JP2009224667A - Field effect transistor, semiconductor device, control circuit, control method therefor, and insulated gate bipolar transistor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電界効果型トランジスタと半導体装置と制御回路とそれらの制御方法及び絶縁ゲート型バイポーラトランジスタに関する。 The present invention relates to a field effect transistor, a semiconductor device, a control circuit, a control method thereof, and an insulated gate bipolar transistor.
ハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路又は三相ブリッジ回路等で用いられる電源回路においては、一つのアーム部の中で二つの電界効果型トランジスタ(FET)のうち一方の電界効果型トランジスタがオンする事により、他方のオフとされた電界効果型トランジスタのドレインとソースとの間の電圧が急激に増加する場合がある。 In a power supply circuit used in a half-bridge circuit, a full-bridge circuit, or a three-phase bridge circuit, one of the two field-effect transistors (FETs) is turned on in one arm portion. In some cases, the voltage between the drain and the source of the other field-effect transistor turned off rapidly increases.
また、オフとされた電界効果型トランジスタのドレインとソースとの間の電圧が急激に増加すると、電界効果型トランジスタ自体のドレインとゲートとの間及びゲートとソースとの間に各々有する寄生容量の影響により、電界効果型トランジスタのゲート電圧が一時的に上昇し、電界効果型トランジスタがオンに至る場合がある。 In addition, when the voltage between the drain and source of the field effect transistor that is turned off increases rapidly, the parasitic capacitance that the field effect transistor itself has between the drain and gate and between the gate and source is reduced. Due to the influence, the gate voltage of the field effect transistor may rise temporarily, and the field effect transistor may be turned on.
また、オフとされるべき電界効果型トランジスタがオンされると、高電圧側(ハイサイド)に接続される電界効果型トランジスタと、低電圧側(ローサイド)に接続される電界効果型トランジスタとが、共にオン状態となる。このように高電圧側に接続される電界効果型トランジスタと低電圧側に接続される電界効果型トランジスタとが、共にオン状態になると、過電流が流れて場合によっては回路系統が破損する懸念が生じる。 When a field effect transistor to be turned off is turned on, a field effect transistor connected to the high voltage side (high side) and a field effect transistor connected to the low voltage side (low side) Both are turned on. Thus, when both the field effect transistor connected to the high voltage side and the field effect transistor connected to the low voltage side are turned on, there is a concern that an overcurrent may flow and the circuit system may be damaged in some cases. Arise.
図9は、電界効果型トランジスタを用いた従来の制御回路の動作を順次示す図である。図9において、高電圧側(ハイサイド)の電界効果型トランジスタ811は、ゲートドライバ813から抵抗814を介して伝達されるゲート信号により制御される。また、低電圧側(ローサイド)の電界効果型トランジスタ821は、ゲートドライバ823から抵抗824を介して伝達されるゲート信号により制御される。
FIG. 9 is a diagram sequentially illustrating the operation of a conventional control circuit using field effect transistors. In FIG. 9, the
また図8は、図9に示す従来の制御回路のゲート信号を示すシーケンス図である。図8に示すゲート信号のシーケンス図において、期間T1は図9(a)の動作に、期間T2は図9(b)の動作に、期間T3は図9(c)の動作に、期間T4は図9(d)の動作に各々対応する。 FIG. 8 is a sequence diagram showing gate signals of the conventional control circuit shown in FIG. In the sequence diagram of the gate signal shown in FIG. 8, the period T1 is the operation of FIG. 9A, the period T2 is the operation of FIG. 9B, the period T3 is the operation of FIG. 9C, and the period T4 is Each corresponds to the operation of FIG.
ここで、期間T1においては、電界効果型トランジスタ811がオンとなり電界効果型トランジスタ821がオフとなる。これにより、チョークコイル830に対して電流831が流れる。また、期間T2においては、電界効果型トランジスタ811がオフとなり電界効果型トランジスタ821がオフとなる。このため、チョークコイル830に対して電流832が流れる。
Here, in the period T1, the field-
また、期間T3においては、電界効果型トランジスタ811がオフとなり電界効果型トランジスタ821がオンとなる。このため、チョークコイル830に対して電流833が流れる。期間T4においては、電界効果型トランジスタ811がオフとなり電界効果型トランジスタ821がオフとなる。このため、チョークコイル830に対して電流834が流れる。
In the period T3, the field-
また、図8において、ゲートドライバ813から電界効果型トランジスタ811に矩形状のゲート信号704が与えられると、電界効果型トランジスタ811のゲートとソースとの間の電圧は、実線の電圧信号702となる。また、ゲートドライバ823から電界効果型トランジスタ821に矩形状のゲート信号705が与えられると、電界効果型トランジスタ821のゲートとソースとの間の電圧は実線の電圧信号703となる。
In FIG. 8, when a
ここで、突発電圧701は期間T1において、低電圧側の電界効果型トランジスタ821と高電圧側の電界効果型トランジスタ811とが共にオフであり、かつ低電圧側の電界効果型トランジスタ821の寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、高電圧側の電界効果型トランジスタ811がオンした時に、オフされている低電圧側の電界効果型トランジスタ821のゲートとソースとの間に、寄生容量等によって一時的に生じる電圧である。突発電圧701が生じると、エネルギー損失が生じるだけでなく、予期せぬ過電流による素子の障害が発生することが懸念される。
Here, in the period T1, the
また、チョークコイル830に流す電流が、図9に示す電流831,832,833,834と逆向きの場合には、突発電圧701が高電圧側の電界効果型トランジスタ811に生じる。すなわちこの場合には、図8に示す信号波形を、高電圧側(ハイサイド)と低電圧側(ローサイド)とで差し替えた状態となる。
In addition, when the current flowing through the
従って突発電圧701は、低電圧側の電界効果型トランジスタ821と高電圧側の電界効果型トランジスタ811とが共にオフであり、かつ高電圧側の電界効果型トランジスタ811の寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、低電圧側の電界効果型トランジスタ821がオンした時に、オフされている高電圧側の電界効果型トランジスタ811のゲートとソースとの間に、寄生容量等によって生じることとなる。
Therefore, the
上述のような問題点に対処する為、従来、図7に示す種々の駆動方法が提案されている。図7は、突発電圧701への従来対処方法を例示する制御回路図である。図7(a)は、ゲートドライバ613,623をプラス10ボルト電圧とマイナス5ボルト電圧との間の駆動電源を用いて駆動する制御回路図である。
In order to cope with the above problems, various driving methods shown in FIG. 7 have been proposed. FIG. 7 is a control circuit diagram illustrating a conventional method for dealing with the
また、図7(b)は、ゲートとソースとの間にコンデンサ615,625を追加した制御回路図である。また、図7(c)は、クランプ機能付きのゲートドライバ616,626を用いる制御回路図である。図7に示す種々の制御回路については、詳細な説明を省略する。
FIG. 7B is a control circuit diagram in which
このような制御回路は、例えば下記特許文献1等に開示されている。
従来の制御回路では、スイッチング部との信号配線ラインが長くなる等により、配線パターンのインピーダンスが大きくなり、電界効果型トランジスタのスイッチング特性が悪くなる傾向があった。 In the conventional control circuit, there is a tendency that the impedance of the wiring pattern increases due to a long signal wiring line with the switching unit, and the switching characteristics of the field effect transistor deteriorate.
本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、信号配線のパターンインピーダンスの影響を低減し、簡易な構成でゲートの突発電圧を低減可能な電界効果型トランジスタ等を提供する事を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a field-effect transistor or the like that can reduce the influence of pattern impedance of a signal wiring and reduce the sudden voltage of a gate with a simple configuration. Objective.
この発明にかかる電界効果型トランジスタは、ゲートとソースとの間に、クランプ信号に基づいてゲートとソースとの間を短絡するスイッチング部を備えることを特徴とする。 The field effect transistor according to the present invention includes a switching unit that short-circuits between the gate and the source based on a clamp signal between the gate and the source.
また、この発明にかかる電界効果型トランジスタは、好ましくはスイッチング部が、エミッタとゲートとが接続され、コレクタとソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、クランプ信号は、PNP型トランジスタのベースに入力されることを特徴とする。 In the field effect transistor according to the present invention, the switching unit is preferably a PNP transistor in which an emitter and a gate are connected and a collector and a source are connected, and a clamp signal is applied to a base of the PNP transistor. It is input.
また、この発明にかかる半導体装置は、電界効果型トランジスタと、電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間をクランプ信号に基づいて短絡するスイッチング部と、を近接して備えることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including: a field effect transistor; and a switching unit that short-circuits between the gate and the source of the field effect transistor based on a clamp signal.
また、この発明にかかる半導体装置は、好ましくはスイッチング部が、エミッタとゲートとが接続され、コレクタとソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、クランプ信号は、PNP型トランジスタのベースに入力されることを特徴とする。 In the semiconductor device according to the present invention, preferably, the switching unit is a PNP transistor in which an emitter and a gate are connected and a collector and a source are connected, and a clamp signal is input to a base of the PNP transistor. It is characterized by that.
また、この発明にかかる制御回路は、上述の電界効果型トランジスタを備える制御回路であって、ドレインが高電圧側に接続される第一の電界効果型トランジスタと、ソースが低電圧側に接続される第二の電界効果型トランジスタとを備え、第一の電界効果型トランジスタのソースは第二の電界効果型トランジスタのドレインと接続され、第一の電界効果型トランジスタと第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ第二の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、第一の電界効果型トランジスタがオンした場合に、第二の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、第二の電界効果型トランジスタのスイッチング部が、第二の電界効果型トランジスタに入力されるクランプ信号に基づいて、第二の電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡し、または、第一の電界効果型トランジスタと第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ第一の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、第二の電界効果型トランジスタがオンした場合に、第一の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、第一の電界効果型トランジスタのスイッチング部が、第一の電界効果型トランジスタに入力されるクランプ信号に基づいて、第一の電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡することを特徴とする。 A control circuit according to the present invention is a control circuit including the above-described field effect transistor, the first field effect transistor having a drain connected to the high voltage side, and a source connected to the low voltage side. A second field effect transistor, the source of the first field effect transistor is connected to the drain of the second field effect transistor, and the first field effect transistor and the second field effect transistor Are turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the second field effect transistor, and the second field effect transistor is turned on when the first field effect transistor is turned on. The switching portion of the second field effect transistor is connected to the second field effect transistor so as to mitigate the sudden voltage generated at the transistor gate. Based on the clamp signal input to the register, the gate and source of the second field effect transistor are short-circuited, or both the first field effect transistor and the second field effect transistor are turned off. When the second field effect transistor is turned on while a current is flowing from the source to the drain through the parasitic diode of the first field effect transistor, the gate of the first field effect transistor is In order to mitigate the sudden voltage that occurs, the switching unit of the first field effect transistor has a gate and a source of the first field effect transistor based on a clamp signal input to the first field effect transistor. It is characterized by short-circuiting between.
また、この発明にかかる制御回路は、好ましくはスイッチング部が、エミッタとゲートとが接続され、コレクタとソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、クランプ信号は、対応する電界効果型トランジスタのゲートへのゲート信号をPNP型トランジスタのベースに入力する信号であることを特徴とする。 In the control circuit according to the present invention, preferably, the switching unit is a PNP transistor in which an emitter and a gate are connected and a collector and a source are connected, and the clamp signal is a gate of a corresponding field effect transistor. The gate signal is input to the base of a PNP transistor.
また、この発明にかかる他の制御回路は、上述の半導体装置を備える制御回路であって、高圧側に接続される第一の半導体装置と低圧側に接続される第二の半導体装置とを備え、第一の半導体装置は、ドレインが高電圧側に接続される第一の電界効果型トランジスタを備え、第二の半導体装置は、ソースが低電圧側に接続される第二の電界効果型トランジスタを備え、第一の電界効果型トランジスタのソースは第二の電界効果型トランジスタのドレインと接続され、第一の電界効果型トランジスタと第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ第二の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、第一の電界効果型トランジスタがオンした場合に、第二の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、第二の半導体装置のスイッチング部が、第二の半導体装置に入力されるクランプ信号に基づいて、第二の電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡し、または、第一の電界効果型トランジスタと第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ第一の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、第二の電界効果型トランジスタがオンした場合に、第一の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、第一の半導体装置のスイッチング部が、第一の半導体装置に入力されるクランプ信号に基づいて、第一の電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡することを特徴とする。 Another control circuit according to the present invention is a control circuit including the above-described semiconductor device, and includes a first semiconductor device connected to the high voltage side and a second semiconductor device connected to the low voltage side. The first semiconductor device includes a first field effect transistor whose drain is connected to the high voltage side, and the second semiconductor device is a second field effect transistor whose source is connected to the low voltage side The source of the first field effect transistor is connected to the drain of the second field effect transistor, and the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and the second field effect transistor is When a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the field effect transistor and the first field effect transistor is turned on, the second field effect transistor In order to mitigate the sudden voltage generated at the gate of the second semiconductor device, the switching unit of the second semiconductor device is connected to the gate and source of the second field effect transistor based on the clamp signal input to the second semiconductor device. The first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the first field effect transistor. When the second field effect transistor is turned on in a state where the first semiconductor device is switched, the switching unit of the first semiconductor device is configured to reduce the sudden voltage generated at the gate of the first field effect transistor. The gate and source of the first field effect transistor are short-circuited based on a clamp signal input to the device.
また、この発明にかかる他の制御回路は、好ましくはスイッチング部が、エミッタとゲートとが接続され、コレクタとソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、クランプ信号は、対応する電界効果型トランジスタのゲートへのゲート信号をPNP型トランジスタのベースに入力する信号であることを特徴とする。 In another control circuit according to the present invention, preferably, the switching unit is a PNP transistor in which an emitter and a gate are connected and a collector and a source are connected, and the clamp signal is a corresponding field effect transistor. The gate signal to the gate of the PNP transistor is a signal input to the base of the PNP transistor.
また、この発明にかかる電界効果型トランジスタの制御方法は、電界効果型トランジスタが、ゲートとソースとの間に、クランプ信号に基づいてゲートとソースとの間を短絡するスイッチング部を備え、スイッチング部が、ゲートに生じる突発電圧を緩和するように、クランプ信号に基づいてゲートとソースとを短絡する工程を有することを特徴とする。 The field effect transistor control method according to the present invention includes a switching unit that short-circuits between the gate and the source based on a clamp signal between the gate and the source. Has a step of short-circuiting the gate and the source based on the clamp signal so as to alleviate the sudden voltage generated in the gate.
また、この発明にかかる電界効果型トランジスタの制御方法は、好ましくはスイッチング部が、エミッタとゲートとが接続され、コレクタとソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、スイッチング部が、ゲートに生じる突発電圧を緩和するように、ゲートへのゲート信号入力ラインからPNP型トランジスタのベースに入力されるクランプ信号に基づいて、ゲートとソースとを短絡する工程を有することを特徴とする。 In the field effect transistor control method according to the present invention, the switching unit is preferably a PNP transistor in which an emitter and a gate are connected and a collector and a source are connected, and the switching unit is generated in the gate. A step of short-circuiting the gate and the source based on a clamp signal input to the base of the PNP transistor from the gate signal input line to the gate so as to alleviate the sudden voltage is characterized.
また、この発明にかかる半導体装置の制御方法は、半導体装置が、電界効果型トランジスタと、電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間をクランプ信号に基づいて短絡するスイッチング部と、を近接して備え、スイッチング部が、ゲートに生じる突発電圧を緩和するように、クランプ信号に基づいてゲートとソースとを短絡する工程を有することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device control method in which a semiconductor device includes a field effect transistor and a switching unit that short-circuits between the gate and the source of the field effect transistor based on a clamp signal. And the switching unit includes a step of short-circuiting the gate and the source based on the clamp signal so as to alleviate the sudden voltage generated in the gate.
また、この発明にかかる半導体装置の制御方法は、好ましくはスイッチング部が、エミッタとゲートとが接続され、コレクタとソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、クランプ信号は、ゲートへのゲート信号入力ラインからPNP型トランジスタのベースに入力され、スイッチング部が、ゲートに生じる突発電圧を緩和するように、クランプ信号に基づいてゲートとソースとを短絡する工程を有することを特徴とする。 In the method of controlling a semiconductor device according to the present invention, preferably, the switching unit is a PNP transistor in which an emitter and a gate are connected and a collector and a source are connected, and the clamp signal is a gate signal to the gate. The switching unit includes a step of short-circuiting the gate and the source based on the clamp signal so as to relieve the sudden voltage generated in the gate, which is input to the base of the PNP transistor from the input line.
また、この発明にかかる制御回路の制御方法は、上述の電界効果型トランジスタを備える制御回路の制御方法であって、制御回路が、ドレインが高電圧側に接続される第一の電界効果型トランジスタと、ソースが低電圧側に接続される第二の電界効果型トランジスタとを備え、第一の電界効果型トランジスタのソースは第二の電界効果型トランジスタのドレインと接続され、第一の電界効果型トランジスタと第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ第二の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、第一の電界効果型トランジスタがオンした場合に、第二の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、第二の電界効果型トランジスタのスイッチング部が、第二の電界効果型トランジスタに入力されるクランプ信号に基づいて、第二の電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡する工程を有し、または、第一の電界効果型トランジスタと第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ第一の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、第二の電界効果型トランジスタがオンした場合に、第一の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、第一の電界効果型トランジスタのスイッチング部が、第一の電界効果型トランジスタに入力されるクランプ信号に基づいて、第一の電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡する工程を有することを特徴とする。 A control method of a control circuit according to the present invention is a control method of a control circuit including the above-described field effect transistor, wherein the control circuit includes a first field effect transistor whose drain is connected to the high voltage side. And a second field effect transistor whose source is connected to the low voltage side, the source of the first field effect transistor is connected to the drain of the second field effect transistor, and the first field effect The first field-effect transistor is turned on while both the first transistor and the second field-effect transistor are turned off and current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the second field-effect transistor. In such a case, the switch of the second field effect transistor is set so as to reduce the sudden voltage generated at the gate of the second field effect transistor. Or a short circuit between the gate and the source of the second field effect transistor based on the clamp signal input to the second field effect transistor, or the first field effect The second field effect transistor is turned on while both the first transistor and the second field effect transistor are turned off and current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the first field effect transistor. In this case, the switching portion of the first field effect transistor is based on the clamp signal input to the first field effect transistor so as to alleviate the sudden voltage generated at the gate of the first field effect transistor. And a step of short-circuiting between the gate and the source of the first field effect transistor.
また、この発明にかかる他の制御回路の制御方法は、上述の半導体装置を備える制御回路の制御方法であって、制御回路が、高圧側に接続される第一の半導体装置と低圧側に接続される第二の半導体装置とを備え、第一の半導体装置は、ドレインが高電圧側に接続される第一の電界効果型トランジスタを備え、第二の半導体装置は、ソースが低電圧側に接続される第二の電界効果型トランジスタを備え、第一の電界効果型トランジスタのソースは第二の電界効果型トランジスタのドレインと接続され、第一の電界効果型トランジスタと第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ第二の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、第一の電界効果型トランジスタがオンした場合に、第二の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、第二の半導体装置のスイッチング部が、第二の半導体装置のクランプ信号に基づいて、第二の電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡する工程を有し、または、第一の電界効果型トランジスタと第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ第一の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、第二の電界効果型トランジスタがオンした場合に、第一の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、第一の半導体装置のスイッチング部が、第一の半導体装置のクランプ信号に基づいて、第一の電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡する工程を有することを特徴とする。 Another control circuit control method according to the present invention is a control circuit control method comprising the above-described semiconductor device, wherein the control circuit is connected to the first semiconductor device connected to the high voltage side and to the low voltage side. The first semiconductor device includes a first field effect transistor having a drain connected to the high voltage side, and the second semiconductor device includes a source on the low voltage side. A first field-effect transistor connected to a drain of the second field-effect transistor, the first field-effect transistor and the second field-effect transistor; The first field effect transistor was turned on while both the transistors were off and current was flowing from the source to the drain through the parasitic diode of the second field effect transistor. The switching portion of the second semiconductor device is based on the clamp signal of the second semiconductor device so as to alleviate the sudden voltage generated at the gate of the second field effect transistor. A step of short-circuiting between the gate and the source of the transistor, or the first field-effect transistor and the second field-effect transistor are both turned off and through the parasitic diode of the first field-effect transistor When the second field effect transistor is turned on while a current is flowing from the source to the drain, the first semiconductor is designed to reduce the sudden voltage generated at the gate of the first field effect transistor. The switching section of the device shorts between the gate and source of the first field effect transistor based on the clamp signal of the first semiconductor device. It characterized by having a step.
また、この発明にかかる他の制御回路の制御方法は、好ましくはスイッチング部が、エミッタとゲートとが接続され、コレクタとソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、クランプ信号は、スイッチング部に対応する電界効果型トランジスタのゲートへのゲート信号を、各々PNP型トランジスタのベースに入力する信号であることを特徴とする。 In the control method of another control circuit according to the present invention, preferably, the switching unit is a PNP transistor in which an emitter and a gate are connected and a collector and a source are connected, and a clamp signal is supplied to the switching unit. The gate signal to the gate of the corresponding field effect transistor is a signal input to the base of each PNP transistor.
また、この発明にかかる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、ゲートとエミッタとの間に、クランプ信号に基づいてゲートとエミッタとの間を短絡するスイッチング部を備えることを特徴とする。 In addition, the insulated gate bipolar transistor according to the present invention is characterized in that a switching unit is provided between the gate and the emitter to short-circuit the gate and the emitter based on a clamp signal.
また、この発明にかかる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、好ましくはスイッチング部がPNP型トランジスタであり、PNP型トランジスタのエミッタと絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのゲートとが接続され、PNP型トランジスタのコレクタと絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのエミッタとが接続されることを特徴とする。 In the insulated gate bipolar transistor according to the present invention, the switching unit is preferably a PNP transistor, the emitter of the PNP transistor and the gate of the insulated gate bipolar transistor are connected, and the collector and insulated gate of the PNP transistor are connected. The emitter of the bipolar transistor is connected.
また、この発明にかかる半導体装置は、好ましくは電界効果型トランジスタが絶縁ゲート型バイポーラトランジスタであり、ソースは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのエミッタであり、ドレインは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのコレクタであることを特徴とする。 In the semiconductor device according to the present invention, preferably, the field effect transistor is an insulated gate bipolar transistor, the source is an emitter of the insulated gate bipolar transistor, and the drain is a collector of the insulated gate bipolar transistor. Features.
信号配線のパターンインピーダンスの影響を低減し、簡易な構成でゲートの突発電圧を低減可能な電界効果型トランジスタ等を提供できる。 It is possible to provide a field effect transistor or the like that can reduce the influence of the pattern impedance of the signal wiring and reduce the sudden voltage of the gate with a simple configuration.
本実施形態で例示する電界効果型トランジスタは、ゲートクランプ機能を有するスイッチング部を一体として備えるワンチップ電界効果型トランジスタである。また、本実施形態で例示する半導体装置は、電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間に、ゲートクランプ機能を有するスイッチング部を、電界効果型トランジスタに近接して備える。また、この半導体装置は、電界効果型トランジスタとスイッチング部とが、ワンパッケージングとされ、互いに近接して設けられるハイブリッドICである。 The field effect transistor exemplified in this embodiment is a one-chip field effect transistor that is integrally provided with a switching unit having a gate clamp function. Further, the semiconductor device exemplified in this embodiment includes a switching portion having a gate clamp function in the vicinity of the field effect transistor between the gate and the source of the field effect transistor. In addition, this semiconductor device is a hybrid IC in which a field effect transistor and a switching unit are one-packaged and are provided close to each other.
このため、本実施形態で例示する半導体装置等においては、電界効果型トランジスタとスイッチング部との間の距離を短くできる。また、本実施形態で例示する電界効果型トランジスタと半導体装置とは、配線パターンインピーダンスの影響による遅延等を低減した動作処理を実現できる。 Therefore, in the semiconductor device and the like exemplified in this embodiment, the distance between the field effect transistor and the switching unit can be shortened. In addition, the field effect transistor and the semiconductor device exemplified in this embodiment can realize operation processing with reduced delay due to the influence of the wiring pattern impedance.
また、本実施形態で例示する電界効果型トランジスタと半導体装置とは、スイッチング部が、所望のタイミングで電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間を短絡できる。このため、電界効果型トランジスタの寄生容量等により生じる、予期しない又は望まないゲート電圧の一時的な上昇(以下突発電圧という)を緩和し、また、ゲート電圧の一時的な上昇(以下突発電圧という)を低減することができる。 In the field effect transistor and the semiconductor device exemplified in this embodiment, the switching unit can short-circuit the gate and the source of the field effect transistor at a desired timing. Therefore, an unexpected or undesired temporary increase in gate voltage (hereinafter referred to as a sudden voltage) caused by a parasitic capacitance of a field effect transistor is alleviated, and a temporary increase in gate voltage (hereinafter referred to as a sudden voltage). ) Can be reduced.
また、本実施形態で例示する電界効果型トランジスタと半導体装置とにおいて、スイッチング部をPNP型トランジスタで構成する場合には、スイッチング部を動作させるクランプ信号を、電界効果型トランジスタのゲート信号と共用とすることができる。このため、クランプ信号を生成するための回路を別途設ける必要がなく、制御回路の構成を簡易な構成とできる。このため、制御回路を小型・軽量とすることができると共に安価な制御回路を実現できる。 Further, in the field effect transistor and the semiconductor device exemplified in this embodiment, when the switching unit is configured by a PNP transistor, the clamp signal for operating the switching unit is shared with the gate signal of the field effect transistor. can do. For this reason, it is not necessary to separately provide a circuit for generating a clamp signal, and the configuration of the control circuit can be simplified. For this reason, the control circuit can be reduced in size and weight, and an inexpensive control circuit can be realized.
そこで、以下図面に基づいて各実施形態について詳細に説明する。 Therefore, each embodiment will be described in detail below based on the drawings.
(第一の実施形態)
図1は、本実施形態のNチャネル電界効果型トランジスタを例示する図である。図1(a)に示すように、Nチャネル電界効果型トランジスタ111は、ゲート115とソース113との間を短絡可能なスイッチング部112を一体的に備える。スイッチング部112は、クランプ信号116によりゲート115とソース113との間を、Nチャネル電界効果型トランジスタ111素子内で短絡可能である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an N-channel field effect transistor of this embodiment. As shown in FIG. 1A, the N-channel
また、クランプ信号116は、ドレイン114とゲート115との間の寄生容量等及びゲート115とソース113との間の寄生容量等により、ゲート115にオフ信号を入力しているにも拘わらず、ゲート115とソース113との間等に生じる突発電圧を緩和するように付与される。
In addition, the
すなわち、ゲート115とソース113との間等に生じた突発電圧は、クランプ信号116に基づいてスイッチング部112がゲート115とソース113との間を短絡動作することにより、低減され緩和される。これにより、Nチャネル電界効果型トランジスタ111は、Nチャネル電界効果型トランジスタ111を含めた制御回路の過電流等による破壊や損傷を抑止することができる。
That is, the sudden voltage generated between the
Nチャネル電界効果型トランジスタ111は、ワンチップ上でゲート115とソース113との間をショート可能であるので、配線パターンによるインピーダンスの影響による特性劣化を低減できる。また、スイッチング部112は、FET、トランジスタ、フォトカプラ等を用いることができる。また、FET、トランジスタ、フォトカプラ等は、p型半導体とn型半導体との組み合わせであるので、ワンチップ化とできる。
Since the N-channel
また、図1(b)は、スイッチング部152をNチャネル電界効果型トランジスタ151に近接して備える半導体装置157を例示する図である。この半導体装置157は、典型的にはNチャネル電界効果型トランジスタ151とスイッチング部152とをワンパッケージ内に、一体として封止して設ける半導体装置157である。
FIG. 1B is a diagram illustrating a
図1(b)に示すように、半導体装置157は、Nチャネル電界効果型トランジスタ151と、ゲート155とソース153との間を短絡可能なスイッチング部152とを近接してワンパッケージ内に封止して備える。また、スイッチング部152は、クランプ信号156によりゲート155とソース153との間を短絡する。
As shown in FIG. 1B, the
クランプ信号156は、ドレイン154とゲート155との間の寄生容量等及びゲート155とソース153との間の寄生容量等により、ゲート155にオフ信号を入力しているにも拘わらず、ゲート155とソース153との間等に生じる突発電圧を緩和するように付与される。
The
すなわち、ゲート155とソース153との間等に生じた突発電圧は、クランプ信号156に基づいてスイッチング部152がゲート155とソース153との間を短絡動作することにより、低減され緩和される。これにより、半導体装置157は、半導体装置157を含めた制御回路の過電流等による破壊や損傷を抑止することができる。
That is, the sudden voltage generated between the
次に、図2を用いて半導体装置157を用いた制御回路200について説明する。図2は、半導体装置157を用いた制御回路を例示する図である。なお、以下の説明において、図1(b)と同じ部位については、対応する符号を付して説明するものとする。また、図1(a)に示す電界効果型トランジスタ111を用いた場合においても、同様の回路構成と動作処理であるのでここでは説明を省略することとする。また、各信号線を経由する各信号は、説明の便宜上、その信号線の符号を援用して説明するものとする。
Next, the
図2に示すように、制御回路200は、半導体装置1571と半導体装置1572とを備える。また、半導体装置1571と半導体装置1572とは、共に図1(b)に示す半導体装置157と同じ構成を備える。また、半導体装置1571と半導体装置1572とは高電圧側から順に接続され、半導体装置1571が高電圧側(ハイサイド)となり半導体装置1572が低電圧側(ローサイド)に接続される。
As illustrated in FIG. 2, the
また、制御回路200の半導体装置1571は、Nチャネル電界効果型トランジスタ1511を備える。そして、Nチャネル電界効果型トランジスタ1511のドレイン1541は、高電圧側(Vdd)に接続されている。また、半導体装置1571は、Nチャネル電界効果型トランジスタ1511のゲート1551とソース1531との間を短絡可能なスイッチング部1521を備える。
The
また、制御回路200は、Nチャネル電界効果型トランジスタ1511のゲート1551に、抵抗214を介してゲート信号1581を付与するゲートドライバ213を備える。ゲートドライバ213は、ソース1531の電位を0ボルトとしたプラス10ボルトの駆動とする。また、制御回路200は、スイッチング部1521に付与する、ゲート1551とソース1531との間を短絡するトリガーをなる、クランプ信号1561を生成する信号生成回路215を備える。
In addition, the
また、制御回路200の半導体装置1572は、Nチャネル電界効果型トランジスタ1512を備える。そして、Nチャネル電界効果型トランジスタ1512のソース1532は、低電圧側(Vss)に接続されている。また、Nチャネル電界効果型トランジスタ1512のドレイン1542は、Nチャネル電界効果型トランジスタ1511のソース1531と接続されている。また、半導体装置1572は、Nチャネル電界効果型トランジスタ1512のゲート1552とソース1532との間を短絡可能なスイッチング部1522を備える。
In addition, the
また、制御回路200は、Nチャネル電界効果型トランジスタ1512のゲート1552に、抵抗224を介してゲート信号1582を付与するゲートドライバ223を備える。ゲートドライバ223は、ソース1532の電位を0ボルトとしたプラス10ボルトの駆動とする。また、制御回路200は、スイッチング部1522に付与する、ゲート1552とソース1532との間を短絡するトリガーとなる、クランプ信号1562を生成する信号生成回路225を備える。
The
制御回路200は、Nチャネル電界効果型トランジスタ1511とNチャネル電界効果型トランジスタ1512とを各々オンオフ制御することにより、チョークコイル230に適宜電流が流れるように制御する制御回路である。制御回路200のスイッチ動作処理とチョークコイル230を流れる電流との関係は、図9等を用いて既に説明している内容と重複するので、ここでは説明を省略する。
The
また、制御回路200の信号生成回路225は、図8に示す突発電圧701が生成されるタイミングで、クランプ信号1562を生成する。スイッチング部1522は、クランプ信号1562が入力されると、短絡動作を行なう。スイッチング部1522の短絡動作により、Nチャネル電界効果型トランジスタ1512のゲート1552とソース1532とは短絡される。
Further, the
また、Nチャネル電界効果型トランジスタ1512のゲート1552とソース1532とが短絡されると、図8に示す突発電圧701は緩和され低減される。従って、制御回路200は、突発電圧701に起因する過電流等を抑制し、素子破壊や回路損傷のリスクを低減することが可能となる。
Further, when the
また、信号生成回路225は、好ましくは高圧側のゲート信号1581がオンとなった後、突発電圧701が生じるタイミングに対応させて、所定の期間が経過するとクランプ信号1562を出力する。ゲート信号1581がオンとなる時は、図8に示す矩形状のゲート信号704の出力に対応する。
The
このため、信号生成回路225は、ゲートドライバ213からのゲート信号1581出力後、すなわち矩形状のゲート信号704の出力後、突発電圧701が生じるまでの所定の期間を予め測定し、又はシミュレーション等により予め計算して不図示の記憶部に記憶しておいてもよい。また、信号生成回路225は、ゲートドライバ213からのゲート信号1581出力後、すなわち矩形状のゲート信号704の出力後、突発電圧701が生じるまでの所定の期間をリアルタイムで演算する演算部を備えてもよい。
For this reason, the
そして、信号生成回路225は、ゲートドライバ213からのゲート信号1581出力後、すなわち矩形状のゲート信号704の出力後、記憶部から読み出した所定の期間、または演算部で演算する所定の期間が経過するタイミングでクランプ信号1562を出力することが好ましい。これにより、制御回路200は、遅滞なく的確に、かつ効率よく突発電圧701を緩和することが可能となる。
Then, after the
また、信号生成回路225は、ゲートドライバ223からのゲート信号1582のオフ後、突発電圧701が生じるまでの所定の期間を予め測定し、又はシミュレーション等により予め計算して不図示の記憶部に記憶しておいてもよい。また、信号生成回路225は、ゲートドライバ223からのゲート信号1582のオフ後、すなわち矩形状のゲート信号705のオフ後、突発電圧701が生じるまでの所定の期間をリアルタイムで演算する演算部を備えてもよい。
Further, the
そして、信号生成回路225は、ゲートドライバ223からのゲート信号1582のオフ後、記憶部から読み出した所定の期間、または演算部が演算する所定の期間が経過するタイミングで、クランプ信号1562を出力することが好ましい。これにより、制御回路200は、遅滞なく的確に、かつ効率よく突発電圧701を緩和することが可能となる。
Then, after the
なお、信号生成回路225は、ゲートドライバ223からのゲート信号1582のオフ信号を検出する方が、ゲート信号1582のオフ検出配線距離を短くできるので好ましい。
Note that the
また、制御回路200は、ゲート1552に不図示の突発電圧検出部を備えてもよい。信号生成回路225は、突発電圧検出部がゲート1552に生じた突発電圧をリアルタイムに検出すると、クランプ信号1562をリアルタイムに出力してもよい。これにより、制御回路200は、ランダム又は予想不可能なタイミングで突発電圧701が生じた場合においても、リアルタイムで速やかに突発電圧701を緩和し、かつ突発電圧701に起因する過電流による影響を極力低減する電源制御回路等を実現できる。
In addition, the
また、制御回路200の信号生成回路215は、突発電圧が生成されるタイミングで、クランプ信号1561を生成する。スイッチング部1521は、クランプ信号1561が入力されると、短絡動作を行なう。スイッチング部1521の短絡動作により、Nチャネル電界効果型トランジスタ1511のゲート1551とソース1531とは短絡される。
Further, the
また、Nチャネル電界効果型トランジスタ1511のゲート1551とソース1531とが短絡されると、ゲート1551に生じる突発電圧は緩和され低減される。従って、制御回路200は、ゲート1551に生じる突発電圧に起因する過電流等を抑制し、素子破壊や回路損傷のリスクを低減することが可能となる。
Further, when the
また、信号生成回路215は、好ましくは低圧側のゲート信号1582がオンとなった後、突発電圧が生じるタイミングに対応させて、所定の期間が経過するとクランプ信号1561を出力する。ゲート信号1582がオンとなる時は、図8に示す矩形状のゲート信号705の出力に対応する。
The
このため、信号生成回路215は、ゲートドライバ223からゲート信号1582の出力後、すなわち矩形状のゲート信号705の出力後、突発電圧が生じるまでの所定の期間を予め測定し、又はシミュレーション等により予め計算し、不図示の記憶部に記憶しておいてもよい。
For this reason, the
また、信号生成回路215は、ゲートドライバ223からのゲート信号1582の出力後、すなわち矩形状のゲート信号705の出力後、突発電圧が生じるまでの所定の期間をリアルタイムで演算する演算部を備えてもよい。
In addition, the
そして、信号生成回路215は、ゲートドライバ223からのゲート信号1582の出力後、記憶部から読み出した所定の期間、又は演算部で算出した所定の期間が経過するタイミングで、クランプ信号1561を出力することが好ましい。これにより、制御回路200は、遅滞なく的確に、かつ効率よく突発電圧を緩和することが可能となる。
Then, the
また、信号生成回路215は、好ましくは高圧側のゲート信号1551がオフとなった後、突発電圧が生じるタイミングに対応させて、所定の期間が経過するとクランプ信号1561を出力する。高圧側のゲート信号がオフとなる時は、図8に示す矩形状の低圧側のゲート信号705の出力に対応する。
The
このため、信号生成回路215は、ゲートドライバ213からゲート信号1581がオフされた後、突発電圧が生じるまでの所定の期間を予め測定し、又はシミュレーション等により予め計算し、不図示の記憶部に記憶しておいてもよい。また、信号生成回路215は、ゲートドライバ213からのゲート信号1581のオフ後、すなわち矩形状のゲート信号704のオフ後、突発電圧が生じるまでの所定の期間をリアルタイムで演算する演算部を備えてもよい。
Therefore, the
また、信号生成回路215は、ゲートドライバ213からのゲート信号1581のオフ後、記憶部から読み出した所定の期間、又は演算部で演算する所定の期間が経過するタイミングでクランプ信号1561を出力することが好ましい。信号生成回路215は、ゲートドライバ213からのゲート信号1581のオフ信号を検出する方が、ゲート信号1581のオフ検出配線距離を短くできるので好ましい。
Further, the
また、制御回路200は、ゲート1551に不図示の突発電圧検出部を備えてもよい。信号生成回路215は、突発電圧検出部がゲート1551に生じた突発電圧をリアルタイムに検出すると、クランプ信号1561をリアルタイムに出力してもよい。これにより、制御回路200は、ランダム又は予想不可能なタイミングで突発電圧が生じた場合においても、リアルタイムで速やかに突発電圧を緩和し、突発電圧による過電流の影響を極力低減する電源制御回路等を実現できる。
In addition, the
次に、図3を用いて図1(a)に示すNチャネル電界効果型トランジスタ111の具体的構成の典型例について説明する。図3は、Nチャネル電界効果型トランジスタ111の具体的構造の典型例を示す図である。
Next, a typical example of a specific configuration of the N-channel
図3に示すように、ワンチップNチャネル電界効果型トランジスタ311は、縦型MOSFETのゲート315とソース313との間に、PNP型トランジスタ312を備える。PNP型トランジスタ312は、図1(a)に示すスイッチング部112に対応する。
As shown in FIG. 3, the one-chip N-channel
また、クランプ316には、図1(a)に示すクランプ信号116が入力される。また、ドレイン314は、図1(a)に示すドレイン114に対応する。
The
図3に例示するように、ワンチップNチャネル電界効果型トランジスタ311(Nチャネル電界効果型トランジスタ111に対応)は、n型基板上に適宜p型半導体とn型半導体とを積層して構成される。また、ワンチップNチャネル電界効果型トランジスタ311は、ソース313のp型半導体部に続けて横方向に順次p型半導体、n型半導体、p型半導体を設ける構成とすることで、PNP型トランジスタ312を備える。
As illustrated in FIG. 3, the one-chip N-channel field effect transistor 311 (corresponding to the N-channel field effect transistor 111) is configured by appropriately stacking a p-type semiconductor and an n-type semiconductor on an n-type substrate. The In addition, the one-chip N-channel
また、PNP型トランジスタ312のn型半導体を中心として、ソース313のp型半導体層と連続的に設けられるp型半導体の反対方向に設けられるp型半導体層には、ゲート315の付属電極315eが設けられる。
The p-type semiconductor layer provided opposite to the p-type semiconductor provided continuously with the p-type semiconductor layer of the
このため、ワンチップNチャネル電界効果型トランジスタ311は、クランプ316にクランプ信号116が入力されることで、ソース313のp型半導体層と、ゲート315の付属電極315eが設けられているp型半導体層と、の間でpチャネルが形成され電気的に接続される。これにより、ワンチップNチャネル電界効果型トランジスタ311は、ゲート315の突発電圧を遅滞なくソース313に逃がすことができる。
For this reason, in the one-chip N-channel
なお、図3に示すワンチップNチャネル電界効果型トランジスタ311は、Nチャネル電界効果型トランジスタ111の典型的構成を例示するものである。従って、Nチャネル電界効果型トランジスタ111の構造は図3に示す構造に限定されることはなく、p型半導体とn型半導体と絶縁膜と電極と適宜を組み合わせ、構造設計することができる。
Note that the one-chip N-channel
また、図4は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを用いる図1(a)に対応するスイッチング素子の具体的構造の典型例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a typical example of a specific structure of the switching element corresponding to FIG. 1A using an insulated gate bipolar transistor.
図4に示すように、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ411は、縦型IGBTのゲート415とエミッタ413との間に、PNP型トランジスタ412を備える。PNP型トランジスタ412は、図1(a)に示すスイッチング部112に対応する。
As shown in FIG. 4, the insulated gate
また、クランプ416には、図1(a)に示すクランプ信号116が入力される。また、コレクタ414は、図1(a)に示すドレイン114に対応する。
The
図4に例示するように、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ411は、n型基板上に適宜p型半導体とn型半導体とを積層して構成される。また、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ411は、エミッタ413のp型半導体部に続けて横方向に順次p型半導体、n型半導体、p型半導体を設ける構成とすることで、スイッチング部112に対応するPNP型トランジスタ412を備える。
As illustrated in FIG. 4, the insulated gate
また、PNP型トランジスタ412のn型半導体を中心として、エミッタ413のp型半導体層と連続的に設けられるp型半導体の反対方向に設けられるp型半導体層には、ゲート415の付属電極415eが設けられる。
The p-type semiconductor layer provided in the opposite direction of the p-type semiconductor provided continuously with the p-type semiconductor layer of the
このため、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ411は、クランプ416にクランプ信号116が入力されることで、エミッタ413のp型半導体層と、ゲート415の付属電極415eが設けられているp型半導体層と、の間でpチャネルが形成され電気的に接続される。これにより、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ411は、ゲート415の突発電圧を遅滞なくエミッタ413に逃がすことができる。
For this reason, the insulated gate
なお、図4に示す絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ411は、本発明の典型的構成の一つを例示するものである。従って、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ411の構造は図4に示す構造に限定されることはなく、p型半導体とn型半導体と絶縁膜と電極と適宜を組み合わせ、構造設計することができる。
Note that the insulated gate
(第二の実施形態)
図5は、図1(b)に示す半導体装置157のスイッチング部152をPNP型トランジスタ452で構成した半導体装置457を例示する図である。
(Second embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating a
図5に示すように、半導体装置457は、PNP型トランジスタ452とNチャネル電界効果型トランジスタ451とを互いに近接して備える。また、半導体装置457は、典型的にはNチャネル電界効果型トランジスタ451とPNP型トランジスタ452とをワンパッケージ内に封止して設けられた半導体装置457である。
As shown in FIG. 5, the
また、半導体装置457のPNP型トランジスタ452は、Nチャネル電界効果型トランジスタ451のゲート455とソース453との間を短絡可能である。また、PNP型トランジスタ452は、クランプ信号456によりゲート455とソース453との間を短絡する。
Further, the
クランプ信号456は、ドレイン454とゲート455との間の寄生容量等及びゲート455とソース453との間の寄生容量等により、ゲート455にオフ信号を入力しているにも拘わらず、ゲート455とソース453との間等に生じる突発電圧を緩和するようなタイミングで付与される。
The
ゲート455とソース453との間等に生じた突発電圧は、クランプ信号456に基づいてPNP型トランジスタ452がゲート455とソース453との間を短絡動作することにより、低減され緩和される。これにより、Nチャネル電界効果型トランジスタ451は、Nチャネル電界効果型トランジスタ451を含めた制御回路の過電流等による破壊や損傷を抑止することができる。また、半導体装置457は、既存回路への追加が容易であるなど、フレキシブルな回路設計に応用可能である。
The sudden voltage generated between the
また、半導体装置457は、クランプ信号456とゲート455に入力されるゲート信号とを共用とできる。次に、図6を用いてクランプ信号456とゲート455に入力されるゲート信号とを共用する制御回路500について説明する。図6は、クランプ信号とゲート信号とを共用する制御回路500を例示する図である。
Further, the
図6に示すように、制御回路500は、半導体装置5571と半導体装置5572とを備える。また、制御回路500が備える半導体装置5571と半導体装置5572とは、各々半導体装置457と同一の構成を備える。
As illustrated in FIG. 6, the
また、半導体装置5571と半導体装置5572とは高電圧側から順に接続され、半導体装置5571が高電圧側(ハイサイド)となり半導体装置5572が低電圧側(ローサイド)となる。
The
また、制御回路500の半導体装置5571は、Nチャネル電界効果型トランジスタ5511を備える。そして、Nチャネル電界効果型トランジスタ5511のドレイン5541は、高電圧側(Vdd)に接続されている。また、半導体装置5571は、Nチャネル電界効果型トランジスタ5511のゲート5551とソース5531との間を短絡可能なPNP型トランジスタ5521を備える。
Further, the
また、制御回路500は、Nチャネル電界効果型トランジスタ5511のゲート5551に、抵抗514を介してゲート信号5581を付与するゲートドライバ513を備える。ゲートドライバ513は、ソース5531の電位を0ボルトとしたプラス10ボルトでの駆動とする。また、制御回路500は、PNP型トランジスタ5521に付与する、ゲート5551とソース5531との間を短絡させるトリガーとなる、クランプ信号5561を生成する信号生成回路を別途に備える必要はない。
The
また、クランプ信号5561は、ゲートドライバ513から出力されるゲート信号5581から抵抗515を介して入力される。すなわち、制御回路500は、クランプ信号5561とゲート信号5551とを、ゲートドライバ513からの同一信号5581で共用とできる。
The
また、制御回路500の半導体装置5572は、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512を備える。そして、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512のソース5532は、低電圧側(Vss)に接続されている。また、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512のドレイン5542は、Nチャネル電界効果型トランジスタ5511のソース5531と接続されている。また、半導体装置5572は、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512のゲート5552とソース5532との間を短絡可能なPNP型トランジスタ5522を備える。
In addition, the
また、制御回路500は、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512のゲート5552に、抵抗524を介してゲート信号5582を付与するゲートドライバ523を備える。ゲートドライバ523は、ソース5532の電位を0ボルトとしたプラス10ボルトでの駆動とする。また、制御回路500は、PNP型トランジスタ5522に付与する、ゲート5552とソース5532との間を短絡させるトリガーとなる、クランプ信号5562を生成する信号生成回路を別途に備える必要はない。
In addition, the
また、クランプ信号5562は、ゲートドライバ523から出力されるゲート信号5582から抵抗525を介して入力される。すなわち、制御回路500は、クランプ信号5562とゲート信号5552とを、ゲートドライバ523からの同一信号5582で共用とできる。上述するように、制御回路500は、高電圧側も低電圧側も共に各半導体装置において、クランプ信号を各々のゲート信号と共用とすることが可能なので、クランプ信号を別途生成する回路を要することなく、簡易な回路構成とできる。
The
制御回路500は、Nチャネル電界効果型トランジスタ5511とNチャネル電界効果型トランジスタ5512とを各々オンオフ制御することにより、チョークコイル530に適宜電流が流れるように制御する。制御回路500のスイッチ動作処理とチョークコイル530を流れる電流との関係は、図9等を用いて既に説明している内容と重複するので、ここでは説明を省略する。また、突発電圧が生じる原理は、図8等を用いて既に説明した内容と重複するので、適宜図8と図9とを援用して説明を続けることとする。
The
また、制御回路500は、電界効果型トランジスタ5512をオンオフさせるゲート信号だけを生成する。そして、ゲートドライバ523が、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512をオフするゲート信号5582をゲート5552に出力すると、クランプ信号が抵抗525を介してPNP型トランジスタ5522のベース5562に入力される。すなわち、制御回路500においては、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512へのゲート信号5552とPNP型トランジスタ5522へのクランプ信号5562とが、ほぼ同時に入力されることとなる。
In addition, the
また、PNP型トランジスタ5522は、クランプ信号5562が入力されると、ゲート信号5582の電圧よりゲート5552の電圧の方が高くなった時だけ、短絡動作を行なう。PNP型トランジスタ5522の短絡動作により、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512のゲート5552とソース5532とは短絡される。
In addition, when the
また、Nチャネル電界効果型トランジスタ5512のゲート5552とソース5532とが短絡されると、図8に示す突発電圧701は緩和され低減される。従って、制御回路500は、突発電圧701に起因する過電流等を抑制し、素子破壊や回路損傷のリスクを低減することが可能となる。
In addition, when the
また、チョークコイル530を流れる電流が上述と逆向きの場合には、高電圧側に突発電圧が生成されるタイミングで、高電圧側の半導体装置5571のゲート信号5581の電圧よりゲート5551の電圧の方が高くなり、PNP型トランジスタ5521は、短絡動作を行なう。PNP型トランジスタ5521の短絡動作により、Nチャネル電界効果型トランジスタ5511のゲート5551とソース5531とは短絡される。
In addition, when the current flowing through the
また、Nチャネル電界効果型トランジスタ5511のゲート5551とソース5531とが短絡されると、ゲート5551に生じる突発電圧は緩和され低減される。従って、制御回路500は、ゲート5551に生じる突発電圧に起因する過電流等を抑制し、素子破壊や回路損傷のリスクを低減することが可能となる。
In addition, when the gate 5551 and the
また、本実施形態においては、主として電界効果型トランジスタを半導体スイッチング素子として用いる制御回路等を例示した。しかし、半導体スイッチング素子は電界効果型トランジスタに限定されることはなく、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。 In the present embodiment, a control circuit using mainly a field effect transistor as a semiconductor switching element is exemplified. However, the semiconductor switching element is not limited to a field effect transistor, and an insulated gate bipolar transistor (IGBT) can be used.
また、半導体スイッチング素子は実施形態で例示する構造の電界効果型トランジスタに限定されることはなく、他の構造を有するFETや他のトランジスタ及びフォトカプラ、フォトモススイッチ等の半導体デバイスを用いてもよい。フォトモススイッチを用いると回路内素子間等の絶縁性がさらに良好となるので好ましい。 Further, the semiconductor switching element is not limited to the field effect transistor having the structure illustrated in the embodiment, and an FET having another structure, another transistor, and a semiconductor device such as a photocoupler or a photomoss switch may be used. Good. Use of a photo moss switch is preferable because insulation between elements in the circuit is further improved.
また、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを用いると、条件によっては、抵抗の少ないオン動作を行なうことが可能である。また、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタでは、n型MOS電界効果型トランジスタの出力をPNP型バイポーラトランジスタの入力とする。また、縦型のn型MOS電界効果型トランジスタのドレイン側にp+のコレクタを設ける構造とできる。また、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタは、いわゆるプレーナ型としてもよく、またトレンチ型としてもよい。 In addition, when an insulated gate bipolar transistor is used, an ON operation with less resistance can be performed depending on conditions. In the insulated gate bipolar transistor, the output of the n-type MOS field effect transistor is used as the input of the PNP-type bipolar transistor. Further, a p + collector may be provided on the drain side of the vertical n-type MOS field effect transistor. The insulated gate bipolar transistor may be a so-called planar type or a trench type.
また、本実施形態で例示する制御回路等においては、プラスマイナス電圧でのゲート駆動用の電源回路を別途必要とすることなく簡易な回路構成とできる。また、本実施形態で例示する制御回路等においては、いわゆるブートストラップ方式を用いるフレキシブルな回路構成とすることができる。また、本実施形態で例示する制御回路等においては、FETのスイッチング特性を悪化させることがなく、またパターンインピーダンスやパターンインダクタンスによる障害も排除できる。 In addition, the control circuit and the like exemplified in this embodiment can have a simple circuit configuration without separately requiring a power supply circuit for driving gates with plus and minus voltages. Further, the control circuit and the like exemplified in this embodiment can have a flexible circuit configuration using a so-called bootstrap system. Further, in the control circuit and the like exemplified in the present embodiment, the switching characteristics of the FET are not deteriorated, and the failure due to the pattern impedance or the pattern inductance can be eliminated.
また、本実施形態で例示する電界効果型トランジスタと半導体装置と制御回路等は、自明な範囲でその構造及び動作と処理を適宜変更して用いることができる。例えば、本発明にかかる制御回路等は、実施形態で例示するブリッジ回路等に限定されることはなく、電界効果型トランジスタや絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ等にかかる電圧が、予期せぬ急変をするような他の制御回路等に適用してもよい。また、本発明にかかる制御回路等は、ハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路又は三相ブリッジ回路等で用いられる電源回路に適用することができる。 In addition, the field-effect transistor, the semiconductor device, the control circuit, and the like exemplified in this embodiment can be used by appropriately changing the structure, operation, and processing within an obvious range. For example, the control circuit or the like according to the present invention is not limited to the bridge circuit or the like exemplified in the embodiment, and the voltage applied to the field effect transistor, the insulated gate bipolar transistor, or the like may change unexpectedly. The present invention may be applied to other control circuits. The control circuit according to the present invention can be applied to a power supply circuit used in a half bridge circuit, a full bridge circuit, a three-phase bridge circuit, or the like.
111・・電界効果型トランジスタ、112・・スイッチング部、113・・ソース、114・・ドレイン、115・・ゲート、116・・クランプ信号、151・・Nチャネル電界効果型トランジスタ、152・・スイッチング部、153・・ソース、154・・ドレイン、155・・ゲート、156・・クランプ信号、157・・半導体装置、200・・制御回路、213・・ゲートドライバ、214・・抵抗、215・・信号生成回路、223・・ゲートドライバ、224・・抵抗、225・・信号生成回路、230・・チョークコイル、311・・ワンチップNチャネル電界効果型トランジスタ、312・・PNP型トランジスタ、313・・ソース、314・・ドレイン、315・・ゲート、315e・・付属電極、316・・クランプ、411・・絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、412・・PNP型トランジスタ、413・・エミッタ、414・・コレクタ、415・・ゲート、415e・・付属電極、416・・クランプ、451・・Nチャネル電界効果型トランジスタ、452・・PNP型トランジスタ、453・・ソース、454・・ドレイン、455・・ゲート、456・・クランプ信号、457・・半導体装置。
111... Field effect transistor, 112.. Switching part, 113.. Source, 114 .. Drain, 115... Gate, 116... Clamp signal, 151. 153 .. Source, 154... Drain, 155... Gate, 156 .. Clamp signal, 157 .. Semiconductor device, 200... Control circuit, 213... Gate driver, 214.
Claims (18)
ことを特徴とする電界効果型トランジスタ。 A field-effect transistor comprising a switching unit that short-circuits between the gate and the source based on a clamp signal between the gate and the source.
前記スイッチング部は、エミッタと前記ゲートとが接続され、コレクタと前記ソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、
前記クランプ信号は、前記PNP型トランジスタのベースに入力される
ことを特徴とする電界効果型トランジスタ。 The field effect transistor according to claim 1,
The switching unit is a PNP transistor in which an emitter and the gate are connected, and a collector and the source are connected,
The field effect transistor, wherein the clamp signal is input to a base of the PNP transistor.
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising: a field effect transistor; and a switching unit that short-circuits between the gate and the source of the field effect transistor based on a clamp signal.
前記スイッチング部は、エミッタと前記ゲートとが接続され、コレクタと前記ソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、
前記クランプ信号は、前記PNP型トランジスタのベースに入力される
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3.
The switching unit is a PNP transistor in which an emitter and the gate are connected, and a collector and the source are connected,
The semiconductor device, wherein the clamp signal is input to a base of the PNP transistor.
ドレインが高電圧側に接続される第一の前記電界効果型トランジスタと、ソースが低電圧側に接続される第二の前記電界効果型トランジスタと、を備え、
前記第一の電界効果型トランジスタのソースは前記第二の電界効果型トランジスタのドレインと接続され、
前記第一の電界効果型トランジスタと前記第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ前記第二の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、前記第一の電界効果型トランジスタがオンした場合に、
前記第二の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、前記第二の電界効果型トランジスタのスイッチング部が、前記第二の電界効果型トランジスタに入力される前記クランプ信号に基づいて、前記第二の電界効果型トランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間を短絡し、
または、前記第一の電界効果型トランジスタと前記第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ前記第一の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、前記第二の電界効果型トランジスタがオンした場合に、
前記第一の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、前記第一の電界効果型トランジスタのスイッチング部が、前記第一の電界効果型トランジスタに入力される前記クランプ信号に基づいて、前記第一の電界効果型トランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間を短絡する
ことを特徴とする制御回路。 In a control circuit comprising the field effect transistor according to claim 1 or 2,
A first field effect transistor having a drain connected to the high voltage side, and a second field effect transistor having a source connected to the low voltage side,
A source of the first field effect transistor is connected to a drain of the second field effect transistor;
In a state where the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the second field effect transistor, When the first field effect transistor is turned on,
The switching unit of the second field effect transistor is based on the clamp signal input to the second field effect transistor so as to alleviate the sudden voltage generated at the gate of the second field effect transistor. Short-circuiting between the gate and the source of the second field effect transistor,
Alternatively, the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the first field effect transistor. When the second field effect transistor is turned on,
The switching unit of the first field effect transistor is based on the clamp signal input to the first field effect transistor so as to alleviate the sudden voltage generated at the gate of the first field effect transistor. Then, a short circuit is provided between the gate and the source of the first field effect transistor.
前記スイッチング部は、エミッタと前記ゲートとが接続され、コレクタと前記ソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、
前記クランプ信号は、対応する前記電界効果型トランジスタの前記ゲートへのゲート信号を前記PNP型トランジスタのベースに入力する信号である
ことを特徴とする制御回路。 The control circuit according to claim 5,
The switching unit is a PNP transistor in which an emitter and the gate are connected, and a collector and the source are connected,
The control circuit, wherein the clamp signal is a signal for inputting a gate signal to the gate of the corresponding field effect transistor to a base of the PNP transistor.
高圧側に接続される第一の前記半導体装置と低圧側に接続される第二の前記半導体装置とを備え、
前記第一の半導体装置は、ドレインが高電圧側に接続される第一の前記電界効果型トランジスタを備え、
前記第二の半導体装置は、ソースが低電圧側に接続される第二の前記電界効果型トランジスタを備え、
前記第一の電界効果型トランジスタのソースは前記第二の電界効果型トランジスタのドレインと接続され、
前記第一の電界効果型トランジスタと前記第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ前記第二の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、前記第一の電界効果型トランジスタがオンした場合に、
前記第二の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、前記第二の半導体装置のスイッチング部が、前記第二の半導体装置に入力される前記クランプ信号に基づいて、前記第二の電界効果型トランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間を短絡し、
または、前記第一の電界効果型トランジスタと前記第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ前記第一の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、前記第二の電界効果型トランジスタがオンした場合に、
前記第一の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、前記第一の半導体装置のスイッチング部が、前記第一の半導体装置に入力される前記クランプ信号に基づいて、前記第一の電界効果型トランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間を短絡する
ことを特徴とする制御回路。 In a control circuit comprising the semiconductor device according to claim 3 or 4,
The first semiconductor device connected to the high voltage side and the second semiconductor device connected to the low voltage side,
The first semiconductor device includes the first field effect transistor having a drain connected to a high voltage side,
The second semiconductor device includes the second field effect transistor having a source connected to a low voltage side,
A source of the first field effect transistor is connected to a drain of the second field effect transistor;
In a state where the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the second field effect transistor, When the first field effect transistor is turned on,
Based on the clamp signal input to the second semiconductor device, the switching unit of the second semiconductor device is configured to reduce the sudden voltage generated at the gate of the second field effect transistor. Short-circuiting between the gate and the source of a second field effect transistor;
Alternatively, the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the first field effect transistor. When the second field effect transistor is turned on,
Based on the clamp signal input to the first semiconductor device, the switching unit of the first semiconductor device is configured to reduce the sudden voltage generated at the gate of the first field effect transistor. A short circuit between the gate and the source of one field effect transistor.
前記スイッチング部は、エミッタと前記ゲートとが接続され、コレクタと前記ソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、
前記クランプ信号は、対応する前記電界効果型トランジスタの前記ゲートへのゲート信号を前記PNP型トランジスタのベースに入力する信号である
ことを特徴とする制御回路。 The control circuit according to claim 7,
The switching unit is a PNP transistor in which an emitter and the gate are connected, and a collector and the source are connected,
The control circuit, wherein the clamp signal is a signal for inputting a gate signal to the gate of the corresponding field effect transistor to a base of the PNP transistor.
前記電界効果型トランジスタは、ゲートとソースとの間に、クランプ信号に基づいて前記ゲートと前記ソースとの間を短絡するスイッチング部を備え、
前記スイッチング部が、前記ゲートに生じる前記突発電圧を緩和するように、前記クランプ信号に基づいて前記ゲートと前記ソースとを短絡する工程
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの制御方法。 In a method for controlling a field effect transistor,
The field effect transistor includes a switching unit that short-circuits between the gate and the source based on a clamp signal between the gate and the source,
The switching unit includes a step of short-circuiting the gate and the source based on the clamp signal so as to alleviate the sudden voltage generated in the gate.
前記スイッチング部は、エミッタと前記ゲートとが接続され、コレクタと前記ソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、
前記スイッチング部が、前記ゲートに生じる前記突発電圧を緩和するように、前記ゲートへのゲート信号入力ラインから前記PNP型トランジスタのベースに入力される前記クランプ信号に基づいて、前記ゲートと前記ソースとを短絡する工程
を有することを特徴とする電界効果型トランジスタの制御方法。 The method of controlling a field effect transistor according to claim 9,
The switching unit is a PNP transistor in which an emitter and the gate are connected, and a collector and the source are connected,
Based on the clamp signal input from the gate signal input line to the gate to the base of the PNP transistor, the switching unit relaxes the sudden voltage generated at the gate. A method for controlling a field-effect transistor, comprising the step of:
前記半導体装置は、電界効果型トランジスタと、前記電界効果型トランジスタのゲートとソースとの間をクランプ信号に基づいて短絡するスイッチング部と、を近接して備え、
前記スイッチング部が、前記ゲートに生じる前記突発電圧を緩和するように、前記クランプ信号に基づいて前記ゲートと前記ソースとを短絡する工程
を有することを特徴とする半導体装置の制御方法。 In a method for controlling a semiconductor device,
The semiconductor device includes a field-effect transistor and a switching unit that short-circuits between the gate and the source of the field-effect transistor based on a clamp signal,
The switching method includes: a step of short-circuiting the gate and the source based on the clamp signal so as to alleviate the sudden voltage generated at the gate.
前記スイッチング部は、エミッタと前記ゲートとが接続され、コレクタと前記ソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、
前記クランプ信号は、前記ゲートへのゲート信号入力ラインから前記PNP型トランジスタのベースに入力され、
前記スイッチング部が、前記ゲートに生じる前記突発電圧を緩和するように、前記クランプ信号に基づいて前記ゲートと前記ソースとを短絡する工程
を有することを特徴とする半導体装置の制御方法。 The method for controlling a semiconductor device according to claim 11,
The switching unit is a PNP transistor in which an emitter and the gate are connected, and a collector and the source are connected,
The clamp signal is input to the base of the PNP transistor from the gate signal input line to the gate,
The switching method includes: a step of short-circuiting the gate and the source based on the clamp signal so as to alleviate the sudden voltage generated at the gate.
前記制御回路は、ドレインが高電圧側に接続される第一の前記電界効果型トランジスタと、ソースが低電圧側に接続される第二の前記電界効果型トランジスタと、を備え、
前記第一の電界効果型トランジスタのソースは前記第二の電界効果型トランジスタのドレインと接続され、
前記第一の電界効果型トランジスタと前記第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ前記第二の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、前記第一の電界効果型トランジスタがオンした場合に、
前記第二の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、前記第二の電界効果型トランジスタのスイッチング部が、前記第二の電界効果型トランジスタに入力される前記クランプ信号に基づいて、前記第二の電界効果型トランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間を短絡する工程を有し、
または、前記第一の電界効果型トランジスタと前記第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ前記第一の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、前記第二の電界効果型トランジスタがオンした場合に、
前記第一の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、前記第一の電界効果型トランジスタのスイッチング部が、前記第一の電界効果型トランジスタに入力される前記クランプ信号に基づいて、前記第一の電界効果型トランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間を短絡する工程を有する
ことを特徴とする制御回路の制御方法。 In the control method of a control circuit provided with the field effect transistor according to claim 1 or 2,
The control circuit includes the first field effect transistor whose drain is connected to the high voltage side, and the second field effect transistor whose source is connected to the low voltage side,
A source of the first field effect transistor is connected to a drain of the second field effect transistor;
In a state where the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the second field effect transistor, When the first field effect transistor is turned on,
The switching unit of the second field effect transistor is based on the clamp signal input to the second field effect transistor so as to alleviate the sudden voltage generated at the gate of the second field effect transistor. And short-circuiting between the gate and the source of the second field effect transistor,
Alternatively, the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the first field effect transistor. When the second field effect transistor is turned on,
The switching unit of the first field effect transistor is based on the clamp signal input to the first field effect transistor so as to alleviate the sudden voltage generated at the gate of the first field effect transistor. And a step of short-circuiting between the gate and the source of the first field-effect transistor.
前記制御回路は、高圧側に接続される第一の前記半導体装置と低圧側に接続される第二の前記半導体装置とを備え、
前記第一の半導体装置は、ドレインが高電圧側に接続される第一の前記電界効果型トランジスタを備え、
前記第二の半導体装置は、ソースが低電圧側に接続される第二の前記電界効果型トランジスタを備え、
前記第一の電界効果型トランジスタのソースは前記第二の電界効果型トランジスタのドレインと接続され、
前記第一の電界効果型トランジスタと前記第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ前記第二の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、前記第一の電界効果型トランジスタがオンした場合に、
前記第二の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、前記第二の半導体装置のスイッチング部が、前記第二の半導体装置の前記クランプ信号に基づいて、前記第二の電界効果型トランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間を短絡する工程を有し、
または、前記第一の電界効果型トランジスタと前記第二の電界効果型トランジスタとが共にオフしかつ前記第一の電界効果型トランジスタの寄生ダイオードを通してソースからドレインの方向に電流が流れている状態で、前記第二の電界効果型トランジスタがオンした場合に、
前記第一の電界効果型トランジスタのゲートに生じる突発電圧を緩和するように、前記第一の半導体装置のスイッチング部が、前記第一の半導体装置の前記クランプ信号に基づいて、前記第一の電界効果型トランジスタの前記ゲートと前記ソースとの間を短絡する工程を有する
ことを特徴とする制御回路の制御方法。 In the control method of a control circuit provided with the semiconductor device according to claim 3 or 4,
The control circuit includes the first semiconductor device connected to the high voltage side and the second semiconductor device connected to the low voltage side,
The first semiconductor device includes the first field effect transistor having a drain connected to a high voltage side,
The second semiconductor device includes the second field effect transistor having a source connected to a low voltage side,
A source of the first field effect transistor is connected to a drain of the second field effect transistor;
In a state where the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the second field effect transistor, When the first field effect transistor is turned on,
Based on the clamp signal of the second semiconductor device, the switching unit of the second semiconductor device causes the switching portion of the second semiconductor device to relax the sudden voltage generated at the gate of the second field effect transistor. Short-circuiting between the gate and the source of an effect transistor,
Alternatively, the first field effect transistor and the second field effect transistor are both turned off and a current flows from the source to the drain through the parasitic diode of the first field effect transistor. When the second field effect transistor is turned on,
Based on the clamp signal of the first semiconductor device, the switching unit of the first semiconductor device is configured to reduce the sudden voltage generated at the gate of the first field effect transistor. A control circuit control method, comprising: short-circuiting between the gate and the source of an effect transistor.
前記スイッチング部は、エミッタと前記ゲートとが接続され、コレクタと前記ソースとが接続されるPNP型トランジスタであり、
前記クランプ信号は、前記スイッチング部に対応する前記電界効果型トランジスタの前記ゲートへのゲート信号を、各々前記PNP型トランジスタのベースに入力する信号である
ことを特徴とする制御回路の制御方法。 In the control method of the control circuit according to claim 13 or 14,
The switching unit is a PNP transistor in which an emitter and the gate are connected, and a collector and the source are connected,
The control method of a control circuit, wherein the clamp signal is a signal for inputting a gate signal to the gate of the field effect transistor corresponding to the switching unit to a base of the PNP transistor.
ことを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。 An insulated gate bipolar transistor, comprising: a switching portion that short-circuits between the gate and the emitter based on a clamp signal between the gate and the emitter.
前記スイッチング部はPNP型トランジスタであり、前記PNP型トランジスタのエミッタと前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの前記ゲートとが接続され、前記PNP型トランジスタのコレクタと前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの前記エミッタとが接続される
ことを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。 The insulated gate bipolar transistor according to claim 16, wherein
The switching unit is a PNP transistor, and an emitter of the PNP transistor and the gate of the insulated gate bipolar transistor are connected, and a collector of the PNP transistor and the emitter of the insulated gate bipolar transistor are connected. An insulated gate bipolar transistor, characterized in that:
前記電界効果型トランジスタは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタであり、
前記ソースは前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのエミッタであり、前記ドレインは前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのコレクタである
ことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3 or claim 4,
The field effect transistor is an insulated gate bipolar transistor,
The semiconductor device, wherein the source is an emitter of the insulated gate bipolar transistor, and the drain is a collector of the insulated gate bipolar transistor.
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