JPH06295989A - Mos type semiconductor device - Google Patents

Mos type semiconductor device

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JPH06295989A
JPH06295989A JP5082908A JP8290893A JPH06295989A JP H06295989 A JPH06295989 A JP H06295989A JP 5082908 A JP5082908 A JP 5082908A JP 8290893 A JP8290893 A JP 8290893A JP H06295989 A JPH06295989 A JP H06295989A
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gate
voltage
drain
semiconductor device
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Seiki Yamaguchi
誠毅 山口
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Abstract

PURPOSE:To avoid the increase of the number of elements and the complication of process. CONSTITUTION:The gate of a MOSFET 1 to protect a device from an excess current is divided into a gate 7 and a gate 8, and the voltage of a drain terminal 4 is detected by a resistor circuit 6 arranged between a drain and a source. MOSFET's 9, 10 which can turn off isolated MOSFET's M1, M2 in order according to the increase of the detected voltage are arranged.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、過電流保護機能を内
蔵したMOS型半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS type semiconductor device having a built-in overcurrent protection function.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のMOS型半導体装置を図3を参照
しながら説明する。図3は従来の過電流保護機能を内蔵
した横型MOSFETの回路構成図である。このMOS
型半導体装置の電流検出部分は、電流を検出されるMO
SFET(以下被検出MOSFET)M3と並列に、被
検出MOSFETM3のゲート幅と一定の比の関係にあ
るゲート幅を有する電流検出用MOSFET12(以下
センスMOSFET)と、センスMOSFET12に流
れる電流を検出する抵抗R6(以下センス抵抗)により
構成されている。
2. Description of the Related Art A conventional MOS semiconductor device will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a conventional lateral MOSFET having a built-in overcurrent protection function. This MOS
The current detection portion of the semiconductor device has an MO
A current detection MOSFET 12 (hereinafter, sense MOSFET) having a gate width having a constant ratio to the gate width of the detection MOSFET M3 in parallel with the SFET (hereinafter, detection MOSFET) M3, and a resistor for detecting a current flowing through the sense MOSFET 12. It is composed of R6 (hereinafter, sense resistor).

【0003】また、回路部分は、基準電圧発生回路1
3、センス抵抗R6に生じた電圧と基準電圧とを比較す
るコンパレータ14、コンパレータ14の出力によりO
N−OFFするMOSFET15により構成されてい
る。被検出MOSFETM3に電流が流れると、一定の
比の電流がセンスMOSFET12およびセンス抵抗R
6にも流れ、センス抵抗R6には電圧が生じる。センス
抵抗R6に生じた電圧はコンパレータ14において基準
電圧発生回路13の基準電圧と比較され、過電流が流れ
て基準電圧より大きくなればコンパレータ14より信号
が出力される。この信号により次段のMOSFET15
がオンとなり、被検出MOSFETM3のゲート電圧を
しきい値電圧以下に下げ、被検出MOSFETM3をオ
フにする。
Further, the circuit portion is a reference voltage generating circuit 1.
3, the comparator 14 that compares the voltage generated in the sense resistor R6 with the reference voltage,
It is composed of an N-OFF MOSFET 15. When a current flows through the detected MOSFET M3, a current having a constant ratio is supplied to the sense MOSFET 12 and the sense resistor R.
6, and a voltage is generated in the sense resistor R6. The voltage generated in the sense resistor R6 is compared with the reference voltage of the reference voltage generation circuit 13 in the comparator 14, and if an overcurrent flows and becomes larger than the reference voltage, a signal is output from the comparator 14. This signal causes the next stage MOSFET 15
Is turned on, the gate voltage of the detected MOSFET M3 is lowered below the threshold voltage, and the detected MOSFET M3 is turned off.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来のMOS型半導体装置では、正確なセンス比を得る
ために、基準電圧発生回路13やコンパレータ14を使
用しており、過電流保護機能を内蔵させるために、素子
数を増加させ、プロセスを複雑にする必要があった。
In the conventional MOS type semiconductor device configured as described above, the reference voltage generating circuit 13 and the comparator 14 are used to obtain an accurate sense ratio, and the overcurrent protection function is provided. It was necessary to increase the number of elements and complicate the process in order to incorporate the device.

【0005】この発明の目的は、プロセスの複雑化、構
成素子の増大化を招くことなく、過電流保護機能を内蔵
したMOS型半導体装置を構成することにある。
An object of the present invention is to construct a MOS type semiconductor device having a built-in overcurrent protection function without complicating the process and increasing the number of constituent elements.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明のMOS型半導
体装置は、被検出MOSFETのゲート電極をいくつか
に分離し、ドレイン電圧を検出するために、ドレイン−
ソース間にドレイン電圧分圧用抵抗回路を設けている。
また、分離した全てのゲートには入力抵抗を設け、ゲー
ト−ソース間には、分圧されたドレイン電圧により制御
されてゲート電圧をしきい値電圧以下に下げる複数個の
駆動素子を設けている。さらに、駆動素子を制御する抵
抗回路は、分割したゲート電極と同数の出力を有し、全
ての出力が異なる分割比とし、ドレイン電圧が上昇する
につれて複数個の駆動素子が順次動作する構成としてい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A MOS semiconductor device of the present invention separates a gate electrode of a MOSFET to be detected into several parts, and detects a drain voltage.
A drain voltage dividing resistance circuit is provided between the sources.
Further, an input resistance is provided for all the separated gates, and a plurality of driving elements for controlling the gate voltage to be equal to or lower than the threshold voltage by being controlled by the divided drain voltage are provided between the gate and the source. . Further, the resistance circuit for controlling the drive elements has the same number of outputs as the divided gate electrodes, all outputs have different division ratios, and a plurality of drive elements operate sequentially as the drain voltage increases. .

【0007】[0007]

【作用】この発明によれば、ドレイン電圧の上昇に伴
い、分割されたゲート電極の電位がしきい値以下とな
り、そのゲート電極により駆動されるMOSFETはオ
フとなる。したがって、被検出MOSFET全体でゲー
ト幅が短くなり、流れる電流値は減少する。
According to the present invention, as the drain voltage rises, the potential of the divided gate electrode becomes lower than the threshold value, and the MOSFET driven by the gate electrode is turned off. Therefore, the gate width is shortened in the entire MOSFET to be detected, and the flowing current value is reduced.

【0008】このように、構成素子として抵抗と駆動素
子を追加するだけで過電流保護機能を内蔵したMOS型
半導体装置を構成することができる。
As described above, a MOS type semiconductor device having a built-in overcurrent protection function can be constructed only by adding a resistor and a driving element as constituent elements.

【0009】[0009]

【実施例】図1はこの発明のMOS型半導体装置の一実
施例の内部等価回路図、図2は被検出MOSFET部分
のポリシリコンゲートの平面図である。図1および図2
において、1は被検出MOSFET、2はポリシリコン
ゲート、7は左右に分割した左側のゲート(図2上)、
8は右側のゲート(図2上)、M1はゲート7により駆
動されるMOSFET、M2はゲート8により駆動され
るMOSFET、6はドレイン電圧を分圧する抵抗回路
を示している。M1とM2で被検出MOSFET1を構
成する。
1 is an internal equivalent circuit diagram of an embodiment of a MOS type semiconductor device of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a polysilicon gate of a MOSFET to be detected. 1 and 2
, 1 is a detected MOSFET, 2 is a polysilicon gate, 7 is a left side gate divided into left and right (FIG. 2 upper),
Reference numeral 8 denotes a gate on the right side (in FIG. 2), M1 denotes a MOSFET driven by the gate 7, M2 denotes a MOSFET driven by the gate 8, and 6 denotes a resistance circuit for dividing the drain voltage. The detected MOSFET 1 is composed of M1 and M2.

【0010】図2に示すように、被検出MOSFET1
のゲートポリシリコン2は、2つに分割され(ここで
は、ゲート幅の分割比は1:1)、それぞれに電極3を
設けている。また、図1に示すように、ドレイン端子4
とソース端子5の間に抵抗回路6を設け、分割比の異な
る2つの出力を有している。さらに、分割した2つのゲ
ート7,8には、入力抵抗R4,R5を設けるととも
に、それぞれのゲート−ソース間にはNチャネルMOS
FET9,10を設けている。
As shown in FIG. 2, the detected MOSFET 1
The gate polysilicon 2 is divided into two (here, the division ratio of the gate width is 1: 1), and the electrode 3 is provided on each of them. In addition, as shown in FIG.
A resistor circuit 6 is provided between the source terminal 5 and the source terminal 5 and has two outputs having different division ratios. Further, the two divided gates 7 and 8 are provided with input resistors R4 and R5, and an N-channel MOS is provided between each gate and source.
FETs 9 and 10 are provided.

【0011】NチャネルMOSFET9,10は抵抗回
路6の出力により駆動させ、ドレイン端子4の電圧があ
る値以上になると、ゲート7,8の電圧をしきい値電圧
以下に下げる働きをしている。(ここでは、MOSFE
T9が低いドレイン電圧で動作する。)また、抵抗R4
は、オン状態で、MOSFET9が動作してゲート7の
電位が低下し、MOSFETM1がオフしても、ゲート
8の電位はゲート端子11の電圧値を維持するためのも
のである。また、抵抗R5は、MOSFET10に過電
流が流れることを防止している。
The N-channel MOSFETs 9 and 10 are driven by the output of the resistance circuit 6 and have a function of lowering the voltage of the gates 7 and 8 below the threshold voltage when the voltage of the drain terminal 4 exceeds a certain value. (Here, MOSFE
T9 operates at a low drain voltage. ) Also, the resistance R4
In the ON state, the potential of the gate 8 is maintained at the voltage value of the gate terminal 11 even when the MOSFET 9 operates to lower the potential of the gate 7 and the MOSFET M1 is turned off. Further, the resistor R5 prevents overcurrent from flowing through the MOSFET 10.

【0012】実使用状態において、オン状態で負荷がシ
ョートするなどして、被検出MOSFET1のドレイン
−ソース間に過電流が流れようとすると、ドレイン端子
4の電圧が上昇する。ドレイン電圧が上昇すると、抵抗
回路6の抵抗R1と抵抗R2+R3の分割比で与えられ
る電圧がMOSFET9のゲート端子に印加され、しき
い値電圧を超えるとMOSFET9はオンし、ゲート7
の電圧を低下させ、しきい値電圧以下に下がるとMOS
FETM1はオフとなる。その結果、ゲート幅が1/2
となり、ドレイン−ソース間電流は減少する。
In an actual use state, if an overcurrent tries to flow between the drain and source of the MOSFET 1 to be detected due to a short-circuited load in the on state, the voltage of the drain terminal 4 rises. When the drain voltage rises, a voltage given by the division ratio of the resistance R1 and the resistance R2 + R3 of the resistance circuit 6 is applied to the gate terminal of the MOSFET 9, and when the threshold voltage is exceeded, the MOSFET 9 turns on and the gate 7
When the voltage of the
The FET M1 is turned off. As a result, the gate width is 1/2
And the drain-source current decreases.

【0013】さらに電流が流れようとすると、ドレイン
電圧もさらに上昇し、抵抗R1+R2と抵抗R3の分割
比で与えられる電圧が、MOSFET10のしきい値電
圧を超えると、MOSFET10がオンとなりMOSF
ETM2がオフとなる。その結果、被検出MOSFET
1は完全にオフし、ドレイン−ソース間電流は流れなく
なる。以上のようにして、被検出MOSFET1を過電
流から保護することができる。
When a current further tries to flow, the drain voltage further rises, and when the voltage given by the division ratio of the resistors R1 + R2 and the resistor R3 exceeds the threshold voltage of the MOSFET 10, the MOSFET 10 is turned on and the MOSF is turned on.
ETM2 is turned off. As a result, the detected MOSFET
1 is completely turned off, and the drain-source current does not flow. As described above, the detected MOSFET 1 can be protected from overcurrent.

【0014】一方、このデバイスを構成している素子の
構造は、被検出MOSFET1はメッシュ状にセルを配
置したNチャネル縦形二重拡散MOSFET、抵抗につ
いてはイオン注入を行ったポリシリコン抵抗、MOSF
ET9,10はP型ウェルの内部に形成したNチャネル
横型MOSFETを使用している。したがって、単一の
Nチャネル縦形二重拡散MOSFETのプロセスにNチ
ャネル横型MOSFETを形成するためのP型ウェルを
形成する工程を追加するだけで、過電流保護機能を内蔵
したMOSFETを構成することができる。
On the other hand, the structure of the elements constituting this device is as follows: The detected MOSFET 1 is an N-channel vertical double-diffused MOSFET in which cells are arranged in a mesh, and the resistors are ion-implanted polysilicon resistors and MOSF.
ETs 9 and 10 use N-channel lateral MOSFETs formed inside P-type wells. Therefore, a MOSFET having an overcurrent protection function can be constructed only by adding a step of forming a P-type well for forming an N-channel lateral MOSFET to the process of a single N-channel vertical double diffusion MOSFET. it can.

【0015】このように、このMOS型半導体装置によ
れば、被検出MOSFET1のゲート2を2つに分離
し、抵抗回路6によりドレイン電圧を検出して、その上
昇に伴い、2つに分離したMOSFETを順次オフする
ことができる回路構成とすることにより、素子数につい
ては、単一のNチャネル縦形二重拡散MOSFETに5
素子追加するだけで、プロセスについては、Nチャネル
横型MOSFETを形成するためのP型ウェルを形成す
る工程を追加するだけで、過電流保護機能を内蔵したM
OSFETを構成することができる。
As described above, according to this MOS type semiconductor device, the gate 2 of the MOSFET 1 to be detected is separated into two parts, the drain voltage is detected by the resistance circuit 6, and the drain voltage is separated into two parts as the drain voltage rises. By adopting a circuit configuration in which the MOSFETs can be sequentially turned off, the number of elements can be reduced to 5 in a single N-channel vertical double diffusion MOSFET.
With regard to the process, only by adding an element, by adding a step of forming a P-type well for forming an N-channel lateral MOSFET, an M-type with an overcurrent protection function is built in.
An OSFET can be constructed.

【0016】[0016]

【発明の効果】この発明によれば、被検出MOSFET
のゲートをいくつかに分離し、ドレイン−ソース間に設
けたドレイン電圧分圧用抵抗回路によりドレイン電圧を
検出し、その上昇に応じて分離したMOSFETを順次
オフすることができる駆動回路を設けることにより、素
子数の増大化、プロセスの複雑化を招くことなく過電流
保護機能を内蔵したMOS型半導体装置を構成すること
ができる。
According to the present invention, the MOSFET to be detected is
By dividing the gate of the device into several parts, detecting the drain voltage by the drain voltage dividing resistance circuit provided between the drain and source, and providing a drive circuit that can turn off the separated MOSFETs in sequence according to the rise. Therefore, it is possible to configure a MOS semiconductor device having a built-in overcurrent protection function without increasing the number of elements and complicating the process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明のMOS型半導体装置の一実施例の内
部回路図である。
FIG. 1 is an internal circuit diagram of an embodiment of a MOS semiconductor device of the present invention.

【図2】図1におけるMOS型半導体装置の被検出MO
SFETのポリシリコンゲートの平面図である。
2 is a detected MO of the MOS semiconductor device shown in FIG.
It is a top view of the polysilicon gate of SFET.

【図3】従来のMOS型半導体装置の内部回路構成図で
ある。
FIG. 3 is an internal circuit configuration diagram of a conventional MOS semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検出MOSFET 2 ポリシリコンゲート 3 ゲート電極 4 ドレイン端子 5 ソース端子 6 ドレイン電圧分圧用抵抗回路 9 MOSFET 10 MOSFET 11 ゲート端子 M1 分割された左側のゲート(図2上)に駆動される
MOSFET M2 分割された右側のゲート(図2上)に駆動される
MOSFET R1 ドレイン−ソース間電圧を分割する抵抗 R2 ドレイン−ソース間電圧を分割する抵抗 R3 ドレイン−ソース間電圧を分割する抵抗
1 Detected MOSFET 2 Polysilicon Gate 3 Gate Electrode 4 Drain Terminal 5 Source Terminal 6 Drain Voltage Dividing Resistor Circuit 9 MOSFET 10 MOSFET 11 Gate Terminal M1 Divided Left Side Gate (Upper FIG. 2) MOSFET M2 Divided Driven to the right side gate (on the upper side of FIG. 2) R1 resistor for dividing voltage between drain and source R2 resistor for dividing voltage between drain and source R3 resistor for dividing voltage between drain and source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9054−4M H01L 29/78 301 K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location 9054-4M H01L 29/78 301 K

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数個のゲートおよび複数個のゲート電
極が形成されたMOSFETと、 このMOSFETのドレイン−ソース間に接続されたド
レイン電圧分圧用抵抗回路と、 前記MOSFETの各ゲート電極とソースの間にそれぞ
れ接続され、前記ドレイン電圧分圧用抵抗回路で分圧さ
れたドレイン電圧により制御されて前記MOSFETの
各ゲートのゲート電圧をしきい値電圧以下に下げる複数
個の駆動素子とを備えたMOS型半導体装置。
1. A MOSFET having a plurality of gates and a plurality of gate electrodes formed therein, a drain voltage dividing resistance circuit connected between the drain and source of the MOSFET, and a gate electrode and a source of the MOSFET. And a plurality of driving elements which are respectively connected between them and are controlled by the drain voltage divided by the drain voltage dividing resistance circuit to reduce the gate voltage of each gate of the MOSFET to a threshold voltage or less. Type semiconductor device.
【請求項2】 ドレイン電圧分圧用抵抗回路の分割比を
全て異なる値とし、ドレイン電圧が上昇するにつれて複
数個の駆動素子が順次動作する構成とした請求項1記載
のMOS型半導体装置。
2. The MOS type semiconductor device according to claim 1, wherein the dividing ratios of the drain voltage dividing resistance circuits are all different values, and a plurality of driving elements are sequentially operated as the drain voltage increases.
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