JP4695961B2 - 高耐圧半導体スイッチング素子及びそれを用いたスイッチング電源装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施形態に係る横型高耐圧半導体スイッチング素子及びそれを用いたスイッチング電源装置について、図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第2の実施形態に係る横型高耐圧半導体スイッチング素子及びそれを用いたスイッチング電源装置について、図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第3の実施形態に係る横型高耐圧半導体スイッチング素子及びそれを用いたスイッチング電源装置について、図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第4の実施形態に係る横型高耐圧半導体スイッチング素子及びそれを用いたスイッチング電源装置について、図面を参照しながら説明する。
11 一次側整流平滑回路
12 本体回路
13 高耐圧半導体スイッチング素子
14 電圧制御回路
15 電圧制御回路14の起動回路
16、17 入力端子
21 二次側整流平滑回路
22 整流ダイオード
23 チョークコイル
24 第1の出力コンデンサ
25 第2の出力コンデンサ
26 高電位側の出力端子
27 低電位側の出力端子
29 フォトカプラ
31 ダイオードブリッジ
32 入力コンデンサ
41 一次巻線
42 二次巻線
43 補助巻線
51 高耐圧JFET部
201 P- 型半導体基板
202 N型リサーフ領域
203 p+ 型コレクタ領域
204 p型ベース領域
205 P+ 型コンタクト領域
206 N+ 型エミッタ/ソース領域
207 フィールド絶縁膜
208 層間膜
209 ゲート絶縁膜
210 ゲート電極
211 コレクタ/ドレイン電極
212 エミッタ/ソース電極
213 N+ 型ドレイン領域
214 N型バッファ層
215 p+ 型コレクタ領域
216 p型半導体層
217 高濃度N型リサーフ領域
218 N+ 型終端ドレイン領域
219 N+ 型第2ドレイン領域
220 第2ドレイン電極
221 p型半導体層
222 高濃度N型リサーフ領域
Claims (7)
- P型の半導体基板の表面部に形成されたN型のリサーフ領域と、
前記半導体基板内に前記リサーフ領域と隣り合うように形成されたP型のベース領域と、
前記ベース領域内に前記リサーフ領域とは離隔して形成されたN型のエミッタ/ソース領域と、
前記エミッタ/ソース領域と前記リサーフ領域との間の部分の前記ベース領域を覆うように形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記リサーフ領域内に前記ベース領域とは離隔して形成されたN型のドレイン領域と、
前記リサーフ領域内に前記ベース領域とは離隔して形成されたP型のコレクタ領域と、
前記半導体基板上に形成され且つ前記コレクタ領域及び前記ドレイン領域の両方に電気的に接続されたコレクタ/ドレイン電極と、
前記半導体基板上に形成され且つ前記ベース領域及び前記エミッタ/ソース領域の両方に電気的に接続されたエミッタ/ソース電極とを備え、
前記コレクタ領域及び前記ドレイン領域はそれぞれ分離した複数の部分から構成され、
前記コレクタ領域から前記エミッタ/ソース領域へと向かう方向に対して垂直な方向において、前記コレクタ領域の各部分と前記ドレイン領域の各部分とが交互に接触するように配置されており、
前記コレクタ領域の各部分と前記ドレイン領域の各部分との配列は、前記ドレイン領域の一部である終端部によって終端されており、
前記リサーフ領域内には前記ベース領域とは離隔してN型の他のドレイン領域が形成されており、
前記半導体基板上には、前記他のドレイン領域に電気的に接続された他のドレイン電極が形成されており、
前記他のドレイン領域と前記ドレイン領域の終端部とは前記リサーフ領域を介して電気的に接続されており、
前記リサーフ領域のうち前記他のドレイン領域と前記ドレイン領域の終端部との間に位置する領域の少なくとも一部分は他の部分と比べて幅が細くなっており、それによって前記コレクタ/ドレイン電極に所定値以上の電圧が印加された場合には前記ドレイン領域の終端部から前記他のドレイン領域への電流経路が電界効果によりピンチオフされることを特徴とする高耐圧半導体スイッチング素子。 - 請求項1に記載の高耐圧半導体スイッチング素子において、
前記コレクタ領域から前記エミッタ/ソース領域へと向かう方向に対して垂直な方向における前記コレクタ領域の各部分の長さは48μm以下であることを特徴とする高耐圧半導体スイッチング素子。 - 請求項1又は2に記載の高耐圧半導体スイッチング素子において、
前記コレクタ領域と前記リサーフ領域との間に、前記リサーフ領域よりも不純物濃度が高いN型のバッファ層が設けられていることを特徴とする高耐圧半導体スイッチング素子。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の高耐圧半導体スイッチング素子において、
前記リサーフ領域内に、前記ベース領域と電気的に接続されるP型の半導体層が1層又は複数層形成されていることを特徴とする高耐圧半導体スイッチング素子。 - 入力直流電圧が印加される半導体スイッチング素子と、前記半導体スイッチング素子の開閉を制御する電圧制御回路と、前記半導体スイッチング素子の出力端子に電気的に接続された一次巻線と、前記一次巻線に磁気結合された二次巻線と、前記二次巻線に誘起された電圧を整流平滑して負荷に出力直流電圧を供給する整流平滑回路とを備えたスイッチング電源装置であって、
前記半導体スイッチング素子として、請求項1〜4のいずれか1項に記載の高耐圧半導体スイッチング素子を用いていることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 請求項5に記載のスイッチング電源装置において、
前記半導体スイッチング素子として、請求項1に記載の高耐圧半導体スイッチング素子を用いており、
前記電圧制御回路を起動する起動回路をさらに備え、
前記高耐圧半導体スイッチング素子の前記他のドレイン電極と前記起動回路とが電気的に接続されていることを特徴とするスイッチング電源装置。 - 請求項5又は6に記載のスイッチング電源装置において、
前記一次巻線及び前記二次巻線の両方に磁気結合された補助巻線をさらに備え、
前記補助巻線に誘起された電圧が前記電圧制御回路を介して前記半導体スイッチング素子のゲート端子に印加されるリンギングチョークコンバータ方式が用いられていることを特徴とするスイッチング電源装置。
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