JP2020145576A - 半導体集積回路と半導体集積回路の調整方法 - Google Patents

半導体集積回路と半導体集積回路の調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ノーマリオフ型のスイッチング素子をオン/オフさせた時のノーマリオン型のスイッチング素子のドレイン電圧の急峻な偏移を容易に抑制することができる半導体集積回路と半導体集積回路の調整方法を提供すること。【解決手段】一つの実施形態によれば、半導体集積回路は、ソース、ドレイン、及びゲートを有するノーマリオン型の第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子のソースに接続されるドレインと、駆動信号が供給されるゲートと、ソースを有するノーマリオフ型の第2のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子のゲートと前記第2のスイッチング素子のソース間に接続される抵抗と、前記抵抗に並列に接続される第1の容量と、前記第1のスイッチング素子のゲートとソース間の第2の容量とを具備する。【選択図】図1

Description

本実施形態は、半導体集積回路と半導体集積回路の調整方法に関する。
従来、ノーマリオン型のスイッチング素子とノーマリオフ型のスイッチング素子をカスコード接続した半導体装置が開示されている。例えば、ノーマリオン型のスイッチング素子は、GaN(ガリュームナイトライド)やSiC(シリコンカーバイド)を材料とするトランジスタで構成される。GaNやSiCで構成されるノーマリオン型のスイッチング素子を用いることで、高耐圧で低損失の半導体装置が提供される。かかる構成の半導体装置においては、ノーマリオフ型のスイッチング素子をオン/オフさせることでノーマリオン型のスイッチング素子がオン/オフする。
ゲート・ソース間電圧が0Vの状態でもオン状態であるノーマリオン型のスイッチング素子の特性から、ノーマリオフ型のスイッチング素子をオンさせた時にノーマリオン型のスイッチング素子は瞬時にオンとなり、そのドレイン電圧が急峻に偏移する。ノーマリオン型のスイッチング素子のドレイン電圧の急峻な偏移は、不要輻射を発生させる。この為、ノーマリオフ型のスイッチング素子をオンさせた時のノーマリオン型のスイッチング素子のドレイン電圧の急峻な変動を抑制する種々の試みがなされている。ノーマリオン型のスイッチング素子を備える半導体装置の特性を活かしつつ、ノーマリオフ型のスイッチング素子をオン/オフさせた時のノーマリオン型のスイッチング素子のドレイン電圧の急峻な偏移を容易に抑制することができる半導体集積回路と半導体集積回路の調整方法が望まれる。
米国特許第6633195号明細書
一つの実施形態は、ノーマリオフ型のスイッチング素子をオン/オフさせた時のノーマリオン型のスイッチング素子のドレイン電圧の急峻な偏移を容易に抑制することができる半導体集積回路とその調整方法を提供することを目的とする。
一つの実施形態によれば、半導体集積回路は、ソース、ドレイン、及びゲートを有するノーマリオン型の第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子のソースに接続されるドレインと、駆動信号が供給されるゲートと、ソースを有するノーマリオフ型の第2のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子のゲートと前記第2のスイッチング素子のソース間に接続される抵抗と、前記抵抗に並列に接続される第1の容量と、前記第1のスイッチング素子のゲートとソース間の第2の容量とを具備する。
図1は、第1の実施形態の半導体集積回路を示す図である。 図2は、ノーマリオン型のスイッチング素子の特性を示す図である。 図3は、シミュレーション結果を示す図である。 図4は、第2の実施形態の半導体集積回路を示す図である。 図5は、第3の実施形態の半導体集積回路を示す図である。 図6は、半導体集積回路の制御方法を説明する為の図である。 図7は、半導体集積回路の制御方法を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体集積回路と半導体集積回路の調整方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態の半導体集積回路を示す図である。本実施形態の半導体集積回路はノーマリオン型のスイッチング素子Q1を有する。スイッチング素子Q1は、例えば、GaNを材料とするNチャネル型のMOSトランジスタで構成される。例えば、GaNを材料とするMOSトランジスタは、ドレイン・ソース間の主電流路がGaNで構成される。以降、GaNトランジスタと呼ぶ場合がある。
ノーマリオフ型のスイッチング素子Q2は、例えば、Siを材料とするNチャネル型のMOSトランジスタで構成される。例えば、Siを材料とするMOSトランジスタは、ドレイン・ソース間の主電流路がSiで構成される。以降、Siトランジスタと呼ぶ場合がある。スイッチング素子Q1のドレインは、端子11に接続される。端子11は、例えば、別のスイッチング素子(図示せず)を介して600Vの電圧が印加される電源ライン(図示せず)に接続される。スイッチング素子Q1のソースは、スイッチング素子Q2のドレインに接続される。
スイッチング素子Q2のソースは、端子12に接続される。端子12には、例えば、接地電位が供給される。スイッチング素子Q2のゲートは、端子10に接続される。端子10には、駆動信号Vが印加される。
スイッチング素子Q1のゲートとスイッチング素子Q2のソース間に抵抗R1が接続される。抵抗R1には、容量C1が並列に接続される。スイッチング素子Q1のゲートとソース間に容量C2が接続される。容量C1と容量C2の共通接続端がスイッチング素子Q1のゲートに接続される。
本実施形態の動作は、以下の様になる。スイッチング素子Q2のゲートに印加される駆動信号VをHighにすることで、スイッチング素子Q2がオンする。スイッチング素子Q2がオンすることで、スイッチング素子Q2のドレイン電圧Vは、端子12の電圧、例えば、接地電位となる。
容量C1と容量C2の直列回路は、スイッチング素子Q2がオフの状態の時に端子12とスイッチング素子Q2のドレイン間の電圧、すなわち、ドレイン電圧Vによってチャージされる。容量C1の両端の電圧と容量C2の両端の電圧の和が、端子12とドレイン電圧Vの差電圧に等しくなる。尚、スイッチング素子Q2がオフの状態になってから十分時間が経過したとき容量C1の両端の電圧は等しくなる。また、C2の両端の電圧は、端子12とドレイン電圧Vの差電圧に等しくなり、電位差に応じて電荷が蓄えられる。
スイッチング素子Q2がオンすると、スイッチング素子Q2のドレイン電圧Vは、端子12の電位、すなわち、接地電位まで低下する。スイッチング素子Q2のドレイン電圧Vが接地電位まで低下することに応じて、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vが降下する。これにより、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vは、接地電位よりも低い負電位まで低下する。
スイッチング素子Q1のゲート・ソース間は、スイッチング素子Q2がオンした時に、容量C2の両端の電圧によってバイアスされる。ドレイン電圧Vが接地電位まで低下することに応じて、容量C2に蓄えられていた電荷が容量C1と容量C2で再配分されるため、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vは容量C1と容量C2の容量比によって変化する。換言すれば、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート電圧Vを容量C1と容量C2の値を選ぶことで、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを調整することができる。
ノーマリオン型のスイッチング素子Q1のオン状態は、ゲート・ソース間電圧VGSによって決まる。従って、容量C1と容量C2の値の設定によって、ノーマリオン型のスイッチング素子Q1のオン状態を調整することができる。
例えば、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがスイッチング素子Q1のしきい値に近い値になるように調整して、スイッチング素子Q1が弱いオン状態になる様に制御する。また、スイッチング素子Q2がオンした時に、スイッチング素子Q1をオフ状態ではなく強いオン状態にすることで、スイッチング素子Q1の応答の遅延を小さくすることができる。更に詳しい調整の仕方については、後述する。
スイッチング素子Q2がオンすることで、スイッチング素子Q2のドレインとソースが実質的に接続された状態になる為、スイッチング素子Q2のドレインからソース間に容量C1と容量C2の並列接続と抵抗R1によるCR回路が構成される。この為、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vは、容量C1と容量C2の並列接続と抵抗R1とで構成されるCR回路の時定数(τ=C×R)に応じて変化する。より具体的には、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vは、容量C1と容量C2の並列接続と抵抗R1とによるCR回路の時定数に応じて、スイッチング素子Q2がオンした時に容量C2が分担した電圧分だけ降下していた電圧から端子12の電位、例えば、接地電位まで推移する。
これによって、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート電圧Vの値とその偏移を、容量C1とC2、及び抵抗R1の値によって調整することができる。
スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSが0Vに近いときには、スイッチング素子Q1は完全なオン状態でそのオン抵抗は小さい。従って、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値よりも低いオフの状態から、ゲート・ソース間電圧VGSを0Vに瞬時に変化させると、スイッチング素子Q2のドレイン電圧Vの変化が瞬時にスイッチング素子Q1のドレイン電圧Vに反映される。すなわち、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vが急峻に変化する。
これに対して、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値に近い電圧の時には、スイッチング素子Q1は弱いオン状態でそのオン抵抗は大きい。スイッチング素子Q2をオンさせた時に、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値に近い電圧で弱いオン状態になる様に調整し、また、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vを、容量C1と容量C2の並列接続と抵抗R1とで構成されるCR回路の時定数によって緩やかに変化させてスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを緩やかに変化させ、スイッチング素子Q1を緩やかに強いオン状態に推移させることで、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの急峻な変動を緩和することができる。
本実施形態によれば、スイッチング素子Q1のソースとスイッチング素子Q2のソース間に容量C1と容量C2の直列回路を設け、その共通接続端をスイッチング素子Q1のゲートに接続することで、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを調整することができる。すなわち、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSの調整によってスイッチング素子Q1のオン状態を容易に調整することができる。
また、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを、スイッチング素子Q1のゲート接続にされる抵抗R1と、容量C1と容量C2によって構成されるCR回路の時定数に従って推移させることにより、スイッチング素子Q1を弱いオン状態から強いオン状態に緩やかに変化させることができる。これにより、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの急峻な変動を抑制することができる為、スイッチング素子Q2が駆動信号Vに応答してオン状態となった時に生じる不要輻射の発生を抑制することができる。
図2は、ノーマリオン型のスイッチング素子の特性を示す図である。既述した第1の実施形態のスイッチング素子Q1の特性を示す。横軸にゲート・ソース間電圧VGS、縦軸にドレイン電流Iを示す。ゲート・ソース間電圧VGSがゼロ(0)Vの時もドレイン電流Iが流れ、ゲート・ソース間電圧VGSがマイナスのしきい値VTHになった時に、ドレイン電流Iがほぼゼロ(0)Aとなる特性曲線100で示される。
既述した第1の実施形態において、容量C1と容量C2の値の調整によって、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを調整することで、スイッチング素子Q1のオン状態を調整することができる。例えば、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値VTHに近い値になるように調整することでスイッチング素子Q1を弱いオン状態に移行させることができる。
図3は、シミュレーション結果を示す図である。上段側からスイッチング素子Q2のゲートに印加する駆動信号V、スイッチング素子Q2のドレイン電圧V、スイッチング素子Q1のゲート電圧V、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vを示す。
駆動信号Vをタイミングt0でHighにすることでスイッチング素子Q2がオンとなり、ドレイン電圧Vが急峻に低下する。ゲート電圧Vも降下する。従って、スイッチング素子Q2のソースが接続された端子12に、例えば接地電位が印加された場合には、ゲート電圧Vは負電圧となる。
容量C1と容量C2の直列接続によりスイッチング素子Q2のドレイン電圧Vを分圧する構成により、容量C1と容量C2の容量比を適宜調整することで、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート電圧Vを、破線の楕円101で示す様に、電圧VG1から電圧VG2に引き上げる調整を容易に行うことができる。
電圧VG2の値を、例えば、スイッチング素子Q1のしきい値VTHに近い電圧として設定することで、スイッチング素子Q2がオンした直後におけるスイッチング素子Q1を弱いオン状態とすることができる。スイッチング素子Q1のゲート電圧Vは、スイッチング素子Q1のゲートに接続される抵抗R1と、容量C1と容量C2によって構成されるCR回路の時定数に従って、端子12の電位、すなわち、接地電位に推移する。
スイッチング素子Q1を弱いオン状態から強いオン状態に、CR時定数に従って緩やかに移行させることにより、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの急峻な変化が抑制される。すなわち、スイッチング素子Q2のゲートに印加される駆動信号Vに応答するスイッチング素子Q2のドレイン電圧Vの変化に対して、鎖線の楕円102で示す様に、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの変化(dV/dt)を緩和させることができる。これにより、スイッチング素子Q1のドレインが接続される配線の急峻な電圧変動が抑制され、不要輻射の発生が抑制される。
駆動信号Vをタイミングt1でLowにすることでスイッチング素子Q2がオフとなり、スイッチング素子Q2のドレイン電圧V、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vが上昇する。
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態の半導体集積回路を示す図である。既述した実施形態に対応する構成には、同一符号を付し、重複した記載は必要な場合にのみ行う。以降、同様である。
本実施形態においては、スイッチング素子Q1の寄生容量Cpが、容量C1に直列に接続される容量として用いられる。
本実施形態においては、抵抗R1に並列に接続された容量C1と寄生容量Cpの容量比によって、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート電圧Vが調整される。
容量C1と寄生容量Cpの容量比の設定によって、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート電圧Vを調整することでスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを調整し、スイッチング素子Q1のオン状態を調整することができる。例えば、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値VTHに近い値になる様に調整することで、スイッチング素子Q1を弱いオン状態とする調整を行うことができる。
また、抵抗R1と、容量C1と寄生容量Cpによって構成されるCR回路の時定数に従ってスイッチング素子Q1のゲート電圧Vを緩やかに推移させることにより、スイッチング素子Q1を弱いオン状態から強いオン状態に緩やかに移行させることができる。これにより、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの急峻な変化が抑制される為、スイッチング素子Q1のドレインが接続される配線の急峻な電圧変動が抑制され、不要輻射の発生が抑制される。
(第3の実施形態)
図5は、第3の実施形態の半導体集積回路を示す図である。本実施形態は、スイッチング素子Q1のゲートとスイッチング素子Q2のソース間に、可変抵抗R11が接続され、可変容量C11が可変抵抗R11に並列に接続される。
可変抵抗R11の抵抗と可変容量C11の容量の値は、制御回路1からの制御信号によって制御される。可変抵抗R11は、例えば、抵抗(図示せず)とスイッチ(図示せず)の並列接続を直列に多段に接続し、そのスイッチのオン/オフを制御回路1からの制御信号で制御して、直列に接続される抵抗の数を変える構成とすることができる。すなわち、制御回路1からの制御信号に応じてオン/オフさせるスイッチの数と可変抵抗R11の抵抗値を対応付けておくことで、可変抵抗R11の値を所望の値に調整することができる。
可変容量C11は、例えば、容量(図示せず)とスイッチ(図示せず)の直列接続を並列に多段に接続し、そのスイッチのオン/オフを制御回路1からの制御信号で制御して、並列に接続される容量の数を変える構成とすることができる。すなわち、制御回路1からの制御信号に応じてオン/オフさせるスイッチの数と可変容量C11の容量値を対応付けておくことで、可変容量C11の値を所望の値に調整することができる。
端子11と端子12には、所定の電圧が印加される。例えば、端子11には、600Vが印加され、端子12には、例えば、接地電位が印加される。端子10には、制御回路1から駆動信号Vが供給される。
スイッチング素子Q2のドレイン電圧Vとスイッチング素子Q1のゲート電圧Vが演算処理回路2に供給される。演算処理回路2は、駆動信号VがHighになった時のスイッチング素子Q2のドレイン電圧Vとゲート電圧Vの値に基づいてゲート・ソース間電圧VGSを算出する。例えば、算出したゲート・ソース間電圧VGSと、予め演算処理回路2に所望のゲート・ソース間電圧VGSとして記憶しておいた値とを比較し、駆動信号VがHighになった時のスイッチング素子Q2のゲート・ソース間電圧VGSが所望のゲート・ソース間電圧VGSになる様に可変容量C11の値を変更する指示値を制御回路1に供給する。スイッチング素子Q2のゲートに供給する駆動信号VをHighにした時、すなわち、スイッチング素子Q2をオンさせた時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSとしては、予め記憶したドレイン電圧Vの最大値の符号を反転した電圧値と0Vの間の任意の値とすることができる。例えば、スイッチング素子Q2をオンさせた時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSは、しきい値より少し低いしきい値付近の値から0Vの間の任意の値に調整することができる。演算処理回路2は、スイッチング素子Q2への駆動信号Vの印加のタイミング、可変抵抗R11の抵抗値、可変容量C11の容量値の変更のタイミング等を規定する種々の制御アルゴリズムに基づくプロラムを搭載する構成とすることができる。
制御回路1は、演算処理回路2からの指示値に応答して、可変容量C11の値を制御する制御信号CT2により可変容量C11の容量を変更する。かかる構成により、可変容量C11と容量C2の値によって、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを所望の値に調整することができる。
また、演算処理回路2は、可変抵抗R11の値を変更する指示値を制御回路1に供給する。可変抵抗R11の値を制御回路1によって調整することで、可変抵抗R11と、可変容量C11、容量C2の並列回路によって構成されるCR回路の時定数を調整することができる。時定数を調整することによって、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSの推移、すなわち、スイッチング素子Q2がオンした直後のゲート電圧Vが端子12の電圧まで推移する時間を調整することができる。
例えば、時定数を大きくすることで、ゲート電圧Vが端子12の電圧に達するまでの時間が長くなる為、スイッチング素子Q1が完全にオン状態になるまでの時間が長くなる。すなわち、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの変化を緩和することができる。
演算処理回路2は、例えば、可変容量C11の容量値の変更に応じて可変抵抗R11の抵抗値を変更する指示値を制御回路1に供給する。例えば、可変容量C11の容量の値を変更した前後における、可変抵抗R11と可変容量C11、容量C2で構成されるCR回路の時定数が同じになるように可変抵抗R11の抵抗値を変更する指示値を制御回路1に供給する。あるいは、可変容量C11の値を変更した後の可変抵抗R11、可変容量C11と容量C2による時定数と予め所望の時定数の値として演算処理回路2に記憶させた設定値とを比較し、可変抵抗R11、可変容量C11、容量C2による時定数がその所望の時定数の値になる様に可変抵抗R11の抵抗値を変更する指示値を制御回路1に供給してもよい。制御回路1は、演算処理回路2からの指示値に応答して、可変抵抗R11の値を変更する制御信号CT1により可変抵抗R11の抵抗値を変更する。
尚、容量C2を可変容量で構成してもよい。容量C2を可変容量とすることで、可変容量C11との容量比の設定の自由度が増す為、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vを調整する際の自由度を向上させることができる。
図6は、半導体集積回路の調整方法を説明する為の図であり、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vを模式的に示す。図6の調整方法は、例えば、図5に示す実施形態において、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSの調整に用いられる。
可変容量C11と容量C2の容量比の設定によって、駆動信号VがHighになった時のゲート電圧Vの値を調整することができる。すなわち、ゲート電圧Vを一点鎖線103に従った推移から実線104で示す推移に調整することができる。具体的には、容量C2に対する可変容量C11の値を大きくする。スイッチング素子Q2がオンした時に容量C2が分担する電圧を小さくすることで、スイッチング素子Q1のゲート電圧Vの値を、電圧VG1から電圧VG2に引き上げる調整を行うことができる。
スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のゲート電圧Vを可変容量C11と容量C2の値の比によって調整し、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを調整することによりスイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1のオン状態を調整することができる。
具体的には、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSをしきい値VTHよりも高く、且つ、しきい値VTHに近い値にすることで、スイッチング素子Q2がオンした時のスイッチング素子Q1を弱いオン状態とすることができる。尚、ここで言う「しきい値VTHよりも高い」とは、スイッチング素子Q1がノーマリオン型で、そのしきい値VTHが負電圧である為、しきい値VTHよりもプラス側の電圧の値であることを意味する。
(第4の実施形態)
図7は、半導体集積回路の調整方法のフローチャートを示す図である。例えば、図5に示す実施形態において用いられる。可変抵抗R11、可変容量C11を初期値に設定する(ステップS101)。容量C2は、固定の容量を有する。
スイッチング素子Q1の駆動時、すなわち、スイッチング素子Q2のゲートに印加される駆動信号VをHighにした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSが所望の値の範囲内になるか否かを判断する(ステップS102)。例えば、スイッチング素子Q2のゲートに印加する駆動信号VがHighになった時のスイッチング素子Q2のドレイン電圧Vとスイッチング素子Q1のゲート電圧Vの値からスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSを検出することができる。
例えば、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値VTHと0Vの間の所望の範囲にあるか否かを判断する。スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値VTHと0Vの間の値ではなく、所望の値の範囲にない場合(ステップS102:No)には、可変容量C11の容量値を変更する(ステップS103)。駆動信号Vの印加とスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSの検出と、その検出結果に基づいて可変容量C11の値の変更を行い、駆動信号VをHighにした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSが所望の範囲に入るまで可変容量C11の値を変更する。尚、ゲート・ソース間電圧VGSが所望の範囲にない場合としては、例えば、スイッチング素子Q2をオンした時のスイッチング素子Q1のゲート電圧Vが低下し、ゲート・ソース間電圧VGSがしきい値VTHの値よりも低い場合である。尚、ここで言う「しきい値VTHよりも低い」とは、スイッチング素子Q1がノーマリオン型で、そのしきい値VTHが負電圧で有る為、しきい値VTHよりもマイナス側の電圧の値であることを意味する。
駆動信号VをHighにした時のスイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSが所望の範囲内にある場合(ステップS102:Yes)には、可変抵抗R11と可変容量C11、容量C2による時定数が所望の範囲にあるか否かを判断する(ステップS104)。時定数を大きくすることで、ゲート・ソース間電圧VGSの変化が緩やかになる為、駆動信号VをLowからHighに変化させた場合にスイッチング素子Q1を緩やかにオンさせることができ、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの急峻な変化による不要輻射の発生を抑制することができる。
一方において、時定数を大きくすると半導体集積回路の動作速度が低下する。従って、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの急峻な変化に伴う不要輻射の発生の抑制と共に、半導体集積回路の動作速度を考慮して、所望の時定数に設定することができる。可変容量C11の容量値の変更に応じて、当初設定した時定数になるように可変抵抗R11の抵抗値を変更してもよい。
尚、スイッチング素子Q2のゲートに印加される駆動信号VをHighからLowにする場合、すなわち、スイッチング素子Q2をオンからオフにする場合には、可変抵抗R11の抵抗値を小さくして時定数を小さくする調整を行ってもよい。時定数を小さくすることでスイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの変化の遅れ、すなわち、スイッチング素子Q1の動作の遅延を小さくすることができる。
すなわち、スイッチング素子Q2をオンさせる時には可変抵抗R11の値を大きくして時定数を大きくし、スイッチング素子Q2をオフにする時には可変抵抗R11の値を小さくして時定数を小さくすることにより、スイッチング素子Q2をオンさせる時のスイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの急峻な変動を抑制して不要輻射の発生を抑制すると共に、スイッチング素子Q2をオフにする時のスイッチング素子Q1の動作の遅延を小さくする構成とすることができる。
尚、可変抵抗R11の値を大きくする制御は、例えば、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値VTHより大きくなり、スイッチング素子Q1がオフ状態になった直後から、スイッチング素子Q1をオン状態にする直前の任意のタイミングで行うことができる。
また、可変抵抗R11の値を小さくする制御は、例えば、スイッチング素子Q1のゲート・ソース間電圧VGSが0Vとなり、スイッチング素子Q1が完全にオン状態になった直後から、スイッチング素子Q1をオフ状態にする直前の任意のタイミングで行うことができる。
可変抵抗R11と可変容量C11、容量C2による時定数が所望の範囲にある場合(ステップS104:Yes)には、終了する。所望の範囲にない場合(ステップS104:No)には、可変抵抗R11の抵抗値の変更作業を継続する(ステップS105)。
本実施形態の調整方法によれば、可変容量C11と容量C2の容量値の調整によってスイッチング素子Q2をオンさせた時のスイッチング素子Q1のゲート電圧V、従って、ゲート・ソース間電圧VGSを調整し、更に、可変抵抗R11の値を調整して可変抵抗R11と、可変容量C11と容量C2で構成されるCR回路の時定数を所望の値に調整することができる。これにより、スイッチング素子Q2をオンさせた時のスイッチング素子Q1を、弱いオン状態から強いオン状態に緩やかに変化させる調整を容易に行うことができる。これにより、スイッチング素子Q1のドレイン電圧Vの急峻な変化を抑制し、不要輻射の発生を抑制する為の調整を容易に行うことができる。また、可変抵抗R11と可変容量C11と容量C2で構成されるCR回路の時定数の調整によりスイッチング素子Q2をオン状態からオフ状態にした時のスイッチング素子Q1の動作の遅延の調整も容易に行うことができる。
尚、既述した実施形態のノーマリオン型のスイッチング素子Q1は、JFET(Junction Field Effect Transisistor)で構成してもよい。
なお、以下の付記に記載されているような調整方法が考えられる。
(付記1)
前記抵抗の値を調整するステップを有することを特徴とする請求項5に記載の半導体集積回路の調整方法。
(付記2)
前記第1のスイッチング素子がオフ状態となった後に、前記抵抗の値を増加させるステップを有することを特徴とする付記1に記載の半導体集積回路の調整方法。
(付記3)
前記第1のスイッチング素子がオン状態となった後に、前記抵抗の値を減少させるステップを有することを特徴とする付記1に記載の半導体集積回路の調整方法。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 制御回路、2 演算処理回路、Q1及びQ2 スイッチング素子、R1 抵抗、C1及びC2 容量、R11 可変抵抗、C11 可変容量。

Claims (5)

  1. ソース、ドレイン、及びゲートを有するノーマリオン型の第1のスイッチング素子と、
    前記第1のスイッチング素子のソースに接続されるドレインと、駆動信号が供給されるゲートと、ソースを有するノーマリオフ型の第2のスイッチング素子と、
    前記第1のスイッチング素子のゲートと前記第2のスイッチング素子のソース間に接続される抵抗と、
    前記抵抗に並列に接続される第1の容量と、
    前記第1のスイッチング素子のゲートとソース間の第2の容量と
    を具備することを特徴とする半導体集積回路。
  2. 前記第1の容量は、可変容量を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
  3. 前記抵抗は、可変抵抗を有することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体集積回路。
  4. 前記第2の容量は、前記第1のスイッチング素子のゲートとソース間の寄生容量で構成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
  5. ソース、ドレイン、及びゲートを有するノーマリオン型の第1のスイッチング素子と、
    前記第1のスイッチング素子のソースに接続されるドレインと、駆動信号が供給されるゲートと、ソースを有するノーマリオフ型の第2のスイッチング素子と、
    前記第1のスイッチング素子のゲートと前記第2のスイッチング素子のソース間に接続される抵抗と、
    前記抵抗に並列に接続される第1の容量と、
    前記第1のスイッチング素子のゲートとソース間の第2の容量と
    を具備する半導体集積回路の調整方法であって、
    前記第2のスイッチング素子のゲートに前記第2のスイッチング素子をオンにする駆動信号を印加した時の前記第1のスイッチング素子のゲート・ソース間電圧が、前記第1のスイッチング素子のしきい値付近の値または前記しきい値より低い値になる様に前記第1の容量の値を調整するステップを有することを特徴とする半導体集積回路の調整方法。
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