＧＢＴの電流の増加が制限される。コレクタ電流が一定
値に制限されるとコレクタ電圧が急激に増大し振動が発
生する。しかしながら、本実施例によれば、コレクタ電
圧が増大すると抵抗１０１と１０２の中点の電位も増加
し、MOSFET104をオンさせる。ＭＯＳＦＥＴ１０４がオ
ンすると、抵抗１０７，１０８とダイオードを通して、
ゲート端子からＩＧＢＴのゲートに電流が流れ込み、ゲ
ート電圧を増大させ、コレクタ電圧の増大を抑制して振
動を防止する。

【００２０】この時に供給される振動抑制電流が大きい
ほど振動抑制の効果が高い。しかし、供給電流が大きす
ぎるとＩＧＢＴのゲート電圧が過剰に増大するため一定
電流に制御できなくなる。発明者の実験によればゲート
電流制御回路であるＭＯＳＦＥＴ１０９の出力電流の最
小値及び最大値は図４のような範囲である。図４はゲー
ト端子からＭＯＳＦＥＴ１０４を通して供給される振動
抑制電流と、イグニッションコイルの２次側に発生する
電圧の関係を示す。振動抑制電流を増大するとイグニッ
ションコイルの２次側に発生する電圧を抑制できる。こ
の２次側の電圧が１０００Ｖを越えると、点火プラグが
放電し、エンジンの誤動作を引き起こす。このため、振
動抑制電流を１μＡ以上にすることが好ましい。一方、
この供給電流を増加させてゆくとＩＧＢＴのゲート電圧
そのものが増大し、精度が高い定電流制御が困難にな
る。

【００２１】次にＩＧＢＴがオン状態からオフ状態にな
る、所謂ターンオフ時の説明をする。ＩＧＢＴをオフす
るために入力電圧を０Ｖもしくは負の電圧にすると、IG
BTがオフしコレクタ電流が減少する。コレクタ電流が減
少し始めるとイグニッションコイルのインダクタンス成
分により、ＩＧＢＴのコレクタ端子側に高い電圧が発生
し、ＩＧＢＴに印加される。印加された電圧は抵抗１０
１と１０２の中点の電位を増大させＭＯＳＦＥＴ１０４
をオンさせる。しかしこの時、入力電圧が０Ｖもしくは
負の電圧になっているためＭＯＳＦＥＴ１０４がオンし
てもゲート端子からＩＧＢＴのゲートには電流が流れ
ず、ＩＧＢＴが誤動作することはない。

【００２２】以上説明したように本実施例によれば、振
動の発生する電流制限開始時だけに、コレクタ電圧の増
加に呼応した電流が駆動回路からＩＧＢＴのゲートに供
給されることで振動を抑制できる。この構成によれば、
振動抑制のためにＩＧＢＴに供給する電流をコレクタか
ら供給するのではなくゲートから供給することで、コレ
クタの漏れ電流を極めて小さくできる。コレクタの漏れ
電流を小さくできるためにＩＧＢＴ本体のコレクタ漏れ
電流による選別が可能になり、ＩＧＢＴの信頼性が向上
する。

【００２３】（実施例２）図５に本実施例のイグナイタ
の回路図を示す。図５において図１乃至図４と同一の構
成要素には同じ符号が付してある。本実施例では振動抑
制電流を外部の電源から供給するための端子５０１を設
けた。振動抑制電流を駆動回路から供給する方法では、
駆動電圧が何らかの原因で低下した場合に、十分な振動
抑制電流を供給できなくなる場合がある。特に、ＩＧＢ
Ｔの制御の応答性を向上させるためにマイクロコントロ
ーラなどにより直接ＩＧＢＴを駆動する場合には、駆動
電圧が５Ｖ程度と低く、振動抑制電流を供給しにくい。
本実施例によれば、外部の別電源より振動抑制電流を供
給することで常に十分な振動抑制電流を供給できるため
に、安定した振動抑制動作を実現できる。

【００２４】（実施例３）図６に本実施例のイグナイタ
を示す。図６において図１乃至図５と同一の構成要素に
は同じ符号が付してある。本実施例では抵抗１０１と１
０２とをＩＧＢＴのゲートに接続し、コレクタからの電
流をゲートに供給できるようにした。このような構成
で、駆動回路からの振動抑制電流の供給に加えて、コレ
クタからも直接振動抑制電流が供給されるので、実施例
２で説明したように駆動電圧が低下して振動抑制電流の
供給が減少したときでも、コレクタからの直接電流の供
給があるために、安定した振動抑制動作を維持できる。
また、従来技術と異なり、振動抑制電流は駆動回路から
大部分は供給される構成となっているために、コレクタ
からゲートへの供給電流は十分に小さくてもよく、従っ
て、コレクタの漏れ電流は最小限に抑制できる。また、
本実施例はＭＯＳＦＥＴ１０４に生じる若干の遅れ時間
の間に、抵抗１０１と１０２とから、直接振動抑制電流
を供給することで、時間応答の早い動作を実現できる。

【００２５】（実施例４）図７に本実施例のイグナイタ
の等価回路を示す。図７において図１乃至図６と同一の
構成要素には同じ符号を付してある。本実施例ではＭＯ
ＳＦＥＴ７０１のゲートを定電圧電源１１１の出力端子
に接続し、ＭＯＳＦＥＴ１０４に流れる電流を一定に保
つ。

【００２６】本実施例の動作を説明する。入力電圧が印
加されるとＩＧＢＴが動作しコレクタ電流が流れはじめ
る。コレクタ電流が所定の電流値を超えると定電流制御
回路が動作しコレクタ電流を一定に制限すると、抵抗１
０１と、１０２との接続点に電圧が発生しＭＯＳＦＥＴ
１０４がオンし振動抑制電流を流す。この振動抑制電流
はＭＯＳＦＥＴ７０１のゲート電圧が、定電圧電源１１
１の出力より決まるため一定の電流を供給できる。この
ような構成により、安定した振動抑制電流を供給でき制
限電流値のばらつきを抑えることができるためＩＧＢＴ
の電流容量を小さくでき、チップサイズを小型化でき
る。

【００２７】（実施例５）図８は本実施例のイグナイタ
用ＩＧＢＴの断面図を示す。本実施例では、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、回路素子が酸化膜によ
って分離されているため寄生動作がない。

【００２８】図８において、符号１２０１はエミッタ電
極、１２０２はゲート電極、1203は層間絶縁膜、１２０
４はゲート酸化膜、１２０５はＭＯＳＦＥＴのソース電
極、１２０６はＭＯＳＦＥＴのゲート電極、１２０７は
ＭＯＳＦＥＴのドレイン電極、１２０８は抵抗のエミッ
タ側電極、１２０９は抵抗の中間電極、１２１０はガー
ドリング、１２１１はＩＧＢＴのｎ型ソース層、１２１
２はｐ型ベース層、１２１３はｐ型ＦＬＲ層、１２１４
はＭＯＳＦＥＴのｎ型ソース層、１２１５はＭＯＳＦＥ
Ｔのチャネル層、１２１６はｎ型ドレイン層、１２１８
はＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗、１２１９はｎ型チャネルストッ
パー層、１２２０はｎ型ドリフト層、１２２１はｎ型バ
ッファ層、１２２２はｐ型コレクタ層、１２２３はコレ
クタ電極、１２２４はＩＧＢＴ領域、１２２５は耐圧保
持領域、１２２６は振動抑制電流供給回路、１２２７は
コレクタ電圧監視回路である。ｎ型ドリフト層１２２０
にｐ型ベース層１２１２を形成し、このｐ型ベース層１
２１２内にｎ型ソース層１２１１を形成する。ｎ型ドリ
フト層１２２０上にゲート酸化膜１２０４を介して、ゲ
ート電極１２０２を形成する。さらにゲート電極１２０
２上に層間絶縁膜１２０３を形成し、その上にエミッタ
電極１２０１をｐ型ベース層１２１２とｎ型ソース層１
２１１を短絡するように形成する。以上がＩＧＢＴ領域
１２２４である。

【００２９】次にＩＧＢＴの動作の説明をする。エミッ
タ電極１２０１に対して、コレクタ電極１２２３、及び
ゲート電極１２０２に正の電圧を印加すると、ゲート酸
化膜１２０４を介してゲート電極１２０２下に形成され
ているｐ型ベース層１２１２表面部分にチャネル領域が
形成され、ｎ型ソース層１２１１からチャネル領域を通
りｎ型ドリフト層１２２０に電子電流が流れる。この電
子電流はｐ型ベース層１２１２,ｎ型ドリフト層１２２
０,ｐ型コレクタ層１２２２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１２
２３からエミッタ電極１２０１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。

【００３０】ＩＧＢＴをオフする場合には、ゲート電極
１２０２の電位を０もしくは負にする。これによりゲー
ト電極１２０２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１２２２からｎ型ドリフト層１２
２０に正孔が注入され、高抵抗のｎ型ドリフト層１２２
０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１２２０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。

【００３１】コレクタ電圧監視回路１２２７はｎ型ドリ
フト層１２２０の上に酸化膜1217を形成する。さらにそ
の酸化膜１２１７上にＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８を形
成し、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８の一方をガードリン
グ１２１０に接するように形成し、他方をＩＧＢＴのゲ
ート電極１２０２と同電位になるように電極を形成す
る。また、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８の中点に電極を
形成し、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極１２０６と接続する
ように形成する。

【００３２】コレクタ電圧監視回路１２２７の動作を説
明する。コレクタ電圧が増大するとｐ型コレクタ層１２
２２，ｎ型バッファ層１２２１，ｎ型ドリフト層，ｎ型
チャネルストッパ層を通りガードリングにコレクタ電圧
が発生しＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８に加わるとＰｏｌ
ｙ−Ｓｉ抵抗１２１８の中点に電圧信号が発生する。

【００３３】振動抑制電流供給ＭＯＳＦＥＴはｎ型ドリ
フト層１２２０上に酸化膜１２１７を形成し、その酸化
膜１２１７上にＰｏｌｙ−Ｓｉを形成する。そのＰｏｌ
ｙ−Ｓｉに選択的に形成されたＭＯＳＦＥＴのｎ型ソー
ス層１２１４，ＭＯＳＦＥＴのｎ型ドレイン層１２１６
を形成する。ＭＯＳＦＥＴのｎ型ソース層１２１４とＭ
ＯＳＦＥＴのｎ型ドレイン層１２１６に挟まれる領域に
ｐ型チャネル層1215を形成する。

【００３４】振動抑制電流供給ＭＯＳＦＥＴの動作を説
明する。コレクタ電圧監視回路1227より信号が加わると
振動抑制電流供給ＭＯＳＦＥＴがオンし電流が供給され
る。電流が供給される期間は入力電圧が印加されてい
て、コレクタ電圧が高くなっている期間のみである。

【００３５】以上説明したように、本実施例によれば回
路素子が酸化膜上に形成できるため回路の寄生動作がな
くなるため回路の構成要素の自由度が増し、回路を小さ
くすることができチップサイズを小さくできる。

【００３６】（実施例６）図９は本実施例のイグナイタ
の回路図を示す。図９において図１乃至図８と同一の構
成要素には同じ符号が付してある。図９の構成を説明す
ると、ＩＧＢＴのコレクタとエミッタの間にコンデンサ
９０１と９０２を直列接続し、この接続点をＭＯＳＦＥ
Ｔ１０４のゲートに接続する。本実施例ではコレクタ，
エミッタ間の電圧をコンデンサで分圧した。コンデンサ
分圧することによりコレクタからの漏れ電流が問題とな
るＩＧＢＴオフ状態での漏れ電流を除去できる。

【００３７】（実施例７）図１０は本実施例のイグナイ
タの等価回路を示す。図１０において図１乃至図９と同
一の構成要素には同じ符号が付してある。図１０の構成
を説明する。ツェナーダイオード２０７は１段あたり数
Ｖ程度のダイオードを逆直列に数十段接続した構成とな
っている。数段分の所に端子を設けゲート電流制御MOSF
ET104 のゲート端子に接続する構成となっている。本実
施例ではクランプダイオードの一部に端子を設けコレク
タ電圧監視回路として使うことにより、回路面積が小さ
くなりチップサイズが小さくできる。また、コレクタリ
ーク電流も低減できることからＩＧＢＴのスクリーニン
グが可能となり初期不良の検出ができる。

【００３８】このように本実施例によれば回路面積が小
さくなり、チップサイズが低減でき低コスト化できる。
また、コレクタリーク電流が低減できるため、ＩＧＢＴ
本体の特性が評価できるため不良の検出が可能となり信
頼性が向上する。さらにコレクタリーク電流が低減され
ることにより、点火エネルギーが増大し燃焼効率が良く
なる。このため燃料の消費量が減少する。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のイグナイタ
によれば、コレクタリーク電流が低減でき、ＩＧＢＴの
スクリーニングが可能になり信頼性が向上する。また、
コレクタリーク電流が低減できることにより放電エネル
ギーが増大し、燃焼効率が向上するため省エネルギーの
効果がある。また、定電流制御値のばらつきを低減でき
るためにイグニッションコイルの小型化によりイグナイ
タシステムに小型化，低コスト化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のイグナイタの回路図である。

【図２】従来技術のイグナイタの回路図である。

【図３】実施例１のイグナイタの動作波形である。

【図４】実施例１における振動抑制回路の回路条件を示
すグラフである。

【図５】実施例２のイグナイタの回路図である。

【図６】実施例３のイグナイタの回路図である。

【図７】実施例４のイグナイタの回路図である。

【図８】実施例５のＩＧＢＴの断面模式図である。

【図９】実施例６のイグナイタの回路図である。

【図１０】実施例７のイグナイタの回路図である。

【符号の説明】

１００，２０３…ＩＧＢＴ、１０１，１０２，１０５，
１０７,１０８,２０５，２０９，２１０,２１３…抵
抗、１０３,２０７…ツェナーダイオード、１０４，１
０９，７０１…ＭＯＳＦＥＴ、１０６，２０８…ダイオ
ード、１１０…コンパレータ、１１１…定電圧電源、１
１２…ゲート端子、１１３…コレクタ端子、１１４…エ
ミッタ端子、２０１…バッテリー、２０２…イグニッシ
ョンコイル、２０４…スパークプラグ、２０６…高耐圧
定電流素子、２１１，９０１，９０２…コンデンサ、２
１２…トランジスタ、２１４…駆動回路、５０１…端
子、1201…エミッタ電極、１２０２…ゲート電極、１２
０３…層間絶縁膜、１２０４…ゲート酸化膜、１２０５
…ＭＯＳＦＥＴのソース電極、１２０６…ＭＯＳＦＥＴ
のゲート電極、１２０７…ＭＯＳＦＥＴのドレイン電
極、１２０８…抵抗のエミッタ側電極、１２０９…抵抗
の中間電極、１２１０…ガードリング、１２１１…ＩＧ
ＢＴのｎ型ソース層、１２１２…ｐ型ベース層、１２１
３…ｐ型ＦＬＲ層、１２１４…ＭＯＳＦＥＴのｎ型ソー
ス層、１２１５…ＭＯＳＦＥＴのチャネル層、１２１６
…ｎ型ドレイン層、１２１８…Ｐｏｌｙ−Ｓｉ抵抗、１
２１９…ｎ型チャネルストッパー層、１２２０…ｎ型ド
リフト層、１２２１…ｎ型バッファ層、１２２２…ｐ型
コレクタ層、１２２３…コレクタ電極、１２２４…ＩＧ
ＢＴ領域、１２２５…耐圧保持領域、１２２６…振動抑
制電流供給回路、１２２７…コレクタ電圧監視回路。

───────────────────────────────────────────────────── 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 ６５７Ｈ０１Ｌ 27/06 １０２ＦＦターム(参考） 3G019 EA13 FA02 FA04 FA05 FA06 FA12 FA18 5F048 AB10 AC04 AC10 BA16 BB05 BC07 BC16 BD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主電流を通電する一対の主端子と、前記主
電流を制御する制御端子を有する絶縁ゲート半導体素子
と、前記主電流が一定の値を超えたときに、前記制御電
極の電圧を制御して前記主電流を制限する電流制御回路
と、前記一対の主端子の電圧を検出する電圧監視回路
と、前記電圧監視回路の出力をうけて前期制御端子に流
れる電流を制御する制御電流調整回路とを備えることを
特徴とする車載イグナイタ。
【請求項２】前記電圧監視回路が、前記一対の主端子間
に接続された少なくとも２個以上の抵抗の直列回路と、
この直列回路の接続点の電位を出力することを特徴とす
る請求項１に記載の車載イグナイタ。
【請求項３】前記制御電流調整回路が、前記制御端子に
接続された制御電極抵抗と、前記制御電極抵抗と並列に
接続され、前記電圧監視回路から信号が出力されている
ときに電流を流すバイパス回路とからなることを特徴と
する請求項１乃至２のいずれかに記載の車載イグナイタ
用。
【請求項４】前記バイパス回路が、ドレインが前記制御
電極抵抗の一方の端子に、ソースが前記制御電極抵抗の
他方の端子に、ゲートが前記電圧監視回路の出力に接続
されたＭＯＳＦＥＴ備えていることを特徴とする請求項
１乃至３のいずれかに記載の車載イグナイタ。
【請求項５】前記バイパス回路のＭＯＳＦＥＴのドレイ
ンと前記制御電極抵抗の一方の端子との間に、抵抗とダ
イオードの直列回路が接続されたことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれかに記載の車載イグナイタ。
【請求項６】前記ＭＯＳＦＥＴのゲートと、前記一対の
主端子の電位の低い方の端子との間に、前記ゲートの電
位を一定に制限するダイオードを接続したことを特徴と
する請求項１乃至５のいずれかに記載の車載イグナイ
タ。
【請求項７】前記制御電極調整回路が、ドレインが電源
回路に、ソースが前記制御電極に、ゲートが前記電圧監
視回路の出力に接続されたＭＯＳＦＥＴを備えているこ
とを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の車載
イグナイタ。
【請求項８】前記電圧監視回路が、前記一対の主端子の
電位の高い方の端子と前記制御端子の間に接続された少
なくとも２個以上の抵抗の直列回路であり、この直列回
路の接続点の電位を出力する請求項１に記載の車載イグ
ナイタ。
【請求項９】前記バイパス回路のＭＯＳＦＥＴのドレイ
ンと前記制御電極抵抗の一方の端子の間に、抵抗とダイ
オードと電流制限用ＭＯＳＦＥＴの直列回路が接続さ
れ、前記電流制限用ＭＯＳＦＥＴのゲートが定電圧電源
の出力に接続されていることを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載の車載イグナイタ。
【請求項１０】前記絶縁ゲート半導体装置が、絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタ(ＩＧＢＴ)であることを特徴
とする請求項１乃至９のいずれかに記載の車載イグナイ
タ。
【請求項１１】一対の主表面を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の層内に一方導電型の第４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３の層と第４の層に接触する第
２の電極と、一方の主表面の第２電極と反対側の第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６の層と、第６の層
の一方の主表面に絶縁膜を介して第１の半導体層が形成
され、前記第１の半導体層に選択的に形成される他方導
電型の第７の層及び第８の層と、他方導電型の第７の層
と第８の層に挟まれる一方導電型の第９の層が形成さ
れ、前記第１の半導体層と離れて第２の半導体層を形成
され、前記第２の半導体層に選択的に形成される一方導
電型の第１０の層と、第１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１１の層を設け、一方の主表面の第１の半導体層において第７の層に接触
する第１の領域の第１の制御電極と接続する第３の電極
と、一方の主表面の第１の半導体層において第８の層に
接触する第４の電極と、第９の層の露出部分に絶縁膜を
介して形成される第２の制御電極と、一方の主表面の第
２の半導体層において一方に第１０の層に接触する第５
の電極と、他方に第１０の層に接触し第１１の層と接続
する第６の電極と、第５の電極と第６の電極に挟まれる
第１０の層に接触する第７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３の電極が接
続され、第１の領域の第１の制御電極と第２の領域の第
８の電極が接続され、第２の領域の第７の電極が第２の
制御電極に接続される構成であることを特徴とした車載
イグナイタ用ＩＧＢＴ。
【請求項１２】前記電圧監視回路が、前記一対の主端子
間に接続された少なくとも２個以上のコンデンサの直列
回路であり、この直列回路の接続点の電位を出力する請
求項１に記載の車載用イグナイタ。
【請求項１３】前期電圧監視回路がツェナーダイオード
の一部から電位を検出する構成となっていることを特徴
とする、請求項１に記載の車載用イグナイタ。