JPH0318336B2 - - Google Patents

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JPH0318336B2
JPH0318336B2 JP55117527A JP11752780A JPH0318336B2 JP H0318336 B2 JPH0318336 B2 JP H0318336B2 JP 55117527 A JP55117527 A JP 55117527A JP 11752780 A JP11752780 A JP 11752780A JP H0318336 B2 JPH0318336 B2 JP H0318336B2
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Japan
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transistor
temperature
base
emitter
diode
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JP55117527A
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JPS5740977A (en
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Kyokazu Inoe
Masaharu Toyoshima
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自己過熱保護機能を有する新規な半導
体装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel semiconductor device having a self-overheating protection function.

トランジスタあるいは集積回路に含まれるトラ
ンジスタは数々の改良が加えられ定格、特性的に
は著しい進歩を遂げたが、過電流や電流集中によ
る過熱に弱く使用に当つては定格接合温度に対し
て十分余裕をもつて設計したり、あるいは不測の
事故で過熱が起こると思われる場合には別途何ら
からの温度検出素子を備えた過熱あるいは過電
流、過電圧保護回路を設けなければならない。
Transistors or transistors included in integrated circuits have undergone numerous improvements and have made significant progress in terms of ratings and characteristics, but they are susceptible to overheating due to overcurrent and current concentration and require sufficient margin for the rated junction temperature when used. If the device is designed with a temperature sensor, or if overheating is expected to occur due to an unexpected accident, an overheat, overcurrent, or overvoltage protection circuit must be provided with a separate temperature detection element.

この点に鑑みたものに特開昭54−157086号「半
導体装置」があり、トランジスタが形成された同
一基板内に感熱サイリスタを共存させ、過熱保護
を行なう事が提案されている。しかし、このもの
では感熱サイリスタの作動により過熱保護を行な
うとトランジスタの作動が停止してしまい外部回
路により感熱サイリスタの作動を停止させるまで
トランジスタを作動させることができないという
問題がある。
In consideration of this point, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-157086 "Semiconductor Device" proposes that a heat-sensitive thyristor coexist within the same substrate on which a transistor is formed to provide overheat protection. However, this device has a problem in that when overheat protection is performed by operating the heat-sensitive thyristor, the transistor stops operating, and the transistor cannot be operated until the heat-sensitive thyristor is stopped from operating by an external circuit.

本発明は上記問題に鑑みたもので、温度に対す
る自己復帰型の感温素子を用いトランジスタの温
度が所定温度を越えるとトランジスタの正常作動
を停止させ、この時点からトランジスタの温度が
所定温度以下になるとトランジスタの正常作動を
復帰させることによつて、トランジスタの過熱保
護を行なうとともに過熱保護時においてもトラン
ジスタの作動を継続させることができる半導体装
置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been developed in view of the above-mentioned problem, and uses a self-resetting type temperature sensing element to stop normal operation of the transistor when the temperature of the transistor exceeds a predetermined temperature, and from this point on, the temperature of the transistor drops below the predetermined temperature. Therefore, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device that protects the transistor from overheating by restoring normal operation of the transistor and allows the transistor to continue operating even during overheating protection.

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。
The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明の第1実施例を示す自己過熱保
護機能付ダーリントントランジスタの動作を説明
するための等価回路図で、第2図は第1図の等価
回路図を実現したトランジスタの断面模式構造図
の1例である。この第1図、第2図において、1
はリンを拡散したダーリントントランジスタの
n+形コレクタ層、2はn+形コレクタ層1の上に
気相エピタキシヤル成長により形成したP形高比
抵抗のP-形ペース層、5,6はそれぞれダーリ
ントントランジスタの出力側トランジスタ12と
入力側トランジスタ13のベース電極取出し用
P+形領域でボロンを拡散することによつて形成
される。4,9はダーリントントランジスタの出
力側トランジスタ12のn+形エミツタ層と入力
側トランジスタ13のn+形エミツタ層でいずれ
もP-形ベース層2上にリンを拡散することによ
つて形成される。また、3は出力側、入力側及び
ダイオード14を電気的に分離するためのn形ア
イソレーシヨン層でリンを拡散する事により形成
される。11はn+形コレクタ層と低抵抗接触す
るダーリントントランジスタのコレクタ電極、1
1′はコレクタ端子、5a,6aは各々P+形ベー
ス電極層5,6と低抵抗接触する出力側トランジ
スタ12、入力側トランジスタ13のベース電
極、6aはダーリントントランジスタのベース電
極、6′はベース端子、4a,9aは各々n+形エ
ミツタ層4,9と低抵抗接触する出力側トランジ
スタ12、入力側トランジスタ13のエミツタ電
極、4′はエミツタ端子である。入力側トランジ
スタ13と出力側トランジスタ12は図示のごと
くエミツタ電極9aとベース電極5aとを電気的
に結線していわゆるダーリントン接続を行なつて
いる。このような構造のダーリントントランジス
タにその温度を検出し所定温度で逆方向耐圧が急
激に減少する感温素子としてのダイオード14を
図示の如くn+形シリコン基材1に集積化する。
該ダイオード14はP-形ベース層2上にn+形領
域10と電極取出し用P+形領域7を形成するこ
とにより得られる。該ダイオード14のアノード
電極7aをエミツタ電極4aに、カソード電極1
0aをベース電極6aに結線することにより第1
図のようにダーリントントランジスタのベース端
子6′、エミツタ端子4′間に逆方向に挿入された
ダイオード14が形成される。
Fig. 1 is an equivalent circuit diagram for explaining the operation of a Darlington transistor with self-overheating protection function showing a first embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a schematic cross-sectional diagram of a transistor that realizes the equivalent circuit diagram of Fig. 1. This is an example of a structural diagram. In these figures 1 and 2, 1
is a phosphorus-diffused Darlington transistor.
An n + type collector layer, 2 is a P type high resistivity P - type paste layer formed by vapor phase epitaxial growth on the n + type collector layer 1, and 5 and 6 are the output side transistors 12 of the Darlington transistor, respectively. For extracting the base electrode of the input side transistor 13
Formed by diffusing boron in a P + type region. 4 and 9 are the n + type emitter layer of the output side transistor 12 and the n + type emitter layer of the input side transistor 13 of the Darlington transistor, both of which are formed by diffusing phosphorus onto the P - type base layer 2. . Further, 3 is an n-type isolation layer for electrically isolating the output side, the input side, and the diode 14, and is formed by diffusing phosphorus. 11 is the collector electrode of the Darlington transistor that makes low resistance contact with the n + type collector layer; 1
1' is the collector terminal, 5a and 6a are the base electrodes of the output side transistor 12 and the input side transistor 13 which are in low resistance contact with the P + type base electrode layers 5 and 6, respectively, 6a is the base electrode of the Darlington transistor, and 6' is the base Terminals 4a and 9a are emitter electrodes of the output side transistor 12 and input side transistor 13 which are in low resistance contact with the n + type emitter layers 4 and 9, respectively, and 4' is the emitter terminal. As shown in the figure, the input side transistor 13 and the output side transistor 12 have an emitter electrode 9a and a base electrode 5a electrically connected to form a so-called Darlington connection. A diode 14, which serves as a temperature sensing element whose temperature is detected in the Darlington transistor having such a structure and whose reverse breakdown voltage rapidly decreases at a predetermined temperature, is integrated on the n + type silicon substrate 1 as shown in the figure.
The diode 14 is obtained by forming an n + -type region 10 and a P + -type region 7 for electrode extraction on the P - -type base layer 2 . The anode electrode 7a of the diode 14 is the emitter electrode 4a, and the cathode electrode 1 is the emitter electrode 4a.
By connecting 0a to the base electrode 6a, the first
As shown in the figure, a diode 14 inserted in the opposite direction is formed between the base terminal 6' and emitter terminal 4' of the Darlington transistor.

本構成になる自己過熱保護機能付ダーリントン
トランジスタの動作を第1図の等価回路により説
明する。周知の如く、ダイオード14の逆方向耐
圧は温度の上昇により低下する。ダーリントント
ランジスタの温度がある低い温度のときは、ダイ
オード14の逆方向耐圧は十分ダーリントントラ
ンジスタのベース−エミツタ順方向電圧降下VBED
より高い。このため、ダイオード14を第1図の
ように結線してもベース電流iBはダイオード14
に殆んど流れず、トランジスタとしての通常の動
作が行なわれコレクタ電流iCが流れる。次に、ダ
ーリントントランジスタの電力損失が過電流等に
より著しく増大して温度が上昇すると、ダイオー
ド14の逆方向耐圧は急激に減少し始める。本実
施例ではダイオード14を2mm□ とし、P-形ベ
ース濃度を2×1014cm-3として、温度(T℃)と
ダイオード14の逆方向電流10mAでの耐圧BVD
は第3図のようになつていた。この10mAの電流
値は本ダーリントントランジスタを通常動作させ
た時のベース電流の値である。一方、公知のよう
にダーリントントランジスタのベース−エミツタ
間順方向電圧VBEDは温度の上昇と共に約4mV/
℃の温度係数で減少する。本実施例では、10mA
の順方向電流でのVBEDと温度の関係は第3図のよ
うになつていた。この結果、ダーリントントラン
ジスタの温度上昇が概略VBEDBVDに達するとベ
ース電流iBは殆んどダイオード14に流れ、ダー
リントントランジスタのベース電流は実効的に急
減し、この結果コレクタ電流は減少し、ダーリン
トントランジスタの電力損失が制御される。この
とき、ダイオード14とダーリントントランジス
タに流れるベース電流の割合はダーリントントラ
ンジスタでの電力損失による温度が上記関係を満
たす一定温度となる点に決まり、この温度は概略
VBEDBVDを満たす温度となる。
The operation of the Darlington transistor with self-overheating protection function having this configuration will be explained with reference to the equivalent circuit shown in FIG. As is well known, the reverse breakdown voltage of the diode 14 decreases as the temperature increases. When the temperature of the Darlington transistor is low, the reverse breakdown voltage of the diode 14 is sufficient to reduce the base-emitter forward voltage drop V BED of the Darlington transistor.
taller than. Therefore, even if the diode 14 is connected as shown in Fig. 1, the base current iB is
Almost no current flows through the transistor, and normal operation as a transistor is performed, and collector current iC flows. Next, when the power loss of the Darlington transistor increases significantly due to overcurrent or the like and the temperature rises, the reverse breakdown voltage of the diode 14 begins to decrease rapidly. In this example, the diode 14 is 2 mm□, the P - type base concentration is 2 × 10 14 cm -3 , and the temperature (T°C) and the withstand voltage BV D of the diode 14 at a reverse current of 10 mA are determined.
was as shown in Figure 3. This current value of 10 mA is the base current value when this Darlington transistor is operated normally. On the other hand, as is well known, the base-emitter forward voltage V BED of a Darlington transistor increases by approximately 4 mV/
Decreases with temperature coefficient of °C. In this example, 10mA
The relationship between V BED and temperature at the forward current was as shown in Figure 3. As a result, when the temperature rise of the Darlington transistor reaches approximately V BED BV D , most of the base current i B flows to the diode 14, and the base current of the Darlington transistor effectively decreases rapidly. As a result, the collector current decreases, Darlington transistor power dissipation is controlled. At this time, the ratio of the base current flowing through the diode 14 and the Darlington transistor is determined at the point where the temperature due to power loss in the Darlington transistor is a constant temperature that satisfies the above relationship, and this temperature is approximately
The temperature satisfies V BED BV D.

第4図は本実施例でのダーリントントランジス
タに保護ダイオード14を有しないものと有した
ものとのTO−3キヤンパツケージ単体に、VCE
=10V、コレクタ電流1Aを印加し、発熱させた
場合の印加時間(t)とTO−3キヤンパツケー
ジ温度(T℃)を実測した結果であり、保護ダイ
オード14のないものはAに示す如く発熱による
熱暴走で破壊(図中X点)するが、保護ダイオー
ドを有したものはBに示す如く約200℃で安定し
ていた。上記の安定温度は過熱保護を行なうとす
るダーリントントランジスタの許容接合温度TDA
以内に選ぶには第3図のVBEDBVDの温度をTDA
以内とすればよい。これは主としてBVDを制御す
ることにより得られ、ダイオード14の有効面積
及びP+−P-−N+接合の不純物濃度を変化させる
ことにより達せられる。
FIG. 4 shows the V CE of the TO-3 can package alone for the Darlington transistor of this embodiment, one without and one with a protection diode 14.
= 10V, collector current 1A is applied, and the application time (t) and TO-3 package temperature (T℃) are measured when heat is generated.The one without protection diode 14 generates heat as shown in A. It was destroyed due to thermal runaway (point X in the figure), but the one with a protection diode was stable at about 200°C as shown in B. The above stable temperature is the allowable junction temperature T DA of Darlington transistor with overheat protection.
To choose the temperature within the range of V BED BV D in Figure 3, T DA
It should be within the range. This is primarily achieved by controlling BV D and by varying the effective area of the diode 14 and the impurity concentration of the P + -P - -N + junction.

第2図に示した自己過熱保護機能付ダーリント
ントランジスタは以上のように同一シリコン板中
に保護ダイオード14を内蔵しているのでダーリ
ントントランジスタの温度検出が速く行なえ、短
時間の過電流による過熱防止にも有効に作用でき
る。また、この第1実施例では保護ダイオード1
4をダーリントントランジスタを作るプロセスで
一緒に作り込めるので製作の手間が少なくなる利
点がある。
The Darlington transistor with self-overheating protection function shown in Figure 2 has the protection diode 14 built into the same silicon board as described above, so the temperature of the Darlington transistor can be detected quickly and overheating caused by short-term overcurrent can be prevented. can also work effectively. Further, in this first embodiment, the protection diode 1
4 can be made together with the Darlington transistor manufacturing process, which has the advantage of reducing the manufacturing effort.

次に第2実施例について説明する。第5図はそ
の等価回路図、第6図は第5図の等価回路を実現
した集積回路内に形成された自己過熱保護機能付
トランジスタの模式断面構造図である。この第5
図、第6図において、第1、第2図と同一または
相当部分に対して同一符号で表わす。第1図と構
造上異なるところはダーリントントランジスタ形
式でないため入力側トランジスタ構造が存在して
いないことと、次の点である。
Next, a second embodiment will be explained. FIG. 5 is an equivalent circuit diagram thereof, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional structural diagram of a transistor with a self-overheating protection function formed in an integrated circuit that realizes the equivalent circuit of FIG. This fifth
6, the same or corresponding parts as in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. The difference in structure from FIG. 1 is that there is no input-side transistor structure because it is not a Darlington transistor type, and the following points.

第1実施例で述べたダイオード14の代りに
PNPトランジスタ16を形成するためのP+エミ
ツタ層19、n+ベース層18及びP+コレクタ電
極取出し領域17を形成し、各々低抵抗接触をす
るエミツタ電極19a、ベース電極18a及びコ
レクタ電極17aを形成する。該PNPトランジ
スタ16のベース電極18a、エミツタ電極19
aを結線し、かつトランジスタ15のベース電極
5aとも結線する。また、PNPトランジスタ1
6のコレクタ電極17aはエミツタ電極4aと結
線することにより第5図の等価回路が実現され
る。
In place of the diode 14 described in the first embodiment
A P + emitter layer 19, an n + base layer 18, and a P + collector electrode extraction region 17 are formed to form a PNP transistor 16, and an emitter electrode 19a, a base electrode 18a, and a collector electrode 17a are formed to make low resistance contact, respectively. do. Base electrode 18a and emitter electrode 19 of the PNP transistor 16
a and also to the base electrode 5a of the transistor 15. Also, PNP transistor 1
The equivalent circuit shown in FIG. 5 is realized by connecting the collector electrode 17a of No. 6 to the emitter electrode 4a.

尚、本発明で言うPN接合は、n+形ベース層1
8とP-形ベース層2との間に形成される。
Note that the PN junction referred to in the present invention is an n + type base layer 1
8 and the P - type base layer 2.

本構成になる自己過熱保護機能付トランジスタ
の動作は次の如き特徴を有している。第1実施例
で述べたダーリントントランジスタはそのhFEが
極めて高いと云う特徴を有しているため、動作に
必要なベース電流は極めて小さな値で使用でき
る。このため、ダイオード14の逆方向もれ電流
の温度依存性を利用することにより簡便に自己過
熱保護が達成できた。然るに、この逆方向もれ電
流の値を大きくするには、ダイオード14の面積
を大きくせねばならず、大きなベース電流で使用
される例えば単体のトランジスタのベース電流を
引込むには不適であるという欠点を有している。
この欠点を改良するために第5図のトランジスタ
16の如き構成とすることにより、トランジスタ
16のベース−エミツタ間のもれ電流を増幅する
ことができる。P-層の濃度を2×1014cm-3とし、
0.5mm2のトランジスタ16を形成した時の温度に
よるVCE−ICD特性は第7図の如くなり大きなもれ
電流ICDを得ることができる。これは概略ベース
−エミツタ間もれ電流を該トランジスタ16の
hFEによりhFE倍された結果である。このため、例
えば100mAで使用されるトランジスタ15のベ
ース電流をも十分トランジスタ16に引込むこと
ができ、第1実施例と同様な効果を得ることがで
きる。また、第5図のトランジスタ16のベース
端子をエミツタ端子と結線しない場合も同様な効
果を得ることができる。
The operation of the transistor with self-overheating protection function having this configuration has the following characteristics. Since the Darlington transistor described in the first embodiment has an extremely high hFE, the base current required for operation can be used at an extremely small value. Therefore, by utilizing the temperature dependence of the reverse leakage current of the diode 14, self-overheat protection could be easily achieved. However, in order to increase the value of this reverse leakage current, the area of the diode 14 must be increased, which has the disadvantage that it is unsuitable for drawing the base current of, for example, a single transistor used with a large base current. have.
In order to improve this drawback, the leakage current between the base and emitter of the transistor 16 can be amplified by adopting a structure like the transistor 16 shown in FIG. The concentration of P - layer is 2 × 10 14 cm -3 ,
When the transistor 16 of 0.5 mm 2 is formed, the V CE -I CD characteristic depending on the temperature is as shown in FIG. 7, and a large leakage current I CD can be obtained. This roughly reduces the base-emitter leakage current of the transistor 16.
This is the result of h FE multiplied by h FE . Therefore, even the base current of the transistor 15 used at 100 mA, for example, can be sufficiently drawn into the transistor 16, and the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, the same effect can be obtained even when the base terminal of the transistor 16 shown in FIG. 5 is not connected to the emitter terminal.

また、上記第2実施例ではPNPトランジスタ
16を形成するためにPNPトランジスタのP+
ミツタ層を形成する特別な工程を追加せねばなら
ない。これを改良し、特別な追加工程を必要とし
ないで、同様な効果を得る一方法としては第8図
のようなラテラルNPNトランジスタ17を構成
した構造とすることにより達せられる。第9図は
その等価回路図である。
Furthermore, in the second embodiment, in order to form the PNP transistor 16, a special process for forming the P + emitter layer of the PNP transistor must be added. One way to improve this and obtain similar effects without requiring special additional steps is to create a structure in which the lateral NPN transistor 17 is constructed as shown in FIG. FIG. 9 is an equivalent circuit diagram thereof.

第8図において、20はP+形ベース層、21
はn+形エミツタ層、22はn+形コレクタ層であ
り、それぞれベース電極20a、エミツタ電極2
1a、コレクタ電極22aに接続している。尚、
本発明で言うPN接合は、n+形コレクタ層22と
P-形ベース層2との間に形成される。
In FIG. 8, 20 is a P + type base layer, 21
is an n + type emitter layer, 22 is an n + type collector layer, and the base electrode 20a and the emitter electrode 2 are respectively
1a, and is connected to the collector electrode 22a. still,
The PN junction referred to in the present invention is the n + type collector layer 22 and
It is formed between the P - type base layer 2 and the P-type base layer 2.

以上述べた自己過熱保護機能付トランジスタは
ダイオード14あるいは感温トランジスタ16を
同一基板内に構成することにより接合温度の検出
速度を大きくしているが、比較的ゆつくりした温
度上昇に対しては第10図のようにトランジスタ
チツプ30上あるいはトランジスタチツプ30の
近傍に上記ダイオード14あるいは感温トランジ
スタ16などの感温素子31を配置することによ
り、同様な効果が得られる。
The self-overheat protection transistor described above increases the junction temperature detection speed by configuring the diode 14 or the temperature-sensitive transistor 16 on the same substrate, but it is difficult to detect a relatively slow temperature rise. A similar effect can be obtained by arranging a temperature sensing element 31 such as the diode 14 or the temperature sensing transistor 16 on or near the transistor chip 30 as shown in FIG.

また、感温素子は第11図、第12図に示す如
く、トランジスタより構成される被保護回路40
とその電源に対して並列に接続しても同様の効果
が得られる。すなわち、感温素子としてのトラン
ジスタ41は温度をパラメータとした場合第13
図に示すようなVCE−IC特性となり、被保護回路
40からの熱により所定温度で回路駆動電流を引
き込むことにより所定温度以上では回路の動作を
停止させる。また、このトランジスタ41のVCE
は第14図に示す如く、IC=一定とした場合には
温度の上昇と共に急激に減少する特性を有してい
るため、第12図のような定電圧駆動されている
回路についても所定温度以上で回路の動作を停止
させる。
In addition, the temperature sensing element is a protected circuit 40 composed of a transistor, as shown in FIGS. 11 and 12.
A similar effect can be obtained by connecting it in parallel with the power supply. In other words, the transistor 41 as a temperature sensing element has a temperature of 13.
The V CE -I C characteristic as shown in the figure is obtained, and the circuit drive current is drawn at a predetermined temperature due to the heat from the protected circuit 40, thereby stopping the operation of the circuit at a predetermined temperature or higher. Also, V CE of this transistor 41
As shown in Fig. 14, when I C = constant, it has the characteristic of decreasing rapidly as the temperature rises, so even for a circuit driven at a constant voltage as shown in Fig. The operation of the circuit is then stopped.

以上述べたように本発明では、160℃以上の所
定温度以内で正常作動するトランジスタと、この
トランジスタからの熱伝導を受ける位置に配設さ
れるとともに、その構成にPN接合を有し、この
PN接合が前記トランジスタのベース電極とエミ
ツタ電極間に前記トランジスタのベース−エミツ
タ間順方向と逆方向に電気的に並列接続され、し
かも、前記トランジスタの温度が前記所定温度以
上となると、前記PN接合の逆方向耐圧の前記ト
ランジスタのベース−エミツタ間順方向電圧に対
する大小関係が大から小となる特性を有し、前記
トランジスタの温度が前記所定温度を越えた時に
前記特性により作動して前記トランジスタの作動
を停止させ、この時点から前記トランジスタの温
度が前記所定温度以下になると非作動に自己復帰
して前記トランジスタを正常作動に復帰させる感
温素子とを備えているから、トランジスタの温度
が所定温度を越えた時にトランジスタの正常作動
を停止させて過熱保護を行なうことができ、この
過熱保護によつてトランジスタの温度が低下する
と感温素子が非作動してトランジスタの作動を継
続させることができ、従つてトランジスタの発熱
が続く状態であつても感温素子の作動、非作動に
よつてトランジスタの温度を所定温度付近に安定
して保つことができるという優れた効果がある。
As described above, the present invention includes a transistor that operates normally within a predetermined temperature of 160°C or higher, is disposed at a position that receives heat conduction from this transistor, and has a PN junction in its configuration.
When a PN junction is electrically connected in parallel between the base electrode and the emitter electrode of the transistor in the forward and reverse directions between the base and emitter of the transistor, and the temperature of the transistor exceeds the predetermined temperature, the PN junction has a characteristic in which the magnitude relationship of the reverse breakdown voltage with respect to the forward voltage between the base and emitter of the transistor is from large to small, and when the temperature of the transistor exceeds the predetermined temperature, the transistor is activated according to the characteristic. and a temperature sensing element that automatically returns to non-operation and returns the transistor to normal operation when the temperature of the transistor drops below the predetermined temperature. It is possible to perform overheat protection by stopping normal operation of the transistor when the temperature exceeds the temperature limit, and with this overheat protection, when the temperature of the transistor decreases, the temperature sensing element is deactivated and the operation of the transistor can be continued. Therefore, even when the transistor continues to generate heat, there is an excellent effect that the temperature of the transistor can be stably maintained around a predetermined temperature by activating or deactivating the temperature sensing element.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第5図、第9図は本発明の各々の実施
例の等価回路図、第2図、第6図、第8図は第1
図、第5図、第9図の等価回路をそれぞれ実現し
た集積回路内の模式断面構造図、第3図、第4
図、第7図、第13図、第14図は作動説明に供
する特性図、第10図は感温素子をトランジスタ
チツプに実装した場合の斜視図、第11図、第1
2図は本発明の他の実施例を示す電気結線図であ
る。 12,13……トランジスタ、14……感温素
子としてのダイオード。
1, 5, and 9 are equivalent circuit diagrams of each embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 6, and 8 are equivalent circuit diagrams of each embodiment of the present invention.
Figures 3 and 4 are schematic cross-sectional structural diagrams of integrated circuits that realize the equivalent circuits of Figures 5 and 9, respectively.
7, 13, and 14 are characteristic diagrams used to explain the operation. FIG. 10 is a perspective view of a temperature-sensitive element mounted on a transistor chip.
FIG. 2 is an electrical wiring diagram showing another embodiment of the present invention. 12, 13...transistor, 14...diode as a temperature sensing element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 160℃以上の所定温度以内で正常作動するト
ランジスタと、 このトランジスタからの熱伝導を受ける位置に
配設されるとともに、その構成にPN接合を有
し、このPN接合が前記トランジスタのベース電
極とエミツタ電極間に前記トランジスタのベース
−エミツタ間順方向と逆方向に電気的に並列接続
され、しかも、前記トランジスタの温度が前記所
定温度以上となると、前記PN接合の逆方向耐圧
の前記トランジスタのベース−エミツタ間順方向
電圧に対する大小関係が大から小となる特性を有
し、前記トランジスタの温度が前記所定温度を越
えた時に前記特性により作動して前記トランジス
タの作動を停止させ、この時点から前記トランジ
スタの温度が前記所定温度以下になると非作動に
自己復帰して前記トランジスタを正常作動に復帰
させる感温素子とを備えることを特徴とする半導
体装置。 2 前記トランジスタと感温素子とを同一半導体
基板上に形成したことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の半導体装置。 3 前記感温素子を前記トランジスタの近傍に配
置したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体装置。
[Scope of Claims] 1. A transistor that operates normally within a predetermined temperature of 160° C. or higher, and is disposed at a position receiving heat conduction from the transistor and has a PN junction in its configuration, and this PN junction The base electrode and the emitter electrode of the transistor are electrically connected in parallel in the forward and reverse directions between the base and emitter of the transistor, and when the temperature of the transistor exceeds the predetermined temperature, the reverse direction of the PN junction The transistor has a characteristic that a magnitude relationship between a breakdown voltage and a forward voltage between the base and emitter of the transistor is from large to small, and operates according to the characteristic to stop the operation of the transistor when the temperature of the transistor exceeds the predetermined temperature. and a temperature sensing element that self-returns to non-operation to return the transistor to normal operation when the temperature of the transistor falls below the predetermined temperature from this point on. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the transistor and the temperature sensing element are formed on the same semiconductor substrate. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature sensing element is arranged near the transistor.
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