JP2005039948A - Semiconductor device and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely prevent the overheat of a main element by accurately detecting the temperature of the main element constituting a semiconductor device that controls an AC load. <P>SOLUTION: The semiconductor device is configured such that: an overheat detection part composed of an element having a positive temperature characteristic is arranged at a gate of the main element that constitutes the semiconductor device; the temperature of the main element is directly detected by the overheat detection part; and a gate signal is blocked so that the temperature of the main element does not reach the junction temperature of the element. By this configuration, the main element is prevented from being broken by the overheat without the need for using a complicated circuit constitution. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、エアコンや石油ファンヒータ等のACファンモータ、複写機等のACランプなどのAC負荷を制御する半導体装置、及び、AC負荷制御用の半導体装置を備えた電子機器に関する。   The present invention relates to a semiconductor device that controls an AC load, such as an AC fan motor such as an air conditioner or an oil fan heater, an AC lamp such as a copying machine, and an electronic device including the semiconductor device for AC load control.

半導体装置を構成するメイン素子のゲート制御部に過熱遮断機能を有する半導体装置として、DC負荷を制御する半導体装置においては、装置自体にダイオード等を使用し、過熱遮断機能をもたせた装置が知られている。   2. Description of the Related Art As a semiconductor device having an overheat cutoff function in a gate control unit of a main element constituting a semiconductor device, a semiconductor device using a diode or the like for the device itself and having an overheat cutoff function is known as a semiconductor device for controlling a DC load. ing.

一方、AC負荷を制御する半導体装置においては、サーミスタ等の電流制限素子を回路上で使用し、装置の温度異常を検出する方法は知られている。   On the other hand, in a semiconductor device that controls an AC load, a method of detecting a temperature abnormality of the device by using a current limiting element such as a thermistor on a circuit is known.

具体的には、例えば、サイリスタの熱破壊を防ぐため、サイリスタの冷却フィンに感熱サイリスタを固定するとともに、感熱サイリスタをサイリスタのゲート−カソード間に挿入し、サイリスタが所定の温度以上になると、サイリスタへのゲート信号を自動的に遮断するサイリスタの保護方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Specifically, for example, in order to prevent thermal destruction of the thyristor, the thermal thyristor is fixed to the cooling fin of the thyristor, and the thermal thyristor is inserted between the gate and the cathode of the thyristor. A method for protecting a thyristor that automatically shuts off the gate signal is proposed (for example, see Patent Document 1).

また、光結合素子において、正極性または負極性の温度係数を有する抵抗素子(感熱素子)を入力側(受光素子側)や出力側(発光素子側)に接続して素子を保護する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。   Also proposed is a method of protecting the optical coupling element by connecting a resistance element (thermal element) having a positive or negative temperature coefficient to the input side (light receiving element side) or output side (light emitting element side). (For example, see Patent Document 2).

さらに、温度検出機能を有する半導体装置に関するものとして、半導体素子の形成領域に、半導体チップの温度状況を検出する感熱素子が配置された半導体装置が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
実開昭58−70095号公報 特開平8−186285号公報 特開平10−116987号公報
Furthermore, as a semiconductor device having a temperature detection function, a semiconductor device in which a thermal element for detecting a temperature state of a semiconductor chip is arranged in a semiconductor element formation region has been proposed (for example, see Patent Document 3). .
Japanese Utility Model Publication No. 58-70095 JP-A-8-186285 JP-A-10-116987

しかしながら、上記した特許文献1〜3に記載の技術では以下のような課題がある。   However, the techniques described in Patent Documents 1 to 3 have the following problems.

まず、特許文献1に記載のサイリスタの保護方法は、サイリスタの熱破壊を防ぐため、サイリスタの冷却フィンに固定した感熱サイリスタを、サイリスタのゲート−カソード間に挿入し、サイリスタが所定の温度以上になると、サイリスタへのゲート信号を自動的に遮断する方法であり、サイリスタへのゲート信号を感熱サイリスタで遮断するには、感熱サイリスタの誤動作等の対策を実施する必要がある。このため、回路的に保護回路等を含めて設計を行う必要があって構造が複雑になる。また、サイリスタのゲート感度に適合した仕様でかつ冷却フィンへの熱伝導を考慮した感熱サイリスタを選択する必要がある。さらに、熱で感熱サイリスタ自身も発熱するので、サイリスタのゲート感度も変化する等を考慮した設計が必要になる。   First, in the thyristor protection method described in Patent Document 1, in order to prevent thermal destruction of the thyristor, a thermal thyristor fixed to the cooling fin of the thyristor is inserted between the gate and the cathode of the thyristor so that the thyristor is at a predetermined temperature or higher. In this case, the gate signal to the thyristor is automatically shut off. To shut off the gate signal to the thyristor with the thermal thyristor, it is necessary to take measures such as malfunction of the thermal thyristor. For this reason, it is necessary to design the circuit including a protection circuit and the like, which complicates the structure. In addition, it is necessary to select a thermal thyristor that has specifications that match the gate sensitivity of the thyristor and that considers heat conduction to the cooling fins. Furthermore, since the heat-sensitive thyristor itself generates heat due to heat, it is necessary to design in consideration of changes in the gate sensitivity of the thyristor.

特許文献2に記載の技術は、光結合素子において、正極性または負極性の温度係数を有する抵抗素子を用いて光結合素子を過熱から保護しようとするものであり、回路構成を簡易な構成とすることは可能であるが、メインの発熱素子から離間した位置に配置した感熱素子を回路的に使用するため、保護温度の設計が難しいという課題がある。   The technique described in Patent Document 2 is intended to protect the optical coupling element from overheating by using a resistance element having a positive or negative temperature coefficient in the optical coupling element, and a simple circuit configuration. Although it is possible to use a thermal element arranged at a position away from the main heating element in a circuit, there is a problem that it is difficult to design a protection temperature.

特許文献3には、半導体チップの温度状況を検出する感熱素子を配置することが記載されているが、その対象とする半導体素子は、バイポーラトランジスター、パワーIC等のDC負荷制御用の素子であり、AC負荷制御用の素子に関しては何ら提案されていない。   Patent Document 3 describes that a thermal element for detecting the temperature condition of a semiconductor chip is arranged. The target semiconductor element is an element for controlling a DC load such as a bipolar transistor or a power IC. No proposal has been made regarding an AC load control element.

本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、AC負荷を制御する半導体装置を構成するメイン素子の温度を、簡単な構成のもとに精度良く検知することが可能で、メイン素子の過熱を確実に防止することが可能な半導体装置と、そのような半導体装置を備えた電子機器の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can accurately detect the temperature of the main element constituting the semiconductor device that controls the AC load with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of reliably preventing overheating and an electronic device including such a semiconductor device.

本発明の半導体装置は、AC負荷を制御する装置であって、当該半導体装置を構成するメイン素子の温度を装置動作時に検知する過熱検知部を備え、その過熱検知部が正の温度特性を有する素子であり、前記メイン素子の温度が設定温度(例えば素子のジャンクション温度よりも所定量だけ低い温度)になったときに前記メイン素子のゲート信号を遮断するように構成されていることを特徴としている。   A semiconductor device of the present invention is a device that controls an AC load, and includes an overheat detection unit that detects a temperature of a main element constituting the semiconductor device during operation of the device, and the overheat detection unit has a positive temperature characteristic. An element, and is configured to block the gate signal of the main element when the temperature of the main element reaches a set temperature (for example, a temperature lower than a junction temperature of the element by a predetermined amount). Yes.

この発明の半導体装置において、前記過熱検知部は、前記メイン素子のゲート部上に高熱伝導性のペーストまたは半田で固着されていてもよいし、あるいは、前記メイン素子のゲート部に設けられた溝内に形成されていてもよい。また、過熱検知部としては、正の温度特性を有する導電性ポリマーからなるサーミスタを用いてもよい。   In the semiconductor device according to the present invention, the overheat detecting portion may be fixed to the gate portion of the main element with a high thermal conductive paste or solder, or a groove provided in the gate portion of the main element. It may be formed inside. Further, as the overheat detection unit, a thermistor made of a conductive polymer having a positive temperature characteristic may be used.

この発明の半導体装置において、前記メイン素子としては、サイリスタまたはトライアックを挙げることができる。   In the semiconductor device of the present invention, examples of the main element include a thyristor or a triac.

この発明の半導体装置の具体的な構成として、出力端子とゲート端子を有する第1のトライアックと、出力端子とゲート端子を有する第2のトライアックとからなり、前記第1のトライアックの出力端子の1つが前記第2のトライアックのゲート端子に接続されてなるソリッドステートリレーを挙げることができる。この場合、前記過熱検知部を前記第2のトライアックに設けておけばよい。   A specific configuration of the semiconductor device according to the present invention includes a first triac having an output terminal and a gate terminal, and a second triac having an output terminal and a gate terminal, and one of the output terminals of the first triac. One example is a solid state relay that is connected to the gate terminal of the second triac. In this case, the overheat detection unit may be provided in the second triac.

本発明の電子機器は、以上の特徴を有する半導体装置を備えていることによって特徴づけられる。なお、電子機器の具体的な例としては、例えばエアコンや石油ファンヒータ等の家電製品、複写機等のOA機器などが挙げられるが、これに限られることなく、AC負荷を有するものであれば、他の任意の種類の電子機器にも本発明を適用できる。   The electronic apparatus of the present invention is characterized by including the semiconductor device having the above characteristics. Specific examples of electronic devices include home appliances such as air conditioners and oil fan heaters, and OA devices such as copiers, but are not limited thereto, and any device having an AC load may be used. The present invention can also be applied to any other kind of electronic equipment.

本発明の半導体装置は、AC負荷を制御する装置であって、当該半導体装置を構成するメイン素子のゲート部に、負の温度特性を有するサーミスタからなる過熱検知部が設けられており、その過熱検知部にて前記メイン素子の温度を検知して前記メイン素子のゲート信号を制御する過熱保護機能を備えていることを特徴としている。   The semiconductor device of the present invention is a device for controlling an AC load, and an overheat detection unit including a thermistor having a negative temperature characteristic is provided in a gate portion of a main element constituting the semiconductor device. An overheat protection function for detecting the temperature of the main element by the detection unit and controlling the gate signal of the main element is provided.

この発明の半導体装置において、前記メイン素子としては、サイリスタまたはトライアックを挙げることができる。   In the semiconductor device of the present invention, examples of the main element include a thyristor or a triac.

このような特徴を有する半導体装置を備えている電子機器も本発明に含まれ、この電子機器の場合、前記メイン素子の過熱時に温度ヒューズを溶断するように構成することにより過熱保護機能をもたせる。なお、電子機器の電子機器の具体的な例としては、例えばエアコンや石油ファンヒータ等の家電製品、複写機等のOA機器などが挙げられるが、これに限られることなく、AC負荷を有するものであれば、他の任意の種類の電子機器にも本発明を適用できる。   An electronic apparatus including the semiconductor device having such a feature is also included in the present invention. In the case of this electronic apparatus, an overheat protection function is provided by configuring the thermal fuse to be blown when the main element is overheated. In addition, specific examples of the electronic device include electronic appliances such as an air conditioner and an oil fan heater, and OA devices such as a copying machine, but are not limited thereto, and have an AC load. If so, the present invention can be applied to other arbitrary types of electronic devices.

本発明によれば、半導体装置を構成するメイン素子のゲート部に、正の温度特性を有する素子からなる過熱検知部を設けているので、メイン素子の温度を簡単な構成で精度良く検知することができる。そして、この発明では、前記過熱検知部にてメイン素子の温度をダイレクトで検知し、メイン素子の温度が素子のジャンクション温度にならないようにゲート信号を遮断するようにしているので、メイン素子を熱破壊から保護することが可能になる。従って、このような特徴を有する半導体装置を電子機器に用いることにより、電子機器に過熱保護機能を持たせることができる。   According to the present invention, since the overheat detection unit made of an element having a positive temperature characteristic is provided in the gate part of the main element constituting the semiconductor device, the temperature of the main element can be detected with a simple configuration with high accuracy. Can do. In the present invention, the temperature of the main element is directly detected by the overheat detection unit, and the gate signal is blocked so that the temperature of the main element does not become the junction temperature of the element. It becomes possible to protect against destruction. Therefore, by using a semiconductor device having such characteristics for an electronic device, the electronic device can have an overheat protection function.

また、本発明によれば、半導体装置を構成するメイン素子のゲート部に、負の温度特性を有するサーミスタからなる過熱検知部を設け、その過熱検知部にて前記メイン素子の温度をダイレクトで検知してメイン素子のゲート信号を制御するようにしているので、メイン素子の温度が異常になった場合に装置が動作するという、正の温度特性をもつ過熱遮断機能を有する保護用の半導体装置を提供できる。そして、このような半導体装置を電子機器に適用することで、電子機器のヒューズを確実に溶断させることができ、電子機器を保護することが可能となる。   In addition, according to the present invention, an overheat detection unit comprising a thermistor having a negative temperature characteristic is provided at the gate of the main element constituting the semiconductor device, and the temperature of the main element is directly detected by the overheat detection unit. Since the gate signal of the main element is controlled, a protective semiconductor device having an overheat cutoff function having a positive temperature characteristic that the apparatus operates when the temperature of the main element becomes abnormal is provided. Can be provided. And by applying such a semiconductor device to an electronic device, the fuse of the electronic device can be surely blown, and the electronic device can be protected.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、AC負荷の制御を行う半導体装置の1つであるソリッドステートリレー(SSR)の一例を図1を参照しながら説明する。   First, an example of a solid state relay (SSR), which is one of semiconductor devices that control an AC load, will be described with reference to FIG.

図1のソリッドステートリレー1は、入力側に発光素子である赤外発光ダイオード4が設けられ、出力側に、赤外発光ダイオード4からの光を受光するフォトトライアック3と駆動用のメイントライアック2が設けられている。なお、ソリッドステートリレー1の出力側に並列接続されている抵抗5及びコンデンサ6は、ノイズ吸収回路を構成する素子である。   The solid state relay 1 of FIG. 1 is provided with an infrared light emitting diode 4 as a light emitting element on the input side, and a photo triac 3 for receiving light from the infrared light emitting diode 4 and a driving main triac 2 on the output side. Is provided. The resistor 5 and the capacitor 6 connected in parallel to the output side of the solid state relay 1 are elements constituting a noise absorption circuit.

この構造のソリッドステートリレー1において、入力側に入力電流を流すと、赤外発光ダイオード4が発光し、その光でフォトトライアック3がオンとなり、次段のメイントライアック2のゲートに電流が流れる。なお、メイントライアック2は、主にAC電源に接続されるため、ゲート電流も「+」や「−」の信号となる。そして、メイントライアック2のゲートに電流が流れると、メイントライアック2にトリガーがかかり、メイントライアック2がオンとなり、メイントライアック2がオンとなることで、ソリッドステートリレー1の出力側に接続される電子機器の負荷(AC負荷)が制御される。   In the solid state relay 1 having this structure, when an input current is passed to the input side, the infrared light emitting diode 4 emits light, and the phototriac 3 is turned on by the light, and a current flows to the gate of the main triac 2 at the next stage. Since the main triac 2 is mainly connected to an AC power supply, the gate current also becomes a “+” or “−” signal. When a current flows through the gate of the main triac 2, the main triac 2 is triggered, the main triac 2 is turned on, and the main triac 2 is turned on, so that the electrons connected to the output side of the solid state relay 1 The device load (AC load) is controlled.

このように動作するソリッドステートリレー1では、メイン素子であるメイントライアック2が発熱するため、素子のジャンクション温度以下に制御して使用する必要がある。   In the solid state relay 1 that operates in this manner, the main triac 2 that is the main element generates heat, and therefore, it is necessary to control the temperature to be equal to or lower than the junction temperature of the element.

そこで、本発明では、ソリッドステートリレー(半導体装置)のメイン素子である駆動用のメイントライアックのゲート部に過熱検知部を形成して、メイントライアックの温度が設定温度(例えば素子のジャンクション温度よりも所定量だけ低い温度)になったときに、メイントライアックのゲート電極へのゲート信号を遮断してメイントライアックを熱破壊から保護するように構成している点に特徴がある。   Therefore, in the present invention, an overheat detection part is formed in the gate part of the driving main triac, which is the main element of the solid state relay (semiconductor device), so that the temperature of the main triac is higher than the set temperature (for example, the junction temperature of the element). It is characterized in that the main triac is protected from thermal destruction by blocking the gate signal to the gate electrode of the main triac when the temperature is lower by a predetermined amount.

このような過熱遮断制御に用いる過熱検知部としては、図7に例示するような正の温度特性を有するサーミスタ、あるいは、図8に例示するような負の温度特性を有するサーミスタを挙げることができる。   Examples of the overheat detection unit used for such overheat cutoff control include a thermistor having a positive temperature characteristic as illustrated in FIG. 7 or a thermistor having a negative temperature characteristic as illustrated in FIG. .

過熱検知部として正の温度特性を有するサーミスタを用いる場合、図2の等価回路(トライアックの片極側の等価回路)に示すように、過熱検知部S1をトライアックのゲート部に直列に設けることにより、メイン素子であるメイントライアック2の温度が素子のジャンクション温度にならないように、ゲート信号を遮断することが可能になる。なお、過熱感知部として負の温度特性を有するサーミスタを用いる場合については後述する。   When a thermistor having a positive temperature characteristic is used as the overheat detector, the overheat detector S1 is provided in series with the triac gate as shown in the equivalent circuit of FIG. The gate signal can be cut off so that the temperature of the main triac 2 as the main element does not become the junction temperature of the element. The case where a thermistor having a negative temperature characteristic is used as the overheat sensing unit will be described later.

次に、ソリッドステートリレーのメイン素子として用いる駆動用のメイントライアックの具体的な構成(構成例1及び構成例2)を以下に示す。   Next, a specific configuration (Configuration Example 1 and Configuration Example 2) of the driving main triac used as the main element of the solid state relay is shown below.

<構成例1>
メイントライアックは、図3に示すように、NPNPNの5層構造を有する半導体チップ10の上下面に、それぞれT1電極(カソード電極)11及びゲート電極13とT2電極(アノード電極)12とが形成された素子で、2つの逆阻止サイリスタを逆並列接続した構成を有する。なお、半導体チップ10の片面のT1電極11とゲート電極13の形状・配置は図5の平面図に示すような形態となっている。
<Configuration example 1>
In the main triac, as shown in FIG. 3, a T1 electrode (cathode electrode) 11, a gate electrode 13, and a T2 electrode (anode electrode) 12 are formed on the upper and lower surfaces of a semiconductor chip 10 having an NPNPN five-layer structure, respectively. The device has a configuration in which two reverse blocking thyristors are connected in reverse parallel. The shape and arrangement of the T1 electrode 11 and the gate electrode 13 on one side of the semiconductor chip 10 are as shown in the plan view of FIG.

そして、この例では、図2に示す過熱検知部S1として、正の温度特性(図7参照)を有するサーミスタ14(例えば導電性ポリマー製)を用い、そのサーミスタ14を、メイントライアック2のゲート電極13上に高熱伝導性のペーストまたは半田を用いて固着している点に特徴がある。   In this example, a thermistor 14 (for example, made of a conductive polymer) having a positive temperature characteristic (see FIG. 7) is used as the overheat detection unit S1 shown in FIG. 2, and the thermistor 14 is used as the gate electrode of the main triac 2. 13 is characterized in that it is fixed on the surface 13 using a paste or solder having high thermal conductivity.

このように、ペーストまたは半田にてサーミスタ14をゲート電極13上に固着することにより、メイントライアック2の温度を熱ロスがない状態で精度良く検知することができる。   Thus, by fixing the thermistor 14 on the gate electrode 13 with paste or solder, the temperature of the main triac 2 can be detected with high accuracy without any heat loss.

<構成例2>
この例のメイントライアックも、前記した<構成例1>と基本的に同じ構成であり、図4に示すように、NPNPNの5層構造を有する半導体チップ20の上下面に、それぞれT1電極(カソード電極)11及びゲート電極13とT2電極(アノード電極)12とが形成されている。なお、半導体チップ20の片面のT1電極11とゲート電極13の形状・配置についても同様に図5の平面図に示すような形態となっている。
<Configuration example 2>
The main triac in this example is basically the same as <Structure Example 1> described above. As shown in FIG. 4, T1 electrodes (cathodes) are respectively formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor chip 20 having an NPNPN five-layer structure. Electrode) 11 and gate electrode 13 and T2 electrode (anode electrode) 12 are formed. Note that the shape and arrangement of the T1 electrode 11 and the gate electrode 13 on one side of the semiconductor chip 20 are similarly as shown in the plan view of FIG.

そして、この例では、メイントライアック2のゲート電極13の下層に、正の温度特性を有する導電性ポリマーからなるサーミスタ24が埋め込まれている点に特徴がある。なお、サーミスタ24は、半導体チップ20のゲート部に加工した溝20a内に形成されている。   In this example, the thermistor 24 made of a conductive polymer having a positive temperature characteristic is embedded in the lower layer of the gate electrode 13 of the main triac 2. The thermistor 24 is formed in the groove 20 a processed in the gate portion of the semiconductor chip 20.

この例においても、図2に示すような等価回路が形成される。しかも、メイントライアック2の温度をダイレクトで検知することができ、精度の高い温度検知が可能になる。   Also in this example, an equivalent circuit as shown in FIG. 2 is formed. In addition, the temperature of the main triac 2 can be detected directly, and highly accurate temperature detection becomes possible.

以上の図4に示す構造は、例えば図6に示すように、まず、5層構造の半導体チップ20を作製する(図6(A))。次に、半導体チップ20のゲート部にエッチングにて溝(メサ溝)20aを加工し(図6(B))、その溝20aの内部に、正の温度特性を有する導電性ポリマーを充填してサーミスタ24を形成する(図6(C))。そして、半導体チップ20の上下面に、それぞれT1電極(カソード電極)11及びゲート電極13とT2電極(アノード電極)12とを形成する(図6(D))、という工程によって得ることができる。   In the structure shown in FIG. 4, for example, as shown in FIG. 6, for example, a semiconductor chip 20 having a five-layer structure is first manufactured (FIG. 6A). Next, a groove (mesa groove) 20a is processed by etching in the gate portion of the semiconductor chip 20 (FIG. 6B), and the inside of the groove 20a is filled with a conductive polymer having a positive temperature characteristic. The thermistor 24 is formed (FIG. 6C). Then, the T1 electrode (cathode electrode) 11, the gate electrode 13, and the T2 electrode (anode electrode) 12 are formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor chip 20, respectively (FIG. 6D).

次に、過熱検知部として負の温度特性を有するサーミスタを用いる場合の具体的な構成例を、図9及び図10を参照しながら説明する。   Next, a specific configuration example in the case of using a thermistor having a negative temperature characteristic as the overheat detection unit will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

この例の半導体装置102は、AC電源104から電力が供給されるAC負荷101を制御する装置であって、負荷制御素子121とこの負荷制御素子121を保護する過熱保護装置122によって構成されている。なお、AC負荷101は、例えばエアコンや石油ファンヒータのACファンモータ、複写機のACランプなどである。   The semiconductor device 102 in this example is a device that controls an AC load 101 to which power is supplied from an AC power source 104, and includes a load control element 121 and an overheat protection device 122 that protects the load control element 121. . The AC load 101 is, for example, an air conditioner, an AC fan motor of an oil fan heater, an AC lamp of a copying machine, or the like.

過熱保護装置122は、図10に示すように、メイン素子であるトライアック122aと、このトライアック122aの温度を検知する過熱検知部122bを備えている。過熱検知部122bには、負の温度特性(図8参照)を有するサーミスタが用いられている。なお、過熱検知部122bを構成するサーミスタは、例えば図3に示した構造のように、トライアックのゲート電極上に、高熱伝導性のペーストまたは半田を用いて固着するという方法でトライアック122aのゲート部に設けられている。   As shown in FIG. 10, the overheat protection device 122 includes a triac 122a that is a main element, and an overheat detection unit 122b that detects the temperature of the triac 122a. A thermistor having a negative temperature characteristic (see FIG. 8) is used for the overheat detection unit 122b. Note that the thermistor constituting the overheat detection unit 122b is fixed to the gate electrode of the triac on the triac gate electrode by using a high thermal conductive paste or solder, for example, as shown in FIG. Is provided.

そして、この例では、図11の等価回路(トライアックの片極側の等価回路)に示すように、ゲート−アノード間に過熱検知部S2(122b)を直列に接続して、正の温度特性をもつ過熱遮断機能を有する装置を構成している点に特徴がある。このような構成の装置を用いると、負荷制御素子121の温度が異常になった場合、過熱保護装置122のトライアック122aがオンとなり、過熱保護装置122が動作することによって、電子機器100のヒューズ103が遮断され、負荷制御素子121並びに電子機器100の熱破壊を防ぐことができる。   In this example, as shown in the equivalent circuit of FIG. 11 (equivalent circuit on one side of the triac), the overheat detection unit S2 (122b) is connected in series between the gate and the anode, and positive temperature characteristics are obtained. It is characterized in that it has a device having an overheat cutoff function. When the device having such a configuration is used, when the temperature of the load control element 121 becomes abnormal, the triac 122a of the overheat protection device 122 is turned on, and the overheat protection device 122 operates, whereby the fuse 103 of the electronic device 100 is operated. Is interrupted, and thermal destruction of the load control element 121 and the electronic device 100 can be prevented.

ここで、以上の各例では、メイン素子がトライアックである半導体装置について説明したが、本発明はこれに限られることなく、サイリスタまたは他の半導体素子をメイン素子としてAC負荷を制御する各種の半導体装置に適用することができる。   Here, in each of the above examples, the semiconductor device in which the main element is a triac has been described. However, the present invention is not limited to this, and various semiconductors that control an AC load using a thyristor or another semiconductor element as a main element. It can be applied to the device.

次に、本発明の電子機器の具体的な構成例を図12のブロック図を参照しながら説明する。   Next, a specific configuration example of the electronic device of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG.

この例の電子機器200は、AC負荷201とこれを制御する半導体装置202とを備えている。電子機器200はAC電源204に接続され、そのAC電源204からAC負荷201に電力が供給される。電子機器200の電力供給ラインにはヒューズ203が直列接続されている。なお、AC負荷201は、例えばエアコンや石油ファンヒータのACファンモータ、複写機のACランプなどである。   The electronic device 200 in this example includes an AC load 201 and a semiconductor device 202 that controls the AC load 201. The electronic device 200 is connected to an AC power source 204, and power is supplied from the AC power source 204 to the AC load 201. A fuse 203 is connected in series to the power supply line of the electronic device 200. The AC load 201 is, for example, an air conditioner, an AC fan motor of an oil fan heater, an AC lamp of a copying machine, or the like.

そして、この例では、半導体装置202として、図1〜図4に示した構成を有する装置つまり過熱保護機能を有するソリッドステートリレーを用いている点に特徴がある。   In this example, the semiconductor device 202 is characterized in that a device having the configuration shown in FIGS. 1 to 4, that is, a solid state relay having an overheat protection function is used.

このように、過熱保護機能を有するソリッドステートリレーを電子機器200に使用することにより、電子機器200が熱破壊することを防止することができる。   Thus, by using the solid state relay having the overheat protection function for the electronic device 200, the electronic device 200 can be prevented from being thermally destroyed.

本発明は、例えばエアコンや石油ファンヒータ等の家電製品、複写機等のOA機器などの各種の電子機器を過熱から保護するのに有効に利用できる。   The present invention can be effectively used to protect various electronic devices such as home appliances such as air conditioners and petroleum fan heaters, and OA devices such as copying machines from overheating.

ソリッドステートリレーの回路構成図である。It is a circuit block diagram of a solid state relay. 過熱検知部を設けたトライアックの片極側の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the one pole side of the triac which provided the overheat detection part. 本発明に用いるトライアックの一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the triac used for this invention. 本発明に用いるトライアックの他の例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the other example of the triac used for this invention. トライアックのT1電極とゲート電極の形状・配置を示す平面図である。It is a top view which shows the shape and arrangement | positioning of the T1 electrode and gate electrode of a triac. 図4のトライアックの作製工程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the preparation process of the triac of FIG. 正の特性を有するサーミスタの温度−抵抗値の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature-resistance value of the thermistor which has a positive characteristic. 負の特性を有するサーミスタの温度−抵抗値の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature-resistance value relationship of the thermistor which has a negative characteristic. 過熱保護機能を有する電子機器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electronic device which has an overheat protection function. 図9の電子機器に用いる過熱保護装置(半導体装置)の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the overheat protection apparatus (semiconductor device) used for the electronic device of FIG. 過熱検知部を設けたトライアックの片極側の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the one pole side of the triac which provided the overheat detection part. 過熱保護機能を有する半導体装置を使用した電子機器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electronic device using the semiconductor device which has an overheat protection function.

符号の説明Explanation of symbols

S1 過熱検知部(正の温度特性)
S2 過熱検知部(負の温度特性)
1 ソリッドステートリレー(半導体装置)
2 メイントライアック(メイン素子)
3 フォトトライアック
4 赤外発光ダイオード
5 抵抗
6 コンデンサ
10,20 半導体チップ
20a 溝
11 T1電極
12 T2電極
13 ゲート電極
14,24 サーミスタ(過熱検知部)
100 電子機器
101 AC負荷
102 半導体装置
121 負荷制御素子
122 過熱保護装置
122a トライアック
122b 過熱検知部
103 ヒューズ
104 AC電源
200 電子機器
201 AC負荷
202 半導体装置(ソリッドステートリレー)
203 ヒューズ
204 AC電源


S1 Overheat detector (positive temperature characteristics)
S2 Overheat detector (negative temperature characteristics)
1 Solid state relay (semiconductor device)
2 Main triac (main element)
3 Phototriac 4 Infrared light emitting diode 5 Resistance 6 Capacitor 10, 20 Semiconductor chip 20a Groove 11 T1 electrode 12 T2 electrode 13 Gate electrode 14, 24 Thermistor (overheat detection part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Electronic device 101 AC load 102 Semiconductor device 121 Load control element 122 Overheat protection device 122a Triac 122b Overheat detection part 103 Fuse 104 AC power supply 200 Electronic device 201 AC load 202 Semiconductor device (solid state relay)
203 fuse 204 AC power supply


Claims (10)

AC負荷を制御する半導体装置であって、当該半導体装置を構成するメイン素子の温度を装置動作時に検知する過熱検知部を備え、その過熱検知部が正の温度特性を有する素子であり、前記メイン素子の温度が設定温度になったときに前記メイン素子のゲート信号を遮断するように構成されていることを特徴とする半導体装置。   A semiconductor device for controlling an AC load, comprising: an overheat detection unit that detects a temperature of a main element that constitutes the semiconductor device during device operation, the overheat detection unit being an element having a positive temperature characteristic; A semiconductor device, wherein the gate signal of the main element is cut off when the temperature of the element reaches a set temperature. 前記過熱検知部が、前記メイン素子のゲート部上に高熱伝導性のペーストまたは半田にて固着されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the overheat detecting part is fixed on the gate part of the main element with a paste or solder having high thermal conductivity. 前記過熱検知部が、前記メイン素子のゲート部に設けられた溝内に形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the overheat detection part is formed in a groove provided in a gate part of the main element. 前記過熱検知部が、正の温度特性を有する導電性ポリマーからなるサーミスタであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the overheat detection unit is a thermistor made of a conductive polymer having a positive temperature characteristic. 前記メイン素子が、サイリスタまたはトライアックであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the main element is a thyristor or a triac. 当該半導体装置が、出力端子とゲート端子を有する第1のトライアックと、出力端子とゲート端子を有する第2のトライアックとを備え、前記第1のトライアックの出力端子の1つが前記第2のトライアックのゲート端子に接続されてなるソリッドステートリレーであり、前記第2のトライアックに前記過熱検知部が設けられていることを特徴とする請求項5記載の半導体装置。   The semiconductor device includes a first triac having an output terminal and a gate terminal, and a second triac having an output terminal and a gate terminal, and one of the output terminals of the first triac is the second triac. 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device is a solid state relay connected to a gate terminal, and the overheat detection unit is provided in the second triac. 請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置を備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the semiconductor device according to claim 1. AC負荷を制御する半導体装置であって、当該半導体装置を構成するメイン素子のゲート部に、負の温度特性を有するサーミスタからなる過熱検知部が設けられており、その過熱検知部にて前記メイン素子の温度を検知して前記メイン素子のゲート信号を制御する過熱保護機能を備えていることを特徴とする半導体装置。   A semiconductor device for controlling an AC load, wherein an overheat detection unit including a thermistor having a negative temperature characteristic is provided at a gate portion of a main element constituting the semiconductor device. A semiconductor device having an overheat protection function for detecting a temperature of an element and controlling a gate signal of the main element. 前記メイン素子が、サイリスタまたはトライアックであることを特徴とする請求項7記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the main element is a thyristor or a triac. 請求項8または9記載の半導体装置を備え、前記メイン素子の過熱時に温度ヒューズを溶断するように構成されていることを特徴とする電子機器。

An electronic apparatus comprising the semiconductor device according to claim 8 or 9, wherein the electronic device is configured to blow a thermal fuse when the main element is overheated.

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