JP2009224667A - Field effect transistor, semiconductor device, control circuit, control method therefor, and insulated gate bipolar transistor - Google Patents

Field effect transistor, semiconductor device, control circuit, control method therefor, and insulated gate bipolar transistor Download PDF

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JP2009224667A JP2008069333A JP2008069333A JP2009224667A JP 2009224667 A JP2009224667 A JP 2009224667A JP 2008069333 A JP2008069333 A JP 2008069333A JP 2008069333 A JP2008069333 A JP 2008069333A JP 2009224667 A JP2009224667 A JP 2009224667A
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Kosuke Tsubouchi
耕介 坪内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field effect transistor, and the like, for reducing the influence of a pattern impedance of signal wiring, and for reducing outbreak voltage of a gate in a simple configuration. <P>SOLUTION: The field effect transistor includes a switching part 112 disposed between a gate 115 and a source 113 for short-circuiting the gate 115 and the source 113 based on a clamp signal 116. The switching part 112 is a PNP type transistor with an emitter and the gate 115 connected and a collector and the source 113 connected. The clamp signal 116 is input into the base of the PNP type transistor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

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 field effect transistor 811 on the high voltage side (high side) is controlled by a gate signal transmitted from the gate driver 813 via the resistor 814. Further, the field effect transistor 821 on the low voltage side (low side) is controlled by a gate signal transmitted from the gate driver 823 via the resistor 824.

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-effect transistor 811 is turned on and the field-effect transistor 821 is turned off. As a result, a current 831 flows through the choke coil 830. In the period T2, the field effect transistor 811 is turned off and the field effect transistor 821 is turned off. For this reason, a current 832 flows through the choke coil 830.

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-effect transistor 811 is turned off and the field-effect transistor 821 is turned on. For this reason, a current 833 flows through the choke coil 830. In the period T4, the field-effect transistor 811 is turned off and the field-effect transistor 821 is turned off. For this reason, a current 834 flows through the choke coil 830.

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 gate signal 704 having a rectangular shape is applied from the gate driver 813 to the field effect transistor 811, the voltage between the gate and the source of the field effect transistor 811 becomes a solid voltage signal 702. . When a rectangular gate signal 705 is supplied from the gate driver 823 to the field effect transistor 821, the voltage between the gate and the source of the field effect transistor 821 becomes a solid line voltage signal 703.

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 sudden voltage 701 is such that both the low-voltage side field-effect transistor 821 and the high-voltage-side field effect transistor 811 are off, and the parasitic diode of the low-voltage side field-effect transistor 821. When the high-voltage side field-effect transistor 811 is turned on while a current flows from the source to the drain through the gate, the low-voltage-side field effect transistor 821 is turned off between the gate and the source. This voltage is temporarily generated due to parasitic capacitance or the like. When the sudden voltage 701 is generated, not only energy loss occurs but also there is a concern that an element failure due to an unexpected overcurrent occurs.

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 choke coil 830 is opposite to the currents 831, 832, 833, and 834 shown in FIG. 9, the sudden voltage 701 is generated in the field effect transistor 811 on the high voltage side. That is, in this case, the signal waveform shown in FIG. 8 is switched between the high voltage side (high side) and the low voltage side (low side).

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 sudden voltage 701 is such that the low-voltage side field-effect transistor 821 and the high-voltage side field-effect transistor 811 are both off, and the source-to-drain voltage is applied through the parasitic diode of the high-voltage side field-effect transistor 811. When the low-voltage side field-effect transistor 821 is turned on while a current is flowing in the direction, a parasitic capacitance or the like is generated between the gate and the source of the high-voltage-side field effect transistor 811 that is turned off. Will occur.

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 sudden voltage 701. FIG. 7A is a control circuit diagram for driving the gate drivers 613 and 623 using a drive power supply between a plus 10 volt voltage and a minus 5 volt voltage.

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 capacitors 615 and 625 are added between the gate and the source. FIG. 7C is a control circuit diagram using gate drivers 616 and 626 with a clamping function. Detailed descriptions of the various control circuits shown in FIG. 7 are omitted.

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。
特開2002−112544号公報 特開2000−217349号公報
Such a control circuit is disclosed in, for example, Patent Document 1 below.
JP 2002-112544 A JP 2000-217349 A

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 field effect transistor 111 integrally includes a switching unit 112 that can short-circuit between the gate 115 and the source 113. The switching unit 112 can short-circuit between the gate 115 and the source 113 in the N-channel field effect transistor 111 element by the clamp signal 116.

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 clamp signal 116 is a gate signal that is input to the gate 115 due to a parasitic capacitance between the drain 114 and the gate 115 and a parasitic capacitance between the gate 115 and the source 113. The voltage is applied so as to mitigate sudden voltage generated between the source 115 and the source 113.

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 gate 115 and the source 113 is reduced and alleviated by the switching unit 112 performing a short-circuit operation between the gate 115 and the source 113 based on the clamp signal 116. As a result, the N-channel field effect transistor 111 can suppress destruction and damage due to overcurrent of the control circuit including the N-channel field effect transistor 111.

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 field effect transistor 111 can short-circuit between the gate 115 and the source 113 on one chip, characteristic deterioration due to the influence of impedance due to the wiring pattern can be reduced. The switching unit 112 can use an FET, a transistor, a photocoupler, or the like. In addition, since FETs, transistors, photocouplers, and the like are a combination of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, they can be made into one chip.

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 semiconductor device 157 provided with the switching unit 152 in the vicinity of the N-channel field effect transistor 151. This semiconductor device 157 is typically a semiconductor device 157 in which an N-channel field effect transistor 151 and a switching unit 152 are integrally sealed in one package.

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 semiconductor device 157 includes an N-channel field effect transistor 151 and a switching unit 152 capable of short-circuiting between the gate 155 and the source 153 close to each other and sealed in one package. Prepare. Further, the switching unit 152 short-circuits between the gate 155 and the source 153 by the clamp signal 156.

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 clamp signal 156 is generated by the gate 155 regardless of whether the off signal is input to the gate 155 due to the parasitic capacitance between the drain 154 and the gate 155 and the parasitic capacitance between the gate 155 and the source 153. It is applied so as to mitigate sudden voltage generated between the source 153 and the like.

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 gate 155 and the source 153 or the like is reduced and alleviated by the switching unit 152 performing a short-circuit operation between the gate 155 and the source 153 based on the clamp signal 156. As a result, the semiconductor device 157 can suppress destruction or damage due to overcurrent or the like of the control circuit including the semiconductor device 157.

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 control circuit 200 using the semiconductor device 157 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a control circuit using the semiconductor device 157. In the following description, the same parts as those in FIG. 1B will be described with corresponding reference numerals. In addition, even when the field effect transistor 111 shown in FIG. 1A is used, the description is omitted here because the circuit configuration and operation processing are the same. In addition, for convenience of explanation, each signal passing through each signal line is described with reference to the symbol of the signal line.

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 control circuit 200 includes a semiconductor device 1571 and a semiconductor device 1572. Further, both the semiconductor device 1571 and the semiconductor device 1572 have the same configuration as the semiconductor device 157 illustrated in FIG. The semiconductor device 1571 and the semiconductor device 1572 are sequentially connected from the high voltage side, the semiconductor device 1571 is connected to the high voltage side (high side), and the semiconductor device 1572 is connected to the low voltage side (low side).

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 semiconductor device 1571 of the control circuit 200 includes an N-channel field effect transistor 1511. The drain 1541 of the N-channel field effect transistor 1511 is connected to the high voltage side (Vdd). In addition, the semiconductor device 1571 includes a switching unit 1521 that can short-circuit between the gate 1551 and the source 1531 of the N-channel field effect transistor 1511.

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 control circuit 200 includes a gate driver 213 that applies a gate signal 1581 to the gate 1551 of the N-channel field effect transistor 1511 via the resistor 214. The gate driver 213 is driven at plus 10 volts with the potential of the source 1531 being 0 volts. In addition, the control circuit 200 includes a signal generation circuit 215 that generates a clamp signal 1561 that is applied to the switching unit 1521 and serves as a trigger for short-circuiting between the gate 1551 and the source 1531.

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 semiconductor device 1572 of the control circuit 200 includes an N-channel field effect transistor 1512. The source 1532 of the N-channel field effect transistor 1512 is connected to the low voltage side (Vss). The drain 1542 of the N-channel field effect transistor 1512 is connected to the source 1531 of the N-channel field effect transistor 1511. In addition, the semiconductor device 1572 includes a switching unit 1522 that can short-circuit between the gate 1552 and the source 1532 of the N-channel field effect transistor 1512.

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 control circuit 200 also includes a gate driver 223 that applies a gate signal 1582 to the gate 1552 of the N-channel field effect transistor 1512 via the resistor 224. The gate driver 223 is driven at plus 10 volts with the potential of the source 1532 being 0 volts. In addition, the control circuit 200 includes a signal generation circuit 225 that generates a clamp signal 1562 that is applied to the switching unit 1522 and serves as a trigger for short-circuiting between the gate 1552 and the source 1532.

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 control circuit 200 is a control circuit that controls the current to flow through the choke coil 230 by controlling on / off of the N-channel field effect transistor 1511 and the N-channel field effect transistor 1512, respectively. Since the relationship between the switch operation processing of the control circuit 200 and the current flowing through the choke coil 230 overlaps with the content already described with reference to FIG. 9 and the like, the description thereof is omitted here.

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 signal generation circuit 225 of the control circuit 200 generates the clamp signal 1562 at the timing when the sudden voltage 701 shown in FIG. 8 is generated. When the clamp signal 1562 is input, the switching unit 1522 performs a short-circuit operation. By the short-circuit operation of the switching unit 1522, the gate 1552 and the source 1532 of the N-channel field effect transistor 1512 are short-circuited.

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 gate 1552 and the source 1532 of the N-channel field effect transistor 1512 are short-circuited, the sudden voltage 701 shown in FIG. 8 is relaxed and reduced. Therefore, the control circuit 200 can suppress overcurrent caused by the sudden voltage 701 and reduce the risk of element destruction and circuit damage.

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 signal generation circuit 225 preferably outputs a clamp signal 1562 when a predetermined period elapses in correspondence with the timing at which the sudden voltage 701 is generated after the high-voltage gate signal 1581 is turned on. When the gate signal 1581 is turned on, it corresponds to the output of the rectangular gate signal 704 shown in FIG.

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 signal generation circuit 225 measures in advance a predetermined period after the output of the gate signal 1581 from the gate driver 213, that is, after the output of the rectangular gate signal 704 until the sudden voltage 701 is generated, or by simulation or the like It may be calculated in advance and stored in a storage unit (not shown). In addition, the signal generation circuit 225 includes a calculation unit that calculates in real time a predetermined period after the output of the gate signal 1581 from the gate driver 213, that is, after the output of the rectangular gate signal 704 until the sudden voltage 701 is generated. Also good.

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 gate signal 1581 is output from the gate driver 213, that is, after the output of the rectangular gate signal 704, the signal generation circuit 225 passes a predetermined period read from the storage unit or a predetermined period calculated by the calculation unit. It is preferable to output the clamp signal 1562 at the timing to be performed. As a result, the control circuit 200 can relax the sudden voltage 701 accurately and efficiently without delay.

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 signal generation circuit 225 measures in advance a predetermined period until the sudden voltage 701 is generated after the gate signal 1582 from the gate driver 223 is turned off, or calculates in advance by simulation or the like and stores it in a storage unit (not shown). You may keep it. In addition, the signal generation circuit 225 includes a calculation unit that calculates in real time a predetermined period after the gate signal 1582 from the gate driver 223 is turned off, that is, after the rectangular gate signal 705 is turned off until the sudden voltage 701 is generated. May be.

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 gate signal 1582 from the gate driver 223 is turned off, the signal generation circuit 225 outputs the clamp signal 1562 at a timing when a predetermined period read from the storage unit or a predetermined period calculated by the calculation unit elapses. It is preferable. As a result, the control circuit 200 can relax the sudden voltage 701 accurately and efficiently without delay.

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 signal generation circuit 225 preferably detects the off signal of the gate signal 1582 from the gate driver 223 because the off detection wiring distance of the gate signal 1582 can be shortened.

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 control circuit 200 may include a sudden voltage detection unit (not shown) in the gate 1552. The signal generation circuit 225 may output the clamp signal 1562 in real time when the sudden voltage detection unit detects the sudden voltage generated in the gate 1552 in real time. As a result, even when the sudden voltage 701 occurs at a random or unpredictable timing, the control circuit 200 can quickly mitigate the sudden voltage 701 in real time and minimize the influence of the overcurrent caused by the sudden voltage 701. A reduced power supply control circuit or the like can be realized.

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 signal generation circuit 215 of the control circuit 200 generates the clamp signal 1561 at the timing when the sudden voltage is generated. When the clamp signal 1561 is input, the switching unit 1521 performs a short-circuit operation. By the short-circuit operation of the switching unit 1521, the gate 1551 and the source 1531 of the N-channel field effect transistor 1511 are short-circuited.

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 gate 1551 and the source 1531 of the N-channel field effect transistor 1511 are short-circuited, the sudden voltage generated at the gate 1551 is relaxed and reduced. Therefore, the control circuit 200 can suppress overcurrent caused by the sudden voltage generated at the gate 1551 and reduce the risk of element destruction and circuit damage.

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 signal generation circuit 215 preferably outputs a clamp signal 1561 when a predetermined period elapses in correspondence with the timing at which the sudden voltage occurs after the low-voltage gate signal 1582 is turned on. When the gate signal 1582 is turned on, it corresponds to the output of the rectangular gate signal 705 shown in FIG.

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 signal generation circuit 215 measures in advance a predetermined period after the output of the gate signal 1582 from the gate driver 223, that is, after the output of the rectangular gate signal 705 until the sudden voltage occurs, or in advance by simulation or the like. It may be calculated and stored in a storage unit (not shown).

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 signal generation circuit 215 includes a calculation unit that calculates in real time a predetermined period after the output of the gate signal 1582 from the gate driver 223, that is, after the output of the rectangular gate signal 705, until the sudden voltage occurs. Also good.

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 signal generation circuit 215 outputs the clamp signal 1561 at a timing when a predetermined period read from the storage unit or a predetermined period calculated by the calculation unit elapses after the gate signal 1582 is output from the gate driver 223. It is preferable. As a result, the control circuit 200 can relax the sudden voltage accurately and efficiently without delay.

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 signal generation circuit 215 preferably outputs a clamp signal 1561 when a predetermined period elapses in correspondence with the timing at which the sudden voltage occurs after the high-voltage side gate signal 1551 is turned off. When the high-voltage side gate signal is turned off, this corresponds to the output of the rectangular low-voltage side gate signal 705 shown in FIG.

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 signal generation circuit 215 measures in advance a predetermined period until the sudden voltage is generated after the gate signal 1581 is turned off from the gate driver 213, or calculates in advance by simulation or the like, and stores it in a storage unit (not shown). You may remember it. In addition, the signal generation circuit 215 includes an arithmetic unit that calculates in real time a predetermined period after the gate signal 1581 from the gate driver 213 is turned off, that is, after the rectangular gate signal 704 is turned off until a sudden voltage is generated. Also good.

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 signal generation circuit 215 outputs the clamp signal 1561 at a timing when a predetermined period read from the storage unit or a predetermined period calculated by the calculation unit passes after the gate signal 1581 from the gate driver 213 is turned off. Is preferred. The signal generation circuit 215 preferably detects the off signal of the gate signal 1581 from the gate driver 213 because the off detection wiring distance of the gate signal 1581 can be shortened.

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 control circuit 200 may include a sudden voltage detection unit (not shown) in the gate 1551. The signal generation circuit 215 may output the clamp signal 1561 in real time when the sudden voltage detection unit detects the sudden voltage generated in the gate 1551 in real time. As a result, the control circuit 200 can quickly relieve the sudden voltage in real time and reduce the influence of overcurrent due to the sudden voltage as much as possible even when the sudden voltage occurs at random or unpredictable timing. Can be realized.

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 field effect transistor 111 illustrated in FIG. 1A will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a typical example of a specific structure of the N-channel field effect transistor 111.

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 field effect transistor 311 includes a PNP transistor 312 between the gate 315 and the source 313 of the vertical MOSFET. The PNP transistor 312 corresponds to the switching unit 112 shown in FIG.

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 clamp signal 316 shown in FIG. 1A is input to the clamp 316. Further, the drain 314 corresponds to the drain 114 shown in FIG.

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 field effect transistor 311 has a structure in which a p-type semiconductor, an n-type semiconductor, and a p-type semiconductor are sequentially provided in the lateral direction after the p-type semiconductor portion of the source 313, so that the PNP transistor 312 is provided. Is provided.

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 source 313 around the n-type semiconductor of the PNP transistor 312 has an attached electrode 315e of the gate 315. Provided.

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 field effect transistor 311, the p-type semiconductor provided with the p-type semiconductor layer of the source 313 and the attached electrode 315 e of the gate 315 when the clamp signal 116 is input to the clamp 316. A p-channel is formed and electrically connected to the layer. Thereby, the one-chip N-channel field effect transistor 311 can release the sudden voltage of the gate 315 to the source 313 without delay.

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 field effect transistor 311 illustrated in FIG. 3 illustrates a typical configuration of the N-channel field effect transistor 111. Therefore, the structure of the N-channel field effect transistor 111 is not limited to the structure shown in FIG. 3, and the structure can be designed by appropriately combining a p-type semiconductor, an n-type semiconductor, an insulating film, and an electrode.

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 bipolar transistor 411 includes a PNP transistor 412 between the gate 415 and the emitter 413 of the vertical IGBT. The PNP transistor 412 corresponds to the switching unit 112 shown in FIG.

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 clamp signal 416 shown in FIG. 1A is input to the clamp 416. The collector 414 corresponds to the drain 114 shown in FIG.

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 bipolar transistor 411 is configured by appropriately stacking a p-type semiconductor and an n-type semiconductor on an n-type substrate. In addition, the insulated gate bipolar transistor 411 has a configuration in which a p-type semiconductor, an n-type semiconductor, and a p-type semiconductor are sequentially provided in the lateral direction after the p-type semiconductor portion of the emitter 413, so that the PNP corresponding to the switching portion 112 is provided. A type transistor 412 is provided.

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 emitter 413 around the n-type semiconductor of the PNP transistor 412 has an attached electrode 415e of the gate 415. Provided.

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 bipolar transistor 411 receives the clamp signal 116 to the clamp 416, and thus the p-type semiconductor layer of the emitter 413 and the p-type semiconductor layer provided with the attached electrode 415e of the gate 415, A p-channel is formed between and electrically connected. As a result, the insulated gate bipolar transistor 411 can release the sudden voltage of the gate 415 to the emitter 413 without delay.

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 bipolar transistor 411 illustrated in FIG. 4 exemplifies one of typical configurations of the present invention. Therefore, the structure of the insulated gate bipolar transistor 411 is not limited to the structure shown in FIG. 4, and the structure can be designed by appropriately combining a p-type semiconductor, an n-type semiconductor, an insulating film, and an electrode.

(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 semiconductor device 457 in which the switching unit 152 of the semiconductor device 157 shown in FIG.

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 semiconductor device 457 includes a PNP transistor 452 and an N-channel field effect transistor 451 that are close to each other. The semiconductor device 457 is typically a semiconductor device 457 provided by sealing an N-channel field effect transistor 451 and a PNP transistor 452 in one package.

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 PNP transistor 452 of the semiconductor device 457 can short-circuit between the gate 455 and the source 453 of the N-channel field effect transistor 451. The PNP transistor 452 shorts between the gate 455 and the source 453 by the clamp signal 456.

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 clamp signal 456 is output from the gate 455 even though an OFF signal is input to the gate 455 due to a parasitic capacitance between the drain 454 and the gate 455 and a parasitic capacitance between the gate 455 and the source 453. It is applied at such a timing as to mitigate sudden voltage generated between the source 453 and the like.

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 gate 455 and the source 453 or the like is reduced and alleviated by causing the PNP transistor 452 to short-circuit between the gate 455 and the source 453 based on the clamp signal 456. As a result, the N-channel field effect transistor 451 can suppress destruction or damage of the control circuit including the N-channel field effect transistor 451 due to overcurrent or the like. Further, the semiconductor device 457 can be applied to flexible circuit design, such as being easy to add to an existing circuit.

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 semiconductor device 457 can share the clamp signal 456 and the gate signal input to the gate 455. Next, the control circuit 500 sharing the clamp signal 456 and the gate signal input to the gate 455 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a control circuit 500 that shares a clamp signal and a gate signal.

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 control circuit 500 includes a semiconductor device 5571 and a semiconductor device 5572. Further, the semiconductor device 5571 and the semiconductor device 5572 included in the control circuit 500 each have the same configuration as the semiconductor device 457.

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 semiconductor device 5571 and the semiconductor device 5572 are connected in order from the high voltage side, and the semiconductor device 5571 becomes the high voltage side (high side) and the semiconductor device 5572 becomes the low voltage side (low side).

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 semiconductor device 5571 of the control circuit 500 includes an N-channel field effect transistor 5511. The drain 5541 of the N-channel field effect transistor 5511 is connected to the high voltage side (Vdd). In addition, the semiconductor device 5571 includes a PNP transistor 5521 that can short-circuit between the gate 5551 and the source 5531 of the N-channel field effect transistor 5511.

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 control circuit 500 further includes a gate driver 513 that applies a gate signal 5581 to the gate 5551 of the N-channel field effect transistor 5511 via the resistor 514. The gate driver 513 is driven at plus 10 volts with the potential of the source 5531 being 0 volts. Further, the control circuit 500 does not need to include a separate signal generation circuit that generates the clamp signal 5561 that serves as a trigger for short-circuiting the gate 5551 and the source 5531 to be provided to the PNP transistor 5521.

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 clamp signal 5561 is input from the gate signal 5581 output from the gate driver 513 through the resistor 515. That is, the control circuit 500 can share the clamp signal 5561 and the gate signal 5551 with the same signal 5581 from the gate driver 513.

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 semiconductor device 5572 of the control circuit 500 includes an N-channel field effect transistor 5512. The source 5532 of the N-channel field effect transistor 5512 is connected to the low voltage side (Vss). Further, the drain 5542 of the N-channel field effect transistor 5512 is connected to the source 5531 of the N-channel field effect transistor 5511. The semiconductor device 5572 further includes a PNP transistor 5522 that can short-circuit between the gate 5552 and the source 5532 of the N-channel field effect transistor 5512.

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 control circuit 500 includes a gate driver 523 that applies a gate signal 5582 to the gate 5552 of the N-channel field effect transistor 5512 via the resistor 524. The gate driver 523 is driven at plus 10 volts with the potential of the source 5532 set to 0 volts. In addition, the control circuit 500 does not need to include a separate signal generation circuit that generates the clamp signal 5562 that serves as a trigger for short-circuiting the gate 5552 and the source 5532, which is provided to the PNP transistor 5522.

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 clamp signal 5562 is input from the gate signal 5582 output from the gate driver 523 through the resistor 525. That is, the control circuit 500 can share the clamp signal 5562 and the gate signal 5552 with the same signal 5582 from the gate driver 523. As described above, the control circuit 500 can share the clamp signal with each gate signal in each semiconductor device on both the high voltage side and the low voltage side, and therefore requires a circuit for separately generating the clamp signal. And a simple circuit configuration.

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 control circuit 500 controls the N-channel field effect transistor 5511 and the N-channel field effect transistor 5512 to be turned on and off so that a current flows through the choke coil 530 as appropriate. Since the relationship between the switch operation processing of the control circuit 500 and the current flowing through the choke coil 530 overlaps with the content already described with reference to FIG. 9 and the like, description thereof is omitted here. Further, since the principle that the sudden voltage is generated overlaps with the content already described with reference to FIG. 8 and the like, the description will be continued with appropriate reference to FIG. 8 and FIG.

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 control circuit 500 generates only a gate signal for turning on and off the field effect transistor 5512. When the gate driver 523 outputs a gate signal 5582 for turning off the N-channel field effect transistor 5512 to the gate 5552, the clamp signal is input to the base 5562 of the PNP transistor 5522 via the resistor 525. That is, in the control circuit 500, the gate signal 5552 to the N-channel field effect transistor 5512 and the clamp signal 5562 to the PNP transistor 5522 are input almost simultaneously.

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 clamp signal 5562 is input, the PNP transistor 5522 performs a short-circuit operation only when the voltage of the gate 5552 becomes higher than the voltage of the gate signal 5582. By the short-circuit operation of the PNP transistor 5522, the gate 5552 and the source 5532 of the N-channel field effect transistor 5512 are short-circuited.

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 gate 5552 and the source 5532 of the N-channel field effect transistor 5512 are short-circuited, the sudden voltage 701 illustrated in FIG. 8 is relaxed and reduced. Therefore, the control circuit 500 can suppress overcurrent caused by the sudden voltage 701 and reduce the risk of element destruction and circuit damage.

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 choke coil 530 is in the opposite direction as described above, the voltage of the gate 5551 is higher than the voltage of the gate signal 5581 of the semiconductor device 5571 on the high voltage side at the timing when the sudden voltage is generated on the high voltage side. The PNP transistor 5521 performs a short circuit operation. By the short-circuit operation of the PNP transistor 5521, the gate 5551 and the source 5531 of the N-channel field effect transistor 5511 are short-circuited.

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 source 5531 of the N-channel field effect transistor 5511 are short-circuited, the sudden voltage generated in the gate 5551 is relaxed and reduced. Therefore, the control circuit 500 can suppress overcurrent and the like due to the sudden voltage generated in the gate 5551, and can reduce the risk of element destruction and circuit damage.

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.

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。It is a figure which illustrates the N channel field effect type transistor of this embodiment. 半導体装置を用いた制御回路を例示する図である。It is a figure which illustrates the control circuit using a semiconductor device. 本発明のNチャネル電界効果型トランジスタ構造の典型例を示す図である。It is a figure which shows the typical example of the N channel field effect transistor structure of this invention. 本発明の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの典型的構造を示す図である。It is a figure which shows the typical structure of the insulated gate bipolar transistor of this invention. 半導体装置のスイッチング部をPNP型トランジスタで構成した図である。It is the figure which comprised the switching part of the semiconductor device with the PNP type transistor. クランプ信号とゲート信号とを共用する制御回路図である。It is a control circuit diagram which shares a clamp signal and a gate signal. 突発電流への従来対処方法を例示する図である。It is a figure which illustrates the conventional coping method to a sudden current. 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。It is a sequence diagram which shows the gate signal of the conventional control circuit. 従来の制御回路の動作を順次示す図である。It is a figure which shows the operation | movement of the conventional control circuit sequentially.

符号の説明Explanation of symbols

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. Circuit 223 gate driver 224 resistance signal generation circuit 230 choke coil 311 one-chip N-channel field effect transistor 312 PNP transistor 313 source 314 ... Drain, 315 ... Gate, 315e ... Attached electrode, 316 ... 411 .. Insulated gate bipolar transistor 412.. PNP type transistor 413 .. Emitter 414 .. Collector 415 .. Gate 415 e .. Attached electrode 416 .. Clamp 451. Effect type transistor 452... PNP type transistor 453... Source 454... Drain 455.

Claims (18)

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る
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.
請求項1に記載の電界効果型トランジスタにおいて、
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.
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、を近接して備える
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.
請求項3に記載の半導体装置において、
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.
請求項1又は請求項2に記載の電界効果型トランジスタを備える制御回路において、
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.
請求項5に記載の制御回路において、
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.
請求項3又は請求項4に記載の半導体装置を備える制御回路において、
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.
請求項7に記載の制御回路において、
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.
電界効果型トランジスタの制御方法において、
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.
請求項9に記載の電界効果型トランジスタの制御方法において、
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:
半導体装置の制御方法において、
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.
請求項11に記載の半導体装置の制御方法において、
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.
請求項1又は請求項2に記載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において、
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.
請求項3又は請求項4に記載の半導体装置を備える制御回路の制御方法において、
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.
請求項13又は請求項14に記載の制御回路の制御方法において、
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.
ゲートとエミッタとの間に、クランプ信号に基づいて前記ゲートと前記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.
請求項16に記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタにおいて、
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:
請求項3又は請求項4に記載の半導体装置において、
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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