JPH04323863A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH04323863A
JPH04323863A JP3092427A JP9242791A JPH04323863A JP H04323863 A JPH04323863 A JP H04323863A JP 3092427 A JP3092427 A JP 3092427A JP 9242791 A JP9242791 A JP 9242791A JP H04323863 A JPH04323863 A JP H04323863A
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JP
Japan
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transistor
sense
current
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main
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JP3092427A
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English (en)
Inventor
Shogo Mori
昌吾 森
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8248—Combination of bipolar and field-effect technology
    • H01L21/8249—Bipolar and MOS technology
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0623—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係り、詳し
くは電流検出機能を備えた半導体装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、電流検出機能付トランジスタとし
て図６に示すような、マルチベース・マルチエミッタ方
式のトランジスタＴが提案されている（特開平３−００
８３６９号公報）。このトランジスタＴはコレクタＣが
共通で、ベースがメインベースＢとセンスベースＢｓ　
に、エミッタがメインエミッタＥとセンスエミッタＥｓ
　にそれぞれ独立した状態に構成されている。このトラ
ンジスタＴはコレクタ側に負荷２１を接続して使用され
、駆動回路２２によりメインベースＢ及びセンスベース
Ｂｓ　にそれぞれ一定比の定電流ＩＢ　，ＩＢＳが振り
込まれる。そして、センス電流ＩＥＳがセンス抵抗Ｒｓ
を流れる時の電圧を測定することにより、センス電流Ｉ
ＥＳを求めるとともにその値に基づいてコレクタ電流Ｉ
ｃ　を検出するようになっている。メインエミッタＥ及
びセンスエミッタＥｓ　にはコレクタ電流Ｉｃ　や周囲
温度の変化の影響を受けずに、エミッタ電流ＩＥ　及び
センス電流ＩＥＳが一定比で流れるため、高精度の電流
検出が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが前記従来の電
流検出機能付トランジスタはメインベースＢ及びセンス
ベースＢｓ　にそれぞれ一定比の定電流（ＩＢ　，ＩＢ
Ｓ）を振り込む必要があるため駆動回路２２が複雑にな
る。 又、定電流入力となり、特にメインベースＢに流れるベ
ース電流ＩＢ　は大きいため、駆動回路２２の電力損失
が大きくなるという問題がある。
【０００４】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的はコレクタ電流や周囲温度の変化
の影響を受けずに高精度の電流検出が可能な前記電流検
出機能付トランジスタの長所を保持し、しかも簡単な駆
動回路で駆動することができるとともに駆動回路の電力
損失が少ない半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明においては、１個の基板上に１段目のトランジ
スタと２段目のトランジスタとを設け、１段目のトラン
ジスタをマルチソースのＭＯＳトランジスタとし、２段
目のトランジスタをマルチベース・マルチエミッタ又は
マルチゲート・マルチソースとし、１段目のＭＯＳトラ
ンジスタのメインソースを２段目のトランジスタのメイ
ンベース又はメインゲートに、１段目のＭＯＳトランジ
スタのセンスソースを２段目のトランジスタのセンスベ
ース又はセンスゲートにそれぞれ接続し、１段目のＭＯ
Ｓトランジスタのドレインと２段目のトランジスタのコ
レクタ又はドレインとを独立した状態に形成した。
【０００６】
【作用】１段目のＭＯＳトランジスタにゲート電圧が入
力されると、ゲート電圧に応じたメインソース電流及び
センスソース電流が一定比の電流として流れる。２段目
のトランジスタのメインベース又はメインゲートには前
記メインソース電流がメインベース電流又はメインゲー
ト電流として、２段目のトランジスタのセンスベース又
はセンスゲートには前記センスソース電流がセンスベー
ス電流又はセンスゲート電流として一定比の定電流で振
り込まれる。そして、２段目のトランジスタがオンとな
り、コレクタ電流又はドレイン電流が流れる。コレクタ
電流又はドレイン電流はその電流値や周囲温度の変化の
影響を受けずに、２段目のトランジスタのメインエミッ
タ又はメインソースを流れる主電流と、センスエミッタ
又はセンスソースを流れるセンス電流とに一定比で分流
される。従って、センス電流を検出することにより２段
目のトランジスタのコレクタ電流又はドレイン電流を高
精度で検出できる。
【０００７】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明を具体化した第１実施例を図
１〜図３に従って説明する。図１及び図２に示すように
、半導体装置１は１個の基板（チップ）１ａ上に１段目
のトランジスタＴｒ１と２段目のトランジスタＴｒ２と
が設けられている。１段目のトランジスタＴｒ１はマル
チソースのＮ型ＭＯＳトランジスタで構成され、２段目
のトランジスタＴｒ２はマルチベース・マルチエミッタ
のＮＰＮ型トランジスタで構成されている。すなわち、
２段目のトランジスタＴｒ２のコレクタ領域２となるＮ
型のシリコン基板１ａ上にＮ型ＭＯＳトランジスタの基
板となるＰウェル領域３が形成され、Ｐウェル領域３内
にＮ＋　層からなるドレイン領域４、メインソース領域
５及びセンスソース領域６が形成されている。ドレイン
領域４とメインソース領域５との間及びドレイン領域４
とセンスソース領域６との間のＰウェル領域３の表面に
は薄い酸化膜が形成され、その上に多結晶シリコンから
なるゲート電極７が形成されている。又、シリコン基板
１ａ上には２段目のトランジスタＴｒ２のメインベース
領域８及びセンスベース領域９がＰ層によりそれぞれ独
立して形成され、メインベース領域８及びセンスベース
領域９内にはＮ＋　層からなるメインエミッタ領域１０
及びセンスエミッタ領域１１がそれぞれ形成されている
。
【０００８】そして、１段目のトランジスタＴｒ１のメ
インソースが２段目のトランジスタＴｒ２のメインベー
スに、１段目のトランジスタＴｒ１のセンスソースが２
段目のトランジスタＴｒ２のセンスベースにそれぞれ接
続されている。又、前記Ｐウェル領域３はｇｒａｎｄ　
に接続するため、メインエミッタＥに接続されている。 コレクタ領域２、Ｐウェル領域３、メインベース領域８
及びセンスベース領域９の表面は電極形成部を除いて酸
化膜（ＳｉＯ２　）１２で覆われている。
【０００９】次に前記のように構成された半導体装置を
負荷の駆動制御に使用する場合の作用を説明する。図３
に示すように、１段目のトランジスタＴｒ１のドレイン
Ｄは電源Ｖｃｃに直接接続され、コレクタＣは負荷１３
を介して電源Ｖｃｃに接続される。２段目のトランジス
タＴｒ２のメインエミッタＥはｇｒａｎｄ　に接続され
、センスエミッタＥｓ　はセンス抵抗Ｒｓ　を介してｇ
ｒａｎｄ　に接続される。 １段目のトランジスタＴｒ１のゲートＧには駆動回路１
４からゲート電圧ＶＧ　が印加されるようになっており
、駆動回路１４は制御回路１５からの制御信号に基づい
て駆動される。制御回路１５はセンス抵抗Ｒｓ　の端子
間電圧を検出するとともにその検出に基づいて負荷１３
に過電流が流れないように、駆動回路１４を駆動制御す
る。
【００１０】駆動回路１４から１段目のトランジスタＴ
ｒ１にゲート電圧ＶＧ　が入力されると、ゲート電圧Ｖ
Ｇ　に応じたメインソース電流及びセンスソース電流が
一定比の電流として流れる。２段目のトランジスタＴｒ
２のメインベースには前記メインソース電流がメインベ
ース電流ＩＢ　として、センスベースには前記センスソ
ース電流がセンスベース電流ＩＢｓとして一定比の定電
流で振り込まれる。そして、２段目のトランジスタＴｒ
２がオンとなり、コレクタ電流Ｉｃ　が流れる。２段目
のトランジスタＴｒ２は二つに分かれた各ベースに一定
比の定電流がベース電流として振り込まれた場合、コレ
クタ電流Ｉｃ　はその電流値や周囲温度の変化の影響を
受けずに、２段目のトランジスタＴｒ２のメインエミッ
タＥを流れるエミッタ電流ＩＥ　と、センスエミッタＥ
ｓ　を流れるセンス電流ＩＥｓとに一定比で分流される
。従って、センス電流ＩＥｓを検出することによりコレ
クタ電流Ｉｃ　を高精度で検出できる。２段目のトラン
ジスタＴｒ２の飽和電圧は１段目のトランジスタＴｒ１
を接続することによっては上昇しない。
【００１１】制御回路１５はセンス抵抗Ｒｓ　に流れる
センス電流ＩＥｓに基づいてセンス抵抗Ｒｓ　の端子間
電圧（センス電圧）Ｖｓ　を検出し、センス電圧Ｖｓ　
に基づいてコレクタ電流Ｉｃ　を検出する。そして、制
御回路１５はセンス電圧Ｖｓ　をモニターすることによ
り間接的にコレクタ電流Ｉｃ　をモニターし、負荷１３
に過電流が流れないように駆動回路１４を制御する。
【００１２】前記のように２段目のトランジスタＴｒ２
のメインベース及びセンスベースには、１段目のトラン
ジスタＴｒ１のゲートＧに印加されたゲート電圧ＶＧ　
に対応した一定比の定電流が振り込まれる。すなわち、
駆動回路１４は所定の電圧を出力すればよく、一定比の
定電流の出力を必要とする従来の駆動回路に比較して回
路構成が簡単となる。又、定電圧駆動となるため駆動回
路１４の電力損失が少なくなる。
【００１３】又、前記半導体装置１を製造する場合、１
段目のトランジスタＴｒ１は２段目のトランジスタＴｒ
２であるマルチベース・マルチエミッタトランジスタの
製造プロセスで同時に形成できる。すなわち、Ｎ型のシ
リコン基板１ａ上の所定箇所にＰ型不純物を拡散するこ
とによりＰウェル領域３、メインベース領域８及びセン
スベース領域９が同時に形成される。又、ドレイン領域
４、メインソース領域５、センスソース領域６、メイン
エミッタ領域１０及びセンスエミッタ領域１１は前記Ｐ
ウェル領域３、メインベース領域８及びセンスベース領
域９の所定箇所にＮ型の不純物を拡散することにより同
時に形成される。
【００１４】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、図４，図５に示すようにセンス抵
抗Ｒｓ　を２段目のトランジスタＴｒ２のセンスエミッ
タＥｓ　とメインエミッタＥ間に内蔵するとともに、ケ
ルビン端子Ｋｓ　を設けてもよい。センス抵抗Ｒｓ　は
酸化膜上に多結晶シリコンなどで構成することにより、
簡単に内蔵できる。又、前記実施例において２段目のト
ランジスタＴｒ２としてＮＰＮ型トランジスタに代えて
、例えば特開平１−２７０２７６号公報に開示されてい
る形式のＮ型ＳＩＴ（静電誘導トランジスタ）を採用し
てもよい。この場合ＮＰＮ型トランジスタのベースがＮ
型ＳＩＴのゲートに、エミッタがソースに、コレクタが
ドレインにそれぞれ対応する状態で前記実施例と同様に
接続される。 さらには、１段目及び２段目のトランジスタをＮ型では
なくＰ型で構成してもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、負
荷に流れる電流値や周囲の温度に左右されず精度の良い
電流検出が可能となり、１段目のＭＯＳトランジスタの
ゲート電圧に対応して２段目のトランジスタのメインベ
ース又はメインゲートとセンスベース又はセンスゲート
に一定比の定電流が振り込まれるので、半導体装置を駆
動する駆動回路の構成が簡単になるとともに、定電圧駆
動のため駆動回路の電力損失が少なくなる。又、１段目
のトランジスタが２段目のトランジスタの製造プロセス
で同時に形成でき、製造工程が複雑になることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の半導体装置の等価回路図である。
【図２】同じく半導体装置の構造を示す図である。
【図３】半導体装置を使用する場合の回路図である。
【図４】変更例の半導体装置の構造を示す図である。
【図５】変更例の回路図である。
【図６】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１…半導体装置、１ａ…基板、１３…負荷、１４…駆動
回路、１５…制御回路、Ｔｒ１…１段目のトランジスタ
、Ｔｒ２…２段目のトランジスタ、Ｃ…コレクタ、Ｄ…
ドレイン、Ｇ…ゲート、Ｅ…メインエミッタ、Ｅｓ　…
センスエミッタ、ＩＢ…メインベース電流、ＩＢＳ…セ
ンスベース電流、ＩＥ　…エミッタ電流、ＩＥＳ…セン
スエミッタ電流、Ｒｓ　…センス抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　１個の基板上に１段目のトランジスタ
    と２段目のトランジスタとを設け、１段目のトランジス
    タをマルチソースのＭＯＳトランジスタとし、２段目の
    トランジスタをマルチベース・マルチエミッタ又はマル
    チゲート・マルチソースとし、１段目のＭＯＳトランジ
    スタのメインソースを２段目のトランジスタのメインベ
    ース又はメインゲートに、１段目のＭＯＳトランジスタ
    のセンスソースを２段目のトランジスタのセンスベース
    又はセンスゲートにそれぞれ接続し、１段目のＭＯＳト
    ランジスタのドレインと２段目のトランジスタのコレク
    タ又はドレインとを独立した状態に形成した半導体装置
    。
JP3092427A 1991-04-23 1991-04-23 半導体装置 Pending JPH04323863A (ja)

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JP3092427A JPH04323863A (ja) 1991-04-23 1991-04-23 半導体装置
US07/868,732 US5262665A (en) 1991-04-23 1992-04-14 Semiconductor device with current sensing function
DE4213412A DE4213412C2 (de) 1991-04-23 1992-04-23 Integrierte Transistorschaltung mit Strommeßfunktion sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE (1) DE4213412C2 (ja)

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