JP6626267B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6626267B2 JP6626267B2 JP2015080984A JP2015080984A JP6626267B2 JP 6626267 B2 JP6626267 B2 JP 6626267B2 JP 2015080984 A JP2015080984 A JP 2015080984A JP 2015080984 A JP2015080984 A JP 2015080984A JP 6626267 B2 JP6626267 B2 JP 6626267B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- transistor
- gate
- source
- circuit
- 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
Links
Images
Description
この発明は、カスコード回路を備えた半導体装置に関し、特に窒化物半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a cascode circuit, and more particularly to a nitride semiconductor device.
近年、サーバーやパソコン等のIT機器、エアコンを始めとする白物家電、太陽光発電システムで利用するパワー・コンディショナー、ハイブリッド車等の電動車両、電車や送電システム等の分野において、パワー半導体が重要な役割を果たしている。 In recent years, power semiconductors are important in the fields of IT equipment such as servers and personal computers, white goods such as air conditioners, power conditioners used in solar power generation systems, electric vehicles such as hybrid vehicles, trains and power transmission systems. Plays a role.
中でもGaN(窒化ガリウム)を用いたデバイスは、上記GaNの材料物性の優位性から、現行材料のSiデバイスと比較して、大幅な高耐圧化や低抵抗化や高周波化が期待されている。 Above all, devices using GaN (gallium nitride) are expected to have significantly higher withstand voltage, lower resistance and higher frequency than Si devices of current materials due to the superior properties of GaN.
GaNトランジスタの特徴の一つとして、高周波化が挙げられる。スイッチング周波数の向上が可能になる一因は、キャリアとなる電子の移動度が高いことである。一般的に、GaNトランジスタは、AlGaN層とGaN層とを接合させた「HEMT(High Electron Mobility Transistor)構造」を採用し、上記両層の界面付近には「2次元電子ガス」が発生する。この「2次元電子ガス」内では電子が高速で移動できるため、スイッチング速度の高速化が可能となる。 One of the features of the GaN transistor is to increase the frequency. One reason that the switching frequency can be improved is that the mobility of electrons serving as carriers is high. Generally, a GaN transistor employs a “HEMT (High Electron Mobility Transistor) structure” in which an AlGaN layer and a GaN layer are joined, and a “two-dimensional electron gas” is generated near an interface between the two layers. Since electrons can move at a high speed in the “two-dimensional electron gas”, the switching speed can be increased.
そのために、上記GaNトランジスタとしては、スイッチング電源装置等への用途が急拡大している。しかしながら、GaNトランジスタは主にノーマリーオン型のスイッチング素子であるため、スイッチング電源装置等に一般的に用いられるノーマリーオフ型のスイッチング素子を駆動するゲート駆動回路(ノーマリーオフ動作用のゲート駆動回路)を適用することはできない。 Therefore, applications of the GaN transistor to switching power supply devices and the like are rapidly expanding. However, since the GaN transistor is mainly a normally-on type switching element, a gate drive circuit (a gate drive for a normally-off operation) for driving a normally-off type switching element generally used in a switching power supply or the like. Circuit) cannot be applied.
そこで、上記ノーマリーオン型のスイッチング素子をノーマリーオフ動作させる場合には、ノーマリーオン型のスイッチング素子のソースにノーマリーオフ型のスイッチング素子のドレインを接続して、カスコード回路を構成することが考えられる。このようなカスコード回路を構成した場合、ノーマリーオン型のスイッチング素子は、ノーマリーオフ動作用のゲート駆動回路でターンオフ動作させると、ノーマリーオフ型のスイッチング素子と同様にオフ状態となるため、ノーマリーオフ動作用のゲート駆動回路をそのまま適用することが可能となる。 Therefore, when the normally-on switching element is to be normally off, the cascode circuit is configured by connecting the drain of the normally-off switching element to the source of the normally-on switching element. Can be considered. When such a cascode circuit is configured, the normally-on type switching element is turned off similarly to the normally-off type switching element when it is turned off by a normally-off operation gate drive circuit. The gate drive circuit for normally-off operation can be applied as it is.
ところで、上記パワー半導体がインバータ回路等で使用される場合、使用環境によっては、負荷や電源の異常変動によってトランジスタ素子が短絡状態となることがある。そこで、上記パワー半導体には、短絡状態となった場合に、保護回路が働くまでの時間(短絡時間)は、短絡状態であってもトランジスタが壊れないことが求められている。 By the way, when the power semiconductor is used in an inverter circuit or the like, the transistor element may be short-circuited due to abnormal fluctuation of a load or a power supply depending on a use environment. Therefore, in the case of the power semiconductor, it is required that the transistor does not break even in the short-circuit state during the time (short-circuit time) until the protection circuit operates in the short-circuit state.
ところが、上記短絡時においては、トランジスタには高電圧が印加された状態で大電流が流れるため、電圧×電流のエネルギーが掛かることになり、トランジスタ素子が一気に発熱して、上記トランジスタ素子の劣化や破壊を起こしてしまうという問題がある。 However, at the time of the short circuit, a large current flows in a state where a high voltage is applied to the transistor, so that energy of voltage × current is applied. There is a problem of causing destruction.
特に、上記GaNトランジスタは、上述したように、その材料物性の優位性からSiデバイスと比較して大幅な高耐圧/低抵抗化が可能であり、そのチップ面積縮小に伴って、短絡時間の増大が大きな課題となっている。そのために、短絡時における発熱抑制が重要となってきている。 In particular, as described above, the GaN transistor can have a significantly higher breakdown voltage and lower resistance than the Si device due to its superior material properties, and the short-circuit time increases as the chip area decreases. Is a major issue. Therefore, suppression of heat generation during a short circuit has become important.
上記短絡時における発熱を抑制できる回路として、米国特許出願公開第2014/0055192号明細書(特許文献1)に開示されたパワートランジスタの飽和電流制限回路および米国特許第8624662号明細書(特許文献2)に開示された半導体の電子構成および回路がある。 As a circuit capable of suppressing heat generation at the time of the short circuit, a saturation current limiting circuit of a power transistor disclosed in US Patent Application Publication No. 2014/0055192 (Patent Document 1) and US Pat. No. 8,624,662 (Patent Document 2) 3) discloses a semiconductor electronic structure and circuit.
図5は、上記特許文献1に開示された回路構成を示す回路図である。当該回路は、飽和電流に制限を与えるパワートランジスタ1の具体的な回路の一部を例示している。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a circuit configuration disclosed in
このパワートランジスタ1は、第1ドレインD1と第1ソースS1と第1ゲートG1とを有するノーマリーオン型のGaNトランジスタM1を含んでいる。また、パワートランジスタ1は、第2ドレインD2と第2ソースS2と第2ゲートG2とを有するノーマリーオフ型のMOSトランジスタM2を含んでいる。そして、ノーマリーオントランジスタM1の第1ソースS1とノーマリーオフトランジスタM2の第2ドレインD2とが接続されて、ノーマリーオントランジスタM1とノーマリーオフトランジスタM2とは直列に接続されている。
The
上記第1ゲートG1に接続された第1端子T1と第2ソースS2に接続された第2端子T2との間には、電流制限回路2が接続されている。この電流制限回路2は、抵抗のような少なくとも一つの受動回路素子および/または最大の安定状態電圧VGS(ゲート‐ソース間電圧)が0Vより低い少なくとも一つの能動回路素子で構成されており、一例としてダイオード3で成る。このように、ノーマリーオントランジスタM1とノーマリーオフトランジスタM2とが、カスコード接続されている。
A current limiting
また、図6は、上記特許文献2に示される回路構成を示す回路図である。当該回路は、負荷5を駆動する回路構成であり、上記特許文献1に示された回路構成と同様に、互いに直列に接続された高電圧のデプレッションモードのGaNトランジスタ(ノーマリーオントランジスタ)7と低電圧のエンハンスメントモードのMOSトランジスタ(ノーマリーオフトランジスタ)8とを含んでいる。そして、デプレッションモードトランジスタ7のゲートと、エンハンスメントモードトランジスタ8のソースとが、負バイアスの電源9を介して接続されている。このように、ノーマリーオントランジスタ7とノーマリーオフトランジスタ8とがカスコード接続されており、ノーマリーオントランジスタ7のゲートとノーマリーオフトランジスタ8のソースとの間に負バイアスの電源9を接続することにより、飽和電流を制限するようにしている。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a circuit configuration disclosed in
一般的に、図7に示すように、カスコード回路11においては、外部端子として、例えば、外部ドレイン端子Dc,外部ソース端子Scおよび外部ゲート端子Gcを有している。なお、カスコード回路11は、ノーマリーオン型の第1トランジスタQ11と、ノーマリーオフ型の第2トランジスタQ12とがカスコード接続されており、第2トランジスタQ12のゲートG12と外部ゲート端子Gcとをゲート抵抗Rgを介して接続している。また、第1トランジスタQ11のゲートG11と外部ソース端子Scとを抵抗R11を介して接続している。
Generally, as shown in FIG. 7, the
ここで、上記外部ドレイン端子Dcには電源と負荷とが接続され、外部ソース端子ScはGND電位に固定されている。そして、外部ゲート端子Gcにオンの入力信号が入力された場合に、トランジスタQ11およびトランジスタQ12に流れる電流をIDとすると、GaNトランジスタQ11のゲート‐ソース間電圧をVgsとし、閾値電圧をVthとし、飽和領域のトランスコンダクタンスをgmとすると、実験的に電流IDを次式で表わすことができる。
ID ≒ gm×(Vgs−Vth)
Here, a power supply and a load are connected to the external drain terminal Dc, and the external source terminal Sc is fixed to the GND potential. When an ON input signal is input to the external gate terminal Gc, if the current flowing through the transistor Q11 and the transistor Q12 is ID, the gate-source voltage of the GaN transistor Q11 is Vgs, the threshold voltage is Vth, Assuming that the transconductance in the saturation region is gm, the current ID can be experimentally represented by the following equation.
ID ≒ gm × (Vgs−Vth)
先ず、上記ゲート‐ソース間電圧をVgsについて考察する。GaNトランジスタQ11のゲートG11の電位は0Vであり、MOSトランジスタQ12のオン抵抗が十分に低い場合には、GaNトランジスタQ11のソースS11の電位は略0Vとなり、Vgs≒0Vとなる。 First, the gate-source voltage Vgs will be considered. The potential of the gate G11 of the GaN transistor Q11 is 0V, and when the ON resistance of the MOS transistor Q12 is sufficiently low, the potential of the source S11 of the GaN transistor Q11 becomes substantially 0V, and Vgs ≒ 0V.
したがって、上記電流IDは、
ID ≒ gm×(−Vth)
で表され、ノーマリーオン型のGaNトランジスタQ11の閾値電圧を例えば−6Vとすると、電流IDは、
ID ≒ 6×gm
で算出される。
Therefore, the current ID is
ID ≒ gm × (−Vth)
Assuming that the threshold voltage of the normally-on type GaN transistor Q11 is, for example, -6V, the current ID becomes
ID ≒ 6 x gm
Is calculated.
一方、例えば,図5に示す上記特許文献1に開示された回路構成では、電流制限回路2によってノーマリーオントランジスタM1のゲート‐ソース間電圧VGSが負バイアスとなる。同様に、図6に示す上記特許文献2に開示された回路構成では、電源9によってノーマリーオントランジスタ7のゲート‐ソース間電圧VGSが負バイアスとなる。
On the other hand, for example, in the circuit configuration disclosed in
ここで、上記特許文献1および上記特許文献2に開示された回路構成におけるゲート‐ソース間電圧Vgsを、例えば−2Vとする。そうすると、上記特許文献1におけるノーマリーオントランジスタM1およびノーマリーオフトランジスタM2に流れる飽和電流、および、上記特許文献2におけるノーマリーオントランジスタ7およびノーマリーオフトランジスタ8に流れる飽和電流Idsatは、
Idsat ≒ gm×(Vgs−Vth) = gm×(−2+6) = 4×gm
により算出される。
Here, the gate-source voltage Vgs in the circuit configurations disclosed in
Idsat ≒ gm × (Vgs−Vth) = gm × (−2 + 6) = 4 × gm
Is calculated by
すなわち、図7に示す一般的なカスコード回路と比較して、上記特許文献1および上記特許文献2に開示された回路構成においては、飽和電流を3割程度低減できることが分かる。
That is, it can be seen that the saturation current can be reduced by about 30% in the circuit configurations disclosed in
したがって、上記特許文献1および上記特許文献2における回路構成のカスコード回路においては、ノーマリーオン型のGaNトランジスタにおけるゲート‐ソース間電圧Vgsとして負バイアスに印加することによって、飽和電流を低減できるのである。
Therefore, in the cascode circuit having the circuit configuration in
しかしながら、上記特許文献1および特許文献2に開示された従来の回路構成においては、以下のような問題がある。
However, the conventional circuit configurations disclosed in
すなわち、上記特許文献1および上記特許文献2に開示されたカスコード回路においては、スイッチング動作中、常にノーマリーオン型のGaNトランジスタにおけるゲート‐ソース間電圧Vgsとして、負バイアスが印加されている。そのために、常にGaNトランジスタのオン抵抗が大きくなるという問題がある。
That is, in the cascode circuits disclosed in
一般的にノーマリーオン型のGaNトランジスタとノーマリーオフ型のMOSトランジスタをカスコード接続する場合に、GaNトランジスタのオン抵抗をRon(GaN)とし、MOSトランジスタのオン抵抗をRon(MOS)として、
Ron(GaN) >> Ron(MOS)
となるように設計されている(例えば、Ron(GaN)はRon(MOS)の3倍〜10倍程度)。
Generally, when a normally-on GaN transistor and a normally-off MOS transistor are cascode-connected, the on-resistance of the GaN transistor is Ron (GaN), and the on-resistance of the MOS transistor is Ron (MOS).
Ron (GaN) >> Ron (MOS)
(For example, Ron (GaN) is about 3 to 10 times Ron (MOS)).
したがって、カスコード回路を形成した場合、GaNトランジスタとMOSトランジスタとにおけるカスコード接続全体のオン抵抗に占める割合は、その大半がGaNトランジスタであり、MOSトランジスタの割合は小さい。その理由は、以下のとおりである。 Therefore, when a cascode circuit is formed, the ratio of the cascode connection of the GaN transistor and the MOS transistor to the entire on-resistance is mostly a GaN transistor, and the ratio of the MOS transistor is small. The reason is as follows.
すなわち、上記GaNトランジスタは、高電圧が印加されるためにドリフト長を長く設計して高耐圧化を図る必要がある。ところが、横型デバイスであるGaNトランジスタにとっては、ドリフト長の増大がそのままオン抵抗の増大およびチップの増大に反映されることになる。一方、上記MOSトランジスタは、高電圧が印加されないためにドリフト長を短く設計することができ、さらに縦型構造にすること等によってチップ面積を縮小することができる。結果的に、
Ron(GaN) >> Ron(MOS)
となるのである。
That is, since a high voltage is applied to the GaN transistor, it is necessary to design the drift length to be long to achieve a high breakdown voltage. However, for a GaN transistor which is a lateral device, an increase in the drift length is directly reflected in an increase in the on-resistance and an increase in the number of chips. On the other hand, the MOS transistor can be designed to have a short drift length because no high voltage is applied, and the chip area can be reduced by using a vertical structure or the like. as a result,
Ron (GaN) >> Ron (MOS)
It becomes.
上記特許文献1および上記特許文献2の回路構成においては、飽和電流を低減することは可能である。ところが、上述したように、カスコード接続全体のオン抵抗に占める割合の高いGaNトランジスタのオン抵抗が、スイッチング動作中に常に大きくなり、結果的には、カスコード接続全体のオン抵抗が、スイッチング動作中に常に大きくなるという問題がある。
In the circuit configurations of
そこで、この発明の課題は、オン抵抗の増大を最小限に抑制しつつ、飽和電流を低減して短絡時間の発熱量を抑制し、短絡時間長の大幅な増大を図ることができる半導体装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the increase in on-resistance to a minimum, reducing the saturation current and suppressing the heat generation during the short-circuit time, and greatly increasing the short-circuit time. To provide.
上記課題を解決するため、この発明の半導体装置は、
ソースとドレインとゲートとを有するノーマリーオン型の第1スイッチング素子と、
ソースとドレインとゲートとを有すると共に、上記ドレインが上記第1スイッチング素子の上記ソースに電気的に接続されて、上記第1スイッチング素子と共にカスコード回路を構成しているノーマリーオフ型の第2スイッチング素子と、
上記第2スイッチング素子と並列に接続されると共に、上記カスコード回路を流れる過電流を検出する過電流検出回路と
を備え、
上記過電流検出回路は、上記カスコード回路を流れる電流の値が予め設定された所定の過電流値以上となったときに、上記カスコード回路を流れる電流を制限するようになっていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention includes:
A normally-on type first switching element having a source, a drain, and a gate;
A normally-off type second switching device having a source, a drain, and a gate, wherein the drain is electrically connected to the source of the first switching device to form a cascode circuit with the first switching device; Element,
An overcurrent detection circuit connected in parallel with the second switching element and detecting an overcurrent flowing through the cascode circuit;
The overcurrent detection circuit is characterized in that when the value of the current flowing through the cascode circuit is equal to or greater than a predetermined overcurrent value, the current flowing through the cascode circuit is limited. I do.
また、一実施の形態の半導体装置では、
上記過電流検出回路は、
上記第2スイッチング素子と並列に接続されると共に、ソースとドレインとゲートとを有するノーマリーオフ型の第3スイッチング素子と、
上記第3スイッチング素子の上記ソースと上記第2スイッチング素子の上記ソースとの間に接続された過電流検出用抵抗と、
ソースとドレインとゲートとを有するノーマリーオフ型の第4スイッチング素子と
を備え、
上記第4スイッチング素子の上記ドレインが上記第3スイッチング素子の上記ゲートおよび上記第2スイッチング素子の上記ゲートと共通に接続され、
上記第4スイッチング素子の上記ゲートが上記第3スイッチング素子の上記ソースおよび上記過電流検出用抵抗の一端と共通に接続され、
上記第4スイッチング素子の上記ソースが上記過電流検出用抵抗の他端および上記第2スイッチング素子の上記ソースと共通に接続され、
上記第3スイッチング素子のゲート幅W3は、上記第2スイッチング素子のゲート幅W2の1/n(n>1)倍になるように設定されている。
In one embodiment of the semiconductor device,
The overcurrent detection circuit,
A normally-off type third switching element which is connected in parallel with the second switching element and has a source, a drain, and a gate;
An overcurrent detection resistor connected between the source of the third switching element and the source of the second switching element;
A normally-off type fourth switching element having a source, a drain, and a gate;
The drain of the fourth switching element is commonly connected to the gate of the third switching element and the gate of the second switching element;
The gate of the fourth switching element is commonly connected to the source of the third switching element and one end of the overcurrent detection resistor;
The source of the fourth switching element is commonly connected to the other end of the overcurrent detection resistor and the source of the second switching element;
The gate width W3 of the third switching element is set to be 1 / n (n> 1) times the gate width W2 of the second switching element.
また、一実施の形態の半導体装置では、
上記第3スイッチング素子の上記ゲートと上記第2スイッチング素子の上記ゲートと上記第4スイッチング素子の上記ドレインとに共通に接続された外部ゲート端子を備え、
上記過電流検出回路は、
上記外部ゲート端子と上記第4スイッチング素子の上記ドレインとの間に接続されたゲート抵抗を有する。
In one embodiment of the semiconductor device,
An external gate terminal commonly connected to the gate of the third switching element, the gate of the second switching element, and the drain of the fourth switching element;
The overcurrent detection circuit,
A gate resistor is connected between the external gate terminal and the drain of the fourth switching element.
また、一実施の形態の半導体装置では、
上記第2スイッチング素子と、上記第3スイッチング素子と、上記第4スイッチング素子とは、同一チップに形成されている。
In one embodiment of the semiconductor device,
The second switching element, the third switching element, and the fourth switching element are formed on the same chip.
また、一実施の形態の半導体装置では、
上記第1スイッチング素子と、上記第2スイッチング素子と、上記第3スイッチング素子と、上記第4スイッチング素子とは、同一パッケージに内蔵されている。
In one embodiment of the semiconductor device,
The first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element are included in the same package.
以上より明らかなように、この発明の半導体装置は、上記過電流検出回路によって、上記カスコード回路を流れる電流値が予め設定された所定の過電流値以上になったことが検知された場合には、上記カスコード回路のオン抵抗が増大されて、流れる電流が制限される。したがって、短絡時間における発熱量を大幅に抑制することができる。 As is clear from the above, the semiconductor device according to the present invention is configured such that when the overcurrent detection circuit detects that the current value flowing through the cascode circuit has become equal to or greater than a predetermined overcurrent value set in advance. The on-resistance of the cascode circuit is increased, and the flowing current is limited. Therefore, the amount of heat generated during the short circuit time can be significantly reduced.
その場合、上記過電流検出回路は、上記カスコード回路を流れる電流値が上記過電流値以上となった場合のみ、上記カスコード回路のオン抵抗を増大させて、流れる電流を制限するようにしている。したがって、通常動作時に上記カスコード回路のオン抵抗が増大することはない。 In that case, the overcurrent detection circuit increases the on-resistance of the cascode circuit to limit the flowing current only when the current value flowing through the cascode circuit is equal to or greater than the overcurrent value. Therefore, the ON resistance of the cascode circuit does not increase during normal operation.
すなわち、この発明の半導体装置によれば、オン抵抗の増大を最小限に抑制しつつ、飽和電流を低減して短絡時間の発熱量を抑制し、短絡時間長の大幅な増大を図ることができる。 That is, according to the semiconductor device of the present invention, it is possible to suppress the amount of heat generated during the short-circuit time by reducing the saturation current while minimizing the increase in the on-resistance, and to significantly increase the short-circuit time. .
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
〔第1実施形態〕
図1は、この第1実施形態の半導体装置としての窒化物半導体装置21の回路図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram of a
この窒化物半導体装置21は、外部端子として、例えば、外部ドレイン端子Dc,外部ソース端子Scおよび外部ゲート端子Gcを有している。
This
また、上記窒化物半導体装置21は、ノーマリーオン型の第1トランジスタQ1と、ノーマリーオフ型の第2トランジスタQ2と、過電流検出回路22とから概略構成される。ノーマリーオン型の第1トランジスタQ1は、例えばGaNトランジスタである。そして、ノーマリーオフ型の第2トランジスタQ2は、例えばMOSトランジスタである。尚、第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2は、上記第1スイッチング素子および上記第2スイッチング素子の一例である。
The
上記第1トランジスタQ1のドレインD1には、外部ドレイン端子Dcが接続されている。また、第2トランジスタQ2のドレインD2には、第1トランジスタQ1のソースS1が接続され、第2トランジスタQ2のソースS2には外部ソース端子Scが接続されている。また、第1トランジスタQ1のゲートG1と第2トランジスタQ2のソースS2との間に抵抗R1を接続している。こうして、直列に接続された第1トランジスタQ1と第2トランジスタQ2とでカスコード回路を構成している。また、過電流検出回路22は、第2トランジスタQ2と並列に接続されている。
An external drain terminal Dc is connected to the drain D1 of the first transistor Q1. The source S1 of the first transistor Q1 is connected to the drain D2 of the second transistor Q2, and the external source terminal Sc is connected to the source S2 of the second transistor Q2. Further, a resistor R1 is connected between the gate G1 of the first transistor Q1 and the source S2 of the second transistor Q2. Thus, a cascode circuit is formed by the first transistor Q1 and the second transistor Q2 connected in series. The
さらに、上記第2トランジスタQ2のゲートG2は、過電流検出回路22を介して外部ゲート端子Gcに接続されている。
Further, the gate G2 of the second transistor Q2 is connected to the external gate terminal Gc via the
以下、上記構成の窒化物半導体装置21に過電流が流れる際に、流れる電流が制限される動作の一例について説明する。ここで、外部ドレイン端子Dcには電源(図示せず)と負荷(図示せず)とが接続され、外部ソース端子ScはGND電位に固定されているとする。また、外部ゲート端子Gcにオンの入力信号が入力された際に、第1,第2トランジスタQ1,Q2で構成されたカスコード回路に流れる電流をIDとする。
Hereinafter, an example of an operation in which the flowing current is limited when an overcurrent flows in the
上記過電流検出回路22は、第2トランジスタQ2のドレインD2とソースS2とに接続されており、第2トランジスタQ2に流れる電流IDを検出可能になっている。そして、過電流検出回路22は、検出した電流IDの電流値が予め設定された過電流値以上となったときに、外部ゲート端子Gcからのオン信号の電位を低下させて、第2トランジスタQ2のゲートG2に供給する。
The
こうして、上記過電流検出回路22によって、上記カスコード回路を流れる電流IDの電流値が予め設定された所定の過電流値以上となったときに、第2トランジスタQ2のゲートG2の電位が低下するように制御される。その結果、第2トランジスタQ2のオン抵抗が増大し、第1トランジスタQ1のソースS1の電位が増大する。その場合、第1トランジスタQ1のゲートG1の電位は0Vであるため、ソースS1の電位が増大することは、ノーマリーオン型の第1トランジスタQ1のゲートオーバードライブ電圧が低下することを意味する。そのために、第1トランジスタQ1の飽和電流値は低下することになる。
Thus, the
一方、上記過電流検出回路22は、上記カスコード回路を流れる電流IDの電流値が予め設定された所定の過電流値よりも小さい通常動作時の場合には、上記制御動作を行わないために、第2トランジスタQ2のオン抵抗が増大することがない。そのために、カスコード接続全体のオン抵抗が増大することはない。
On the other hand, the
以上のごとく、上記第1実施形態においては、ノーマリーオン型のGaN第1トランジスタQ1とノーマリーオフ型のMOS第2トランジスタQ2とを直列に接続した上記カスコード回路を有する窒化物半導体装置21において、第2トランジスタQ2に流れる電流IDを検出する過電流検出回路22を第2トランジスタQ2と並列に接続している。
As described above, in the first embodiment, in the
そして、上記過電流検出回路22によって、窒化物半導体装置21を流れる電流IDの電流値が予め設定された過電流値以上となったときに、第2トランジスタQ2のゲートG2の電位を低下するように制御している。したがって、第2トランジスタQ2のオン抵抗が増大して第1トランジスタQ1のソースS1の電位が増大し、ノーマリーオン型の第1トランジスタQ1のゲートオーバードライブ電圧が低下する。そのため、第1トランジスタQ1の飽和電流値を低下させることができる。
The
したがって、この第1実施形態の窒化物半導体装置21によれば、短絡時間における発熱量を大幅に改善することができる。
Therefore, according to the
その場合、上記過電流検出回路22によって上記所定の過電流を検出した場合のみ、飽和電流が制限される。したがって、通常動作時にカスコード接続全体のオン抵抗が増大することはない。
In this case, the saturation current is limited only when the predetermined overcurrent is detected by the
すなわち、上記第1実施形態の窒化物半導体装置21によれば、オン抵抗の増大を最小限に抑制しつつ、飽和電流を低減して短絡時間の発熱量を抑制し、短絡時間長の大幅な増大を図ることができるのである。
That is, according to the
〔第2実施形態〕
図2は、この発明の第2実施形態の半導体装置としての窒化物半導体装置31の回路構成図である。
[Second embodiment]
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a
この第2実施形態の窒化物半導体装置31は、上記第1実施形態における過電流検出回路22の具体的構成に関する。したがって、上記第1実施形態において図1に示す部材と同じ部材には、上記第1実施形態の場合と同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。
The
この窒化物半導体装置31における過電流検出回路32は、ノーマリーオフ型の第3トランジスタQ3と第4トランジスタQ4とを含んでいる。この第3,第4トランジスタQ3,Q4は、例えばMOSトランジスタである。ここで、第3トランジスタQ3および第4トランジスタQ4は、上記第3スイッチング素子および上記第4スイッチング素子の一例である。
The
上記第3トランジスタQ3は、第2トランジスタQ2と過電流検出用抵抗Rgs4を介して並列に接続されており、第3トランジスタQ3のドレインD3は第2トランジスタQ2のドレインD2と共通に接続されている。さらに、第3トランジスタQ3のゲートG3と第2トランジスタQ2のゲートG2とが外部ゲート端子Gcに共通に接続されている。ここで、第3トランジスタQ3のゲート幅W3は、第2トランジスタQ2のゲート幅W2の1/n(n>>1)となっている。 The third transistor Q3 is connected in parallel with the second transistor Q2 via an overcurrent detection resistor Rgs4, and the drain D3 of the third transistor Q3 is commonly connected to the drain D2 of the second transistor Q2. . Further, the gate G3 of the third transistor Q3 and the gate G2 of the second transistor Q2 are commonly connected to an external gate terminal Gc. Here, the gate width W3 of the third transistor Q3 is 1 / n (n >> 1) of the gate width W2 of the second transistor Q2.
上記第4トランジスタQ4のドレインD4は、第3トランジスタQ3のゲートG3および第2トランジスタQ2のゲートG2と共通に接続されている。上記第4トランジスタQ4のドレインD4と第3トランジスタQ3のゲートG3および第2トランジスタQ2のゲートG2は、外部ゲート端子Gcに接続されている。さらに、第3トランジスタQ3のソースS3と第4トランジスタQ4のゲートG4が接続されている。 The drain D4 of the fourth transistor Q4 is commonly connected to the gate G3 of the third transistor Q3 and the gate G2 of the second transistor Q2. The drain D4 of the fourth transistor Q4, the gate G3 of the third transistor Q3, and the gate G2 of the second transistor Q2 are connected to an external gate terminal Gc. Further, the source S3 of the third transistor Q3 and the gate G4 of the fourth transistor Q4 are connected.
また、上記過電流検出用抵抗Rgs4の一端が第3トランジスタQ3のソースS3および第4トランジスタQ4のゲートG4に接続される一方、過電流検出用抵抗Rgs4の他端が第4トランジスタQ4のソースS4および第2トランジスタQ2のソースS2に接続されている。こうして、過電流検出用抵抗Rgs4の上記他端と、第4トランジスタQ4のソースS4と、第2トランジスタQ2のソースS2とが、外部ソース端子Scに接続されている。 One end of the overcurrent detection resistor Rgs4 is connected to the source S3 of the third transistor Q3 and the gate G4 of the fourth transistor Q4, while the other end of the overcurrent detection resistor Rgs4 is connected to the source S4 of the fourth transistor Q4. And the source S2 of the second transistor Q2. Thus, the other end of the overcurrent detection resistor Rgs4, the source S4 of the fourth transistor Q4, and the source S2 of the second transistor Q2 are connected to the external source terminal Sc.
以下、上記構成の窒化物半導体装置31に過電流が流れる際に、電流が制限される動作について説明する。ここで、外部ドレイン端子Dcには電源(図示せず)と負荷(図示せず)とが接続され、外部ソース端子ScはGND電位に固定されているとする。また、外部ゲート端子Gcにオンの入力信号が入力された際に、第1,第2トランジスタQ1,Q2で構成されたカスコード回路に流れる電流をIDとし、第3トランジスタQ3を流れる電流をID3とし、第4トランジスタQ4を流れる電流をID4とする。
Hereinafter, the operation of limiting the current when an overcurrent flows in
例えば、上記第3トランジスタQ3のゲート幅W3に対する第2トランジスタQ2のゲート幅W2の倍率nを、n=1000とした場合、第3トランジスタQ3のゲート幅W3は、第2トランジスタQ2のゲート幅W2の1/1000となる。したがって、第3トランジスタQ3を流れる電流ID3は、
ID3 ≒ ID/n = ID/1000
となる。
For example, when the magnification n of the gate width W2 of the second transistor Q2 with respect to the gate width W3 of the third transistor Q3 is n = 1000, the gate width W3 of the third transistor Q3 is equal to the gate width W2 of the second transistor Q2. 1/1000 of the above. Therefore, the current ID3 flowing through the third transistor Q3 is
ID3 ≒ ID / n = ID / 1000
It becomes.
その場合、上記第3トランジスタQ3のソースS3の電位は、過電流検出用抵抗Rgs4によって吊上げられて、
ID3×Rgs4
となる。したがって、第4トランジスタQ4のゲート‐ソース間電圧は、
ID3×Rgs4
となり、この電圧が第4トランジスタQ4の閾値電圧に達すると、第4トランジスタQ4がオンする。その際に、第4トランジスタQ4のドレインD4の電圧Vgは、第4トランジスタQ4のオン抵抗Ron4と電流ID4との積により制限され、第2トランジスタQ2のゲート電位が、
Ron4×ID4
に制限されることになる。
In that case, the potential of the source S3 of the third transistor Q3 is lifted by the overcurrent detection resistor Rgs4,
ID3 × Rgs4
It becomes. Therefore, the gate-source voltage of the fourth transistor Q4 is
ID3 × Rgs4
When this voltage reaches the threshold voltage of the fourth transistor Q4, the fourth transistor Q4 turns on. At that time, the voltage Vg of the drain D4 of the fourth transistor Q4 is limited by the product of the on-resistance Ron4 of the fourth transistor Q4 and the current ID4, and the gate potential of the second transistor Q2 becomes
Ron4 × ID4
Will be limited to
その結果、第2トランジスタQ2のオン抵抗が増大して、第1トランジスタQ1のソースS1の電位が増大する。その場合、第1トランジスタQ1のゲートG1の電位は0Vであるため、ソースS1の電位が増大することは、ノーマリーオン型の第1トランジスタQ1のゲートオーバードライブ電圧が低下することを意味する。そのため、第1トランジスタQ1の飽和電流値は低下することになる。 As a result, the on-resistance of the second transistor Q2 increases, and the potential of the source S1 of the first transistor Q1 increases. In this case, since the potential of the gate G1 of the first transistor Q1 is 0 V, an increase in the potential of the source S1 means that the gate overdrive voltage of the normally-on type first transistor Q1 decreases. Therefore, the saturation current value of the first transistor Q1 decreases.
つまり、図4に示すように、この実施の形態に示す過電流検出回路32がある場合には、上記カスコード回路を流れる電流IDの電流値が、短絡時等において、予め設定された過電流値ID(max)以上になった場合に、第2トランジスタQ2のゲート電圧が制限され、窒化物半導体装置31の電流IDが制限されることになる。
That is, as shown in FIG. 4, when the
尚、上記過電流検出用抵抗Rgs4の値は、第2トランジスタQ2のゲート幅W2に対する第3トランジスタQ3のゲート幅W3の比を(1/n)とした場合に、第4トランジスタQ4の閾値電圧Vth4が、
Vth4 = (ID(max)/n)×Rgs4
となるように設計すれば良い。
Note that the value of the overcurrent detection resistor Rgs4 is the threshold voltage of the fourth transistor Q4 when the ratio of the gate width W3 of the third transistor Q3 to the gate width W2 of the second transistor Q2 is (1 / n). Vth4,
Vth4 = (ID (max) / n) × Rgs4
What is necessary is just to design.
一方、上記カスコード回路を流れる電流IDの電流値が、予め設定された所定の過電流値よりも小さい通常動作時の場合には、過電流検出回路32は上記制御動作を行わないために、第2トランジスタQ2のオン抵抗が増大することがない。そのために、カスコード接続全体のオン抵抗が増大することはない。
On the other hand, when the current value of the current ID flowing through the cascode circuit is smaller than a predetermined overcurrent value during normal operation, the
以上のごとく、上記第2実施形態においては、上記第1実施形態における過電流検出回路32を、第2トランジスタQ2と過電流検出用抵抗Rgs4を介して並列に接続されたノーマリーオフ型の第3トランジスタQ3、および、この第3トランジスタQ3のゲートG3と第2トランジスタQ2のソースS2との間に接続された第4トランジスタQ4を含んで構成している。
As described above, in the second embodiment, the normally-off type of the
そして、上記第4トランジスタQ4のゲートG4を第3トランジスタQ3のソースS3に接続している。さらに、第4トランジスタQ4のドレインD4と第3トランジスタQ3のゲートG3および第2トランジスタQ2のゲートG2を外部ゲート端子Gcに接続している。また、第3トランジスタQ3のゲート幅W3を、第2トランジスタQ2のゲート幅W2の1/n(n>>1)にしている。 The gate G4 of the fourth transistor Q4 is connected to the source S3 of the third transistor Q3. Further, the drain D4 of the fourth transistor Q4, the gate G3 of the third transistor Q3, and the gate G2 of the second transistor Q2 are connected to the external gate terminal Gc. Further, the gate width W3 of the third transistor Q3 is set to 1 / n (n >> 1) of the gate width W2 of the second transistor Q2.
そうすると、上記第3トランジスタQ3を流れる電流ID3が、
ID3 ≒ ID/n
であり、ソースS3の電位が、
ID3×Rgs4
となる。したがって、第4トランジスタQ4のゲート‐ソース間電圧は、
ID3×Rgs4
となり、この電圧が第4トランジスタQ4の閾値電圧Vth4に達すると、第4トランジスタQ4がオンする。つまり、
ID3×Rgs4 = (ID/n)×Rgs4 ≧ Vth4
であるから、この式を整理して、
ID ≧ (Vth4×n)/Rgs4
となると、第4トランジスタQ4がオンする。
Then, the current ID3 flowing through the third transistor Q3 becomes
ID3 ≒ ID / n
And the potential of the source S3 is
ID3 × Rgs4
It becomes. Therefore, the gate-source voltage of the fourth transistor Q4 is
ID3 × Rgs4
When this voltage reaches the threshold voltage Vth4 of the fourth transistor Q4, the fourth transistor Q4 turns on. That is,
ID3 × Rgs4 = (ID / n) × Rgs4 ≧ Vth4
So, rearranging this equation,
ID ≧ (Vth4 × n) / Rgs4
Then, the fourth transistor Q4 is turned on.
したがって、上記カスコード回路を流れる電流IDが、過電流値ID(max)=(Vth4×n)/Rgs4以上になると、第2トランジスタQ2のゲートG2の電位が、
Ron4×ID4
に制限される。
Therefore, when the current ID flowing through the cascode circuit is equal to or more than the overcurrent value ID (max) = (Vth4 × n) / Rgs4, the potential of the gate G2 of the second transistor Q2 becomes
Ron4 × ID4
Is limited to
その結果、上記第2トランジスタQ2のゲートG2の電位が低下してオン抵抗Ron2が増大する。そして、第1トランジスタQ1のソースS1の電位が増大し、ノーマリーオン型の第1トランジスタQ1のゲートオーバードライブ電圧が低下する。そのため、第1トランジスタQ1の飽和電流値を低下させることができる。 As a result, the potential of the gate G2 of the second transistor Q2 decreases and the on-resistance Ron2 increases. Then, the potential of the source S1 of the first transistor Q1 increases, and the gate overdrive voltage of the normally-on first transistor Q1 decreases. Therefore, the saturation current value of the first transistor Q1 can be reduced.
したがって、この第2実施形態の窒化物半導体装置31によれば、短絡時間における発熱量を大幅に改善することができる。
Therefore, according to the
その場合、上記過電流検出回路32は、電流IDが上記過電流値ID(max)以上になった場合のみ、飽和電流を制限するようにしている。したがって、通常動作時にカスコード接続全体のオン抵抗が増大することはない。
In this case, the
すなわち、オン抵抗の増大を最小限に抑制しつつ、飽和電流を低減して短絡時間の発熱量を抑制し、短絡時間長の大幅な増大を図ることができるのである。 That is, it is possible to reduce the amount of heat generated during the short-circuit time by reducing the saturation current while minimizing the increase in the on-resistance, and to significantly increase the length of the short-circuit time.
〔第3実施形態〕
図3は、この発明の第3実施形態の半導体装置としての窒化物半導体装置41における回路構成図である。
[Third embodiment]
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a
この第3実施形態の窒化物半導体装置41は、上記第2実施形態の過電流検出回路32とは異なる具体的構成に関する。したがって、上記第2実施形態の図2に示す部材と同じ部材には、上記第2実施形態の場合と同じ番号を付して、詳細な説明は省略する。
The
この窒化物半導体装置41における過電流検出回路42は、上記第2実施形態の場合と同様に、ノーマリーオフ型の第3トランジスタQ3および第4トランジスタQ4を含んで構成されている。この第3,第4トランジスタQ3,Q4は、例えばMOSトランジスタである。そして、第3トランジスタQ3のソースS3と第2トランジスタQ2のソースS2との間に過電流検出用抵抗Rgs4を接続している。
The
この第3実施形態の窒化物半導体装置41における過電流検出回路42では、外部ゲート端子Gcと第4トランジスタQ4のドレインD3との間にゲート抵抗Rgを有する点で、上記第2実施形態における過電流検出回路32とは異なる。
The
以下、上記構成の窒化物半導体装置41に過電流が流れる際に、電流が制限される動作について説明する。ここで、上記外部ドレイン端子Dcには電源(図示せず)と負荷(図示せず)とが接続され、上記外部ソース端子ScはGND電位に固定されているとする。また、上記外部ゲート端子Gcにオンの入力信号が入力された際に、第1,第2トランジスタQ1,Q2で構成されたカスコード回路に流れる電流をIDとし、第3トランジスタQ3を流れる電流をID3とし、第4トランジスタQ4を流れる電流をID4とする。
Hereinafter, the operation of limiting the current when an overcurrent flows through the
例えば、上記第3トランジスタQ3のゲート幅W3に対する第2トランジスタQ2のゲート幅W2の倍率nを、n=1000とした場合、第3トランジスタQ3のゲート幅W3は、第2トランジスタQ2のゲート幅W2の1/1000となる。したがって、第3トランジスタQ3を流れる電流ID3は、
ID3 ≒ ID/n = ID/1000
となる。
For example, when the magnification n of the gate width W2 of the second transistor Q2 with respect to the gate width W3 of the third transistor Q3 is n = 1000, the gate width W3 of the third transistor Q3 is equal to the gate width W2 of the second transistor Q2. 1/1000 of the above. Therefore, the current ID3 flowing through the third transistor Q3 is
ID3 ≒ ID / n = ID / 1000
It becomes.
その場合、上記第3トランジスタQ3のソースS3の電位は、過電流検出用抵抗Rgs4によって吊上げられて、
ID3×Rgs4
となる。したがって、第4トランジスタQ4のゲート‐ソース間電圧は、
ID3×Rgs4
となり、この電圧が第4トランジスタQ4の閾値電圧に達すると、第4トランジスタQ4がオンする。その際に、第4トランジスタQ4のドレインD4の電圧Vgは、上記外部ゲート端子Gcの電圧をVGとすると、ゲート抵抗Rgと第4トランジスタQ4のオン抵抗Ron4との分圧になるので、次式(1)で表される。
Vg = {Ron4/(Rg+Ron4)}×VG ………(1)
In that case, the potential of the source S3 of the third transistor Q3 is lifted by the overcurrent detection resistor Rgs4,
ID3 × Rgs4
It becomes. Therefore, the gate-source voltage of the fourth transistor Q4 is
ID3 × Rgs4
When this voltage reaches the threshold voltage of the fourth transistor Q4, the fourth transistor Q4 turns on. At this time, the voltage Vg of the drain D4 of the fourth transistor Q4 is a partial voltage of the gate resistance Rg and the on-resistance Ron4 of the fourth transistor Q4, where VG is the voltage of the external gate terminal Gc. It is represented by (1).
Vg = {Ron4 / (Rg + Ron4)} × VG (1)
したがって、上記第4トランジスタQ4のドレインD4の電圧Vgは、上記式(1)によって制限され、第2トランジスタQ2のゲート電位が、
{Ron4/(Rg+Ron4)}×VG
に制限されることになる。
Therefore, the voltage Vg of the drain D4 of the fourth transistor Q4 is limited by the above equation (1), and the gate potential of the second transistor Q2 becomes
{Ron4 / (Rg + Ron4)} × VG
Will be limited to
その結果、第2トランジスタQ2のオン抵抗が増大して、第1トランジスタQ1のソースS1の電位が増大する。その場合、第1トランジスタQ1のゲートG1の電位は0Vであるため、ソースS1の電位が増大することは、ノーマリーオン型の第1トランジスタQ1のゲートオーバードライブ電圧が低下することを意味する。そのために、第1トランジスタQ1の飽和電流値は低下することになる。 As a result, the on-resistance of the second transistor Q2 increases, and the potential of the source S1 of the first transistor Q1 increases. In this case, since the potential of the gate G1 of the first transistor Q1 is 0 V, an increase in the potential of the source S1 means that the gate overdrive voltage of the normally-on type first transistor Q1 decreases. Therefore, the saturation current value of the first transistor Q1 decreases.
つまり、図4に示すように、この実施の形態に示す過電流検出回路42がある場合には、上記カスコード回路を流れる電流IDの電流値が、短絡時等において、予め設定された過電流値ID(max)以上になった場合に、第2トランジスタQ2のゲート電圧が制限され、窒化物半導体装置41の電流IDが制限されることになる。
That is, as shown in FIG. 4, when there is the
尚、上記過電流検出用抵抗Rgs4の値は、第2トランジスタQ2のゲート幅W2に対する第3トランジスタQ3のゲート幅W3の比を(1/n)とした場合に、第4トランジスタQ4の閾値電圧Vth4が、
Vth4 = (ID(max)/n)×Rgs4
となるように設計すれば良い。また、ゲート抵抗Rgは上記式(1)に従って、適切な電流IDとなるような電圧Vgに調整すれば良い。
Note that the value of the overcurrent detection resistor Rgs4 is the threshold voltage of the fourth transistor Q4 when the ratio of the gate width W3 of the third transistor Q3 to the gate width W2 of the second transistor Q2 is (1 / n). Vth4,
Vth4 = (ID (max) / n) × Rgs4
What is necessary is just to design. In addition, the gate resistance Rg may be adjusted to the voltage Vg that provides an appropriate current ID according to the above equation (1).
一方、上記カスコード回路を流れる電流IDの電流値が、予め設定された所定の過電流値よりも小さい通常動作時の場合には、過電流検出回路42は上記制御動作を行わないために、第2トランジスタQ2のオン抵抗が増大することがない。そのために、カスコード接続全体のオン抵抗が増大することはない。
On the other hand, when the current value of the current ID flowing through the cascode circuit is a normal operation that is smaller than a predetermined overcurrent value set in advance, the
以上のごとく、上記第3実施形態においては、上記過電流検出回路42を、上記第2実施形態における過電流検出回路32と同様に、第2トランジスタQ2と過電流検出用抵抗Rgs4を介して並列に接続されたノーマリーオフ型の第3トランジスタQ3と、この第3トランジスタQ3のゲートG3と第2トランジスタQ2のソースS2との間に介設された第4トランジスタQ4を含んで構成している。
As described above, in the third embodiment, the
そして、上記第4トランジスタQ4のゲートG4を第3トランジスタQ3のソースS3に接続している。さらに、第4トランジスタQ4のドレインD4と第3トランジスタQ3のゲートG3および第2トランジスタQ2のゲートG2を外部ゲート端子Gcに接続している。また、第3トランジスタQ3のゲート幅W3を、第2トランジスタQ2のゲート幅W2の1/n(n>>1)にしている。 The gate G4 of the fourth transistor Q4 is connected to the source S3 of the third transistor Q3. Further, the drain D4 of the fourth transistor Q4, the gate G3 of the third transistor Q3, and the gate G2 of the second transistor Q2 are connected to the external gate terminal Gc. Further, the gate width W3 of the third transistor Q3 is set to 1 / n (n >> 1) of the gate width W2 of the second transistor Q2.
さらに、上記外部ゲート端子Gcと第4トランジスタQ4のドレインD3との間に、ゲート抵抗Rgを介設している。 Further, a gate resistor Rg is provided between the external gate terminal Gc and the drain D3 of the fourth transistor Q4.
そうすると、上記第3トランジスタQ3を流れる電流ID3が、
ID3 ≒ ID/n
であり、ソースS3の電位が、
ID3×Rgs4
となる。したがって、第4トランジスタQ4のゲート‐ソース間電圧は、
ID3×Rgs4
となり、この電圧が第4トランジスタQ4の閾値電圧Vth4に達すると、第4トランジスタQ4がオンする。つまり、
ID3×Rgs4 = (ID/n)×Rgs4 ≧ Vth4
であるから、この式を整理して、
ID ≧ (Vth4×n)/Rgs4
となると、第4トランジスタQ4がオンする。
Then, the current ID3 flowing through the third transistor Q3 becomes
ID3 ≒ ID / n
And the potential of the source S3 is
ID3 × Rgs4
It becomes. Therefore, the gate-source voltage of the fourth transistor Q4 is
ID3 × Rgs4
When this voltage reaches the threshold voltage Vth4 of the fourth transistor Q4, the fourth transistor Q4 turns on. That is,
ID3 × Rgs4 = (ID / n) × Rgs4 ≧ Vth4
So, rearranging this equation,
ID ≧ (Vth4 × n) / Rgs4
Then, the fourth transistor Q4 is turned on.
したがって、上記カスコード回路を流れる電流IDが、過電流値ID(max)= (Vth4×n)/Rgs4以上になった場合に、第2トランジスタQ2のゲートG2の電位が、
{Ron4/(Rg+Ron4)}×VG
に制限される。
Therefore, when the current ID flowing through the cascode circuit is equal to or greater than the overcurrent value ID (max) = (Vth4 × n) / Rgs4, the potential of the gate G2 of the second transistor Q2 becomes
{Ron4 / (Rg + Ron4)} × VG
Is limited to
その結果、上記第2トランジスタQ2のゲートG2の電位が低下してオン抵抗Ron2が増大する。そして、第1トランジスタQ1のソースS1の電位が増大し、ノーマリーオン型の第1トランジスタQ1のゲートオーバードライブ電圧が低下する。そのため、第1トランジスタQ1の飽和電流値を低下させることができる。 As a result, the potential of the gate G2 of the second transistor Q2 decreases and the on-resistance Ron2 increases. Then, the potential of the source S1 of the first transistor Q1 increases, and the gate overdrive voltage of the normally-on first transistor Q1 decreases. Therefore, the saturation current value of the first transistor Q1 can be reduced.
したがって、この第3実施形態の窒化物半導体装置41によれば、短絡時間における発熱量を大幅に改善することができる。
Therefore, according to the
その場合、上記過電流検出回路42は、電流IDが上記過電流値ID(max)以上になった場合のみ、飽和電流を制限するようにしている。したがって、通常動作時にカスコード接続全体のオン抵抗が増大することはない。
In this case, the
すなわち、オン抵抗の増大を最小限に抑制しつつ、飽和電流を低減して短絡時間の発熱量を抑制し、短絡時間長の大幅な増大を図ることができるのである。 That is, it is possible to reduce the amount of heat generated during the short-circuit time by reducing the saturation current while minimizing the increase in the on-resistance, and to significantly increase the length of the short-circuit time.
また、上述したように、上記電流IDが過電流値ID(max)以上になった場合における第2トランジスタQ2のゲートG2の電位を、
{Ron4/(Rg+Ron4)}×VG
に制限している。したがって、ゲート抵抗Rgがない(Rg=0)上記第2実施形態の場合に比して、ゲート抵抗Rgへの分圧分だけ第2トランジスタQ2のゲートG2の電位を下げることができる。したがって、第1トランジスタQ1の飽和電流値を上記第2実施形態の場合よりもさらに低下させることができる。
Further, as described above, the potential of the gate G2 of the second transistor Q2 when the current ID becomes equal to or more than the overcurrent value ID (max) is
{Ron4 / (Rg + Ron4)} × VG
Limited to. Therefore, the potential of the gate G2 of the second transistor Q2 can be reduced by the voltage divided into the gate resistance Rg as compared with the case of the second embodiment in which there is no gate resistance Rg (Rg = 0). Therefore, the saturation current value of the first transistor Q1 can be further reduced as compared with the case of the second embodiment.
ここで、上記第1〜第3実施形態における上記第2,第3,第4トランジスタQ2,Q3,Q4は、同一チップに形成されることが望ましい。こうすることによって、ノーマリーオフ型である第2,第3,第4トランジスタQ2,Q3,Q4を、同一工程においてMOSトランジスタで形成することが容易に可能になる。 Here, it is desirable that the second, third and fourth transistors Q2, Q3 and Q4 in the first to third embodiments are formed on the same chip. This makes it possible to easily form the normally-off second, third, and fourth transistors Q2, Q3, and Q4 with MOS transistors in the same process.
さらに、上記第1トランジスタQ1〜第4トランジスタQ4は、同一パッケージに内蔵されることが望ましい。こうすることによって、第1トランジスタQ1〜第4トランジスタQ4を同一パッケージに内蔵して、短絡時間における発熱量が大幅に減少された小型の半導体装置を得ることができる。 Further, it is desirable that the first transistor Q1 to the fourth transistor Q4 be built in the same package. This makes it possible to obtain a small-sized semiconductor device in which the first transistor Q1 to the fourth transistor Q4 are incorporated in the same package and the amount of heat generated during the short-circuit time is greatly reduced.
また、上記第1〜第3実施形態において、上記第2トランジスタQ2におけるオン/オフの繰り返しによるドレイン電流の発振対策として、位相補償回路による位相補償をかけて安定動作をさせても構わない。 Further, in the first to third embodiments, as a countermeasure against oscillation of the drain current due to repetition of ON / OFF of the second transistor Q2, a stable operation may be performed by performing phase compensation by a phase compensation circuit.
また、上記第1〜第3実施形態においては、上記第1トランジスタQ1をGaNトランジスタで構成しているが、GaNトランジスタ等の窒化物半導体装置に限定されるものではない。しかしながら、GaNトランジスタである場合には、オン抵抗の減少により大きな効果を得ることができる。 In the first to third embodiments, the first transistor Q1 is constituted by a GaN transistor, but is not limited to a nitride semiconductor device such as a GaN transistor. However, in the case of a GaN transistor, a great effect can be obtained by reducing the on-resistance.
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第1〜第3実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記第1〜第3実施形態で記載した内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。 Although the specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the above-described first to third embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, a combination of the contents described in the first to third embodiments may be adopted as an embodiment of the present invention.
以上を纏めると、この発明の半導体装置21,31,41は、
ソースS1とドレインD1とゲートG1とを有するノーマリーオン型の第1スイッチング素子Q1と、
ソースS2とドレインD2とゲートG2とを有すると共に、上記ドレインD2が上記第1スイッチング素子Q1の上記ソースS1に電気的に接続されて、上記第1スイッチング素子と共にカスコード回路を構成しているノーマリーオフ型の第2スイッチング素子Q2と、
上記第2スイッチング素子Q2と並列に接続されると共に、上記カスコード回路を流れる過電流を検出する過電流検出回路22,32,42と
を備え、
上記過電流検出回路22,32,42は、上記カスコード回路を流れる電流の値が予め設定された所定の過電流値以上となったときに、上記カスコード回路を流れる電流を制限するようになっていることを特徴としている。
Summarizing the above, the
A normally-on type first switching element Q1 having a source S1, a drain D1, and a gate G1,
A normally cascode circuit having a source S2, a drain D2, and a gate G2, wherein the drain D2 is electrically connected to the source S1 of the first switching element Q1 to form a cascode circuit with the first switching element; An off-type second switching element Q2,
An overcurrent detection circuit connected to the second switching element in parallel with the second switching element and detecting an overcurrent flowing through the cascode circuit;
The
上記構成によれば、上記過電流検出回路22,32,42によって、上記カスコード回路を流れる電流が予め設定された所定の過電流値以上になったことが検知された場合には、上記第2スイッチング素子Q2のオン抵抗が増大されて、流れる電流が制限される。したがって、短絡時間における発熱量を大幅に抑制することができる。
According to the above configuration, when the
その場合、上記過電流検出回路22,32,42は、上記カスコード回路を流れる電流値が上記過電流値以上となった場合のみ、第2スイッチング素子Q2のオン抵抗を増大させて、流れる電流を制限するようにしている。したがって、通常動作時に上記カスコード回路のオン抵抗が増大することはない。
In this case, the
すなわち、上記オン抵抗の増大を最小限に抑制しつつ、飽和電流を低減して短絡時間の発熱量を抑制し、短絡時間長の大幅な増大を図ることができる。 That is, while suppressing the increase in the on-resistance to a minimum, the amount of heat generated during the short-circuit time can be suppressed by reducing the saturation current, and the length of the short-circuit time can be significantly increased.
また、一実施の形態の半導体装置31では、
上記過電流検出回路32は、
上記第2スイッチング素子Q2と並列に接続されると共に、ソースS3とドレインD3とゲートG3とを有するノーマリーオフ型の第3スイッチング素子Q3と、
上記第3スイッチング素子Q3の上記ソースS3と上記第2スイッチング素子Q2の上記ソースS2との間に接続された過電流検出用抵抗Rgs4と、
ソースS4とドレインD4とゲートG4とを有するノーマリーオフ型の第4スイッチング素子Q4と
を有し、
上記第4スイッチング素子Q4の上記ドレインD4が上記第3スイッチング素子Q3の上記ゲートG3および上記第2スイッチング素子Q2の上記ゲートG2と共通に接続され、
上記第4スイッチング素子Q4の上記ゲートG4が上記第3スイッチング素子Q3の上記ソースS3および上記過電流検出用抵抗Rgs4の一端と共通に接続され、
上記第4スイッチング素子Q4の上記ソースS4が上記過電流検出用抵抗Rgs4の他端および上記第2スイッチング素子Q2の上記ソースS2と共通に接続され、
上記第3スイッチング素子Q3のゲート幅W3は、上記第2スイッチング素子Q2のゲート幅W2の1/n(n>1)倍になるように設定されている。
Further, in the
The
A normally-off type third switching element Q3 connected in parallel with the second switching element Q2 and having a source S3, a drain D3, and a gate G3;
An overcurrent detection resistor Rgs4 connected between the source S3 of the third switching element Q3 and the source S2 of the second switching element Q2;
A normally-off fourth switching element Q4 having a source S4, a drain D4 and a gate G4;
The drain D4 of the fourth switching element Q4 is commonly connected to the gate G3 of the third switching element Q3 and the gate G2 of the second switching element Q2,
The gate G4 of the fourth switching element Q4 is commonly connected to the source S3 of the third switching element Q3 and one end of the overcurrent detection resistor Rgs4,
The source S4 of the fourth switching element Q4 is commonly connected to the other end of the overcurrent detection resistor Rgs4 and the source S2 of the second switching element Q2,
The gate width W3 of the third switching element Q3 is set to be 1 / n (n> 1) times the gate width W2 of the second switching element Q2.
この実施の形態によれば、上記カスコード回路を流れる電流をIDとし、上記過電流検出用抵抗をRgs4とすると、上記第3スイッチング素子Q3を流れる電流ID3は、
ID3≒ID/n
であり、上記第3スイッチング素子Q3のソースS3の電位が、上記第2スイッチング素子Q2のソースS2の電位を基準として、
ID3×Rgs4
となる。したがって、上記第4スイッチング素子Q4のゲート‐ソース間電圧は、
ID3×Rgs4
となり、この電圧が第4スイッチング素子Q4の閾値電圧Vth4に達すると、第4スイッチング素子Q4がオンする。つまり、ID≧(Vth4×n)/Rgs4になると、上記第4スイッチング素子Q4がオンする。
According to this embodiment, assuming that the current flowing through the cascode circuit is ID and the overcurrent detection resistor is Rgs4, the current ID3 flowing through the third switching element Q3 is
ID3 ≒ ID / n
And the potential of the source S3 of the third switching element Q3 is determined with reference to the potential of the source S2 of the second switching element Q2.
ID3 × Rgs4
It becomes. Therefore, the gate-source voltage of the fourth switching element Q4 is
ID3 × Rgs4
When this voltage reaches the threshold voltage Vth4 of the fourth switching element Q4, the fourth switching element Q4 is turned on. That is, when ID ≧ (Vth4 × n) / Rgs4, the fourth switching element Q4 is turned on.
したがって、上記カスコード回路を流れる電流IDが過電流値ID(max)=(Vth4×n)/Rgs4以上になった場合に、上記第2スイッチング素子Q2のゲートG2の電位が、
Ron4×ID4
に制限される。
Therefore, when the current ID flowing through the cascode circuit is equal to or greater than the overcurrent value ID (max) = (Vth4 × n) / Rgs4, the potential of the gate G2 of the second switching element Q2 becomes
Ron4 × ID4
Is limited to
その結果、上記第2スイッチング素子Q2の上記ゲートG2の電位が低下して、オン抵抗Ron2が増大する。そして、上記第1スイッチング素子Q1の上記ソースS1の電位が増大し、ノーマリーオン型の上記第1スイッチング素子Q1のゲートオーバードライブ電圧が低下する。そのため、上記第1スイッチング素子Q1を流れる電流値を低下させて、上記カスコード回路を流れる電流を制限することができる。 As a result, the potential of the gate G2 of the second switching element Q2 decreases, and the on-resistance Ron2 increases. Then, the potential of the source S1 of the first switching element Q1 increases, and the gate overdrive voltage of the normally-on type first switching element Q1 decreases. Therefore, the value of the current flowing through the first switching element Q1 can be reduced, and the current flowing through the cascode circuit can be limited.
また、一実施の形態の半導体装置41では、
上記第3スイッチング素子Q3の上記ゲートG3と上記第2スイッチング素子Q2の上記ゲートG2と上記第4スイッチング素子Q4の上記ドレインD4とに共通に接続された外部ゲート端子Gcを備え、
上記過電流検出回路42は、
上記外部ゲート端子Gcと上記第4スイッチング素子Q4の上記ドレインD4との間に接続されたゲート抵抗Rgを有する。
Further, in the
An external gate terminal Gc commonly connected to the gate G3 of the third switching element Q3, the gate G2 of the second switching element Q2, and the drain D4 of the fourth switching element Q4;
The
A gate resistor Rg is connected between the external gate terminal Gc and the drain D4 of the fourth switching element Q4.
この実施の形態によれば、上記第2スイッチング素子Q2のソースS2の電位を基準として、上記カスコード回路を流れる電流をIDとし、上記過電流検出用抵抗をRgs4とし、上記外部ゲート端子Gcの電圧をVGとし、上記第4スイッチング素子Q4の上記オン抵抗をRon4とすると、上述した実施の形態の場合と同様に、ID≧(Vth4×n)/Rgs4になると上記第4スイッチング素子Q4がオンする。 According to this embodiment, with the potential of the source S2 of the second switching element Q2 as a reference, the current flowing through the cascode circuit is ID, the overcurrent detection resistor is Rgs4, and the voltage of the external gate terminal Gc is Is VG, and the on-resistance of the fourth switching element Q4 is Ron4. Similarly to the above-described embodiment, when ID ≧ (Vth4 × n) / Rgs4, the fourth switching element Q4 is turned on. .
その際に、上記第4スイッチング素子Q4の上記ドレインD4の電圧Vgは、ゲート抵抗Rgと上記第4スイッチング素子Q4のオン抵抗Ron4との分圧になるので、
{Ron4/(Rg+Ron4)}×VG
となる。
At this time, the voltage Vg of the drain D4 of the fourth switching element Q4 is a voltage division of the gate resistance Rg and the on-resistance Ron4 of the fourth switching element Q4.
{Ron4 / (Rg + Ron4)} × VG
It becomes.
したがって、上記カスコード回路を流れる電流IDが過電流値ID(max)=(Vth4×n)/Rgs4以上になった場合に、上記第2スイッチング素子Q2のゲートG2の電位が、
{Ron4/(Rg+Ron4)}×VG
に制限される。
Therefore, when the current ID flowing through the cascode circuit is equal to or greater than the overcurrent value ID (max) = (Vth4 × n) / Rgs4, the potential of the gate G2 of the second switching element Q2 becomes
{Ron4 / (Rg + Ron4)} × VG
Is limited to
その結果、上述した実施の形態の場合と同様に、上記第1スイッチング素子Q1を流れる電流値を低下させて、上記カスコード回路を流れる電流IDを制限することができる。 As a result, similarly to the case of the above-described embodiment, the value of the current flowing through the first switching element Q1 can be reduced, and the current ID flowing through the cascode circuit can be limited.
さらに、上述したように、上記電流IDが過電流値ID(max)以上になった場合における上記第2スイッチング素子Q2のゲートG2の電位を、
{Ron4/(Rg+Ron4)}×VG
に制限している。したがって、上記ゲート抵抗Rgがない(Rg=0)上述した実施の形態の場合に比して、ゲート抵抗Rgへの分圧分だけ下げることができる。すなわち、上記カスコード回路を流れる電流を、上述した実施の形態の場合よりもさらに制限することができる。
Further, as described above, the potential of the gate G2 of the second switching element Q2 when the current ID is equal to or more than the overcurrent value ID (max) is
{Ron4 / (Rg + Ron4)} × VG
Limited to. Therefore, compared to the above-described embodiment without the gate resistance Rg (Rg = 0), the voltage can be reduced by the partial pressure to the gate resistance Rg. That is, the current flowing through the cascode circuit can be further limited as compared with the case of the above-described embodiment.
また、一実施の形態の半導体装置21,31,41では、
上記第2スイッチング素子Q2と、上記第3スイッチング素子Q3と、上記第4スイッチング素子Q4とは、同一チップに形成されている。
Further, in the
The second switching element Q2, the third switching element Q3, and the fourth switching element Q4 are formed on the same chip.
この実施の形態によれば、上記第2スイッチング素子Q2と上記第3スイッチング素子Q3と上記第4スイッチング素子Q4とを、同一チップに形成している。したがって、ノーマリーオフ型である上記第2スイッチング素子Q2〜上記第4スイッチング素子Q4を、同一工程においてMOSトランジスタで形成することが容易に可能になる。 According to this embodiment, the second switching element Q2, the third switching element Q3, and the fourth switching element Q4 are formed on the same chip. Therefore, the normally-off type second switching element Q2 to fourth switching element Q4 can be easily formed of MOS transistors in the same process.
また、一実施の形態の半導体装置21,31,41では、
上記第1スイッチング素子Q1と、上記第2スイッチング素子Q2と、上記第3スイッチング素子Q3と、上記第4スイッチング素子Q4とは、同一パッケージに内蔵されている。
Further, in the
The first switching element Q1, the second switching element Q2, the third switching element Q3, and the fourth switching element Q4 are built in the same package.
この実施の形態によれば、上記第1スイッチング素子Q1〜上記第4スイッチング素子Q4を同一パッケージに内蔵して、短絡時間における発熱量が大幅に減少された小型の半導体装置を得ることができる。 According to this embodiment, it is possible to obtain a small-sized semiconductor device in which the first switching element Q1 to the fourth switching element Q4 are incorporated in the same package and the amount of heat generated during short-circuit time is greatly reduced.
21,31,41…窒化物半導体装置
22,32,42…過電流検出回路
Dc…外部ドレイン端子(外部端子)
Sc…外部ソース端子(外部端子)
Gc…外部ゲート端子(外部端子)
Q1…ノーマリーオン型の第1トランジスタ
S1…第1トランジスタのソース
D1…第1トランジスタのドレイン
G1…第1トランジスタのゲート
Q2…ノーマリーオフ型の第2トランジスタ
S2…第2トランジスタのソース
D2…第2トランジスタのドレイン
G2…第2トランジスタのゲート
Q3…ノーマリーオフ型の第3トランジスタ
S3…第3トランジスタのソース
D3…第3トランジスタのドレイン
G3…第3トランジスタのゲート
Q4…ノーマリーオフ型の第4トランジスタ
S4…第4トランジスタのソース
D4…第4トランジスタのドレイン
G4…第4トランジスタのゲート
R1…抵抗
Rgs4…過電流検出用抵抗
Rg…ゲート抵抗
21, 31, 41:
Sc: External source terminal (external terminal)
Gc: External gate terminal (external terminal)
Q1 a normally-on type first transistor S1 source of the first transistor D1 drain G1 of the first transistor gate of the first transistor Q2 normally-off type second transistor S2 source D2 of the second transistor Drain G2 of second transistor ... Gate Q3 of second transistor ... Normal-off type third transistor S3 ... Source D3 of third transistor ... Drain G3 of third transistor ... Gate Q4 of third transistor ... Normal-off type Fourth transistor S4 Source of the fourth transistor D4 Drain of the fourth transistor G4 Gate of the fourth transistor R1 Resistance Rgs4 Overcurrent detection resistance Rg Gate resistance
Claims (5)
ソースとドレインとゲートとを有すると共に、上記ドレインが上記第1スイッチング素子の上記ソースに電気的に接続され、上記第1スイッチング素子と共にカスコード回路を構成しているノーマリーオフ型の第2スイッチング素子と、
上記第2スイッチング素子と並列に接続されると共に、上記カスコード回路を流れる過電流を検出する過電流検出回路と、
上記第2スイッチング素子の上記ゲートに接続された外部ゲート端子と
を備え、
上記過電流検出回路は、
上記カスコード回路を流れる電流の値が予め設定された所定の過電流値以上となったときに、上記外部ゲート端子から上記第2スイッチング素子の上記ゲートに供給されるオン信号の電位を低下させることによって、上記第2スイッチング素子のオン抵抗を増大させて、上記カスコード回路に電流が流れている状態で上記第1スイッチング素子の発熱量を抑制するように構成されていることを特徴とする半導体装置。 A normally-on type first switching element having a source, a drain, and a gate;
A normally-off type second switching element having a source, a drain, and a gate, wherein the drain is electrically connected to the source of the first switching element, and forms a cascode circuit together with the first switching element; When,
An overcurrent detection circuit connected in parallel with the second switching element and detecting an overcurrent flowing through the cascode circuit ;
An external gate terminal connected to the gate of the second switching element ;
The overcurrent detection circuit,
Reducing the potential of an ON signal supplied from the external gate terminal to the gate of the second switching element when a value of a current flowing through the cascode circuit is equal to or greater than a predetermined overcurrent value. , the semiconductor, characterized in that said second by increasing the on-resistance of the switching element is configured to win suppress the heating value of the first switching element in a state in which current flows in the cascode circuit apparatus.
上記過電流検出回路は、
上記第2スイッチング素子と並列に接続されると共に、ソースとドレインとゲートとを有するノーマリーオフ型の第3スイッチング素子と、
上記第3スイッチング素子の上記ソースと上記第2スイッチング素子の上記ソースとの間に接続された過電流検出用抵抗と、
ソースとドレインとゲートとを有するノーマリーオフ型の第4スイッチング素子とを有し、
上記第4スイッチング素子の上記ドレインが上記第3スイッチング素子の上記ゲートおよび上記第2スイッチング素子の上記ゲートと共通に接続され、
上記第4スイッチング素子の上記ゲートが上記第3スイッチング素子の上記ソースおよび上記過電流検出用抵抗の一端と共通に接続され、
上記第4スイッチング素子の上記ソースが上記過電流検出用抵抗の他端および上記第2スイッチング素子の上記ソースと共通に接続され、
上記第3スイッチング素子のゲート幅W3は、上記第2スイッチング素子のゲート幅W2の1/n(n>1)倍になるように設定されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The overcurrent detection circuit,
A normally-off type third switching element which is connected in parallel with the second switching element and has a source, a drain, and a gate;
An overcurrent detection resistor connected between the source of the third switching element and the source of the second switching element;
Having a normally-off type fourth switching element having a source, a drain, and a gate,
The drain of the fourth switching element is commonly connected to the gate of the third switching element and the gate of the second switching element;
The gate of the fourth switching element is commonly connected to the source of the third switching element and one end of the overcurrent detection resistor;
The source of the fourth switching element is commonly connected to the other end of the overcurrent detection resistor and the source of the second switching element;
A semiconductor device, wherein the gate width W3 of the third switching element is set to be 1 / n (n> 1) times the gate width W2 of the second switching element.
上記外部ゲート端子は、
上記第3スイッチング素子の上記ゲートと上記第2スイッチング素子の上記ゲートと上記第4スイッチング素子の上記ドレインとに共通に接続され、
上記過電流検出回路は、
上記外部ゲート端子と上記第4スイッチング素子の上記ドレインとの間に接続されたゲート抵抗を有することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The external gate terminal is
Commonly connected to the gate of the third switching element, the gate of the second switching element, and the drain of the fourth switching element ;
The overcurrent detection circuit,
A semiconductor device having a gate resistance connected between the external gate terminal and the drain of the fourth switching element.
上記第2スイッチング素子と、上記第3スイッチング素子と、上記第4スイッチング素子とは、同一チップに形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2 or 3,
A semiconductor device, wherein the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element are formed on the same chip.
上記第1スイッチング素子と、上記第2スイッチング素子と、上記第3スイッチング素子と、上記第4スイッチング素子とは、同一パッケージに内蔵されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 2 to 4,
A semiconductor device, wherein the first switching element, the second switching element, the third switching element, and the fourth switching element are contained in a same package.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015080984A JP6626267B2 (en) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015080984A JP6626267B2 (en) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016201693A JP2016201693A (en) | 2016-12-01 |
JP6626267B2 true JP6626267B2 (en) | 2019-12-25 |
Family
ID=57424610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015080984A Expired - Fee Related JP6626267B2 (en) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6626267B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2019065173A1 (en) * | 2017-09-29 | 2020-11-05 | 日本電産株式会社 | Power module and DC-DC converter |
JP7292874B2 (en) | 2018-12-26 | 2023-06-19 | 株式会社東芝 | Current detection circuit |
CN109633364B (en) * | 2019-01-03 | 2020-12-04 | 广东电网有限责任公司 | Mutual inductor winding and fuse fault assessment method, device and equipment |
JP7237774B2 (en) | 2019-08-27 | 2023-03-13 | 株式会社東芝 | Current detection circuit |
JP7455604B2 (en) | 2020-02-14 | 2024-03-26 | 株式会社東芝 | Normally-on transistor drive circuit and drive method |
JP2022046153A (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-23 | オムロン株式会社 | Overcurrent protection circuit and power converter |
EP4252350A1 (en) * | 2020-12-22 | 2023-10-04 | Power Integrations, Inc. | Fast turn-on protection of a cascode switch |
CN117558725A (en) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 浙江大学 | Integrated power device cascade structure, power module and electronic system |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0666472B2 (en) * | 1987-06-22 | 1994-08-24 | 日産自動車株式会社 | MOSFET with overcurrent protection function |
JP2668887B2 (en) * | 1987-09-09 | 1997-10-27 | 日産自動車株式会社 | Power MOSFET and method of manufacturing the same |
US5272399A (en) * | 1992-02-25 | 1993-12-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit limiting the load current of a power MOSFET |
JP5431445B2 (en) * | 2011-12-27 | 2014-03-05 | シャープ株式会社 | Switching power supply circuit |
JP5800986B2 (en) * | 2012-03-27 | 2015-10-28 | シャープ株式会社 | Cascode circuit |
JP6211829B2 (en) * | 2013-06-25 | 2017-10-11 | 株式会社東芝 | Semiconductor device |
-
2015
- 2015-04-10 JP JP2015080984A patent/JP6626267B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016201693A (en) | 2016-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6626267B2 (en) | Semiconductor device | |
EP3149852B1 (en) | Cascode switching circuit | |
JP4528321B2 (en) | Switching circuit, circuit, and circuit including switching circuit and drive pulse generation circuit | |
US9362903B2 (en) | Gate drivers for circuits based on semiconductor devices | |
US8054110B2 (en) | Driver circuit for gallium nitride (GaN) heterojunction field effect transistors (HFETs) | |
US9467061B2 (en) | System and method for driving a transistor | |
US8710541B2 (en) | Bi-directional switch using series connected N-type MOS devices in parallel with series connected P-type MOS devices | |
US20130021067A1 (en) | Method for driving igbt | |
JP2018504818A (en) | High voltage switch | |
US20140225163A1 (en) | Inverter Circuit Including Short Circuit Protected Composite Switch | |
US20150014784A1 (en) | Cascode switch device | |
US9196686B2 (en) | Diode circuit and DC to DC converter | |
JP2010166793A (en) | Bidirectional switch and switching element | |
US9762232B2 (en) | Semiconductor device | |
US20160248422A1 (en) | Switching circuit, semiconductor switching arrangement and method | |
US9923464B1 (en) | Switching device and power supply circuit | |
US10128829B2 (en) | Composite semiconductor device | |
WO2015033631A1 (en) | Transistor circuit | |
JP2019165608A (en) | Semiconductor device | |
TWI765963B (en) | High power amplifier circuit with protective feedback circuit | |
US9748941B2 (en) | Power semiconductor module and method for stabilizing thereof | |
US20150236635A1 (en) | Inverter output circuit | |
JP2020096444A (en) | Switching circuit | |
US20230412167A1 (en) | Power Electronic Module Comprising a Gate-Source Control Unit | |
WO2016157813A1 (en) | Load driving apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180323 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180828 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181029 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190402 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191129 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6626267 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |