JP2696774B2 - 半導体デバイスの過熱検出回路装置 - Google Patents
半導体デバイスの過熱検出回路装置Info
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- H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
- H02H5/044—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using a semiconductor device to sense the temperature
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体デバイスに熱的に結合されたバイポ
ーラトランジスタと、このバイポートランジスタに直列
接続された電流源とを備え、半導体デバイスの温度が予
め定められた温度を超過したことを検出するための回路
装置に関する。
ーラトランジスタと、このバイポートランジスタに直列
接続された電流源とを備え、半導体デバイスの温度が予
め定められた温度を超過したことを検出するための回路
装置に関する。
このような回路装置は既に知られている。この公知の
回路装置を第３図に基づいて説明する。
回路装置を第３図に基づいて説明する。
この回路装置は電流源２が直列接続されているバイポ
ーラトランジスタ１を有している。このバイポーラトラ
ンジスタ１は過熱を監視される半導体デバイス、例えば
パワーMOSFETまたはパワーICに熱的に結合されている。
電流源２としてｎチャネル・ディプレッション形トラン
ジスタが使用されている。バイポーラトランジスタ１の
コレクタ・エミッタ間電圧を制限するために、このバイ
ポーラトランジスタ１にはツェナーダイオード３が並列
接続されている。バイポーラトランジスタ１と電流源２
とから成る直列回路には、MOSFET4と、抵抗９と、別の
電流源５とから成る直列回路が並列接続されている。そ
の場合、バイポーラトランジスタ１のコレクタ端子Ｃは
MOSFET4のソース端子Ｓに接続されている。MOSFET4のゲ
ート端子Ｇはバイポーラトランジスタ１のエミッタ端子
Ｅに接続されている。電流源５は同様にｎチャネル・デ
ィプレッション形トランジスタによって構成することが
でき、この電流源５にはツェナーーダイオード６が並列
接続されている。抵抗９は一般にはMOSFET4の順方向抵
抗である。
ーラトランジスタ１を有している。このバイポーラトラ
ンジスタ１は過熱を監視される半導体デバイス、例えば
パワーMOSFETまたはパワーICに熱的に結合されている。
電流源２としてｎチャネル・ディプレッション形トラン
ジスタが使用されている。バイポーラトランジスタ１の
コレクタ・エミッタ間電圧を制限するために、このバイ
ポーラトランジスタ１にはツェナーダイオード３が並列
接続されている。バイポーラトランジスタ１と電流源２
とから成る直列回路には、MOSFET4と、抵抗９と、別の
電流源５とから成る直列回路が並列接続されている。そ
の場合、バイポーラトランジスタ１のコレクタ端子Ｃは
MOSFET4のソース端子Ｓに接続されている。MOSFET4のゲ
ート端子Ｇはバイポーラトランジスタ１のエミッタ端子
Ｅに接続されている。電流源５は同様にｎチャネル・デ
ィプレッション形トランジスタによって構成することが
でき、この電流源５にはツェナーーダイオード６が並列
接続されている。抵抗９は一般にはMOSFET4の順方向抵
抗である。
駆動電圧VDDが端子７とアースとの間に印加される
と、監視される半導体デバイスが冷たい状態、従ってこ
の半導体デバイスに熱的に結合されているバイポーラト
ランジスタ１が冷たい状態では僅かな電流しか流れな
い。その場合、バイポーラトランジスタ１と電流源２と
は、臨界温度以下でバイポーラトランジスタ１を流れる
電流は電流源２の動作電流よりも小さくなるように設計
される。従って、ｐチャネルMOSFET4のゲート端子Ｇは
駆動電圧VDDに対して負にバイアスされ、それによりMOS
FET4が導通する。MOSFET4のゲート・ソース間電圧はツ
ェナーダイオード３によって制限される。導通したMOSF
ET4には、大きさが電流源５の動作電流と抵抗９とによ
って決められる電流が流れる。
と、監視される半導体デバイスが冷たい状態、従ってこ
の半導体デバイスに熱的に結合されているバイポーラト
ランジスタ１が冷たい状態では僅かな電流しか流れな
い。その場合、バイポーラトランジスタ１と電流源２と
は、臨界温度以下でバイポーラトランジスタ１を流れる
電流は電流源２の動作電流よりも小さくなるように設計
される。従って、ｐチャネルMOSFET4のゲート端子Ｇは
駆動電圧VDDに対して負にバイアスされ、それによりMOS
FET4が導通する。MOSFET4のゲート・ソース間電圧はツ
ェナーダイオード３によって制限される。導通したMOSF
ET4には、大きさが電流源５の動作電流と抵抗９とによ
って決められる電流が流れる。
監視される半導体デバイスの温度、従ってバイポーラ
トランジスタ１の温度が上昇すると、バイポーラトラン
ジスタ１を流れる電流が増大する。臨界温度に達してバ
イポーラトランジスタ１を流れる電流が電流源２の電流
よりも大きくなると、その抵抗値は飛躍的に増大し、バ
イポーラトランジスタ１のエミッタ電位、従ってMOSFET
4のゲート端子電位はほぼ駆動電圧の値に増大する。そ
れによって、MOSFET4はオフし、出力端子８の電圧はほ
ぼアース電位の値になる。この信号は過熱信号として検
出することができる。
トランジスタ１の温度が上昇すると、バイポーラトラン
ジスタ１を流れる電流が増大する。臨界温度に達してバ
イポーラトランジスタ１を流れる電流が電流源２の電流
よりも大きくなると、その抵抗値は飛躍的に増大し、バ
イポーラトランジスタ１のエミッタ電位、従ってMOSFET
4のゲート端子電位はほぼ駆動電圧の値に増大する。そ
れによって、MOSFET4はオフし、出力端子８の電圧はほ
ぼアース電位の値になる。この信号は過熱信号として検
出することができる。
この回路装置の零入力電流はバイポーラトランジスタ
１を通って流れる電流とMOSFET4を通って流れる電流と
によって形成される。この電流は例えば数10μＡの大き
さである。しかしながら、多くの使用目的にとって、例
えば自動車にとっては、このように大きい零入力電流は
好ましくない。
１を通って流れる電流とMOSFET4を通って流れる電流と
によって形成される。この電流は例えば数10μＡの大き
さである。しかしながら、多くの使用目的にとって、例
えば自動車にとっては、このように大きい零入力電流は
好ましくない。
そこで本発明は、零入力電流が極端に小さくなるよう
に、上述した種類の回路装置を構成することを課題とす
る。
に、上述した種類の回路装置を構成することを課題とす
る。
この課題を解決するために、本発明は、 ａ）バイポーラトランジスタと電流源との間にMOSFETの
ソース・ドレイン区間が接続され、 ｂ）MOSFETのソース端子はバイポーラトランジスタのエ
ミッタ端子に接続され、 ｃ）MOSFETのゲート端子は第１のツェナーダイオードに
よって第１の固定電位に保持され、 ｄ）MOSFETのソース端子は第２のツェナーダイオードに
よって第２の固定電位に保持され、 ｅ）前記両電位は、半導体デバイスの温度が標準温度の
ときにはそれらの電位差がMOSFETのターンオン電圧より
も小さくなるように設定される、 ことを特徴とする。
ソース・ドレイン区間が接続され、 ｂ）MOSFETのソース端子はバイポーラトランジスタのエ
ミッタ端子に接続され、 ｃ）MOSFETのゲート端子は第１のツェナーダイオードに
よって第１の固定電位に保持され、 ｄ）MOSFETのソース端子は第２のツェナーダイオードに
よって第２の固定電位に保持され、 ｅ）前記両電位は、半導体デバイスの温度が標準温度の
ときにはそれらの電位差がMOSFETのターンオン電圧より
も小さくなるように設定される、 ことを特徴とする。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図および第２図は本発明のそれぞれ異なる実施例
を示す回路図である。これらの図において第３図と同一
または機能的に同一部分には同一符号が付されている。
を示す回路図である。これらの図において第３図と同一
または機能的に同一部分には同一符号が付されている。
第１図の回路装置においてnpnバイポーラトランジス
タ１には、ｐチャネルMOSFET11と、抵抗９と、電流源12
とが直列接続されている。抵抗９は一般にはMOSFET11の
順方向抵抗である。MOSFET11のソース端子Ｓはバイポー
ラトランジスタ１のエミッタ端子Ｅに接続されている。
バイポーラトランジスタ１のコレクタ端子Ｃには端子７
を介して駆動電圧VDDが与えられている。MOSFET11のゲ
ート端子Ｇは第１のツェナーダイオード13によって第１
の固定電位に保持されている。MOSFET11のソース端子Ｓ
とバイポーラトランジスタ１のエミッタ端子Ｅとは第２
のツェナーダイオード14によって第２の固定電位に保持
されている。ツェナーダイオード13、14はアノード側が
それぞれ電流源15、16に直列接続されている。両直列回
路には駆動電圧VDDが与えられている。ツェナーダイオ
ード13、14のツェナー電圧は互いに等しい。
タ１には、ｐチャネルMOSFET11と、抵抗９と、電流源12
とが直列接続されている。抵抗９は一般にはMOSFET11の
順方向抵抗である。MOSFET11のソース端子Ｓはバイポー
ラトランジスタ１のエミッタ端子Ｅに接続されている。
バイポーラトランジスタ１のコレクタ端子Ｃには端子７
を介して駆動電圧VDDが与えられている。MOSFET11のゲ
ート端子Ｇは第１のツェナーダイオード13によって第１
の固定電位に保持されている。MOSFET11のソース端子Ｓ
とバイポーラトランジスタ１のエミッタ端子Ｅとは第２
のツェナーダイオード14によって第２の固定電位に保持
されている。ツェナーダイオード13、14はアノード側が
それぞれ電流源15、16に直列接続されている。両直列回
路には駆動電圧VDDが与えられている。ツェナーダイオ
ード13、14のツェナー電圧は互いに等しい。
標準温度のときにはバイポーラトランジスタ１には僅
かな電流しか流れない。そのエミッタ電位つまりMOSFET
11のソース電位はツェナーダイオード14のツェナー電圧
によって定められている。MOSFET11のゲート電位はツェ
ナーダイオード13のツェナー電圧に定められている。両
ツェナー電圧が等しいと、MOSFET11のゲート・ソース間
電圧は零になり、このMOSFET11は遮断される。出力端子
８の電位はその場合にはほぼアース電位になっている。
かな電流しか流れない。そのエミッタ電位つまりMOSFET
11のソース電位はツェナーダイオード14のツェナー電圧
によって定められている。MOSFET11のゲート電位はツェ
ナーダイオード13のツェナー電圧に定められている。両
ツェナー電圧が等しいと、MOSFET11のゲート・ソース間
電圧は零になり、このMOSFET11は遮断される。出力端子
８の電位はその場合にはほぼアース電位になっている。
バイポーラトランジスタ１が加熱されると、バイポー
ラトランジスタ１の電流が増大し、そのエミッタ電位つ
まりMOSFET11のソース電位は駆動電圧VDDの方向へ向か
って増大し、一方ゲート電位はツェナーダイオード13に
よって一定に保持される。ゲート・ソース間電圧UGSが
ターンオン電圧に達すると、MOSFET11が導通する。それ
によって、電流が端子７からアースに向かって流れる。
その電流の大きさはバイポーラトランジスタの制御と抵
抗９とによって定められる。この電流が電流源12の動作
電流に等しくなると、電流源12、従って出力端子８、20
における電圧が飛躍的に増大する。この信号は過熱信号
として検出することができる。
ラトランジスタ１の電流が増大し、そのエミッタ電位つ
まりMOSFET11のソース電位は駆動電圧VDDの方向へ向か
って増大し、一方ゲート電位はツェナーダイオード13に
よって一定に保持される。ゲート・ソース間電圧UGSが
ターンオン電圧に達すると、MOSFET11が導通する。それ
によって、電流が端子７からアースに向かって流れる。
その電流の大きさはバイポーラトランジスタの制御と抵
抗９とによって定められる。この電流が電流源12の動作
電流に等しくなると、電流源12、従って出力端子８、20
における電圧が飛躍的に増大する。この信号は過熱信号
として検出することができる。
電流源15、16は、バイポーラトランジスタ１を通って
流れる零入力電流とツェナーダイオード13、14を通って
流れる逆方向電流とが１μＡ以下となるように設計され
ている。
流れる零入力電流とツェナーダイオード13、14を通って
流れる逆方向電流とが１μＡ以下となるように設計され
ている。
バイポーラトランジスタ１のベース端子Ｂとエミッタ
Ｅとの間には抵抗19を接続することができる。この抵抗
の抵抗値を適切に設定することにより、回路のスイッチ
ング温度を変えることができる。さらに、抵抗19にはコ
ンデンサ21を並列接続することができ、このコンデンサ
21は供給電圧源から発せられる擾乱電圧を充分に無害な
ものとする。
Ｅとの間には抵抗19を接続することができる。この抵抗
の抵抗値を適切に設定することにより、回路のスイッチ
ング温度を変えることができる。さらに、抵抗19にはコ
ンデンサ21を並列接続することができ、このコンデンサ
21は供給電圧源から発せられる擾乱電圧を充分に無害な
ものとする。
第１図においてはツェナー電流は電流源15、16によっ
て制限されている。電流源15、16の代わりに、ツェナー
ダイオード13、14にはアノード側に同様にそれぞれ抵抗
17、18を直列接続することができる（第２図）。これら
の抵抗は同様に、冷たいバイポーラトランジスタ１を通
って流れる電流と共に装置の零入力電流を意味するツェ
ナー電流が非常に小さく保持され得るように設定され
る。
て制限されている。電流源15、16の代わりに、ツェナー
ダイオード13、14にはアノード側に同様にそれぞれ抵抗
17、18を直列接続することができる（第２図）。これら
の抵抗は同様に、冷たいバイポーラトランジスタ１を通
って流れる電流と共に装置の零入力電流を意味するツェ
ナー電流が非常に小さく保持され得るように設定され
る。
第１図および第２図に示した実施例においてはツェナ
ーダイオードには駆動電圧VDDが与えられている。これ
らにはVDDとは異なった電位またはそれぞれにVDDとは異
なった別の電位を与えることができる。それらのツェナ
ー電圧は、冷たい状態ではMOSFET11のゲート・ソース間
電圧UGSがターンオン電圧よりも小さくなるように選定
される。負の供給電圧の場合には各トランジスタはこれ
らとは異なった導電形のトランジスタと置き換えられ
る。
ーダイオードには駆動電圧VDDが与えられている。これ
らにはVDDとは異なった電位またはそれぞれにVDDとは異
なった別の電位を与えることができる。それらのツェナ
ー電圧は、冷たい状態ではMOSFET11のゲート・ソース間
電圧UGSがターンオン電圧よりも小さくなるように選定
される。負の供給電圧の場合には各トランジスタはこれ
らとは異なった導電形のトランジスタと置き換えられ
る。
第１図および第２図は本発明のそれぞれ異なる実施例を
示す回路図、第３図は従来の回路装置を示す回路図であ
る。 １……バイポーラトランジスタ 11……MOSFET 12、15、16……電流源 13、14……ツェナーダイオード 17、18、19……抵抗 20……コンデンサ
示す回路図、第３図は従来の回路装置を示す回路図であ
る。 １……バイポーラトランジスタ 11……MOSFET 12、15、16……電流源 13、14……ツェナーダイオード 17、18、19……抵抗 20……コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｋ 17/14 (72)発明者 ローラント、ウエーバー ドイツ連邦共和国ミユンヘン40、ウルズ ラシユトラーセ５
Claims (6)
- 【請求項１】半導体デバイスに熱的に結合されたバイポ
ーラトランジスタと、このバイポーラトランジスタに直
列接続された電流源とを備え、半導体デバイスの温度が
予め定められた温度を超過したことを検出するための回
路装置において、 ａ）バイポーラトランジスタ（１）と電流源（12）との
間にMOSFET（11）のソース・ドレイン区間が接続され、 ｂ）MOSFET（11）のソース端子（Ｓ）はバイポーラトラ
ンジスタ（１）のエミッタ端子（Ｅ）に接続され、 ｃ）MOSFET（11）のゲート端子（Ｇ）は第１のツェナー
ダイオード（13）によって第１の固定電位に保持され、 ｄ）MOSFET（11）のソース端子（Ｓ）は第２のツェナー
ダイオード（14）によって第２の固定電位に保持され、 ｅ）前記両電位は、半導体デバイスの温度が標準温度の
ときにはそれらの電位差がMOSFET（11）のターンオン電
圧よりも小さくなるように設定されている、 ことを特徴とする半導体デバイスの過熱検出回路装置。 - 【請求項２】ツェナーダイオード（13、14）にはアノー
ド側にそれぞれ抵抗（17、18）が直列接続され、この直
列回路には固定電圧が与えられることを特徴とする請求
項１記載の回路装置。 - 【請求項３】ツェナーダイオード（13、14）にはアノー
ド側にそれぞれ別の電流源（15、16）が直列接続され、
この直列回路には固定電圧が与えられることを特徴とす
る請求項１記載の回路装置。 - 【請求項４】ツェナーダイオード（13、14）にはカソー
ド側にバイポーラトランジスタ（１）のコレクタ端子
（Ｃ）が接続され、それらのツェナー電圧は互いに等し
いことを特徴とする請求項１記載の回路装置。 - 【請求項５】バイポーラトランジスタ（１）のベース・
エミッタ区間には抵抗（19）が並列接続されていること
を特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の回路装
置。 - 【請求項６】バイポーラトランジスタ（１）のベース・
エミッタ区間にはコンデンサ（21）が並列接続されてい
ることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の回
路装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3816259.8 | 1988-05-11 | ||
| DE3816259 | 1988-05-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0220116A JPH0220116A (ja) | 1990-01-23 |
| JP2696774B2 true JP2696774B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=6354254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1115921A Expired - Fee Related JP2696774B2 (ja) | 1988-05-11 | 1989-05-08 | 半導体デバイスの過熱検出回路装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4875131A (ja) |
| EP (1) | EP0341482B1 (ja) |
| JP (1) | JP2696774B2 (ja) |
| DE (1) | DE58900553D1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE4239522C2 (de) * | 1992-11-25 | 1999-04-15 | Mannesmann Vdo Ag | Verfahren und Anordnung zur Erfassung der Temperatur mindestens eines Bauteils |
| US5550701A (en) * | 1994-08-30 | 1996-08-27 | International Rectifier Corporation | Power MOSFET with overcurrent and over-temperature protection and control circuit decoupled from body diode |
| DE4437461C2 (de) * | 1994-10-19 | 1998-08-20 | Siemens Ag | Integrierter Temperatursensor |
| US5639163A (en) * | 1994-11-14 | 1997-06-17 | International Business Machines Corporation | On-chip temperature sensing system |
| EP0735351B1 (de) * | 1995-03-29 | 2002-06-05 | Infineon Technologies AG | Schaltungsanordnung zum Erfassen der Temperatur eines Leistungs-Halbleiterbauelements |
| DE19548060A1 (de) * | 1995-12-21 | 1997-06-26 | Siemens Ag | Durch Feldeffekt steuerbares Leistungs-Halbleiterbauelement mit Temperatursensor |
| US5829879A (en) * | 1996-12-23 | 1998-11-03 | Motorola, Inc. | Temperature sensor |
| DE19745040C2 (de) * | 1997-02-10 | 2003-03-27 | Daimler Chrysler Ag | Anordnung und Verfahren zum Messen einer Temperatur |
| DE19727229C1 (de) * | 1997-06-26 | 1998-07-23 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zum Erfassen des Überschreitens einer kritischen Temperatur eines Bauelements |
| DE19904575C1 (de) | 1999-02-04 | 2000-03-30 | Siemens Ag | Temperaturgeschützter Halbleiterschalter mit Temperatursensor und zusätzlichem Ladungsträger-Detektor, der eine echte Übertemperatur von einer vermeintlichen unterscheidbar macht |
| DE10205502B4 (de) * | 2002-02-09 | 2009-01-15 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement mit integriertem Temperatursensor |
| US7944269B2 (en) * | 2008-09-26 | 2011-05-17 | Infineon Technologies Ag | Power transistor and method for controlling a power transistor |
| CN107275394B (zh) * | 2016-04-08 | 2020-08-14 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种功率半导体模块及其自保护方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4220873A (en) * | 1978-05-09 | 1980-09-02 | Rca Corporation | Temperature compensated switching circuit |
| IT1202895B (it) * | 1979-02-27 | 1989-02-15 | Ates Componenti Elettron | Dispositivo di protezione termica per un componente elettronico a semiconduttore |
| DE3417211A1 (de) * | 1984-05-10 | 1985-11-14 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Temperatursensor |
| US4667265A (en) * | 1985-12-20 | 1987-05-19 | National Semiconductor Corporation | Adaptive thermal shutdown circuit |
| US4730228A (en) * | 1986-03-21 | 1988-03-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Overtemperature detection of power semiconductor components |
-
1989
- 1989-04-24 DE DE8989107408T patent/DE58900553D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-24 EP EP19890107408 patent/EP0341482B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-04-25 US US07/342,835 patent/US4875131A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-08 JP JP1115921A patent/JP2696774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4875131A (en) | 1989-10-17 |
| DE58900553D1 (de) | 1992-01-23 |
| EP0341482A1 (de) | 1989-11-15 |
| EP0341482B1 (de) | 1991-12-11 |
| JPH0220116A (ja) | 1990-01-23 |
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