JP2519304B2 - Semiconductor device and its circuit - Google Patents

Semiconductor device and its circuit

Info

Publication number
JP2519304B2
JP2519304B2 JP63218383A JP21838388A JP2519304B2 JP 2519304 B2 JP2519304 B2 JP 2519304B2 JP 63218383 A JP63218383 A JP 63218383A JP 21838388 A JP21838388 A JP 21838388A JP 2519304 B2 JP2519304 B2 JP 2519304B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
electrode
junction
current
voltage drop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP63218383A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0267767A (en
Inventor
森  睦宏
知行 田中
直樹 櫻井
保道 安田
安紀 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63218383A priority Critical patent/JP2519304B2/en
Publication of JPH0267767A publication Critical patent/JPH0267767A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2519304B2 publication Critical patent/JP2519304B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、温度を測定する端子を有する半導体装置に
係り、特に、主電流が流れる領域の温度を精度よく測定
することを可能とした端子を有する半導体装置及び半導
体回路に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a temperature measuring terminal, and more particularly to a terminal capable of accurately measuring the temperature of a region in which a main current flows. The present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor circuit having the.

[従来の技術] 半導体装置、特に、1A以上の大電流を流す半導体装置
は、導通時のジユール熱による発熱が過大となつた場合
に、半導体装置自身が破壊されてしまうという問題があ
る。このような問題点を解決する従来技術として、回路
上または回路を構成しているIC等に温度を検出する素子
を設け、この素子が、一定以上に半導体装置の温度が上
昇したことを検出した場合、大電流を流す半導体装置の
電流を制限する技術が知られている。
[Prior Art] A semiconductor device, in particular, a semiconductor device through which a large current of 1 A or more flows, has a problem in that the semiconductor device itself is destroyed when the heat generated by the jule heat during conduction becomes excessive. As a conventional technique for solving such a problem, an element for detecting a temperature is provided on an IC or the like which constitutes a circuit, and this element detects that the temperature of a semiconductor device rises above a certain level. In this case, there is known a technique of limiting the current of a semiconductor device which allows a large current to flow.

第8図はこの種従来技術による半導体回路の構成を示
す回路図である。第8図において、100は半導体装置、1
01は温度測定用のダイオード、102は差動アンプ、103は
AND回路である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing the structure of a semiconductor circuit according to this type of conventional technique. In FIG. 8, 100 is a semiconductor device, 1
01 is a diode for temperature measurement, 102 is a differential amplifier, 103 is
It is an AND circuit.

第8図に示す従来技術は、大電流を流す半導体装置の
温度を検出し、温度に検出信号に基づいて半導体装置の
電流を遮断するものである。
The prior art shown in FIG. 8 detects the temperature of a semiconductor device through which a large current flows and shuts off the current of the semiconductor device based on the temperature detection signal.

この従来技術において、半導体装置100が定常状態で
動作している場合、差動アンプ102は、AND回路103の端
子SにHigh信号を与えている。この結果、半導体装置10
0は、AND回路103の端子Gに与えられるゲート信号と同
レベルの信号がそのゲートに入力されて、その動作が制
御される。
In this conventional technique, when the semiconductor device 100 operates in a steady state, the differential amplifier 102 gives a High signal to the terminal S of the AND circuit 103. As a result, the semiconductor device 10
For 0, a signal having the same level as the gate signal applied to the terminal G of the AND circuit 103 is input to the gate, and the operation is controlled.

半導体装置100は、前述の動作を行つている場合に、
そのオン抵抗と電流とにより発熱する。その熱は、ダイ
オード101に伝わり、定電流が流れているダイオード101
の両端の電圧を低下させる。いま、半導体装置100の発
熱が何らかの理由により過大となると、ダイオード101
の両端の降下電圧が所定値以下となり、差動アンプ101
は、リフアランス用の電圧を生成している抵抗Rrefとの
関係で、その出力をHighからLowに変化させる。
The semiconductor device 100, when performing the above operation,
The on-resistance and the current generate heat. The heat is transmitted to the diode 101, and a constant current flows through the diode 101.
Reduce the voltage across. Now, if the heat generation of the semiconductor device 100 becomes excessive for some reason, the diode 101
The voltage drop across both ends of the
Changes its output from High to Low in relation to the resistor Rref that is generating the voltage for reference.

この場合、ゲート信号として端子GにHighの信号が入
力されても、AND回路103により、半導体装置100に入力
される信号は、Lowとされてしまうので、半導体装置100
は、その電流が遮断されることになり、熱的な破壊から
保護されることになる。
In this case, even if a High signal is input to the terminal G as the gate signal, the signal input to the semiconductor device 100 is set to Low by the AND circuit 103.
Will be cut off from its current and will be protected from thermal destruction.

なお、この種従来技術として、例えば、シニー.シー
外2名著、「ア ニユー チツプ アンド ア ニユー
パツケージ フオー ハイアー パワー」、アイ イ
ー イー イー トランザクシヨン オン コンシユマ
ー エレクトロニクス,ボル.シー イー26,第54頁〜
第72頁,1980年2月(CINI.C外2名著,「A New Chip an
d A New Package for Higher Power」IEEE Transaction
on Consumer Eelectronics,Vol.CE-26,pp54-72,1980Fe
b)等に記載された技術が知られている。
As this type of conventional technique, for example, Shinny. Two people outside of Sea, "Anyu Chip and Anyu Pack Cage for Higher Power", IEE Transaction on Consumer Electronics, Vol. See 26, page 54 ~
Page 72, February 1980 (2 people outside CINI.C, "A New Chip an
d A New Package for Higher Power ”IEEE Transaction
on Consumer Eelectronics, Vol.CE-26, pp54-72,1980Fe
The technologies described in b) etc. are known.

[発明が解決しようとする課題] しかし、前記従来技術は、大電流を流す半導体装置と
温度を検出する素子との距離が大きく、その間の熱抵抗
の存在によつて、半導体装置そのものの温度を検出する
ことが困難であり、また、熱が温度検出素子に伝わるの
に時間がかかるため、温度検出に時間的な遅れが生じる
という問題点を有し、そのため、半導体装置の瞬時の温
度上昇による半導体装置の熱的破壊を防止することが困
難であつた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional technique, the temperature of the semiconductor device itself is not increased due to the large distance between the semiconductor device that flows a large current and the element that detects the temperature. It is difficult to detect, and it takes time for heat to be transmitted to the temperature detection element, which causes a problem in that there is a time delay in temperature detection. It has been difficult to prevent thermal destruction of the semiconductor device.

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、半
導体装置そのものの温度を瞬時に検出することを可能と
した半導体装置及び半導体回路を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device and a semiconductor circuit that solve the above-mentioned problems of the prior art and can instantly detect the temperature of the semiconductor device itself.

[課題を解決するための手段] 本発明によれば、前記目的は、半導体装置の温度を、
半導体装置の特性に基づいて検出することにより達成さ
れる。すなわち、前記目的は、導通時に接合の拡散電位
により電圧降下する半導体装置に、主電流が流れる出力
端子の他に、もう1つの温度測定用の端子を設け、この
端子に負荷を直列に接続しておき、この負荷を接続した
端子を用いて半導体装置の電圧降下を測定することによ
り達成される。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, the object is to reduce the temperature of a semiconductor device,
This is achieved by detecting based on the characteristics of the semiconductor device. That is, the above-mentioned object is to provide another temperature measuring terminal in addition to the output terminal through which the main current flows in the semiconductor device in which the voltage drops due to the diffusion potential of the junction when conducting, and connect the load in series to this terminal. It is achieved by measuring the voltage drop of the semiconductor device using the terminal to which the load is connected.

[作用] 半導体装置の接合の拡散電位による電圧降下は、接合
の温度によつて変化する。従つて、この電圧降下を測定
することにより、半導体装置そのものの温度を検出する
ことができ、検出精度が向上し、検出の時間的遅れもな
くなる。
[Operation] The voltage drop due to the diffusion potential of the junction of the semiconductor device changes depending on the temperature of the junction. Therefore, by measuring this voltage drop, the temperature of the semiconductor device itself can be detected, the detection accuracy is improved, and the detection time delay is eliminated.

[実施例] 以下、本発明による半導体装置及び半導体回路の実施
例を図面により詳細に説明する。
Embodiments Embodiments of a semiconductor device and a semiconductor circuit according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の半導体装置の構成を
示す断面図、第2図は半導体装置の導通時の電流−電圧
特性を説明する図、第3図は半導体装置の温度と測定電
圧との関係を説明する図である。第1図において、1は
半導体装置、10はn層、11はp層、21はカソード電極、
22は第1のアノード電極、23は第2のアノード電極、50
は負荷抵抗、110はpn接合である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining current-voltage characteristics when the semiconductor device is conducting, and FIG. It is a figure explaining the relationship with a measurement voltage. In FIG. 1, 1 is a semiconductor device, 10 is an n layer, 11 is a p layer, 21 is a cathode electrode,
22 is the first anode electrode, 23 is the second anode electrode, 50
Is a load resistance and 110 is a pn junction.

第1図に示す本発明の第1の実施例は、n層10とp層
11とによるpn接合ダイオードに本発明を適用したもので
あり、n層10にはカソード電極が、p層11には第1アノ
ード電極22及び第2のアノード電極23が形成されて構成
されている。そして、第2のアノード電極23には、負荷
抵抗R50が接続され、さらに、第1のアノード電極22と
短絡されている。
The first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has an n layer 10 and a p layer.
The present invention is applied to a pn junction diode according to 11 in which a cathode electrode is formed on the n layer 10 and a first anode electrode 22 and a second anode electrode 23 are formed on the p layer 11. . The load resistance R50 is connected to the second anode electrode 23, and is further short-circuited to the first anode electrode 22.

このpn接合ダイオードである半導体装置1は、その導
通時にpn接合110の拡散電位により電圧降下を生じる。
この電圧降下は、第2図に示すような電流−電圧特性を
示す。ダイオードに対する負荷抵抗が小さく、電流が多
く流れる場合には、その電圧降下は、電流の大きさに依
存するが、負荷抵抗が大きく、電流が小さい場合の電圧
降下分すなわち、出力電流立上り部の電圧降下VTは、pn
接合110の拡散電位による電圧降下分となる。この拡散
電位による電圧降下分は、一般に、後述するように、pn
接合110の温度に依存して変化する。本発明において
は、この拡散電位による電圧降下分を検出することによ
つて、pn接合110の温度を検出しようとするものであ
る。従つて、第1図に示す実施例において、第2のアノ
ード電極23に接続される負荷抵抗R50の値は、第1のア
ノード電極22へ流れる電流密度に比較して、第2のアノ
ード電極23に流れる電流密度が1/10以下となるように選
定される。
In the semiconductor device 1 which is the pn junction diode, a voltage drop occurs due to the diffusion potential of the pn junction 110 when the semiconductor device 1 is conductive.
This voltage drop shows a current-voltage characteristic as shown in FIG. When the load resistance to the diode is small and a large amount of current flows, the voltage drop depends on the magnitude of the current, but the voltage drop when the load resistance is large and the current is small, that is, the voltage at the output current rising portion. The drop V T is pn
The voltage drop is due to the diffusion potential of the junction 110. The voltage drop due to this diffusion potential is generally pn
It changes depending on the temperature of the junction 110. In the present invention, the temperature of the pn junction 110 is detected by detecting the voltage drop due to the diffusion potential. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 1, the value of the load resistance R50 connected to the second anode electrode 23 is larger than that of the second anode electrode 23 compared to the current density flowing to the first anode electrode 22. It is selected so that the density of the current flowing in is less than 1/10.

前述のpn接合110の拡散電位による電圧降下は、第1
図に示す実施例において、半導体装置1に入力電圧V1
V0の電圧を印加した場合、V2‐V0の電圧を測定すること
によつて得ることができる。この拡散電位による電圧降
下は、第3図に示すような温度特性を持ち、半導体装置
1のpn接合の温度に従つて変化する。すなわち、いま、
アノード電極23に流れる電流を抵抗R50で一定に制限し
ておき、そのときに測定される拡散電位による電圧降下
V2‐V0を測定すると、その電圧は、例えば、25℃の室温
では0.7V、半導体装置1の温度が150℃では0.4Vとな
る。この電圧を増幅回路を介して検出することにより、
5mV程度のV2‐V0の検出電圧の変化を検出することがで
き、第1図に示す実施例は、これにより、半導体装置1
の温度変化を2℃程度の誤差で高精度に検出することが
可能である。
The voltage drop due to the diffusion potential of the pn junction 110 is the first
In the embodiment shown in the figure, the input voltage V 1-
When a voltage of V 0 is applied, it can be obtained by measuring the voltage of V 2 -V 0 . The voltage drop due to this diffusion potential has a temperature characteristic as shown in FIG. 3, and changes according to the temperature of the pn junction of the semiconductor device 1. That is, now
The current flowing through the anode electrode 23 is limited to a constant value by the resistor R50, and the voltage drop due to the diffusion potential measured at that time is set.
When V 2 -V 0 is measured, the voltage is 0.7 V at room temperature of 25 ° C. and 0.4 V at the semiconductor device 1 temperature of 150 ° C., for example. By detecting this voltage through the amplifier circuit,
A change in the detected voltage of V 2 -V 0 of about 5 mV can be detected, and the embodiment shown in FIG.
It is possible to detect the temperature change of 1 with high accuracy with an error of about 2 ° C.

このように、第1図に示す本発明の第1の実施例によ
れば、半導体装置1の出力端子を分割し、その1つに負
荷を接続し、pn接合の拡散電位による電圧降下を測定す
ることによつて、主電流の流れる極近傍で、半導体装置
1そのものの温度を測定することができるので、温度検
出の精度を向上させ、温度検出の時間的なずれも少なく
することができる。また、この実施例によれば、半導体
装置1が局所的に発熱した場合にも、その部分での電圧
降下を、V2‐V0として検出することができるので、この
ような局所的な発熱をも検出することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the output terminal of the semiconductor device 1 is divided, a load is connected to one of them, and the voltage drop due to the diffusion potential of the pn junction is measured. By doing so, the temperature of the semiconductor device 1 itself can be measured in the immediate vicinity of the flow of the main current, so that the accuracy of temperature detection can be improved and the time lag of temperature detection can be reduced. Further, according to this embodiment, even when the semiconductor device 1 locally generates heat, the voltage drop at that portion can be detected as V 2 -V 0 , so that such local heat generation is possible. Can also be detected.

第4図は本発明の第2の実施例の半導体装置の構成を
示す断面図、第5図はその等価回路を示す図である。第
4図において、12はp+層、13はn-層、14はp層、15はn+
層、24は第1のエミツタ電極、25は第2のエミツタ電
極、30は絶縁ゲートであり、他の符号は第1図の場合と
同一である。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing its equivalent circuit. In FIG. 4, 12 is a p + layer, 13 is an n layer, 14 is a p layer, and 15 is an n + layer.
A layer, 24 is a first emitter electrode, 25 is a second emitter electrode, 30 is an insulated gate, and other reference numerals are the same as those in FIG.

第4図に示す本発明の第2の実施例は、本発明をIGBT
(Insulated Gate Bipolar Transistor)に適用したも
のである。IGBTとしての半導体装置1は、p+層12,n-層1
3,p層14,n+層15及び絶縁ゲート30(G)を備えており、
p+層12にはコレクタ電極26が、該コレクタ電極26が形成
される主表面と対向するもう一方の主表面には、n+層15
とp層14とを短絡する第1のエミツタ電極24(E2)と第
2のエミツタ電極25(E1)とが形成されて構成されてい
る。そして、第2のエミツタ電極25には、負抵抗R50が
接続されている。
The second embodiment of the present invention shown in FIG.
(Insulated Gate Bipolar Transistor). The semiconductor device 1 as an IGBT has a p + layer 12 and an n layer 1
3, p layer 14, n + layer 15 and insulated gate 30 (G) are provided,
A collector electrode 26 is formed on the p + layer 12, and an n + layer 15 is formed on the other main surface opposite to the main surface on which the collector electrode 26 is formed.
The first emitter electrode 24 (E 2 ) and the second emitter electrode 25 (E 1 ) that short-circuit the p-type layer 14 and the p-layer 14 are formed. A negative resistance R50 is connected to the second emitter electrode 25.

この第4図に示す本発明の第2の実施例においても、
第1図により説明したと同様に半導体装置1の温度を検
出することができる。すなわち、第4図、第5図におい
て、絶縁ゲートG30に電圧VGを印加し、半導体装置1と
してのIGBTを導通状態として、V2‐V0の電圧を測定する
ことにより、p+層12とn-層13とから成るpn接合110の拡
散電位による電圧降下を測定することができる。この実
施例においても、第1図に示したpnダイオードの場合と
同様に、前述したpn接合の拡散電位の測定により、半導
体装置1の温度を直接検出することが可能である。
Also in the second embodiment of the present invention shown in FIG. 4,
The temperature of the semiconductor device 1 can be detected in the same manner as described with reference to FIG. That is, FIG. 4, in Figure 5, the voltage V G is applied to the insulated gate G30, the IGBT as a semiconductor device 1 as a conducting state, by measuring the voltage V 2 -V 0, p + layer 12 It is possible to measure the voltage drop due to the diffusion potential of the pn junction 110 composed of the n - layer 13 and the n - layer 13. Also in this embodiment, as in the case of the pn diode shown in FIG. 1, the temperature of the semiconductor device 1 can be directly detected by measuring the diffusion potential of the pn junction described above.

前述したV2‐V0の電圧測定は、ゲートGに制御信号電
圧VGが印加されたときにのみ行われるよう測定回路を工
夫して行うことが望ましい。これは、半導体装置1がオ
フ状態である場合に、V1‐V0の電圧が高電圧となること
による検出精度の低下を防止するために必要なことであ
る。
It is desirable to devise the measuring circuit so that the above-described V 2 -V 0 voltage measurement is performed only when the control signal voltage V G is applied to the gate G. This is necessary in order to prevent a decrease in detection accuracy due to a high voltage V 1 -V 0 when the semiconductor device 1 is off.

第6図は本発明の第3の実施例の構成を示す等価回路
図である。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention.

この第6図の実施例における半導体装置は、第4図に
より説明したと同様なIGBTであり、第2のエミツタ電極
E1には、大小の抵抗値を持つ2つの抵抗RBとRA及び、ゲ
ートG2,G1を有するスイツチング素子SW2,SW1の直列回路
が接続されている。
The semiconductor device in the embodiment of FIG. 6 is the same IGBT as that described with reference to FIG.
A series circuit of two resistors RB and RA having large and small resistance values and a switching element SW2, SW1 having gates G2, G1 is connected to E 1 .

第6図に示す実施例において、IGBTのゲートGに制御
電圧VGを与え、IGBTを導通状態にしておき、スイツチン
グ素子SW2のゲートG2にのみ信号を加え、スイツチング
素子SW2のみをONとして、V2‐V0の電圧を測定すること
により、IGBTの温度を検出することができることは、第
4図及び第5図により説明した場合と全く同様である。
In the embodiment shown in FIG. 6, the control voltage V G is applied to the gate G of the IGBT to keep the IGBT conductive, a signal is applied only to the gate G2 of the switching element SW2, and only the switching element SW2 is turned on to set V The temperature of the IGBT can be detected by measuring the voltage of 2- V 0 , which is exactly the same as the case described with reference to FIGS. 4 and 5.

この第6図に示す実施例は、さらに、IGBT自体に流れ
る電流を検出できるようにしている。この場合、前述と
同様にIGBTを導通状態にしておき、スイツチング素子SW
1のゲートG1にのみ信号を加え、スイツチング素子SW1の
みをONとして、V2‐V0の電圧を測定することにより、第
2のエミツタE1に流れる電流を検出し、この検出値より
第1のエミツタE2に流れる電流を知ることができる。
The embodiment shown in FIG. 6 further enables detection of the current flowing through the IGBT itself. In this case, leave the IGBT in the conductive state as described above and switch the switching element SW.
By applying a signal only to the gate G1 of 1 and turning on only the switching element SW1 to measure the voltage of V 2 -V 0 , the current flowing through the second emitter E 1 is detected. It is possible to know the current flowing through Emitter E 2 .

すなわち、この場合、スイツチ素子SW1と第2のエミ
ツタE1との間に接続される抵抗RAの値は、第2のエミツ
タE1及び第1のエミツタE2の電流密度がほぼ同一となる
ような小さな値、通常、数10Ω〜数100Ωの値に設定さ
れる。これにより、半導体装置の第1のエミツタE2に流
れる電流は、第2のエミツタE1に流れる検出された電流
と、第1及び第2のエミツタE2,E1の導通面積比とによ
つて求めることができる。
That is, in this case, the value of the resistor RA is connected between the switch element SW1 and the second emitter E 1 is such that the current density of the second emitter E 1 and a first emitter E 2 is substantially identical It is set to a small value, usually several tens of Ω to several hundred Ω. Thus, a first current flowing through the emitter E 2 of the semiconductor device, a current detected flowing through the second emitter E 1, the first and second emitter E 2, the conduction area ratio of E 1 Can be asked for.

一方、温度検出のために、スイツチング素子2と第2
のエミツタE1との間に接続される抵抗RBの値は、第2図
によつて説明したように、出力電流が立上がる低出力で
の電圧降下を測定するためのものであるので、比較的大
きな、数kΩ〜数百kΩの値に設定される。この値は、
第4図及び第5図の実施例の場合も同様である。
On the other hand, in order to detect the temperature, the switching element 2 and the second
The value of the resistor RB connected to the emitter E 1 of is for measuring the voltage drop at the low output where the output current rises, as explained with reference to FIG. It is set to a relatively large value of several kΩ to several hundred kΩ. This value is
The same applies to the embodiment shown in FIGS. 4 and 5.

前述したように、第6図に示す本発明の第3の実施例
は、1つの第2のエミツタE1に、異なる抵抗値を有する
2つの負荷を接続し、これらをスイツチング素子で制御
することにより、半導体装置の温度と電流とを1つの測
定端子を用いて検出することができる。
As described above, in the third embodiment of the present invention shown in FIG. 6, two loads having different resistance values are connected to one second emitter E 1 , and these are controlled by a switching element. Thus, the temperature and current of the semiconductor device can be detected using one measuring terminal.

第7図は本発明の第4の実施例を示す回路図であり、
図の符号は第8図の場合と同一である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention,
The reference numerals in the figure are the same as those in FIG.

この第7図に示す実施例は、半導体装置100の温度が
一定以上となつたことを検出し、この検出結果により半
導体装置のゲートを制御し、発熱をおさえるようにした
本発明の応用例を示すものである。
The embodiment shown in FIG. 7 is an application example of the present invention in which the temperature of the semiconductor device 100 is detected to be above a certain temperature and the gate of the semiconductor device is controlled based on the detection result to suppress heat generation. It is shown.

第7図において、半導体装置100は、正常時に、High
レベル信号を出力している差動アンプ102の出力が端子
Sに印加されているAND回路103の端子Gに与えられるゲ
ート信号により、AND回路103を介して制御されている。
半導体装置100の温度は、半導体装置100の第2のエミツ
タE1に接続されている抵抗R50の電圧が抵抗Rrefを介し
て与えられている差動アンプ102により検出される。す
なわち、差動アンプ102は、半導体装置100の温度が所定
値以上となつたとき、すなわち、抵抗R50の出力電圧が
所定値以下となつたとき、その出力信号を、HighからLo
wに変化させ、半導体装置100に与えられているゲート電
圧をOFF状態とするように動作する。これにより、第7
図に示す回路は、半導体装置100の過大な発熱を防止す
ることができ、半導体装置100を熱的な破壊から防止す
ることができる。
In FIG. 7, the semiconductor device 100 is normally set to High.
The output of the differential amplifier 102 outputting the level signal is controlled via the AND circuit 103 by the gate signal applied to the terminal G of the AND circuit 103 applied to the terminal S.
The temperature of the semiconductor device 100 is detected by the differential amplifier 102 in which the voltage of the resistor R50 connected to the second emitter E 1 of the semiconductor device 100 is given via the resistor Rref. That is, the differential amplifier 102 changes its output signal from High to Lo when the temperature of the semiconductor device 100 becomes a predetermined value or higher, that is, when the output voltage of the resistor R50 becomes a predetermined value or lower.
The gate voltage applied to the semiconductor device 100 is changed to w to operate in the OFF state. As a result,
The circuit shown in the figure can prevent excessive heat generation of the semiconductor device 100, and can prevent the semiconductor device 100 from being thermally damaged.

前述の実施例では、半導体装置100の発熱が過大と判
定された場合、半導体装置100のゲート電圧をOFFとし
て、半導体装置100を保護するとしたが、本発明は、ゲ
ート電圧を減少させて、半導体装置に流れる電流を減少
させるような変形も可能である。
In the above-described embodiment, when it is determined that the heat generation of the semiconductor device 100 is excessive, the gate voltage of the semiconductor device 100 is turned off to protect the semiconductor device 100, but the present invention reduces the gate voltage, and Modifications that reduce the current flowing through the device are also possible.

前述した本発明の実施例は、pn接合を有する半導体装
置に本発明を適用したものであるが、本発明は、シヨツ
トキー接合を有するもの等接合の拡散電位によつて電圧
降下を生じるどのような半導体装置にも適用することが
できる。
The above-described embodiment of the present invention is one in which the present invention is applied to a semiconductor device having a pn junction. However, the present invention is not limited to a semiconductor device having a Schottky junction. It can also be applied to a semiconductor device.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、半導体装置そ
のものの温度を検出することができるので、高精度で時
間遅れなく、半導体装置の出力電流を制御することがで
き、熱による半導体装置の破壊を防止することができ
る。
As described above, according to the present invention, since the temperature of the semiconductor device itself can be detected, it is possible to control the output current of the semiconductor device with high accuracy and without time delay, and It is possible to prevent the semiconductor device from being damaged by the above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例の半導体装置の構成を示
す断面図、第2図は半導体装置の導通時の電流−電圧特
性を説明する図、第3図は半導体装置の温度と測定電圧
(pn接合の拡散電位による電圧降下)との関係を示す
図、第4図は本発明の第2の実施例の半導体装置の構成
を示す断面図、第5図はその等価回路を示す図、第6図
は本発明の第3の実施例の構成を示す等価回路図、第7
図は本発明の第4の実施例を示す回路図、第8図は従来
技術による半導体回路の一例を示す回路図である。 1,100……半導体装置、10……n層、11,14……p層、12
……p+層、13……n-層、15……n+層、21……カソード電
極、22……第1のアノード電極、23……第2のアノード
電極、24……第1のエミツタ電極、25……第2のエミツ
タ電極、26……コレクタ電極、30……絶縁抵抗、50……
負荷抵抗、101……ダイオード、102……差動アンプ、10
3……AND回路、110……pn接合。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining current-voltage characteristics when the semiconductor device is conducting, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship with the measurement voltage (voltage drop due to the diffusion potential of the pn junction), FIG. 4 is a sectional view showing the configuration of the semiconductor device of the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is its equivalent circuit. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the third embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a conventional semiconductor circuit. 1,100 ... Semiconductor device, 10 ... n layer, 11,14 ... p layer, 12
...... p + layer, 13 ...... n - layer 15 ...... n + layer, 21 ...... cathode electrode, 22 ...... first anode electrode, 23 ...... second anode electrode, 24 ...... first Emitter electrode, 25 …… Second emitter electrode, 26 …… Collector electrode, 30 …… Insulation resistance, 50 ……
Load resistance, 101 ... Diode, 102 ... Differential amplifier, 10
3 …… AND circuit, 110 …… pn junction.

フロントページの続き (72)発明者 安田 保道 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中野 安紀 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−143450(JP,A) 特開 昭62−65517(JP,A) 特開 昭55−117267(JP,A) 特開 昭62−124764(JP,A)Front page continuation (72) Inventor Yasuda Yasuda 4026, Kuji-machi, Hitachi, Hitachi, Ibaraki 4026 Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inki Aki 4026, Kuji-cho, Hitachi, Ibaraki Hitachi, Ltd. 56) References JP-A-62-143450 (JP, A) JP-A-62-65517 (JP, A) JP-A-55-117267 (JP, A) JP-A-62-124764 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導通時に接合の拡散電位によつて電圧降下
を生じる半導体装置において、該半導体装置の導通電流
を流す電極の一方の側に、主電極と検出電極との2つの
電極が分離されて設けられ、前記半導体装置の内部に前
記主電極と検出電極とからの主電流と検出電流とが流れ
る共通の接合を有し、前記検出電極は、負荷を介して前
記主電極に接続されており、前記検出電極と導通電流を
流す電極の他方の側の電極との間の電圧降下を測定する
ことにより、前記接合の拡散電位による電圧降下を測定
することを特徴とする半導体装置。
1. In a semiconductor device in which a voltage drop occurs due to a diffusion potential of a junction when conducting, two electrodes of a main electrode and a detection electrode are separated on one side of an electrode of the semiconductor device through which a conducting current flows. The semiconductor device has a common junction through which the main current and the detection current from the main electrode and the detection electrode flow, and the detection electrode is connected to the main electrode via a load. The semiconductor device is characterized in that the voltage drop between the detection electrode and the electrode on the other side of the electrode through which the conduction current flows is measured to measure the voltage drop due to the diffusion potential of the junction.
【請求項2】前記半導体装置の接合が、pn接合またはシ
ョットキー接合であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the junction of the semiconductor device is a pn junction or a Schottky junction.
【請求項3】前記半導体装置は、pn接合ダイオード、シ
ヨツトキーダイオードまたは小数キヤリアの注入が生じ
る半導体装置であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項または第2項記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a pn junction diode, a Schottky diode, or a semiconductor device in which a fractional carrier is injected.
【請求項4】前記検出電流が流れる領域の電流密度が前
記主電流が流れる領域の電流密度より小さく設定されて
いることを特徴とする請求項1、2または3記載の半導
体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a current density in a region where the detection current flows is set to be smaller than a current density in a region where the main current flows.
【請求項5】前記検出電流が流れる領域の電流密度が前
記主電流が流れる領域の電流密度の1/10以下であること
を特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the current density of the region where the detection current flows is 1/10 or less of the current density of the region where the main current flows.
【請求項6】導通時に接合の拡散電位によって電圧降下
を生じる半導体装置において、該半導体装置の導通電流
を流す電極の一方の側に、主電極と検出電極との2つの
電極が分離されて設けられ、前記半導体装置の内部に前
記主電極と検出電極とからの主電流と検出電流とが流れ
る共通の接合を有し、前記検出電極は、抵抗値の異なる
2つの負荷とこれらの負荷を切り替えるスイッチング素
子を介して前記主電極に接続されており、前記2つの負
荷を切り替えて、検出電極と導通電流を流す電極の他方
の側の電極との間の電圧降下を測定することにより、前
記接合の拡散電位による電圧降下及び前記半導体装置の
主電流を測定することを特徴とする半導体装置。
6. In a semiconductor device in which a voltage drop occurs due to a diffusion potential of a junction when conducting, two electrodes, a main electrode and a detection electrode, are separately provided on one side of an electrode for flowing a conducting current of the semiconductor device. The semiconductor device has a common junction in which a main current and a detection current from the main electrode and the detection electrode flow, and the detection electrode switches between two loads having different resistance values and these loads. The junction is connected to the main electrode via a switching element, the two loads are switched, and the voltage drop between the detection electrode and the electrode on the other side of the electrode through which the conduction current flows is measured to measure the junction. A semiconductor device characterized by measuring a voltage drop due to the diffusion potential of the semiconductor device and a main current of the semiconductor device.
【請求項7】前記特許請求の範囲第1項ないし第6項の
うち1項記載の半導体装置と、電圧降下の測定手段とを
備え、測定した電圧降下が予じめ設定した電圧以下とな
つた場合、導通状態にある半導体装置の電流を制限また
は遮断することを特徴とする半導体回路。
7. A semiconductor device according to any one of claims 1 to 6 and a voltage drop measuring means, wherein the measured voltage drop is less than or equal to a preset voltage. In the case of a semiconductor circuit, the semiconductor circuit is characterized in that the current of the semiconductor device in a conductive state is limited or cut off.
JP63218383A 1988-09-02 1988-09-02 Semiconductor device and its circuit Expired - Fee Related JP2519304B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63218383A JP2519304B2 (en) 1988-09-02 1988-09-02 Semiconductor device and its circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63218383A JP2519304B2 (en) 1988-09-02 1988-09-02 Semiconductor device and its circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0267767A JPH0267767A (en) 1990-03-07
JP2519304B2 true JP2519304B2 (en) 1996-07-31

Family

ID=16719041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63218383A Expired - Fee Related JP2519304B2 (en) 1988-09-02 1988-09-02 Semiconductor device and its circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2519304B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7374293B2 (en) * 2005-03-25 2008-05-20 Vishay General Semiconductor Inc. Apparatus, system and method for testing electronic elements
JP5372257B2 (en) * 2010-09-03 2013-12-18 三菱電機株式会社 Semiconductor device
JP6171599B2 (en) 2013-06-11 2017-08-02 サンケン電気株式会社 Semiconductor device and control method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1202895B (en) * 1979-02-27 1989-02-15 Ates Componenti Elettron THERMAL PROTECTION DEVICE FOR AN ELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT
JPS6265517A (en) * 1985-09-17 1987-03-24 Fuji Electric Co Ltd Overload protection system for metal oxide semiconductor field effect transistor
JPS62124764A (en) * 1985-11-25 1987-06-06 Matsushita Electric Works Ltd Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0267767A (en) 1990-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102294347B1 (en) Junction Temperature and Current Sensing Techniques
US4903106A (en) Semiconductor power device integrated with temperature protection means
US6144085A (en) Power transistor device having hot-location and cool-location temperature sensors
US5008586A (en) Solid state current sensing circuit and protection circuit
US5154514A (en) On-chip temperature sensor utilizing a Schottky barrier diode structure
US5828263A (en) Field effect-controllable power semiconductor component with temperature sensor
JPH07234162A (en) Temperature detector for power converter
JP2011003767A (en) Semiconductor apparatus, and temperature detection circuit
JP4256476B2 (en) Power device with short circuit detector
JP3504085B2 (en) Semiconductor device
JP2519304B2 (en) Semiconductor device and its circuit
US5737200A (en) Semiconductor device protection method
JPH10116917A (en) Power transistor
JP2552880B2 (en) Vertical DMOS cell structure
US3531655A (en) Electrical signal comparator
US5559347A (en) Insulated gate-type bipolar transistor
Robb et al. Current sensing in IGBTs for short-circuit protection
JP3114966B2 (en) DC stabilized power supply
JPH09162391A (en) Insulated gate bipolar transistor
JP3148781B2 (en) Semiconductor device
JPH02260712A (en) Switching circuit
GB2248739A (en) Solid state current sensing circuit
JP3534082B2 (en) On-chip temperature detector
JP2001133330A (en) Temperature detector for semiconductor module
JPS6365894B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees