JP7345497B2 - 電池パック - Google Patents
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Description
図2Aおよび図2Bは、半導体装置の動作例を示す図である。
図3Aおよび図3Bは、半導体装置の動作例を示す図である。
図4Aおよび図4Bは、半導体装置の構成例を示す図である。
図5A乃至図5Dは、トランジスタの回路記号を示す図である。
図6は、半導体装置の構成例を示す図である。
図7Aおよび図7Bは、半導体装置の動作例を示す図である。
図8Aおよび図8Bは、半導体装置の動作例を示す図である。
図9は、半導体装置の構成例を示す図である。
図10Aおよび図10Bは、半導体装置の動作例を示す図である。
図11Aおよび図11Bは、半導体装置の動作例を示す図である。
図12は、半導体装置の構成例を示す図である。
図13Aおよび図13Bは、半導体装置の動作例を示す図である。
図14Aおよび図14Bは、半導体装置の動作例を示す図である。
図15は、半導体装置の構成例を示す図である。
図16は、半導体装置の構成例を示す図である。
図17は、半導体装置の構成例を示す図である。
図18A乃至図18Dは、保護装置の等価回路を示す図である。
図19Aおよび図19Bは、保護装置の等価回路を示す図である。
図20Aおよび図20Bは、保護装置の等価回路を示す図である。
図21A乃至図21Cは、保護装置の等価回路を示す図である。
図22は、半導体装置の構成例を示す図である。
図23A乃至図23Cは、保護装置の等価回路を示す図である。
図24は、半導体装置の構成例を示す図である。
図25は、保護装置の等価回路を示す図である。
図26は、半導体装置の構成例を示す図である。
図27は、半導体装置の構成例を示す図である。
図28は、保護装置の等価回路を示す図である。
図29は、半導体装置の構成例を示す図である。
図30は、半導体装置の構成例を示す図である。
図31A乃至図31Cは、トランジスタの構造例を示す図である。
図32A乃至図32Cは、トランジスタの構造例を示す図である。
図33A乃至図33Cは、トランジスタの構造例を示す図である。
図34A乃至図34Cは、二次電池の構造例を示す図である。
図35A乃至図35Cは、二次電池の構造例を示す図である。
図36Aおよび図36Bは、捲回体および二次電池の構造例を示す図である。
図37は、電子機器の一例を示す図である。
本発明の一態様の半導体装置について、図面を用いて説明する。
図1に半導体装置200Aの構成例を示す。半導体装置200Aは、端子201乃至端子204、半導体装置100C、制御回路210、電位生成回路220、抵抗211、容量212、トランジスタ213、トランジスタ214、ダイオード215、およびダイオード216を有する。
制御回路210はトランジスタ213のオン状態とオフ状態を選択する機能を有する。また、制御回路210はトランジスタ214のオン状態とオフ状態を選択する機能を有する。
半導体装置100Cは、過電流検知回路として機能する。図2および図3を用いて、半導体装置100Cの動作例について説明する。図2および図3は、半導体装置100Cの動作状態を示す図である。
図6に、半導体装置200Aの変形例である半導体装置200Aaの構成例を示す。本実施の形態では、説明の繰り返しを減らすため、半導体装置200Aと異なる点について主に説明する。半導体装置200Aaは、半導体装置100Cに換えて半導体装置100Caを有する点が半導体装置200Aと異なる。
半導体装置100Caは、半導体装置100Cと同様に過電流検知回路として機能する。図7および図8を用いて、半導体装置100Caの動作例について説明する。図7および図8は、半導体装置100Caの動作状態を示す図である。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置の他の構成例などについて、図面を用いて説明する。
図9に半導体装置200Bの構成例を示す。半導体装置200Bは、半導体装置200Aの変形例である。よって、説明の繰り返しを減らすため、本実施の形態では半導体装置200Aと異なる点について主に説明する。
半導体装置200Bが有する半導体装置100Dは、放電動作中に抵抗121に規定以上の電流(「過電流」ともいう。)が流れた場合、それを検知する機能を有する。具体的には、半導体装置100Dは、放電動作中に過電流を検知するとH電位を出力する。半導体装置100Dは、放電動作中の過電流検知回路として機能する。半導体装置100Dの出力(電位VOUT)は、配線122を介して制御回路210の端子225に供給される。
半導体装置100Dは、過電流検知回路として機能する。図10および図11を用いて、半導体装置100Dの動作例について説明する。図10および図11は、半導体装置100Dの動作状態を示す図である。前述した通り、本実施の形態では、電位VRを1.1Vとし、電位VRFNを1.25Vとする。
図12に、半導体装置200Bの変形例である半導体装置200Baの構成例を示す。本実施の形態では、説明の繰り返しを減らすため、半導体装置200Bと異なる点について主に説明する。半導体装置200Baは、半導体装置100Dに換えて半導体装置100Daを有する点が半導体装置200Bと異なる。
半導体装置100Daは、半導体装置100Dと同様に過電流検知回路として機能する。図13および図14を用いて、半導体装置100Daの動作例について説明する。図13および図14は、半導体装置100Daの動作状態を示す図である。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置の他の構成例などについて、図面を用いて説明する。
図15に半導体装置200Cの構成例を示す。半導体装置200Cは、半導体装置200Aおよび半導体装置200Bの変形例である。よって、説明の繰り返しを減らすため、本実施の形態では半導体装置200Aまたは半導体装置200Bと異なる点について主に説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置の他の構成例などについて、図面を用いて説明する。
図17に半導体装置200Adの構成例を示す。半導体装置200Adは、半導体装置200Aの変形例である。よって、説明の繰り返しを減らすため、半導体装置200Adの半導体装置200Aと異なる点について主に説明する。
保護装置250は、ESD(Electro Static Discharge)などの高電圧ノイズによる、制御回路210および半導体装置100Cの損傷および誤動作などを防ぎ、半導体装置200Adの信頼性を高める機能を有する。
図22に半導体装置200AdAの構成例を示す。半導体装置200AdAは、半導体装置200Adの変形例である。よって、説明の繰り返しを減らすため、半導体装置200AdAの半導体装置200Adと異なる点について主に説明する。半導体装置200AdAは、半導体装置200Adの保護装置250に換えて保護装置250Aを有する。
図24に半導体装置200AdBの構成例を示す。半導体装置200AdBは、半導体装置200Adの変形例である。よって、説明の繰り返しを減らすため、半導体装置200AdBの半導体装置200Adと異なる点について主に説明する。半導体装置200AdBは、半導体装置200Adの保護装置250に換えて保護装置250Bを有する。
図25に保護装置250Bの等価回路図の一例を示す。保護装置250Bは、図18Aに示す保護装置250に抵抗262を付加した構成を有する。抵抗262の一方の端子は抵抗252の他方の端子と電気的に接続され、抵抗262の他方の端子は端子SIG_outと電気的に接続される。
図26に半導体装置200Bdの構成例を示す。半導体装置200Bdは、半導体装置200Adの変形例である。また、半導体装置200Bdは、半導体装置200Bの変形例でもある。よって、説明の繰り返しを減らすため、半導体装置200Bdの半導体装置200Adと異なる点について主に説明する。同様に、半導体装置200Bdの半導体装置200Bと異なる点について主に説明する。
図27に半導体装置200Cdの構成例を示す。半導体装置200Cdは、半導体装置200Adの変形例である。また、半導体装置200Cdは、半導体装置200Cの変形例でもある。よって、説明の繰り返しを減らすため、半導体装置200Cdの半導体装置200Adと異なる点について主に説明する。同様に、半導体装置200Cdの半導体装置200Cと異なる点について主に説明する。
図28に保護装置250Cの等価回路図の一例を示す。保護装置250Cは、ダイオード251a_1、ダイオード251b_1、ダイオード251a_2、ダイオード251b_2、抵抗252_1、抵抗252_2、容量253_1、および容量253_2を有する。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した半導体装置に適用可能なトランジスタの構成ついて説明する。具体的には、異なる電気特性を有するトランジスタを積層して設ける構成について説明する。当該構成とすることで、半導体装置の設計自由度を高めることができる。また、異なる電気特性を有するトランジスタを積層して設けることで、半導体装置の集積度を高めることができる。
図32A、図32Bに示すトランジスタ500Aは、図31A、図31Bに示す構成のトランジスタ500の変形例である。図32Aはトランジスタ500Aのチャネル長方向の断面図であり、図32Bはトランジスタ500Aのチャネル幅方向の断面図である。なお、図32A、図32Bに示す構成は、トランジスタ400等、本発明の一態様の半導体装置が有する他のトランジスタにも適用することができる。
図33A、図33Bおよび図33Cを用いて、トランジスタ500Bの構造例を説明する。図33Aはトランジスタ500Bの上面図である。図33Bは、図33Aに一点鎖線で示すL1-L2部位の断面図である。図33Cは、図33Aに一点鎖線で示すW1-W2部位の断面図である。なお、図33Aの上面図では、図の明瞭化のために一部の要素の記載を省略している。
本実施の形態では、二次電池300に用いることができる電池の構造例について図面を用いて説明する。本実施の形態では、リチウムイオン二次電池の例を示すが、二次電池300に用いることができる電池はリチウムイオン二次電池に限定されない。
図34Aは円筒形状の二次電池715の外観図である。図34Bは、円筒形状の二次電池715の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池缶702の内側には、帯状の正極704と負極706とがセパレータ705を間に挟んで捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲回されている。電池缶702は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶702には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、またはこれらの合金やこれらと他の金属との合金(例えば、ステンレス鋼等)を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ましい。電池缶702の内側において、正極、負極およびセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板708、絶縁板709により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶702の内部は、非水電解液(図示せず)が注入されている。二次電池は、コバルト酸リチウム(LiCoO2)やリン酸鉄リチウム(LiFePO4)などの活物質を含む正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な黒鉛等の炭素材料からなる負極と、エチレンカーボネートやジエチルカーボネートなどの有機溶媒に、LiBF4やLiPF6等のリチウム塩からなる電解質を溶解させた非水電解液などにより構成される。
図35Aは、扁平形状の二次電池913を含む電池パック901の外観を示す図である。図35Aに示す二次電池913は、充電制御回路914および接続端子911と併せて、電池パック901として機能する。図35Bは、二次電池913と充電制御回路914を分離した状態を示している。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置を適用できる電子機器について説明する。
Claims (2)
- 第1トランジスタ、第2トランジスタ、第1容量、第2容量、抵抗、及びコンパレータと、
前記第1トランジスタのゲート電極及び前記第2トランジスタのゲート電極と電気的に接続された制御回路と、
前記制御回路と電気的に接続された二次電池と、を有し、
前記第1トランジスタのソース及びドレインの一方は、前記コンパレータの非反転入力端子と電気的に接続され、
前記第1容量は、前記第1トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、
前記第2トランジスタのソース及びドレインの一方は、前記コンパレータの反転入力端子と電気的に接続され、
前記第2容量は、前記第2トランジスタのソース及びドレインの一方と前記抵抗の間に電気的に接続され、
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、半導体層に酸化物半導体を含む電池パック。 - 第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタ、第4トランジスタ、第1容量、第2容量、抵抗、及びコンパレータと、
前記第1トランジスタのゲート電極、前記第2トランジスタのゲート電極、前記第3トランジスタのゲート電極、及び前記第4トランジスタのゲート電極と電気的に接続された制御回路と、
前記制御回路と電気的に接続された二次電池と、を有し、
前記第1トランジスタのソース及びドレインの一方は、前記コンパレータの非反転入力端子と電気的に接続され、
前記第2トランジスタのソース及びドレインの一方は、前記コンパレータの反転入力端子と電気的に接続され、
前記第3トランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第4トランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
前記抵抗は、前記第3トランジスタのソース及びドレインの他方と前記第4トランジスタのソース及びドレインの他方の間に電気的に接続され、
前記第1容量は、前記第1トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、
前記第2容量は、前記第2トランジスタのソース及びドレインの一方と前記第3トランジスタのソース及びドレインの一方の間に電気的に接続され、
前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタは、半導体層に酸化物半導体を含む電池パック。
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