JP3127444B2 - 電流検出機能付トランジスタ - Google Patents
電流検出機能付トランジスタInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 温度変化の影響を受けずに安定したセンス電圧が得ら
れるようにした電流検出機能付トランジスタに関し、セ
ンス抵抗の両端に生じさせるセンス電圧が温度変化によ
って変化しなくなるようにし、センス電圧が温度変化の
影響を受けずにメイントランジスタに流れる主電流の大
きさに正しく対応し確実に過電流を検出できる電流検出
機能付トランジスタを提供することを目的とし、そのた
めに、センストランジスタのエミッタに正の温度係数を
持つ抵抗と負の温度係数を持つ抵抗とを直列に配設して
内蔵し、両抵抗が温度に対し相補的に変化し合成抵抗の
温度係数が零となるようそれぞれの抵抗の温度係数と抵
抗値を設定して電流検出機能付トランジスタを構成す
る。
れるようにした電流検出機能付トランジスタに関し、セ
ンス抵抗の両端に生じさせるセンス電圧が温度変化によ
って変化しなくなるようにし、センス電圧が温度変化の
影響を受けずにメイントランジスタに流れる主電流の大
きさに正しく対応し確実に過電流を検出できる電流検出
機能付トランジスタを提供することを目的とし、そのた
めに、センストランジスタのエミッタに正の温度係数を
持つ抵抗と負の温度係数を持つ抵抗とを直列に配設して
内蔵し、両抵抗が温度に対し相補的に変化し合成抵抗の
温度係数が零となるようそれぞれの抵抗の温度係数と抵
抗値を設定して電流検出機能付トランジスタを構成す
る。
本発明は主電流を流すメイントランジスタと該メイン
トランジスタに流れる電流を検出するためのセンストラ
ンジスタを備えた電流検出機能付トランジスタに関し、
特に温度変化の影響を受けずに安定したセンス電圧が得
られるようにした電流検出機能付トランジスタに係る。
トランジスタに流れる電流を検出するためのセンストラ
ンジスタを備えた電流検出機能付トランジスタに関し、
特に温度変化の影響を受けずに安定したセンス電圧が得
られるようにした電流検出機能付トランジスタに係る。
大電流を流す必要のある電力用トランジスタでは、メ
イントランジスタに過大電流が流れた際、いちはやく、
これを検出し、それに基づいて前記電力用トランジスタ
を保護できるよう電力用トランジスタ自体に電流検出用
のセンストランジスタを備え電流検出用のエミッタ端子
を設けたものが提案され、実用に供されている。
イントランジスタに過大電流が流れた際、いちはやく、
これを検出し、それに基づいて前記電力用トランジスタ
を保護できるよう電力用トランジスタ自体に電流検出用
のセンストランジスタを備え電流検出用のエミッタ端子
を設けたものが提案され、実用に供されている。
そうした電流検出機能付トランジスタにあっては、前
記センストランジスタに流れる電流に基づきセンス電圧
としての電圧降下を得るための抵抗（以下センス抵抗と
いう）を内蔵することが必要となる。従来、このセンス
抵抗としてはアルミニウムなどの金属、ポリシリコン、
拡散抵抗などが用いられていた。ところで、抵抗体とし
てこれらを使った場合、これらは温度係数を持っている
ことから、温度が変化すると前記センス抵抗の抵抗値も
変化してしまう。そのため、センス電圧が温度の変化に
伴って変動してしまうと云った問題点がある。
記センストランジスタに流れる電流に基づきセンス電圧
としての電圧降下を得るための抵抗（以下センス抵抗と
いう）を内蔵することが必要となる。従来、このセンス
抵抗としてはアルミニウムなどの金属、ポリシリコン、
拡散抵抗などが用いられていた。ところで、抵抗体とし
てこれらを使った場合、これらは温度係数を持っている
ことから、温度が変化すると前記センス抵抗の抵抗値も
変化してしまう。そのため、センス電圧が温度の変化に
伴って変動してしまうと云った問題点がある。
そこで、本発明は、前述の如き問題点に鑑み、センス
抵抗の両端に生じさせるセンス電圧が温度変化によって
変化しなくなるようにし、センス電圧が温度変化の影響
を受けずにメイントランジスタに流れる主電流の大きさ
に正しく対応し確実に過電流を検出できる電流検出機能
付トランジスタを提供することを目的とする。
抵抗の両端に生じさせるセンス電圧が温度変化によって
変化しなくなるようにし、センス電圧が温度変化の影響
を受けずにメイントランジスタに流れる主電流の大きさ
に正しく対応し確実に過電流を検出できる電流検出機能
付トランジスタを提供することを目的とする。
本発明は前記目的を達成するために、メイントランジ
スタと、該メイントランジスタとはベース及びコレクタ
を共通としエミッタをセンスエミッタとして別個に有す
るセンストランジスタと、前記センスエミッタに直列に
接続されたセンス抵抗と、を同一半導体基板上に形成し
てなり、前記メイントランジスタに流れる主電流を前記
センス抵抗の両端電圧に基づいて検出可能な電流検出機
能付トランジスタにおいて、前記半導体基板上を覆う絶
縁膜上に積層された、負の温度係数を有するポリシリコ
ン層と、前記絶縁膜上に前記ポリシリコン層上を覆って
積層された、正の温度係数を有するアルミニウム層とを
有し、該アルミニウム層のうち前記ポリシリコン層上に
位置する部分が帯状の分離領域によって分断され、前記
センス抵抗は、前記ポリシリコン層のうち前記分離領域
下に位置する帯状部からなる第１の抵抗体と、前記分離
領域により分断されることで前記第１の抵抗体を挟んで
直列に配置された前記アルミニウム層からなる第２の抵
抗体とで構成され、該第１及び第２の抵抗体が温度に対
し相補的に変化しそれらの合成抵抗の温度係数が零とな
るようそれぞれの抵抗体の温度係数と抵抗値が設定され
ていることを特徴とする。
スタと、該メイントランジスタとはベース及びコレクタ
を共通としエミッタをセンスエミッタとして別個に有す
るセンストランジスタと、前記センスエミッタに直列に
接続されたセンス抵抗と、を同一半導体基板上に形成し
てなり、前記メイントランジスタに流れる主電流を前記
センス抵抗の両端電圧に基づいて検出可能な電流検出機
能付トランジスタにおいて、前記半導体基板上を覆う絶
縁膜上に積層された、負の温度係数を有するポリシリコ
ン層と、前記絶縁膜上に前記ポリシリコン層上を覆って
積層された、正の温度係数を有するアルミニウム層とを
有し、該アルミニウム層のうち前記ポリシリコン層上に
位置する部分が帯状の分離領域によって分断され、前記
センス抵抗は、前記ポリシリコン層のうち前記分離領域
下に位置する帯状部からなる第１の抵抗体と、前記分離
領域により分断されることで前記第１の抵抗体を挟んで
直列に配置された前記アルミニウム層からなる第２の抵
抗体とで構成され、該第１及び第２の抵抗体が温度に対
し相補的に変化しそれらの合成抵抗の温度係数が零とな
るようそれぞれの抵抗体の温度係数と抵抗値が設定され
ていることを特徴とする。
センス抵抗は正の温度係数を持つ抵抗と負の温度係数
を持つ抵抗とを直列に接続してあるので、温度の上昇に
つれて一方の抵抗の抵抗値が上昇すると他方の抵抗の抵
抗値が低下する。逆に、一方の抵抗の抵抗値が低下する
と他方の抵抗の抵抗値が上昇する。その結果、双方の抵
抗に生ずる温度変化に対する電圧降下の変動分は相互に
相殺し合ってセンス抵抗全体についての電圧降下の変動
分はなくなる。従って、主電流が変わらない限りセンス
電圧を温度変化に関わらず一定に保持させることができ
る。
を持つ抵抗とを直列に接続してあるので、温度の上昇に
つれて一方の抵抗の抵抗値が上昇すると他方の抵抗の抵
抗値が低下する。逆に、一方の抵抗の抵抗値が低下する
と他方の抵抗の抵抗値が上昇する。その結果、双方の抵
抗に生ずる温度変化に対する電圧降下の変動分は相互に
相殺し合ってセンス抵抗全体についての電圧降下の変動
分はなくなる。従って、主電流が変わらない限りセンス
電圧を温度変化に関わらず一定に保持させることができ
る。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
詳述する。
詳述する。
第１図は本発明の電流検出機能付トランジスタの構成
を示す模式図である。
を示す模式図である。
同図において、電流検出機能付トランジスタTrは主電
流を流すメイントランジスタ部と該メイントランジスタ
部に流れる電流を検出するためのセンストランジスタ部
を有している。両トランジスタ部のコレクタとベースは
それぞれ共通に結線し別個に、点線を以て示している容
体の外部に引き出してある（記号Ｃおよび記号Ｂ）。メ
イントランジスタ部のエミッタ、即ち、メインエミッタ
も前記コレクタや前記ベースと同様に前記容体の外部に
引き出している（記号Ｅ）。
流を流すメイントランジスタ部と該メイントランジスタ
部に流れる電流を検出するためのセンストランジスタ部
を有している。両トランジスタ部のコレクタとベースは
それぞれ共通に結線し別個に、点線を以て示している容
体の外部に引き出してある（記号Ｃおよび記号Ｂ）。メ
イントランジスタ部のエミッタ、即ち、メインエミッタ
も前記コレクタや前記ベースと同様に前記容体の外部に
引き出している（記号Ｅ）。
センストランジスタ部のエミッタ、即ち、センスエミ
ッタには正の温度係数を持つ抵抗RS1と負の温度係数を
持つ抵抗RS2とを直列に接続して構成したセンス抵抗の
一端を接続してあり、他端は前記メインエミッタに接続
してある。また、前記センスエミッタと前記センス抵抗
RS1との接部は前記容体の外部に一方のセンス電圧検出
端子（S1）として引き出してあり、前記メインエミッタ
と前記センス抵抗RS2との接部は他方のセンス電圧検出
端子（S2）として前記容体の外部に引き出してある。な
お、本実施例では、前記抵抗RS1に正の温度係数を持つ
抵抗を配し、前記抵抗RS2に負の温度係数を持つ抵抗を
配したが、逆に、前記抵抗RS2に正の温度係数を持つ抵
抗を配し、前記抵抗RS1に負の温度係数を持つ抵抗を配
しても同じ機能を果たすことになる。その場合には、以
下の説明において、RS1はRS2と、RS2はRS1と読み代える
ことにより説明を理解できる。
ッタには正の温度係数を持つ抵抗RS1と負の温度係数を
持つ抵抗RS2とを直列に接続して構成したセンス抵抗の
一端を接続してあり、他端は前記メインエミッタに接続
してある。また、前記センスエミッタと前記センス抵抗
RS1との接部は前記容体の外部に一方のセンス電圧検出
端子（S1）として引き出してあり、前記メインエミッタ
と前記センス抵抗RS2との接部は他方のセンス電圧検出
端子（S2）として前記容体の外部に引き出してある。な
お、本実施例では、前記抵抗RS1に正の温度係数を持つ
抵抗を配し、前記抵抗RS2に負の温度係数を持つ抵抗を
配したが、逆に、前記抵抗RS2に正の温度係数を持つ抵
抗を配し、前記抵抗RS1に負の温度係数を持つ抵抗を配
しても同じ機能を果たすことになる。その場合には、以
下の説明において、RS1はRS2と、RS2はRS1と読み代える
ことにより説明を理解できる。
以下、抵抗RS1と抵抗RS2とによるセンス抵抗の合成抵
抗値が温度変化に関わらず一定となるための条件につき
説明する。
抗値が温度変化に関わらず一定となるための条件につき
説明する。
前記センス抵抗をRSとすると、 RS＝RS1＋RS2 ・・・・（１） （１）式を温度変化を考慮して示すと、 RS＝RS1（１＋αk1ΔＴ）＋RS2（１＋αk2ΔＴ） ・・・・（２） のように表すことができる。
但し、αk1は抵抗RS1の温度係数（αk1＞０）、αk2
は抵抗RS2の温度係数（αk2＜０）、ΔＴは温度変化分
である。
は抵抗RS2の温度係数（αk2＜０）、ΔＴは温度変化分
である。
前記センス抵抗RSが温度の影響を受けないためには、
前記（２）式の温度変化に関わる項が零となればよいか
ら、 αk1・ΔＴ・RS1＋αk2・ΔＴ・RS2＝０ ・・（３） となる。
前記（２）式の温度変化に関わる項が零となればよいか
ら、 αk1・ΔＴ・RS1＋αk2・ΔＴ・RS2＝０ ・・（３） となる。
前記（１）、（３）式がセンス抵抗の合成抵抗値が温
度変化に関わらず一定となるための条件となる。それ
故、前記（１）、（３）式を満たすよう温度係数αk1、
温度係数αk2、抵抗RS1及び抵抗RS2を設定することによ
り、センス抵抗の温度ドリフトを解消することができ
る。
度変化に関わらず一定となるための条件となる。それ
故、前記（１）、（３）式を満たすよう温度係数αk1、
温度係数αk2、抵抗RS1及び抵抗RS2を設定することによ
り、センス抵抗の温度ドリフトを解消することができ
る。
第２図は前記電流検出機能付トランジスタにおける前
記センス抵抗の具体例を示す平面構造と断面構造を対比
的に表した概略構成図である。
記センス抵抗の具体例を示す平面構造と断面構造を対比
的に表した概略構成図である。
同図において、シリコン基板上を覆う酸化シリコン膜
（SiO2）の上面にはポリシリコン（負の温度係数を有す
る）を積層してあり、更に、該ポリシリコン（Poly−S
i）の上面の要所にアルミニウム（正の温度係数を有す
る）を積層してある。そして、このアルミニウム（Al）
によって電極１及び抵抗体部2aを有する電極２を形成し
てある。また、前記電極１と前記電極２の間には前記ポ
リシリコンの帯状部３を介在させてある。
（SiO2）の上面にはポリシリコン（負の温度係数を有す
る）を積層してあり、更に、該ポリシリコン（Poly−S
i）の上面の要所にアルミニウム（正の温度係数を有す
る）を積層してある。そして、このアルミニウム（Al）
によって電極１及び抵抗体部2aを有する電極２を形成し
てある。また、前記電極１と前記電極２の間には前記ポ
リシリコンの帯状部３を介在させてある。
図外のセンスエミッタ及びセンス電圧検出端子（S1）
に繋がるパッド４は前記電極１に接続してあり、該パッ
ド４から流入する電流は矢印で示すように前記電極１、
前記帯状部３、前記電極２を通り、前記抵抗体部2aを介
してセンス電圧検出端子（S2）が繋がるパッド５に流出
して行く。
に繋がるパッド４は前記電極１に接続してあり、該パッ
ド４から流入する電流は矢印で示すように前記電極１、
前記帯状部３、前記電極２を通り、前記抵抗体部2aを介
してセンス電圧検出端子（S2）が繋がるパッド５に流出
して行く。
而して、前記アルミニウムの前記電極１、前記抵抗体
部2aを含む前記電極２の全体が前記抵抗RS1として機能
し、前記ポリシリコンの帯状部３が前記抵抗RS2として
機能する。なお、実施例ではバイポーラトランジスタに
本発明を適用した場合について説明したが、本発明はFE
T、静電誘導トランジスタ（SIT）等にも当然適用できる
ものであり、その場合には、コレクタがドレインに、エ
ミッタがソースに、ベースがゲートにそれぞれ対応して
呼称されているのは周知のとおりである。
部2aを含む前記電極２の全体が前記抵抗RS1として機能
し、前記ポリシリコンの帯状部３が前記抵抗RS2として
機能する。なお、実施例ではバイポーラトランジスタに
本発明を適用した場合について説明したが、本発明はFE
T、静電誘導トランジスタ（SIT）等にも当然適用できる
ものであり、その場合には、コレクタがドレインに、エ
ミッタがソースに、ベースがゲートにそれぞれ対応して
呼称されているのは周知のとおりである。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、センス
抵抗を温度補償したので温度変化によるセンス抵抗の抵
抗値の変動が殆ど生じなくなるから主電流の大きさに正
しく対応したセンス電圧を得ることができる。その結
果、メイントランジスタに過電流が流れた際には確実に
過電流を検出できるようになる。
抵抗を温度補償したので温度変化によるセンス抵抗の抵
抗値の変動が殆ど生じなくなるから主電流の大きさに正
しく対応したセンス電圧を得ることができる。その結
果、メイントランジスタに過電流が流れた際には確実に
過電流を検出できるようになる。
第１図は本発明の電流検出機能付トランジスタの構成を
示す模式図、 第２図は電流検出機能付トランジスタにおけるセンス抵
抗の具体例を示す平面構造と断面構造を対比的に表した
概略構成図である。 Tr……トランジスタ、 RS1……抵抗、 RS2……抵抗．
示す模式図、 第２図は電流検出機能付トランジスタにおけるセンス抵
抗の具体例を示す平面構造と断面構造を対比的に表した
概略構成図である。 Tr……トランジスタ、 RS1……抵抗、 RS2……抵抗．
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01C 7/00 - 7/22 H01L 21/33 - 21/331 H01L 21/822 H01L 21/8222 - 21/8228 H01L 21/8232 H01L 27/04 H01L 27/06 - 27/06 101 H01L 27/08 - 27/08 101 H01L 27/082 H01L 29/68 - 29/737
Claims (1)
- 【請求項１】メイントランジスタと、該メイントランジ
スタとはベース及びコレクタを共通としエミッタをセン
スエミッタとして別個に有するセンストランジスタと、
前記センスエミッタに直列に接続されたセンス抵抗と、
を同一半導体基板上に形成してなり、前記メイントラン
ジスタに流れる主電流を前記センス抵抗の両端電圧に基
づいて検出可能な電流検出機能付トランジスタにおい
て、 前記半導体基板上を覆う絶縁膜上に積層された、負の温
度係数を有するポリシリコン層と、前記絶縁膜上に前記
ポリシリコン層上を覆って積層された、正の温度係数を
有するアルミニウム層とを有し、該アルミニウム層のう
ち前記ポリシリコン層上に位置する部分が帯状の分離領
域によって分断され、 前記センス抵抗は、前記ポリシリコン層のうち前記分離
領域下に位置する帯状部からなる第１の抵抗体と、前記
分離領域により分断されることで前記第１の抵抗体を挟
んで直列に配置された前記アルミニウム層からなる第２
の抵抗体とで構成され、該第１及び第２の抵抗体が温度
に対し相補的に変化しそれらの合成抵抗の温度係数が零
となるようそれぞれの抵抗体の温度係数と抵抗値が設定
されていることを特徴とする電流検出機能付トランジス
タ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01280778A JP3127444B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 電流検出機能付トランジスタ |
| US07/523,215 US5061863A (en) | 1989-05-16 | 1990-05-14 | Transistor provided with a current detecting function |
| DE4015625A DE4015625C2 (de) | 1989-05-16 | 1990-05-15 | Transistor mit Stromerfassungsfunktion, wobei der Stromerfassungswiderstand temperaturkompensiert ist |
| KR1019900006971A KR930010102B1 (ko) | 1989-05-16 | 1990-05-16 | 전류 검출 기능 부착 트랜지스터 |
| CA002016918A CA2016918A1 (en) | 1989-05-16 | 1990-05-16 | Transistor provided with a current detecting function |
| KR1019930013752A KR930010115B1 (ko) | 1989-10-27 | 1993-07-21 | 전류 검출 기능 부착 트랜지스터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01280778A JP3127444B2 (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 電流検出機能付トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03142838A JPH03142838A (ja) | 1991-06-18 |
| JP3127444B2 true JP3127444B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=17629827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01280778A Expired - Fee Related JP3127444B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-10-27 | 電流検出機能付トランジスタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3127444B2 (ja) |
| KR (1) | KR930010115B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111682071A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-09-18 | 电子科技大学 | 集成反馈mos结构的可控型采样场效应晶体管器件 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4522299B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2010-08-11 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 定電流回路 |
| JP5136144B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-02-06 | 株式会社デンソー | 負荷電流供給回路 |
| CN103913610B (zh) * | 2014-04-23 | 2017-01-11 | 英迪迈智能驱动技术无锡股份有限公司 | 一种带温漂补偿的电流采样电路 |
-
1989
- 1989-10-27 JP JP01280778A patent/JP3127444B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-07-21 KR KR1019930013752A patent/KR930010115B1/ko not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本金属学会編、「金属データブック」、丸善株式会社、１９７４年、ｐ．１８９ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111682071A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-09-18 | 电子科技大学 | 集成反馈mos结构的可控型采样场效应晶体管器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03142838A (ja) | 1991-06-18 |
| KR930010115B1 (ko) | 1993-10-14 |
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