JPH05235253A - 半導体素子 - Google Patents
半導体素子Info
- Publication number
- JPH05235253A JPH05235253A JP3512592A JP3512592A JPH05235253A JP H05235253 A JPH05235253 A JP H05235253A JP 3512592 A JP3512592 A JP 3512592A JP 3512592 A JP3512592 A JP 3512592A JP H05235253 A JPH05235253 A JP H05235253A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- fet
- mos
- silicon chip
- drain
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 付加的な温度センサおよびその結合を必要と
せず、半導体素子を形成するシリコンチップの温度を直
接検出できる半導体素子を提供する。 【構成】 同一のシリコンチップ上に機能素子1と温度
検出用の素子2を形成しており、例えば前記機能素子お
よび温度検出用の素子はそれぞれMOS−FET11,
12であって、相互のドレイン端子が接続されており、
温度検出用のMOS−FET12のソース・ドレイン間
抵抗を測定し、前記シリコンチップの温度を検出でき
る。
せず、半導体素子を形成するシリコンチップの温度を直
接検出できる半導体素子を提供する。 【構成】 同一のシリコンチップ上に機能素子1と温度
検出用の素子2を形成しており、例えば前記機能素子お
よび温度検出用の素子はそれぞれMOS−FET11,
12であって、相互のドレイン端子が接続されており、
温度検出用のMOS−FET12のソース・ドレイン間
抵抗を測定し、前記シリコンチップの温度を検出でき
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシリコンチップ上に形成
される半導体素子に関する。
される半導体素子に関する。
【0002】
【従来の技術】図6はこの種の半導体素子の従来例を示
す構成図である。増幅用MOS−FET41のゲート端
子43には、半導体素子のコントロール機能を持ったド
ライバ回路20が接続され、増幅用MOS−FET41
のドレイン端子44には負荷21が接続されている。一
方、増幅用MOS−FET41とは別に用意された、サ
ーミスタ25を定電流源22に接続することで、増幅用
MOS−FET41の熱によるサーミスタ25の抵抗変
化を電圧に変換し、電圧計23で測定している。これら
の増幅用MOS−FET11および、サーミスタ25は
同一の放熱板に取り付けを行ない、熱的に結合をおこな
うことにより、結果的に増幅用MOS−FET41の表
面温度をサーミスタ25により検出している。
す構成図である。増幅用MOS−FET41のゲート端
子43には、半導体素子のコントロール機能を持ったド
ライバ回路20が接続され、増幅用MOS−FET41
のドレイン端子44には負荷21が接続されている。一
方、増幅用MOS−FET41とは別に用意された、サ
ーミスタ25を定電流源22に接続することで、増幅用
MOS−FET41の熱によるサーミスタ25の抵抗変
化を電圧に変換し、電圧計23で測定している。これら
の増幅用MOS−FET11および、サーミスタ25は
同一の放熱板に取り付けを行ない、熱的に結合をおこな
うことにより、結果的に増幅用MOS−FET41の表
面温度をサーミスタ25により検出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
素子は、温度検出のための手段を内蔵していないために
下記のような問題点がある。 (1)半導体素子の他に、温度センサを設けなくてはな
らない。 (2)半導体素子と、温度センサの熱的結合を強くする
ための実装が難しい。 (3)半導体素子のシリコンチップの温度を直接検出す
ることは不可能である。 本発明は上記問題点に鑑み、付加的な温度センサおよび
その結合を必要とせず、半導体素子を形成するシリコン
チップの温度を直接検出できる半導体素子を提供するこ
とを目的とする。
素子は、温度検出のための手段を内蔵していないために
下記のような問題点がある。 (1)半導体素子の他に、温度センサを設けなくてはな
らない。 (2)半導体素子と、温度センサの熱的結合を強くする
ための実装が難しい。 (3)半導体素子のシリコンチップの温度を直接検出す
ることは不可能である。 本発明は上記問題点に鑑み、付加的な温度センサおよび
その結合を必要とせず、半導体素子を形成するシリコン
チップの温度を直接検出できる半導体素子を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子は、
シリコンチップ上に機能素子が形成されている半導体素
子であって、前記シリコンチップ上に温度検出用の素子
を形成している。
シリコンチップ上に機能素子が形成されている半導体素
子であって、前記シリコンチップ上に温度検出用の素子
を形成している。
【0005】また、前記機能素子および温度検出用の素
子はそれぞれMOS−FETであって、相互のドレイン
端子が接続されているか、相互のドレイン端子およびゲ
ート端子が接続されており、温度検出用のMOS−FE
Tのソース・ドレイン間抵抗を測定し、前記シリコンチ
ップの温度を検出できるのが好ましい。
子はそれぞれMOS−FETであって、相互のドレイン
端子が接続されているか、相互のドレイン端子およびゲ
ート端子が接続されており、温度検出用のMOS−FE
Tのソース・ドレイン間抵抗を測定し、前記シリコンチ
ップの温度を検出できるのが好ましい。
【0006】また、前記機能素子および温度検出用の素
子はそれぞれMOS−FETであって、温度検出用のM
OS−FETのドレイン端子およびゲート端子を機能素
子のMOS−FETのソース端子と接続して温度検出用
のMOS−FETのサブストレートとドレインとの間に
構成されるPNジャンクションに発生する電圧降下を測
定し、前記シリコンチップの温度を検出できるのが好ま
しい。さらに、前記温度検出用の素子が抵抗素子であっ
て、抵抗素子の抵抗を測定し、前記シリコンチップの温
度を検出できるのも好ましい。
子はそれぞれMOS−FETであって、温度検出用のM
OS−FETのドレイン端子およびゲート端子を機能素
子のMOS−FETのソース端子と接続して温度検出用
のMOS−FETのサブストレートとドレインとの間に
構成されるPNジャンクションに発生する電圧降下を測
定し、前記シリコンチップの温度を検出できるのが好ま
しい。さらに、前記温度検出用の素子が抵抗素子であっ
て、抵抗素子の抵抗を測定し、前記シリコンチップの温
度を検出できるのも好ましい。
【0007】
【作用】機能素子が作動すると、その電力消費率によ
り、機能素子が形成されているシリコンチップは温度上
昇する。シリコンチップが温度上昇すると、そのシリコ
ンチップ上に形成されている温度検出用の素子の電気特
性が変化するのでこの変化を外部より検出すれば、シリ
コンチップの温度が直接検出できる。
り、機能素子が形成されているシリコンチップは温度上
昇する。シリコンチップが温度上昇すると、そのシリコ
ンチップ上に形成されている温度検出用の素子の電気特
性が変化するのでこの変化を外部より検出すれば、シリ
コンチップの温度が直接検出できる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の半導体素子の実施態様を示
す構成図、図2は本発明の第1の実施例を示す構成図、
図3、図4、図5はそれぞれ本発明の第2、第3、第4
の実施例を示す構成図である。
て説明する。図1は本発明の半導体素子の実施態様を示
す構成図、図2は本発明の第1の実施例を示す構成図、
図3、図4、図5はそれぞれ本発明の第2、第3、第4
の実施例を示す構成図である。
【0009】図1に示すように半導体素子7は、ゲート
端子3、ドレイン端子4、ソース端子5を有する機能素
子1(例えば増幅用のMOS−FET)と、出力端子
6、制御端子9を有する温度センサ部2とが同一のシリ
コンチップ上に形成されている。
端子3、ドレイン端子4、ソース端子5を有する機能素
子1(例えば増幅用のMOS−FET)と、出力端子
6、制御端子9を有する温度センサ部2とが同一のシリ
コンチップ上に形成されている。
【0010】次に本発明の第1の実施例について図2を
参照して説明する。半導体素子7は、増幅用MOS−F
ET11と、温度検出用MOS−FET12からなる温
度検出部より構成されている。また、温度検出用MOS
−FET12のドレイン端子は温度センサ部出力端子1
6に、ゲート端子は温度検出用MOS−FET制御素子
19に、ソース端子は増幅用MOS−FET11のソー
ス端子15にそれぞれ接続されている。
参照して説明する。半導体素子7は、増幅用MOS−F
ET11と、温度検出用MOS−FET12からなる温
度検出部より構成されている。また、温度検出用MOS
−FET12のドレイン端子は温度センサ部出力端子1
6に、ゲート端子は温度検出用MOS−FET制御素子
19に、ソース端子は増幅用MOS−FET11のソー
ス端子15にそれぞれ接続されている。
【0011】次に、本実施例の動作について説明する。
動作をさせるために、ゲート端子3にドライバ回路20
から入力信号を印加する。ドレイン端子14には負荷2
1を介して電源+Vを接続し、ソース端子15はアース
に接続する。端子19には電源+Vを、端子16には定
電流源22および電圧計Vをそれぞれ接続する。したが
って、温度検出用MOS−FET12は飽和状態となっ
ている。ドライバ回路20からの入力信号で増幅用MO
S−FET11をドライブすると、増幅用MOS−FE
T11は、負荷21への電流供給および、スイッチング
動作を行なうことで自己発熱を起し、その熱は同一シリ
コンチップ上に形成された温度検出用MOS−FET1
2に伝わり、温度検出用MOS−FET12の電気的特
性を変化させる。電気的特性の中で、飽和状態における
Rds(ドレイン−ソース間抵抗)は正の温度特性を持
っているため、シリコンチップの温度が上昇すると、温
度検出用MOS−FETの飽和状態におけるRdsが大
きくなる。従って、Rdsの変化を温度センサ部出力端
子16の電圧変化として電圧計23にて電圧測定するこ
とにより、シリコンチップの温度を検出できる。本実施
例では、外部に、定電流源22、電圧計23を設け温度
を検出したが、この例に限らず、温度検出用MOS−F
ET12のRdsの変化を検出できる装置であれば、シ
リコンチップの温度を検出することは可能である。
動作をさせるために、ゲート端子3にドライバ回路20
から入力信号を印加する。ドレイン端子14には負荷2
1を介して電源+Vを接続し、ソース端子15はアース
に接続する。端子19には電源+Vを、端子16には定
電流源22および電圧計Vをそれぞれ接続する。したが
って、温度検出用MOS−FET12は飽和状態となっ
ている。ドライバ回路20からの入力信号で増幅用MO
S−FET11をドライブすると、増幅用MOS−FE
T11は、負荷21への電流供給および、スイッチング
動作を行なうことで自己発熱を起し、その熱は同一シリ
コンチップ上に形成された温度検出用MOS−FET1
2に伝わり、温度検出用MOS−FET12の電気的特
性を変化させる。電気的特性の中で、飽和状態における
Rds(ドレイン−ソース間抵抗)は正の温度特性を持
っているため、シリコンチップの温度が上昇すると、温
度検出用MOS−FETの飽和状態におけるRdsが大
きくなる。従って、Rdsの変化を温度センサ部出力端
子16の電圧変化として電圧計23にて電圧測定するこ
とにより、シリコンチップの温度を検出できる。本実施
例では、外部に、定電流源22、電圧計23を設け温度
を検出したが、この例に限らず、温度検出用MOS−F
ET12のRdsの変化を検出できる装置であれば、シ
リコンチップの温度を検出することは可能である。
【0012】次に、本実施例の半導体素子の構造につい
て説明する。
て説明する。
【0013】現在のMOS−FETの場合、Rdsを小
さくするため、1つのシリコンチップ内に小さなMOS
−FETを数多く形成し、それらを並列接続することで
全体のRdsを小さくするような構造をとっている。本
発明の半導体素子の場合、基本的には従来と同様に、数
多くのMOSW−FETを形成するが、全ての素子を並
列接続するのではなく、1つもしくは数個の素子を温度
検出用MOS−FET12として利用し、残りの素子を
増幅用MOS−FET11として利用するような構造で
作ることが可能である。この場合、全ての素子のソース
端子、サブストレートは共通でよい。従って、従来のM
OS−FETと比較すると、温度検出用MOS−FET
12のゲート端子、ドレイン端子の分離、外部端子の増
加などの変更ですみ、基本的には、同じ製造プロセスで
作ることが可能である利点がある。
さくするため、1つのシリコンチップ内に小さなMOS
−FETを数多く形成し、それらを並列接続することで
全体のRdsを小さくするような構造をとっている。本
発明の半導体素子の場合、基本的には従来と同様に、数
多くのMOSW−FETを形成するが、全ての素子を並
列接続するのではなく、1つもしくは数個の素子を温度
検出用MOS−FET12として利用し、残りの素子を
増幅用MOS−FET11として利用するような構造で
作ることが可能である。この場合、全ての素子のソース
端子、サブストレートは共通でよい。従って、従来のM
OS−FETと比較すると、温度検出用MOS−FET
12のゲート端子、ドレイン端子の分離、外部端子の増
加などの変更ですみ、基本的には、同じ製造プロセスで
作ることが可能である利点がある。
【0014】次に本発明の第2の実施例について図3を
参照して説明する。本実施例は、温度検出用MOS−F
ET12のゲート端子が増幅用MOS−FET11のゲ
ート端子に接続され、端子19が不要となっている。そ
の他については図2の実施例に同じである。
参照して説明する。本実施例は、温度検出用MOS−F
ET12のゲート端子が増幅用MOS−FET11のゲ
ート端子に接続され、端子19が不要となっている。そ
の他については図2の実施例に同じである。
【0015】したがって、ドライバ回路20からの入力
信号で増幅用MOS−FET11をドライブすると、増
幅用MOS−FET11は負荷21への電流供給およ
び、スイッチング動作を行なうことで自己発熱をし、そ
の熱は同一シリコンチップ上に形成された温度検出用M
OS−FET12に伝わり、温度検出用MOS−FET
12の電気的特性を変化させる。そこでドライバ回路2
0からの入力信号により温度検出用MOS−FET12
を飽和状態にさせる。図2の実施例同様に電圧計23に
よりRdsの変化を検出し、シリコンチップの温度を知
ることができる。また、本発明の第3の実施例について
図4を参照して説明する。本実施例においては、温度検
出用MOS−FET12のゲート端子が増幅用MOS−
FET11のソース端子に接続され、温度センサ部出力
端子16には電源−Vが接続され、端子19が不要とな
っている。その他については図2の実施例に同じであ
る。電源−Vからは、温度検出用MOS−FET12の
サブストレート/ドレイン間に存在するPN接合(以
下、ソース/ドレイン間寄生ダイオードと記載する)を
通じて電流が流れる。
信号で増幅用MOS−FET11をドライブすると、増
幅用MOS−FET11は負荷21への電流供給およ
び、スイッチング動作を行なうことで自己発熱をし、そ
の熱は同一シリコンチップ上に形成された温度検出用M
OS−FET12に伝わり、温度検出用MOS−FET
12の電気的特性を変化させる。そこでドライバ回路2
0からの入力信号により温度検出用MOS−FET12
を飽和状態にさせる。図2の実施例同様に電圧計23に
よりRdsの変化を検出し、シリコンチップの温度を知
ることができる。また、本発明の第3の実施例について
図4を参照して説明する。本実施例においては、温度検
出用MOS−FET12のゲート端子が増幅用MOS−
FET11のソース端子に接続され、温度センサ部出力
端子16には電源−Vが接続され、端子19が不要とな
っている。その他については図2の実施例に同じであ
る。電源−Vからは、温度検出用MOS−FET12の
サブストレート/ドレイン間に存在するPN接合(以
下、ソース/ドレイン間寄生ダイオードと記載する)を
通じて電流が流れる。
【0016】半導体素子7が発熱した場合、温度検出用
MOS−FET12の電気的特性のうちソース/ドレイ
ン間寄生ダイオードにおける順方向電圧降下(Vf)
が、シリコンチップの温度に対して正の温度特性を持っ
ているので、一定電流を寄生ダイオードに流しておき、
そのとき発生する順方向電圧降下を電圧計23で検出す
ることにより、シリコンチップの温度を検出することが
できる。
MOS−FET12の電気的特性のうちソース/ドレイ
ン間寄生ダイオードにおける順方向電圧降下(Vf)
が、シリコンチップの温度に対して正の温度特性を持っ
ているので、一定電流を寄生ダイオードに流しておき、
そのとき発生する順方向電圧降下を電圧計23で検出す
ることにより、シリコンチップの温度を検出することが
できる。
【0017】さらに、本発明の第4の実施例について図
5を参照して説明する。本実施例は、図2の実施例の温
度検出用MOS−FET12の代わりに、温度検出用の
抵抗素子32を形成し、形成した抵抗素子32を増幅用
MOS−FET11のソース端子と温度センサ部出力端
子16との間に接続している。
5を参照して説明する。本実施例は、図2の実施例の温
度検出用MOS−FET12の代わりに、温度検出用の
抵抗素子32を形成し、形成した抵抗素子32を増幅用
MOS−FET11のソース端子と温度センサ部出力端
子16との間に接続している。
【0018】半導体素子7が発熱した場合、抵抗素子3
2の電気抵抗率がシリコンチップの温度に対して正の温
度特性を持っているので、そのとき発生する電圧降下を
電圧計23で検出することで、シリコンチップの温度を
検出することができる。
2の電気抵抗率がシリコンチップの温度に対して正の温
度特性を持っているので、そのとき発生する電圧降下を
電圧計23で検出することで、シリコンチップの温度を
検出することができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体素
子が形成されるシリコンチップ上に温度検出用素子も一
緒に形成することにより、以下の効果がある。 (1)半導体素子の他に、温度センサを設ける必要がな
い。 (2)半導体素子内部に、温度検出機能を有する素子を
持っているため、被温度検出部分と熱的結合が良い。 (3)半導体素子が形成されているシリコンチップの温
度を直接測定することが可能。
子が形成されるシリコンチップ上に温度検出用素子も一
緒に形成することにより、以下の効果がある。 (1)半導体素子の他に、温度センサを設ける必要がな
い。 (2)半導体素子内部に、温度検出機能を有する素子を
持っているため、被温度検出部分と熱的結合が良い。 (3)半導体素子が形成されているシリコンチップの温
度を直接測定することが可能。
【図1】本発明の半導体素子の実施態様を示す構成図で
ある。
ある。
【図2】本発明の半導体素子の第1の実施例を示す構成
図である。
図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す構成図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す構成図である。
【図5】本発明の第4の実施例を示す構成図である。
【図6】従来例を示す構成図である。
1、11 増幅用MOS−FET 2 温度検出部 3、13 増幅用MOS−FETのゲート端子 4、14 増幅用MOS−FETのドレイン端子 5、15 増幅用MOS−FETのソース端子 6、16 温度センサ部出力端子 7、17 半導体素子 12 温度検出用MOS−FET 19 温度検出用MOS−FETの制御端子 20 増幅用MOS−FETのドライバ回路 21 負荷 22 定電流源 23 電圧計 32 温度検出用の抵抗素子
Claims (5)
- 【請求項1】 シリコンチップ上に機能素子が形成され
ている半導体素子において、 前記シリコンチップ上に温度検出用の素子を形成したこ
とを特徴とする半導体素子。 - 【請求項2】 前記機能素子および温度検出用の素子は
それぞれMOS−FETであって、 相互のドレイン端子が接続されており、温度検出用のM
OS−FETのソース・ドレイン間抵抗を測定し、前記
シリコンチップの温度を検出できる請求項1記載の半導
体素子。 - 【請求項3】 前記機能素子および温度検出用の素子は
それぞれMOS−FETであって、 相互のドレイン端子およびゲート端子が接続されてお
り、温度検出用のMOS−FETのソース・ドレイン間
抵抗を測定し、前記シリコンチップの温度を検出できる
請求項1記載の半導体素子。 - 【請求項4】 前記機能素子および温度検出用の素子は
それぞれMOS−FETであって、 温度検出用のMOS−FETのドレイン端子およびゲー
ト端子を機能素子のMOS−FETのソース端子と接続
して温度検出用のMOS−FETのサブストレートとド
レインとの間に構成されるPNジャンクションに発生す
る電圧降下を測定し、前記シリコンチップの温度を検出
できる請求項1記載の半導体素子。 - 【請求項5】 前記温度検出用の素子が抵抗素子であっ
て、抵抗素子の抵抗を測定し、前記シリコンチップの温
度を検出できる請求項1記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3512592A JPH05235253A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3512592A JPH05235253A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 半導体素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05235253A true JPH05235253A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12433218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3512592A Pending JPH05235253A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 半導体素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05235253A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6726361B2 (en) * | 2001-07-11 | 2004-04-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Arrangement for measuring the temperature of an electronic circuit |
WO2021229995A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置、温度補正システム、及び、アラームシステム |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP3512592A patent/JPH05235253A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6726361B2 (en) * | 2001-07-11 | 2004-04-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Arrangement for measuring the temperature of an electronic circuit |
WO2021229995A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体装置、温度補正システム、及び、アラームシステム |
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