JPH07163148A - Three-phase full-wave rectifier of ac generator for vehicle - Google Patents

Three-phase full-wave rectifier of ac generator for vehicle

Info

Publication number
JPH07163148A
JPH07163148A JP5306755A JP30675593A JPH07163148A JP H07163148 A JPH07163148 A JP H07163148A JP 5306755 A JP5306755 A JP 5306755A JP 30675593 A JP30675593 A JP 30675593A JP H07163148 A JPH07163148 A JP H07163148A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wave rectifier
phase full
type
power transistor
mos power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5306755A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junji Kawai
淳司 川合
Norihito Tokura
規仁 戸倉
Hirohide Sato
博英 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP5306755A priority Critical patent/JPH07163148A/en
Priority to EP97101397A priority patent/EP0778664B1/en
Priority to DE69430269T priority patent/DE69430269T2/en
Priority to EP97101392A priority patent/EP0778662A1/en
Priority to DE69409615T priority patent/DE69409615T2/en
Priority to EP94119249A priority patent/EP0657992B1/en
Priority to DE69423983T priority patent/DE69423983T2/en
Priority to EP97101395A priority patent/EP0778663B1/en
Priority to CN94119492A priority patent/CN1038799C/en
Publication of JPH07163148A publication Critical patent/JPH07163148A/en
Priority to US08/756,514 priority patent/US5708352A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Abstract

PURPOSE:To decrease the parasitic resistance of source and the channel resistance significantly by constituting a three-phase full-wave rectifier of an MOS power transistor using a single crystal SiC as a material. CONSTITUTION:An N-type voltage withstand layer 105 is formed on an N<+>-type substrate 106 of SiC, a P-type well region 103 is formed on the surface part of the N-type voltage withstand layer 105, and an N<+>-type region 104 is formed on the surface part of the P-type well region 103. Only the trench forming region is opened on the wafer surface to make a trench 108 and a gate insulation film 109 is formed on the surface of the trench 108 before a gate electrode 110 is formed. A metal electrode 111 is then brought into contact with the surface of the N<+> region 104 and the P-well region 103 whereas a metal electrode 112 is brought into contact with the surface of the N<+> type substrate 106 thus completing an element. A low loss three-phase full-wave rectifier can be obtained by employing single crystal SiC as a material thereby decreasing the parasitic resistance of source and the channel resistance.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、MOSパワートランジ
スタを用いた車両用交流発電機の三相全波整流器に関す
る。本発明の車両用交流発電機の三相全波整流器は、エ
ンジン駆動のいわゆるオルタネータの他、車両制動時の
運動エネルギを電力として回生する発電電動可能なオル
タネータや電気自動車用走行モータに適用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-phase full-wave rectifier for a vehicle AC generator using a MOS power transistor. INDUSTRIAL APPLICABILITY The three-phase full-wave rectifier of the vehicle alternator of the present invention can be applied not only to an engine-driven alternator, but also to an alternator capable of generating and electric power that regenerates kinetic energy during vehicle braking as electric power and a traveling motor for electric vehicles.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両用交流発電機の三相電機子巻線の各
端とバッテリの高位端及び低位端をそれぞれ個別に接続
するハイサイドの半導体電力素子及びローサイドの半導
体電力素子を有する三相全波整流器と、各半導体電力素
子を同期断続するコントローラとを備え、前記三相全波
整流器は、三相電機子巻線の発電電圧を直流電圧に変換
してバッテリに給電する車両用交流発電機が公知であ
り、例えば特開平4ー138030号公報は、上記半導
体電力素子としてMOSパワートランジスタを用いるこ
とを開示している。
2. Description of the Related Art Three-phase having a high-side semiconductor power element and a low-side semiconductor power element for individually connecting each end of a three-phase armature winding of an automotive alternator and a high end and a low end of a battery, respectively. A full-wave rectifier and a controller for synchronously connecting and disconnecting each semiconductor power element are provided, and the three-phase full-wave rectifier converts a generated voltage of a three-phase armature winding into a DC voltage and supplies AC power to a battery. Machine is known, and for example, Japanese Patent Laid-Open No. 138030/1992 discloses the use of a MOS power transistor as the semiconductor power element.

【0003】この種のMOSパワートランジスタとして
は、耐圧確保及びオン抵抗低減のためにN型シリコン基
板をMOSパワートランジスタの一方の主電極とし、チ
ップの表面部に形成されたP型ウエル領域の表面部にも
う一方の主電極をなすN+ 型の領域を形成する縦型MO
Sパワートランジスタ構造を採用するのが通常である。
In this type of MOS power transistor, an N-type silicon substrate is used as one of the main electrodes of the MOS power transistor to secure the breakdown voltage and reduce the on-resistance, and the surface of the P-type well region formed on the surface of the chip is used. Vertical MO that forms an N + type region that forms the other main electrode
The S power transistor structure is usually adopted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このMOSパワートラ
ンジスタを用いた三相全波整流器は、従来の三相全波整
流器のPN接合ダイオードの機能を果たす寄生ダイオー
ドとMOSパワートランジスタを並列接続した構成を有
するので、従来のシリコンダイオードを用いた三相全波
整流器に比較して接合ダイオードの順方向電圧降下が無
い分だけ電力損失を低減できる可能性がある。
A three-phase full-wave rectifier using this MOS power transistor has a configuration in which a parasitic diode which functions as a PN junction diode of a conventional three-phase full-wave rectifier and a MOS power transistor are connected in parallel. Therefore, as compared with the conventional three-phase full-wave rectifier using the silicon diode, there is a possibility that the power loss can be reduced by the amount that there is no forward voltage drop of the junction diode.

【0005】しかしながら、本発明者らの解析により、
上記したMOSパワートランジスタ式三相全波整流器に
は以下の問題があることが判明した。車両用交流発電機
では、三相電機子巻線や界磁コイルの蓄積磁気エネルギ
量が大きいために、それが瞬時に放出される事故に対す
る対策として、三相全波整流器の各半導体電力素子の耐
圧をバッテリ電圧すなわち三相全波整流器の出力整流電
圧の20倍以上例えば300V程度に設定する必要があ
る。
However, according to the analysis by the present inventors,
It has been found that the above MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier has the following problems. In vehicle alternators, the amount of stored magnetic energy in the three-phase armature windings and field coils is large. It is necessary to set the breakdown voltage to 20 times or more of the battery voltage, that is, the output rectified voltage of the three-phase full-wave rectifier, for example, about 300V.

【0006】また、近時の車載電気負荷(例えばデフロ
スト用ヒータなど)の増大から100A以上の出力電流
が要望され、このような高耐圧、大電流構造のMOSパ
ワートランジスタの電力損失はダイオードのそれと同程
度となってしまい、ダイオードの代わりにわざわざ構造
複雑なMOSパワートランジスタを用いる意味がなくな
ってしまう。
Further, an output current of 100 A or more is demanded due to the recent increase in vehicle-mounted electric load (for example, a heater for defrost). The power loss of the MOS power transistor having such a high breakdown voltage and large current structure is equal to that of the diode. This is about the same, and it becomes meaningless to use a MOS power transistor having a complicated structure instead of the diode.

【0007】上記したMOSパワートランジスタ式三相
全波整流器の問題点を図3〜図5を参照して以下、更に
詳細に解析する。ただし、図3(a)、(b)はMOS
パワートランジスタ式三相全波整流器の一相部分を示す
インバータ回路であり、(a)はNチャンネルの場合、
(b)はPチャンネルの場合を示す。また、図4及び図
5に典型的なMOSパワートランジスタの断面構造例を
示す。
The problems of the above MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier will be analyzed in more detail below with reference to FIGS. However, FIGS. 3 (a) and 3 (b) show MOS
It is an inverter circuit showing a one-phase portion of a power transistor type three-phase full-wave rectifier.
(B) shows the case of P channel. Further, FIGS. 4 and 5 show examples of typical cross-sectional structures of MOS power transistors.

【0008】図3(a)のNチャンネルMOSパワート
ランジスタのインバータ回路は、ハイサイドのMOSパ
ワートランジスタ101のドレイン電極Dとローサイド
のMOSパワートランジスタ102のソース電極Sとが
三相交流発電機(図示せず)の一相出力端に接続され、
ローサイドのMOSパワートランジスタ102のドレイ
ン電極Dがバッテリ(図示せず)の低位端に接続され、
ハイサイドのMOSパワートランジスタ101のソース
電極Sはバッテリの高位端に接続される。ちなみに充電
時における充電電流の方向と電子の移動方向とは逆であ
る。
In the inverter circuit of the N-channel MOS power transistor of FIG. 3A, the drain electrode D of the high-side MOS power transistor 101 and the source electrode S of the low-side MOS power transistor 102 are three-phase AC generators (see FIG. (Not shown) connected to one-phase output terminal,
The drain electrode D of the low-side MOS power transistor 102 is connected to the low end of a battery (not shown),
The source electrode S of the high-side MOS power transistor 101 is connected to the high end of the battery. By the way, the direction of charging current and the moving direction of electrons at the time of charging are opposite.

【0009】更に、上記MOSパワートランジスタ10
1、102ではP型ウエル領域とソース電極S又はドレ
イン電極Dとの間に原理的にソース接続側の寄生ダイオ
ードDsとドレイン接続側の寄生ダイオードDdとが図
示のように生じる。P型ウエル領域への電位付与の必要
からP型ウエル領域とソース電極S又はドレイン電極D
のどちらかとは接続することが通常行われるが、三相全
波整流器の一相回路としてこのインバータ回路を用いる
場合、図3(a)に図示するように、P型ウエル領域
(例えば図4、図5では103)とドレイン電極D(例
えば図4、図5では104)とを接続するすなわちドレ
イン接続側の寄生ダイオードDdを短絡する必要があ
る。
Further, the MOS power transistor 10 described above.
In Nos. 1 and 102, in principle, a parasitic diode Ds on the source connection side and a parasitic diode Dd on the drain connection side occur between the P-type well region and the source electrode S or the drain electrode D as illustrated. Since it is necessary to apply a potential to the P-type well region, the P-type well region and the source electrode S or the drain electrode D
However, when this inverter circuit is used as a one-phase circuit of the three-phase full-wave rectifier, as shown in FIG. 3A, a P-type well region (for example, FIG. It is necessary to connect the drain electrode D (for example, 104 in FIGS. 4 and 5) to 103) in FIG. 5, that is, to short-circuit the parasitic diode Dd on the drain connection side.

【0010】すなわち、車両用交流発電機の三相全波整
流器では、P型ウエル領域(例えば図4、図5では10
3)とソース電極S(例えば図4、図5では106)と
を接続し、ソース接続側の寄生ダイオードDsを短絡す
ると、ハイサイドのMOSパワートランジスタのドレイ
ン電極Dに接続される発電電圧がバッテリ電圧より低下
すればドレイン接続側の寄生ダイオードDdを通じて逆
流電流が流れてしまう。同じく、ローサイドのMOSパ
ワートランジスタのソース電極Sに接続される発電電圧
がバッテリ低位端の電位(接地電位)電圧より上昇すれ
ばドレイン接続側の寄生ダイオードDdを通じて逆流電
流が流れてしまう。したがって、このような寄生ダイオ
ードDdを通じた電流逆流を防止するためには、P型ウ
エル領域103をドレイン電極に接続して、ソース接続
側の寄生ダイオードDsにより上記逆流を阻止する必要
が生じる。
That is, in a three-phase full-wave rectifier for a vehicle AC generator, a P-type well region (for example, 10 in FIGS. 4 and 5) is used.
3) is connected to the source electrode S (for example, 106 in FIGS. 4 and 5) and the parasitic diode Ds on the source connection side is short-circuited, the generated voltage connected to the drain electrode D of the high-side MOS power transistor is the battery. If the voltage is lower than the voltage, a reverse current will flow through the parasitic diode Dd on the drain connection side. Similarly, if the generated voltage connected to the source electrode S of the low-side MOS power transistor rises higher than the potential (ground potential) voltage at the low potential end of the battery, a reverse current flows through the parasitic diode Dd on the drain connection side. Therefore, in order to prevent such a reverse current flow through the parasitic diode Dd, it is necessary to connect the P-type well region 103 to the drain electrode and prevent the reverse current by the parasitic diode Ds on the source connection side.

【0011】結局、車両用交流発電機の三相全波整流器
に用いるMOSパワートランジスタのP型ウエル領域
(例えば図4、図5では103)はドレイン電極Dに接
続する必要がある。このことは図3(b)に示したPチ
ャンネルMOSパワートランジスタでも同じである。と
ころが、図4、図5に示す従来のMOSパワートランジ
スタ構造では、P型ウエル領域103とその表面部のN
+ 型領域104とを短絡し、P型ウエル領域103とN
型エピタキシャル耐圧層105との間のPN接合の空乏
層107をN型エピタキシャル耐圧層側に張り出して耐
圧を稼がざるを得ない。
After all, it is necessary to connect the P-type well region (eg 103 in FIGS. 4 and 5) of the MOS power transistor used in the three-phase full-wave rectifier of the vehicle AC generator to the drain electrode D. This also applies to the P-channel MOS power transistor shown in FIG. 3 (b). However, in the conventional MOS power transistor structure shown in FIGS. 4 and 5, the P-type well region 103 and the N of the surface portion thereof are formed.
The + type region 104 is short-circuited, and the P type well region 103 and N
The depletion layer 107 of the PN junction between the epitaxial epitaxial breakdown layer 105 and the epitaxial epitaxial breakdown layer 105 must be extended to the N-type epitaxial breakdown layer side to increase the breakdown voltage.

【0012】すなわち、上記した図4、図5に示す従来
のMOSパワートランジスタ構造で上記車両用交流発電
機の三相全波整流器を構成する場合、N+ 型基板106
をソース領域、N+ 型領域104をドレイン領域とせざ
るを得ない。しかしこのようにすると、N型耐圧層10
5の大きなソース寄生抵抗Rsが実質的なソース端S’
とソース電極との間に直列接続されることになる。
That is, when the three-phase full-wave rectifier of the vehicle alternator is constructed with the conventional MOS power transistor structure shown in FIGS. 4 and 5, the N + type substrate 106 is used.
Must be the source region and the N + type region 104 must be the drain region. However, in this case, the N-type breakdown voltage layer 10
The large source parasitic resistance Rs of 5 is substantially the source end S '.
And the source electrode are connected in series.

【0013】MOSトランジスタのドレイン飽和電流I
dsatは、しきい値電圧Vtを簡単化のために無視
し、Kを比例定数、ΔVgsをゲート・ソース間電圧
(Vg−Vs)、Vgをゲート電圧、Vs’=Vs+I
dsat・Rsを実質的なソース端S’の電位とすれ
ば、 Idsat=K(Vg−Vs’)2 =K(ΔVgs−Idsat・Rs)2 すなわち、ドレイン飽和電流(所定ゲート電圧印加時の
最大電流)Idsatは、Idsat・Rsの分だけゲ
ート電圧Vgが低くなったことに等しいことになる。な
お、基板効果によるしきい値電圧Vtの変化も無視す
る。
Drain saturation current I of MOS transistor
dsat ignores the threshold voltage Vt for simplification, K is a proportional constant, ΔVgs is a gate-source voltage (Vg−Vs), Vg is a gate voltage, and Vs ′ = Vs + I.
If dsat · Rs is substantially the potential of the source end S ′, Idsat = K (Vg−Vs ′) 2 = K (ΔVgs−Idsat · Rs) 2, that is, the drain saturation current (maximum when a predetermined gate voltage is applied). The current) Idsat is equal to the gate voltage Vg being lowered by the amount of Idsat · Rs. The change in the threshold voltage Vt due to the substrate effect is also ignored.

【0014】例えばゲート電圧が+20V、ソース(バ
ッテリ)電位が+12V、電流が100A、ソース寄生
抵抗Rsが0.05オームとすれば、実際のソース電位
Vs’は17Vとなり、チャンネル電流はRsが0の場
合に比べて9/64まで低下することになる。すなわ
ち、わずかのソース寄生抵抗Rsの増加により、チャン
ネル電流が極端に減少することがわかる。以下、この電
流減少作用言い換えればチャンネル抵抗増加作用をソー
ス抵抗帰還効果という。
For example, if the gate voltage is +20 V, the source (battery) potential is +12 V, the current is 100 A, and the source parasitic resistance Rs is 0.05 ohm, the actual source potential Vs' is 17 V and the channel current Rs is 0. It will be reduced to 9/64 compared to the case of. That is, it can be seen that the channel current is extremely reduced by a slight increase in the source parasitic resistance Rs. Hereinafter, this current reducing action, in other words, the channel resistance increasing action is referred to as a source resistance feedback effect.

【0015】上記式はドレイン電流飽和領域のものであ
るが、同様に非飽和領域においてもRsの増加により同
様にドレイン非飽和電流は減少する。このようなドレイ
ン電流の減少はチャンネル抵抗の増大を意味しており、
上記ソース寄生抵抗Rsの増加はそれ自身による電力損
失の他、チャンネル抵抗の増加による電力損失を招くの
で、全体として大幅な電力損失、発熱を招くことがわか
る。
The above equation is for the drain current saturation region, but similarly in the non-saturation region, the drain non-saturation current similarly decreases due to the increase of Rs. Such a decrease in drain current means an increase in channel resistance,
It is understood that the increase of the source parasitic resistance Rs causes the power loss by itself and the power loss due to the increase of the channel resistance, so that the power loss and the heat generation are large as a whole.

【0016】もちろん、図4や図5のMOSパワートラ
ンジスタ構造においてソース寄生抵抗Rsの低減のため
にN型耐圧層105を薄くすることは可能であるが、上
記したように車両用交流発電機では300Vといった高
耐圧を必要とするので、N型耐圧層105を薄くするこ
とは困難である。すなわち、通常のシリコンMOSパワ
ートランジスタにおいて、シリコンの降伏電界強度は約
30V/μmであり、上記300Vの耐圧をN型耐圧層
105だけで稼ぐとすれば、N型耐圧層105中の電界
強度が一定と仮定しても10μmの厚さが必要となる。
N型耐圧層105中の電界強度を約30V/μmとし、
N型耐圧層105が300Vを負担するには、実際には
その厚さを約20μm以上必要とし、その不純物濃度を
約1×1015原子/cm3 以下とせねばならない。
Of course, in the MOS power transistor structure of FIGS. 4 and 5, it is possible to make the N-type breakdown voltage layer 105 thin in order to reduce the source parasitic resistance Rs, but as described above, in the vehicle alternator. Since a high breakdown voltage of 300 V is required, it is difficult to thin the N-type breakdown layer 105. That is, in a normal silicon MOS power transistor, the breakdown field strength of silicon is about 30 V / μm, and if the breakdown voltage of 300 V is to be earned only by the N-type breakdown layer 105, the field strength in the N-type breakdown layer 105 will be. Even if it is assumed to be constant, a thickness of 10 μm is required.
The electric field strength in the N-type breakdown voltage layer 105 is set to about 30 V / μm,
In order for the N-type breakdown voltage layer 105 to bear 300 V, its thickness must actually be about 20 μm or more, and its impurity concentration must be about 1 × 10 15 atoms / cm 3 or less.

【0017】耐圧確保のためにこのような厚さ及び不純
物濃度をもつN型耐圧層105を形成することは、上記
したソース寄生抵抗Rsの増加及びそれによる抵抗損失
とともに上記したドレイン電流の減少(チャンネル抵抗
の大幅な増大)を招き、その結果として、上記公報のM
OSパワートランジスタ式三相全波整流器は車両用交流
発電機用途(すなわちリアクタンス負荷分野)におい
て、PN接合ダイオード式三相全波整流器を凌駕するこ
とは理論的に無理であり、構造及び制御が複雑という欠
点だけが残るため実用化のメリットがなかった。
Forming the N-type withstand voltage layer 105 having such a thickness and impurity concentration in order to secure the withstand voltage increases the source parasitic resistance Rs described above and the resistance loss thereby, and also reduces the drain current ( (Significant increase in channel resistance), and as a result, M
It is theoretically impossible for the OS power transistor type three-phase full-wave rectifier to surpass the PN junction diode type three-phase full-wave rectifier in the vehicle AC generator application (that is, in the field of reactance load), and the structure and control are complicated. However, there is no merit of practical application because only the drawback remains.

【0018】一方、上記した図4及び図5のMOSパワ
ートランジスタ構造において、N+型領域104をソー
ス電極、N+ 型基板106をドレイン電極とし、図3
(a)のようにP型ウエル領域103とN+ 型ドレイン
領域106とを短絡することも考えられる。しかしなが
ら、この方式ではN+ 型領域(ソース電極)104とP
型ウエル領域103との間に上記した300Vもの耐圧
を確保し、ゲート電極とP型ウエル領域107及びN+
型領域104との間の耐圧も確保することは極めて困難
なことである。
On the other hand, in the MOS power transistor structure shown in FIGS. 4 and 5, the N + type region 104 serves as a source electrode and the N + type substrate 106 serves as a drain electrode.
It is also conceivable to short-circuit the P-type well region 103 and the N + -type drain region 106 as in (a). However, in this method, the N + type region (source electrode) 104 and P
The above breakdown voltage of 300 V is secured between the well region 103 and the gate electrode, and the P well region 107 and the N +
It is extremely difficult to secure the breakdown voltage between the mold region 104 and the mold region 104.

【0019】本発明者らは、上記説明した理由により車
両用交流発電機の三相全波整流器に用いるMOSパワー
トランジスタは現状のシリコンMOSパワートランジス
タでは実施困難であること、MOSパワートランジスタ
式三相全波整流器の実現には耐圧層抵抗の格段の低減が
必須であること、そのためには耐圧層の厚さの格段の低
減及び不純物濃度の格段の増大が必須であること、更に
は、このような耐圧層の厚さの格段の低減及び不純物濃
度の増大は耐圧層の降伏電界強度の格段の向上を実現し
て始めて可能であるということの解析結果に基づいて、
耐圧層の降伏電界強度の向上が実現できれば、車両用交
流発電機の三相全波整流器の損失及び発熱を著しく低減
できるという発見に基づいている。
For the reasons described above, the present inventors have found that it is difficult to implement the MOS power transistor used in the three-phase full-wave rectifier of the vehicle AC generator with the current silicon MOS power transistor. In order to realize a full-wave rectifier, it is essential to significantly reduce the withstand voltage layer resistance, and for that purpose, it is indispensable to significantly reduce the thickness of the withstand voltage layer and significantly increase the impurity concentration. Based on the analysis result, it is possible to significantly reduce the thickness of the breakdown voltage layer and increase the impurity concentration only after realizing the significant improvement of the breakdown field strength of the breakdown voltage layer.
It is based on the discovery that loss and heat generation of a three-phase full-wave rectifier of a vehicle AC generator can be significantly reduced if the breakdown field strength of the breakdown layer can be improved.

【0020】したがって、本発明の目的は、従来の三相
全波整流器に比べて格段に損失を低減できかつ冷却も簡
単な車両用交流発電機用のMOSパワートランジスタ式
三相全波整流器を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier for a vehicle AC generator, which is capable of significantly reducing loss as compared with a conventional three-phase full-wave rectifier and which can be cooled easily. To do.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の車両用交流発電
機の三相全波整流器は、車両用交流発電機の三相電機子
巻線の各端とバッテリの高位端及び低位端とを接続する
ハイサイドのMOSパワートランジスタ及びローサイド
のMOSパワートランジスタを有し、三相電機子巻線の
発電電圧を直流電圧に変換して前記バッテリに給電する
車両用交流発電機の三相全波整流器において、前記MO
SパワートランジスタはSiCを素材として形成される
ことを特徴としている。
A three-phase full-wave rectifier for a vehicular alternator according to the present invention has three ends of a three-phase armature winding of an alternator for a vehicle and a high end and a low end of a battery. A three-phase full-wave rectifier for a vehicle AC generator, which has a high-side MOS power transistor and a low-side MOS power transistor to be connected, converts a generated voltage of a three-phase armature winding into a DC voltage, and supplies the DC power to the battery. In the MO
The S power transistor is characterized by being made of SiC.

【0022】好適な態様において、前記三相全波整流器
は、ハイサイド及びローサイドの両方のMOSパワート
ランジスタを有する。好適な態様において、前記三相全
波整流器は、ハイサイド又はローサイドのどちらか一方
のMOSパワートランジスタと、残部の半導体電力素子
を構成するPN接合ダイオードとからなる。
In a preferred mode, the three-phase full-wave rectifier has both high-side and low-side MOS power transistors. In a preferred aspect, the three-phase full-wave rectifier is composed of either a high-side or low-side MOS power transistor, and the remaining PN junction diode forming a semiconductor power element.

【0023】好適な態様において、前記MOSパワート
ランジスタは、ソース電極を構成するN+ 型の基板と、
前記基板上に形成されたN型の耐圧層と、前記耐圧層の
表面部に形成されたP型ウエル領域と、前記P型ウエル
領域の表面部に形成されてドレイン電極を構成するN+
型のドレイン領域と、前記P型ウエル領域の表面部に絶
縁膜を介して配設されるとともに前記ドレイン領域及び
前記耐圧層を導通させるN型チャンネルを形成するゲー
ト電極とを備える。
In a preferred aspect, the MOS power transistor comprises an N + type substrate which constitutes a source electrode,
An N-type breakdown voltage layer formed on the substrate, a P-type well region formed on the surface of the breakdown voltage layer, and an N + forming a drain electrode on the surface of the P-type well region.
Type drain region and a gate electrode disposed on the surface of the P type well region via an insulating film and forming an N type channel for electrically connecting the drain region and the breakdown voltage layer.

【0024】好適な態様において、前記N+ 型のドレイ
ン領域及び前記P型ウエル領域は短絡される。好適な態
様において、前記基板はハイサイドの各前記MOSパワ
ートランジスタの共通のソース領域を構成し、前記基板
上には各相の前記P型ウエル領域が個別に形成され、前
記各P型ウエル領域の表面部にはそれぞれ前記N+ 型の
ドレイン領域が個別に形成され、前記各P型ウエル領域
の表面部には絶縁膜を介して前記各ドレイン領域及び前
記耐圧層を個別に導通させるチャンネルを形成する各ゲ
ート電極が個別に配設される。
In a preferred embodiment, the N + type drain region and the P type well region are short-circuited. In a preferred aspect, the substrate constitutes a common source region of each of the high-side MOS power transistors, the P-type well regions of each phase are individually formed on the substrate, and each P-type well region is formed. The N + -type drain regions are individually formed on the surface of each of the P + -type well regions, and channels are formed on the surface of each of the P-type well regions to individually conduct the drain regions and the breakdown voltage layers via an insulating film. Each gate electrode to be formed is individually arranged.

【0025】好適な態様において、前記三相全波整流器
は前記MOSパワートランジスタをスイッチング制御す
る電圧調整部と同一基板に搭載される。好適な態様にお
いて、前記MOSパワートランジスタのソース・ドレイ
ン間及びドレイン・ゲート間耐圧は50V以上に設定さ
れる。好適な態様において、前記MOSパワートランジ
スタのソース・ドレイン間及びドレイン・ゲート間耐圧
は100V以上に設定される。
In a preferred mode, the three-phase full-wave rectifier is mounted on the same substrate as a voltage adjusting unit that controls switching of the MOS power transistor. In a preferred aspect, the breakdown voltage between the source and drain and between the drain and gate of the MOS power transistor is set to 50 V or more. In a preferred mode, the breakdown voltage between the source and drain and between the drain and gate of the MOS power transistor is set to 100 V or more.

【0026】[0026]

【作用及び発明の効果】本発明の車両用交流発電機の三
相全波整流器はSiCを素材とするMOSパワートラン
ジスタを接続してなる。上記したように、車両用交流発
電機では、三相電機子巻線や界磁コイルの蓄積磁気エネ
ルギ量が大きいために、それが瞬時に放出される事故に
対する対策として、三相全波整流器の各半導体電力素子
の耐圧をバッテリ電圧すなわち三相全波整流器の出力整
流電圧の20倍以上例えば300V程度に設定する必要
がある。
The three-phase full-wave rectifier of the vehicle alternator of the present invention is formed by connecting a MOS power transistor made of SiC. As described above, in the vehicle alternator, since the stored magnetic energy amount of the three-phase armature winding and the field coil is large, as a countermeasure against the accidental release of it, the three-phase full-wave rectifier It is necessary to set the breakdown voltage of each semiconductor power element to 20 times or more of the battery voltage, that is, the output rectified voltage of the three-phase full-wave rectifier, for example, about 300V.

【0027】また、近時の車載電気負荷の増大から10
0A以上の大出力電流が要望されている。ここでSiC
の降伏電界強度は約400V/μmであり、Siの約1
3倍となっている。このようにSiCの降伏電界強度が
SiCのそれに比べて格段に高いということは、それを
車両用交流発電機の三相全波整流器の構成素子とした場
合にMOSパワートランジスタの電力損失を格段に低減
できるという効果を奏する。以下、上記降伏電界強度の
差に基づく電力損失低減効果を更に詳しく説明する。
In addition, from the recent increase in vehicle-mounted electric load, 10
A large output current of 0 A or more is required. SiC here
The breakdown electric field strength of Si is about 400 V / μm, which is about 1% that of Si.
It has tripled. In this way, the breakdown field strength of SiC is significantly higher than that of SiC, which means that when it is used as a constituent element of a three-phase full-wave rectifier of a vehicle AC generator, the power loss of a MOS power transistor is markedly increased. The effect that it can reduce is produced. Hereinafter, the power loss reduction effect based on the difference in the breakdown electric field strength will be described in more detail.

【0028】いま例として上記した図3(a)の車両用
交流発電機の三相全波整流器にSiCのMOSパワート
ランジスタを用いて耐圧300Vを確保する場合を一例
として考える。簡単のためにN型耐圧層107(例えば
図4又は図5参照)が300Vを全て負担すると考え
る。簡単にこの耐圧300VをN型耐圧層107で負担
すると考えると、SiCの降伏電界強度を400V/c
mとすると、N型耐圧層105の必要厚さは約4μm、
その不純物濃度は2×1016原子/cm3 、抵抗率は約
1.25Ω・cmとなる。一方、上記説明したSiのM
OSパワートランジスタの300V耐圧層の必要厚さは
約20μm、その不純物濃度は1×1015原子/c
3 、抵抗率は約5Ω・cmとなる。したがって、Si
CのMOSパワートランジスタのN型耐圧層107の抵
抗はSiのMOSパワートランジスタのN型耐圧層10
7の抵抗に比べて1/20にまで低減できることにな
る。ただし、N型耐圧層107の不純物濃度はP型ウエ
ル領域103の不純物濃度との関係で上記値よりもっと
低濃度とすることもできるのは当然である。
As an example, let us consider a case where a withstand voltage of 300 V is secured by using a SiC MOS power transistor in the three-phase full-wave rectifier of the vehicle AC generator shown in FIG. 3A. For simplicity, it is considered that the N-type breakdown voltage layer 107 (see, for example, FIG. 4 or FIG. 5) bears all 300V. Assuming that this breakdown voltage of 300 V is simply borne by the N-type breakdown voltage layer 107, the breakdown field strength of SiC is 400 V / c.
m, the required thickness of the N-type breakdown voltage layer 105 is about 4 μm,
The impurity concentration is 2 × 10 16 atoms / cm 3 , and the resistivity is about 1.25 Ω · cm. On the other hand, the M of Si described above
The required thickness of the 300V breakdown voltage layer of the OS power transistor is about 20 μm, and its impurity concentration is 1 × 10 15 atoms / c.
m 3 , and the resistivity is about 5 Ω · cm. Therefore, Si
The resistance of the N type withstand voltage layer 107 of the C MOS power transistor is the N type withstand layer 10 of the Si MOS power transistor.
The resistance can be reduced to 1/20 as compared with the resistance of 7. However, it is needless to say that the impurity concentration of the N-type breakdown voltage layer 107 can be set to be lower than the above value in relation to the impurity concentration of the P-type well region 103.

【0029】その結果、本発明のSiCのMOSパワー
トランジスタを用いた車両用交流発電機の三相全波整流
器は、耐圧層すなわちソース寄生抵抗Rsの抵抗電力損
失自体を大幅に低減できる他、上記ソース抵抗帰還効果
の低減によるチャンネル抵抗の大幅な低減も実現でき、
それらの相乗効果によりSiのMOSパワートランジス
タを用いた車両用交流発電機の三相全波整流器及びそれ
と同程度の電力損失を有するダイオード式三相全波整流
器に比較して格段に低損失となり、その冷却も極めて簡
単となるという優れた効果を奏する。
As a result, the three-phase full-wave rectifier of the vehicle AC generator using the SiC MOS power transistor of the present invention can significantly reduce the resistance power loss itself of the withstand voltage layer, that is, the source parasitic resistance Rs. A significant reduction in channel resistance can also be realized by reducing the source resistance feedback effect.
Due to their synergistic effect, the loss is significantly lower than that of a three-phase full-wave rectifier of a vehicle AC generator using a Si MOS power transistor and a diode-type three-phase full-wave rectifier having the same power loss. There is an excellent effect that the cooling is also extremely simple.

【0030】[0030]

【実施例】(実施例1)車両エンジンにより駆動される
本実施例の車両用交流発電機いわゆるオルタネータの全
体構造を図2に基づき説明する。発電機外殻は一対のド
ライブフレーム1とリアフレーム2で構成されており、
複数のスタッドボルト15等により直接結合されてい
る。
(Embodiment 1) The overall structure of a vehicle alternator of the present embodiment driven by a vehicle engine, a so-called alternator, will be described with reference to FIG. The outer shell of the generator is composed of a pair of drive frame 1 and rear frame 2,
It is directly connected by a plurality of stud bolts 15 and the like.

【0031】前記フレーム1及び2の内周にはステータ
コア3が固定され、ステータコア3には三相電機子巻線
5が巻装されている。フレーム1及び2に固定されたベ
アリング13及び14はシャフト9を回転自在に支持し
ており、シャフト9にはステータコア3の内周に位置し
てロータコア6が固定されている。ロータコア6には界
磁コイル10が巻装されており、ポールコア7、8の両
端面には冷却ファン11、12が配設されている。ま
た、リアフレーム2の外部には、三相全波整流器19内
蔵の電圧調整器18が取り付けられている。
A stator core 3 is fixed to the inner circumferences of the frames 1 and 2, and a three-phase armature winding 5 is wound around the stator core 3. Bearings 13 and 14 fixed to the frames 1 and 2 rotatably support the shaft 9, and a rotor core 6 is fixed to the shaft 9 at the inner circumference of the stator core 3. A field coil 10 is wound around the rotor core 6, and cooling fans 11 and 12 are arranged on both end faces of the pole cores 7 and 8. A voltage regulator 18 with a built-in three-phase full-wave rectifier 19 is attached to the outside of the rear frame 2.

【0032】次に、本実施例の車両用交流発電機の回路
構成について図1を用いて説明する。電圧調整器18
は、三相全波整流器19と電圧調整部20とで構成され
ている。整流部19は、単結晶SiCを素材とするNチ
ャンネルエンハンスメント形式のMOSパワートランジ
スタ19a〜19fからなる三相全波整流器であって、
ハイサイドのトランジスタ19a〜19cは三相電機子
巻線5の各相出力端とバッテリ21の高位端とを接続し
ており、ローサイドのトランジスタ19d〜19fは三
相電機子巻線5の各相出力端とバッテリ21の低位端と
を接続している。
Next, the circuit configuration of the vehicle alternator of this embodiment will be described with reference to FIG. Voltage regulator 18
Is composed of a three-phase full-wave rectifier 19 and a voltage adjusting unit 20. The rectifier unit 19 is a three-phase full-wave rectifier composed of N-channel enhancement type MOS power transistors 19a to 19f made of single crystal SiC.
The high-side transistors 19a to 19c connect each phase output terminal of the three-phase armature winding 5 to the high-level end of the battery 21, and the low-side transistors 19d to 19f each phase of the three-phase armature winding 5. The output end and the low end of the battery 21 are connected.

【0033】電圧調整部20は、ブラシ16、スリップ
リング17を介して界磁巻線10と接続されており、三
相全波整流器19と同一基板(図示せず)上に搭載され
ている。このような三相全波整流器19と電圧調整部2
0とを同一基板に搭載することは配線短縮を可能とす
る。また電圧調整部20は、三相電機子巻線5の各相出
力端から各相発電電圧を入力しており、これらの入力信
号に基づいてMOSパワートランジスタ19a〜19f
の各ゲート電極に印加するゲート電圧を制御している。
The voltage adjusting unit 20 is connected to the field winding 10 via the brush 16 and the slip ring 17, and is mounted on the same substrate (not shown) as the three-phase full-wave rectifier 19. The three-phase full-wave rectifier 19 and the voltage adjusting unit 2
Mounting 0 and 0 on the same substrate makes it possible to shorten the wiring. Further, the voltage adjusting section 20 inputs the generated voltage of each phase from the output terminal of each phase of the three-phase armature winding 5, and based on these input signals, the MOS power transistors 19a to 19f.
The gate voltage applied to each gate electrode is controlled.

【0034】その電圧制御動作を簡単に説明すると、エ
ンジン(図示せず)によりロータコア6が回転し、電圧
調整器18の電圧調整部20がバッテリ21の電圧を読
み取り、それが一定となるように界磁コイル10をO
N、OFF制御すると、三相電機子巻線5に三相交流電
圧が誘起され、それにより三相全波整流器19により全
波整流された直流電流がバッテリ21を充電し、また、
車両電子負荷等で消費される。冷却ファン11、12が
回転し、界磁コイル10、三相電機子巻線5及び電圧調
整器18などを冷却する。
The voltage control operation will be briefly described. The engine (not shown) rotates the rotor core 6 so that the voltage adjuster 20 of the voltage adjuster 18 reads the voltage of the battery 21 so that it becomes constant. Field coil 10
When the N, OFF control is performed, a three-phase AC voltage is induced in the three-phase armature winding 5, whereby the DC current full-wave rectified by the three-phase full-wave rectifier 19 charges the battery 21, and
It is consumed by the vehicle electronic load. The cooling fans 11 and 12 rotate to cool the field coil 10, the three-phase armature winding 5, the voltage regulator 18, and the like.

【0035】次に、電圧調整部20による三相全波整流
器19の各MOSパワートランジスタ19a〜19fの
開閉制御について説明する。電圧調整部20は、各相の
三相電機子巻線5の出力端の電位である各相発電電圧V
u,Vv,Vwを読み込み、その相間発電電圧Vu−V
v,Vu−Vw,Vv−Vu,Vv−Vw,Vw−V
u,Vw−Vvの中から、最も大きい正値でかつバッテ
リ21の端子電圧より大きい相間発電電圧を選択し、こ
の選択した相間発電電圧がバッテリ21に印加されるよ
うに、ハイサイドのMOSパワートランジスタ19a〜
19cの中の一つのMOSパワートランジスタと、ロー
サイドのMOSパワートランジスタ19d〜19fの中
の一つのMOSパワートランジスタとをオンさせる。こ
れにより、選択された三相電機子巻線からバッテリ21
へ充電電流が給電される。
Next, the open / close control of the MOS power transistors 19a to 19f of the three-phase full-wave rectifier 19 by the voltage adjusting section 20 will be described. The voltage adjusting unit 20 determines the generated voltage V for each phase, which is the potential at the output end of the three-phase armature winding 5 for each phase.
u, Vv, Vw are read, and the interphase power generation voltage Vu-V
v, Vu-Vw, Vv-Vu, Vv-Vw, Vw-V
Among u, Vw-Vv, the interphase power generation voltage having the largest positive value and larger than the terminal voltage of the battery 21 is selected, and the high-side MOS power is applied so that the selected interphase power generation voltage is applied to the battery 21. Transistor 19a-
One MOS power transistor in 19c and one MOS power transistor in the low side MOS power transistors 19d to 19f are turned on. As a result, the battery 21 is removed from the selected three-phase armature winding.
The charging current is supplied to.

【0036】また、電圧調整部20は通常のレギュレー
タと同様に、バッテリ21の端子電圧を検出し、検出電
圧と予め設定してある基準電圧とを比較し、その大小に
基づいて励磁電流を断続制御してバッテリ21の端子電
圧を目標レベルに維持することは従前通りである。上記
したSiCを用いたMOSパワートランジスタ式三相全
波整流器の詳細を図3(a)及び図5を参照して以下、
更に説明する。ただし、図3(a)はこの実施例のMO
Sパワートランジスタ式三相全波整流器の一相部分を示
すインバータ回路であり、図5はMOSパワートランジ
スタ19a〜19fの断面構造の一部を示す。
The voltage adjusting section 20 detects the terminal voltage of the battery 21, compares the detected voltage with a preset reference voltage, and interrupts the exciting current based on the magnitude of the detected voltage, as in a normal regulator. Controlling and maintaining the terminal voltage of the battery 21 at the target level is the same as before. The details of the MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier using SiC described above will be described below with reference to FIGS.
Further description will be made. However, FIG. 3A shows the MO of this embodiment.
FIG. 5 is an inverter circuit showing one phase portion of the S power transistor type three-phase full-wave rectifier, and FIG. 5 shows a part of the cross-sectional structure of the MOS power transistors 19a to 19f.

【0037】図3(a)のNチャンネルMOSパワート
ランジスタのインバータ回路は、ハイサイドのMOSパ
ワートランジスタ101のドレイン電極Dとローサイド
のMOSパワートランジスタ102のソース電極Sとが
三相電機子巻線5の一相出力端に接続され、ローサイド
のMOSパワートランジスタ102のドレイン電極Dが
バッテリ21の低位端に接続され、ハイサイドのMOS
パワートランジスタ101のソース電極Sはバッテリ2
1の高位端に接続される。なお、バッテリ充電時におけ
る充電電流の方向と電子の移動方向とは逆であり、ソー
ス電極Sはこの充電時におけるキャリヤ電荷をチャンネ
ルへ注入する側の電極をいう。
In the inverter circuit of the N-channel MOS power transistor of FIG. 3A, the drain electrode D of the high-side MOS power transistor 101 and the source electrode S of the low-side MOS power transistor 102 are three-phase armature windings 5. Is connected to the one-phase output terminal, the drain electrode D of the low-side MOS power transistor 102 is connected to the low-level terminal of the battery 21, and the high-side MOS is connected.
The source electrode S of the power transistor 101 is the battery 2
Connected to the high end of 1. Note that the direction of the charging current and the moving direction of electrons at the time of charging the battery are opposite to each other, and the source electrode S is an electrode on the side of injecting carrier charges into the channel at the time of charging.

【0038】MOSパワートランジスタ101、102
では後述のP型ウエル領域103(すなわちゲート電極
101直下の領域)とソース電極S又はドレイン電極D
との間にソース接続側の寄生ダイオードDsとドレイン
接続側の寄生ダイオードDdとが図示のように生じる
が、P型ウエル領域103への電位付与の必要からP型
ウエル領域103とドレイン電極Dが短絡される。その
理由については前述した通りである。これにより、ソー
ス接続側の寄生ダイオードDsがバッテリ21からの上
記逆流を阻止する。
MOS power transistors 101, 102
Then, a P-type well region 103 (that is, a region immediately below the gate electrode 101) and a source electrode S or a drain electrode D which will be described later
A parasitic diode Ds on the source connection side and a parasitic diode Dd on the drain connection side are generated between the P-type well region 103 and the drain electrode D because of the necessity of applying a potential to the P-type well region 103. Short circuited. The reason is as described above. As a result, the parasitic diode Ds on the source connection side blocks the reverse flow from the battery 21.

【0039】次に、この実施例のMOSパワートランジ
スタの断面構造の一部を図5を参照して説明する。Si
CのN+ 型基板106上にN型耐圧層105がエピタキ
シャル成長により形成され、N型耐圧層105の表面部
にP型ウエル領域103がアルミニウムをイオン注入す
ることにより形成され、更にP型ウエル領域103の表
面部にN+型領域104が窒素をイオン注入することに
より形成される。そして、ウエハ表面のトレンチ形成予
定領域だけを開口してレジストや絶縁膜でマスクしつつ
周知のR.i.Eドライエッチングによりトレンチ10
8が凹設され、その後、トレンチ108の表面に熱酸化
法によりシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜109を
形成し、その後、トレンチ108にドープドポリシリコ
ンからなるゲート電極110を形成する。その後、金属
電極111をN+ 型領域(ドレイン電極)及びP型ウエ
ル領域の表面104にコンタクトし、金属電極112を
+ 型基板(ソース電極)106の表面にコンタクトし
て素子を完成する。
Next, a part of the sectional structure of the MOS power transistor of this embodiment will be described with reference to FIG. Si
An N-type withstand voltage layer 105 is formed by epitaxial growth on a C N + -type substrate 106, and a P-type well region 103 is formed on the surface of the N-type withstand voltage layer 105 by ion implantation of aluminum. An N + type region 104 is formed on the surface of 103 by implanting nitrogen ions. Then, a well-known R.I. i. Trench 10 by dry etching
8, a gate insulating film 109 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the trench 108 by a thermal oxidation method, and then a gate electrode 110 made of doped polysilicon is formed in the trench 108. After that, the metal electrode 111 is brought into contact with the surface 104 of the N + type region (drain electrode) and the P type well region, and the metal electrode 112 is brought into contact with the surface of the N + type substrate (source electrode) 106 to complete the device.

【0040】したがってこの実施例では、MOSパワー
トランジスタがオフしている場合に高電圧(例えば+3
00V)がソース電極106とドレイン電極111との
間に印加されると、主にN型耐圧層105に空乏層を張
り出してこの高電圧に耐えることになる。その結果、こ
のN型耐圧層105はソース帰還抵抗Rsとなり、上述
したようにそれ自身の抵抗とチャンネル抵抗増加効果と
の両方の原因により電力損失を発生する。
Therefore, in this embodiment, when the MOS power transistor is off, a high voltage (eg +3) is applied.
(00 V) is applied between the source electrode 106 and the drain electrode 111, a depletion layer is mainly projected on the N-type breakdown voltage layer 105 to withstand this high voltage. As a result, the N-type breakdown voltage layer 105 becomes the source feedback resistance Rs, and as described above, power loss occurs due to both its own resistance and the channel resistance increasing effect.

【0041】しかし、この実施例では単結晶SiCを素
材とするので、N型耐圧層105の厚さ及び不純物濃度
を従来のSiに比較して大幅に向上することができる。
以下、N型耐圧層105の耐圧を300Vとする場合の
N型耐圧層105の設計条件を考える。Siの場合、そ
の降伏電界強度は約30V/μmであり、簡単にこの耐
圧300VをN型耐圧層107で負担すると考えると、
耐圧層の必要厚さは約20μm、その不純物濃度は1×
1015原子/cm3 、抵抗率は約5Ω・cmとなる。
However, since the single crystal SiC is used as the material in this embodiment, the thickness and the impurity concentration of the N-type breakdown voltage layer 105 can be greatly improved as compared with the conventional Si.
The design conditions of the N-type breakdown voltage layer 105 when the breakdown voltage of the N-type breakdown voltage layer 105 is 300 V will be considered below. In the case of Si, the breakdown electric field strength is about 30 V / μm, and considering that the breakdown voltage of 300 V is simply borne by the N-type breakdown layer 107,
The required thickness of the breakdown voltage layer is about 20 μm, and its impurity concentration is 1 ×
It is 10 15 atoms / cm 3 , and the resistivity is about 5 Ω · cm.

【0042】一方、SiCの降伏電界強度を400V/
cmとすると、N型耐圧層105の必要厚さは約4μ
m、その不純物濃度は2×1016原子/cm3 、抵抗率
は約1.25Ω・cmとなる。したがって、SiCのM
OSパワートランジスタのN型耐圧層107の抵抗はS
iのMOSパワートランジスタのN型耐圧層107の抵
抗に比べて1/20にまで低減できることになる。
On the other hand, the breakdown electric field strength of SiC is 400 V /
cm, the required thickness of the N-type breakdown voltage layer 105 is about 4 μm.
m, the impurity concentration is 2 × 10 16 atoms / cm 3 , and the resistivity is about 1.25 Ω · cm. Therefore, M of SiC
The resistance of the N-type withstand voltage layer 107 of the OS power transistor is S
The resistance can be reduced to 1/20 as compared with the resistance of the N-type breakdown voltage layer 107 of the MOS power transistor of i.

【0043】結局、本実施例のSiCのMOSパワート
ランジスタにおける上記ソース寄生抵抗RsはSiのそ
れに比較して1/20に低減することができ、またそれ
に応じて上記説明したようにチャンネル抵抗も大幅に減
少することができ、それらの相乗効果により極めて低損
失の車両用交流発電機用の三相全波整流器を実現するこ
とができる。
After all, the source parasitic resistance Rs in the SiC MOS power transistor of the present embodiment can be reduced to 1/20 as compared with that of Si, and accordingly, the channel resistance is significantly increased as described above. It is possible to realize a three-phase full-wave rectifier for an automotive alternator with extremely low loss due to their synergistic effect.

【0044】すなわち、SiCを採用したことによるN
型耐圧層105の降伏電界強度の改善することにより、
従来のものからは予測し得ない優れた効率をもつ三相全
波整流器19を実現できることがわかった。当然、上記
した関係はN型耐圧層105に300V以外の他の高電
圧を印加した場合も同じである。次に、同一チップサイ
ズ及び設計ルールで製造したSiダイオードとSiのM
OSパワートランジスタとSiCのMOSパワートラン
ジスタの電圧・電流特性を図6〜図8に示す。ただしそ
れらの耐圧は250Vとしている。図6はSiダイオー
ドの特性を示し、図7はSiのMOSパワートランジス
タの特性を示し、図8はSiCのMOSパワートランジ
スタの試験特性を示す。図6〜図8からわかるように、
出力電流75Aの条件において本実施例の三相全波整流
器19は従来の三相全波整流器に比較して電力損失を9
0%以上削減することが可能となった。
That is, N due to the adoption of SiC
By improving the breakdown electric field strength of the die breakdown voltage layer 105,
It has been found that the three-phase full-wave rectifier 19 having excellent efficiency which cannot be predicted from the conventional one can be realized. As a matter of course, the above relationship is the same when a high voltage other than 300 V is applied to the N-type breakdown voltage layer 105. Next, Si diode manufactured with the same chip size and design rule and Si M
Voltage-current characteristics of the OS power transistor and the SiC MOS power transistor are shown in FIGS. However, their breakdown voltage is set to 250V. 6 shows the characteristics of the Si diode, FIG. 7 shows the characteristics of the Si MOS power transistor, and FIG. 8 shows the test characteristics of the SiC MOS power transistor. As can be seen from FIGS. 6 to 8,
Under the condition of an output current of 75 A, the three-phase full-wave rectifier 19 of this embodiment has a power loss of 9 compared to the conventional three-phase full-wave rectifier.
It has become possible to reduce by 0% or more.

【0045】図9に、MOSパワートランジスタの要求
耐圧を変えた場合のオン抵抗率についての計算結果の一
例を示す。なお、このオン抵抗率はチャンネル抵抗とN
型耐圧層105の抵抗との和であるが、特にチャンネル
抵抗は各種ファクタにより変動するものの、図9からわ
かるように高耐圧領域ではN型耐圧層105の上記抵抗
が支配的となる。
FIG. 9 shows an example of the calculation result of the on-resistivity when the required breakdown voltage of the MOS power transistor is changed. Note that this on-resistivity depends on the channel resistance and N
Although it is the sum of the resistance of the N-type breakdown voltage layer 105, the channel resistance fluctuates due to various factors, but as shown in FIG. 9, the resistance of the N-type breakdown voltage layer 105 is dominant in the high breakdown voltage region.

【0046】すなわち、耐圧が増加してもチャンネル抵
抗自体はほとんど変化しないが(ソース寄生抵抗Rsの
増加による上記帰還効果によるチャンネル抵抗の増加を
無視した場合)、N型耐圧層105の抵抗は耐圧に正の
相関関係を保ちつつ増加する。したがって、Siでは耐
圧25V近傍から耐圧増加とともにオン抵抗率が比例的
に増加するものの、SiCでは耐圧250VまではN型
耐圧層105の抵抗増加はほとんど無視でき、耐圧25
0Vを超えてはじめてオン抵抗率がゆっくりと増加する
ことがわかる。
That is, even if the breakdown voltage increases, the channel resistance itself hardly changes (when the increase in the channel resistance due to the feedback effect due to the increase in the source parasitic resistance Rs is ignored), but the resistance of the N-type breakdown voltage layer 105 is a breakdown voltage. Increase while maintaining a positive correlation with. Therefore, in Si, the on-resistance ratio increases proportionally with increasing breakdown voltage from around 25V, but in SiC, the increase in resistance of the N-type breakdown layer 105 is almost negligible up to a breakdown voltage of 250V.
It can be seen that the on-state resistivity slowly increases only when the voltage exceeds 0V.

【0047】次に、同一チップサイズのSiCのMOS
パワートランジスタ及びSiのMOSパワートランジス
タ(比較例)を組込んだ三相全波整流器19を採用した
本実施例の車両用交流発電機の特性を図10及び図11
に示す。出力電流は約10%(12極、5000rpm
時)向上し、また、整流損失がほとんど無視できるので
整流効率も約3〜5%向上できた。
Next, SiC MOS of the same chip size
10 and 11 show the characteristics of the vehicular AC generator of this embodiment that employs a three-phase full-wave rectifier 19 incorporating a power transistor and a Si MOS power transistor (comparative example).
Shown in. Output current is about 10% (12 poles, 5000 rpm
In addition, since the rectification loss can be almost ignored, the rectification efficiency can be improved by about 3 to 5%.

【0048】更に、三相全波整流器19の発熱が大きく
下がったことから放熱フィンの小型化が実現でき、三相
全波整流器19と電圧調整部20とを一体化することが
できた。更にこれら三相全波整流器19と電圧調整部2
0とを一体化することにより両者を接続する配線の省
略、及びこの配線から放射される電磁ノイズの低減も実
現することができ、従来の発電機に比べ図12に示す如
く、冷却風吸入窓を直接カバーで覆うことなく露出で
き、その結果、車両用交流発電機へのこの三相全波整流
器19の搭載スペースも縮小でき、その分、通風抵抗及
び通風動力も低減できた。
Further, since the heat generation of the three-phase full-wave rectifier 19 is greatly reduced, the heat radiation fin can be downsized, and the three-phase full-wave rectifier 19 and the voltage adjusting unit 20 can be integrated. Furthermore, the three-phase full-wave rectifier 19 and the voltage adjusting unit 2
By integrating 0 and 0, the wiring connecting them can be omitted, and the electromagnetic noise radiated from this wiring can also be reduced. As shown in FIG. Can be exposed without being directly covered with a cover, and as a result, the space for mounting the three-phase full-wave rectifier 19 on the vehicle alternator can be reduced, and ventilation resistance and ventilation power can be reduced accordingly.

【0049】また本実施例によれば、図11に示すよう
に、12極、100A仕様の発電機を10000rpm
で回転させた場合において、SiCの三相全波整流器1
9は従来のSiの三相全波整流器に比較して、整流され
た出力電圧に含まれるノイズ電圧が約20%低減できる
ことが分かった。これは、MOSパワートランジスタ1
9a〜19fの抵抗が小さいので、MOSパワートラン
ジスタ19a〜19fの開閉に伴う三相電機子巻線5の
両端電位変化が抑止されるためである。
Further, according to this embodiment, as shown in FIG. 11, a 12 pole, 100 A specification generator is operated at 10,000 rpm.
3 phase full wave rectifier of SiC when rotated at
It was found that in No. 9, the noise voltage contained in the rectified output voltage can be reduced by about 20% as compared with the conventional Si three-phase full-wave rectifier. This is a MOS power transistor 1
This is because the resistances of 9a to 19f are small, so that the potential change across the three-phase armature winding 5 due to the opening and closing of the MOS power transistors 19a to 19f is suppressed.

【0050】更に上記説明した実施例では三相全波整流
器19内蔵の電圧調整器18を発電機内部に収容した
が、上記電圧調整器18を発電機外部に配設することも
でき、三相全波整流器19及び電圧調整部20を別々に
構成することもできる。なお、図12は三相全波整流器
19内蔵の電圧調整器18を軸方向から図示した図であ
り、図13は図12に図示された三相全波整流器19内
蔵の電圧調整器18の内部透視拡大図である。 (実施例2)本発明の他の実施例を図14を参照して説
明する。
Further, in the above-described embodiment, the voltage regulator 18 with the built-in three-phase full-wave rectifier 19 is housed inside the generator, but the voltage regulator 18 can be arranged outside the generator, and the three-phase generator is provided. The full-wave rectifier 19 and the voltage adjusting unit 20 may be separately configured. 12 is an axial view of the voltage regulator 18 with the built-in three-phase full-wave rectifier 19, and FIG. 13 shows the inside of the voltage regulator 18 with the built-in three-phase full-wave rectifier 19 shown in FIG. It is a perspective enlarged view. (Embodiment 2) Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0051】この実施例では、三相全波整流器19のハ
イサイドのMOSパワートランジスタだけをSiCによ
り構成し、ローサイドの半導体電力素子を従来のSiか
らなるPNダイオードで構成したものである。このよう
にしても実施例1より効果は減少するものの損失低減及
び冷却簡単化という効果を奏することができる。もちろ
ん、ローサイドのMOSパワートランジスタだけをSi
Cにより構成し、ハイサイドの半導体電力素子を従来の
SiからなるPNダイオードで構成することもでき、上
記ダイオードの代わりにSiからなるMOSパワートラ
ンジスタを採用することもできる。 (実施例3)本発明の他の実施例を図15を参照して説
明する。
In this embodiment, only the high-side MOS power transistor of the three-phase full-wave rectifier 19 is made of SiC, and the low-side semiconductor power element is made of a conventional PN diode made of Si. Even in this case, although the effect is reduced as compared with the first embodiment, the effect of loss reduction and simplification of cooling can be achieved. Of course, only the low-side MOS power transistor is Si
Alternatively, the high-side semiconductor power element may be formed of C and may be formed of a conventional PN diode made of Si. Alternatively, a MOS power transistor made of Si may be used instead of the diode. (Embodiment 3) Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0052】この実施例では、N+ 型基板106はハイ
サイドの各MOSパワートランジスタ19a〜19cの
共通のソース電極S(図1参照)を構成し、基板106
上には各相のP型ウエル領域103a〜103cが互い
にパンチスルー不能な距離だけ充分離れて個別に形成さ
れ、各P型ウエル領域103a〜103cの表面部には
それぞれN+ 型のドレイン領域104a〜104cが個
別に形成され、各P型ウエル領域103a〜103cの
表面部には絶縁膜109を介してゲート電極110a〜
110cが配設され、各ドレイン領域104a〜104
cはゲート電極110a〜110cにより耐圧層105
に個別に導通される。
In this embodiment, the N + type substrate 106 constitutes the common source electrode S (see FIG. 1) of each of the high-side MOS power transistors 19a to 19c, and the substrate 106
Individually formed apart enough of each phase P-type well region 103a to 103c only punch-through non distance from each other in the upper, respectively on the surface portion of the P-type well region 103a to 103c N + -type drain region 104a To 104c are individually formed, and the gate electrodes 110a to 110c are formed on the surface portions of the P-type well regions 103a to 103c via the insulating film 109.
110c is provided and each drain region 104a-104 is provided.
c is the breakdown voltage layer 105 due to the gate electrodes 110a to 110c.
Are individually conducted.

【0053】このようにすれば、1チップ上に3個のハ
イサイドのMOSパワートランジスタからなるハーフブ
リッジをなんら工程を増加することなく集積できるとい
う優れた効果を奏する。また、各MOSパワートランジ
スタ19a〜19cの電力損失が小さいので、上記集積
により各素子が高温化することも回避できる。(Si−
MOSパワートランジスタとSiC−MOSパワートラ
ンジスタの耐圧と抵抗値との関係の解析) なお、上記した各実施例のMOSパワートランジスタ1
9a〜19fは6H−SiCを素材として耐圧250V
に設計しているが、この6H−SiCのMOSパワート
ランジスタ19a〜19fを用いた車両用交流発電機用
の三相全波整流器19と、SiのMOSパワートランジ
スタを用いた車両用交流発電機の三相全波整流器19と
の抵抗値の解析結果(図9参照)を以下に理論的に説明
する。ただし、ここではソース寄生抵抗Rsの帰還効果
によるチャンネル抵抗増加効果は無視するものとする。
また、回路構造は、図5の縦型構造とし、チップ面積は
等しくする。
By doing so, there is an excellent effect that a half bridge composed of three high-side MOS power transistors can be integrated on one chip without increasing the number of steps. Further, since the power loss of each of the MOS power transistors 19a to 19c is small, it is possible to avoid the temperature rise of each element due to the integration. (Si-
Analysis of Relationship Between Breakdown Voltage and Resistance Value of MOS Power Transistor and SiC-MOS Power Transistor) The MOS power transistor 1 of each of the above-described embodiments
9a to 19f are made of 6H-SiC as a material and withstand voltage 250V
The 6-phase full-wave rectifier 19 for a vehicle AC generator using the 6H-SiC MOS power transistors 19a to 19f and the vehicle AC generator using a Si MOS power transistor. The theoretical analysis result of the resistance value of the three-phase full-wave rectifier 19 (see FIG. 9) will be described below. However, here, the effect of increasing the channel resistance due to the feedback effect of the source parasitic resistance Rs is ignored.
The circuit structure is the vertical structure shown in FIG. 5, and the chip areas are the same.

【0054】トランジスタの抵抗Rは、チャンネル抵抗
rcとN+ 型耐圧層105の抵抗rbとの和であり、 rc=L/W・(1/μs・εs・εo)-1・(Tox/(Vg−Vt)) rb=4Vb2 ・(1/μ・εs・εo・Ec・A) とすると、SiのMOSパワートランジスタに比較して
SiCのMOSパワートランジスタは約1/15の抵抗
値となった。
[0054] the resistance R of the transistor is the sum of the resistance rb of the channel resistance rc and the N + -type withstand voltage layer 105, rc = L / W · (1 / μs · εs · εo) -1 · (Tox / ( Vg-Vt)) rb = 4Vb 2 · (1 / μ · εs · εo · Ec · A), the resistance value of the SiC MOS power transistor is about 1/15 compared to that of the Si MOS power transistor. It was

【0055】ただし、降伏電界強度EcはSiが3×1
5 ,SiCは3×106 V/cm、比誘電率εsはS
iが11.8,SiCが10.0、面積Aは両者とも1
mm 2 、Vbはブレークダウン電(耐圧)である。更
に、μは電子のバルク移動度であって、Siが110
0、SiCは370cm2 /(V・S)、チャンネル長
Lは両者とも1μm、チャンネル幅Wは両者とも222
μm、μsは電子のチャンネル移動度であって、Siが
500、SiCは100cm2 /(V・S)とした。
However, the breakdown electric field strength Ec is 3 × 1 for Si.
0Five, SiC is 3 × 106V / cm, relative permittivity εs is S
i is 11.8, SiC is 10.0, and area A is 1 for both.
mm 2, Vb is a breakdown voltage (withstand voltage). Change
In addition, μ is the bulk mobility of electrons, and Si is 110
0, SiC is 370 cm2/ (V / S), channel length
L is 1 μm for both, and channel width W is 222 for both
μm and μs are channel mobilities of electrons, and Si is
500, SiC is 100 cm2/ (V · S).

【0056】上記式から、耐圧50V以上ではSiCの
方が抵抗値が小さくなることがわかった。なお、上記計
算では基板をドレインとしているので、基板をソースと
する場合には上記説明したソース寄生抵抗Rsの帰還効
果によるチャンネル抵抗増加によりSiの抵抗は格段に
増大する筈である。したがって、設計ルールが多少変化
しても耐圧100V以上では確実にSiCのMOSパワ
ートランジスタが低抵抗となると推定することができ
る。
From the above equation, it was found that SiC has a smaller resistance value at a withstand voltage of 50 V or more. Since the substrate is used as the drain in the above calculation, when the substrate is used as the source, the resistance of Si should be remarkably increased due to the increase of the channel resistance due to the feedback effect of the source parasitic resistance Rs described above. Therefore, even if the design rule is changed to some extent, it can be estimated that the SiC MOS power transistor has a low resistance at a withstand voltage of 100 V or more.

【0057】なお上記説明した各実施例では、P型ウエ
ル領域103はイオン注入で形成したが、図5の構造で
は、それをエピタキシャル成長で形成することもでき
る。
In each of the embodiments described above, the P-type well region 103 was formed by ion implantation, but in the structure of FIG. 5, it may be formed by epitaxial growth.

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

【図1】一実施例の車両用交流発電機の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a vehicle AC generator according to an embodiment.

【図2】図1の車両用交流発電機の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the vehicle AC generator of FIG.

【図3】図1の三相全波整流器の一相分を示すインバー
タ回路の等価回路図である。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of an inverter circuit showing one phase of the three-phase full-wave rectifier shown in FIG.

【図4】図1の三相全波整流器を構成するMOSパワー
トランジスタの一例を示す一部拡大断面図である。
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of a MOS power transistor forming the three-phase full-wave rectifier shown in FIG.

【図5】図1の三相全波整流器を構成するMOSパワー
トランジスタの一例を示す一部拡大断面図である。
5 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of a MOS power transistor forming the three-phase full-wave rectifier shown in FIG.

【図6】従来のSiを素材とするPNダイオードの電圧
−電流特性図である。
FIG. 6 is a voltage-current characteristic diagram of a conventional PN diode made of Si.

【図7】従来のSiを素材とするMOSパワートランジ
スタの電圧−電流特性図である。
FIG. 7 is a voltage-current characteristic diagram of a conventional MOS power transistor made of Si as a material.

【図8】本実施例のSiCを素材とするMOSパワート
ランジスタの電圧−電流特性図である。
FIG. 8 is a voltage-current characteristic diagram of a MOS power transistor made of SiC as a material of the present embodiment.

【図9】図7及び図8のMOSパワートランジスタの耐
圧とチャンネル抵抗との関係を示す図である。
9 is a diagram showing the relationship between the breakdown voltage and the channel resistance of the MOS power transistors of FIGS. 7 and 8. FIG.

【図10】Si−MOSパワートランジスタ式三相全波
整流器とSiC−MOSパワートランジスタ式三相全波
整流器を用いた場合の車両用交流発電機の出力電流及び
効率と回転数との関係を示す図である。
FIG. 10 shows the relationship between the output current and efficiency of the vehicle alternator and the number of revolutions when the Si-MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier and the SiC-MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier are used. It is a figure.

【図11】Si−MOSパワートランジスタ式三相全波
整流器とSiC−MOSパワートランジスタ式三相全波
整流器を用いた場合の車両用交流発電機のノイズ電圧と
回転数との関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the noise voltage and the rotation speed of the vehicle alternator when the Si-MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier and the SiC-MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier are used. is there.

【図12】図2の三相全波整流器を透視した車両用交流
発電機のリヤ側の側面図である。
FIG. 12 is a side view of the rear side of the vehicle alternator seen through the three-phase full-wave rectifier of FIG. 2.

【図13】図12の三相全波整流器の内部透視平面図で
ある。
FIG. 13 is an internal perspective plan view of the three-phase full-wave rectifier of FIG.

【図14】実施例2を示す等価回路図である。FIG. 14 is an equivalent circuit diagram showing a second embodiment.

【図15】実施例3を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5は三相電機子巻線、21がバッテリ、19a〜19c
はハイサイドのMOSパワートランジスタ、19d〜1
9fはローサイドのMOSパワートランジスタ、19は
三相全波整流器、20は電圧調整部、18は電圧調整
器。
5 is a three-phase armature winding, 21 is a battery, 19a to 19c
Is a high-side MOS power transistor, 19d-1
9f is a low-side MOS power transistor, 19 is a three-phase full-wave rectifier, 20 is a voltage regulator, and 18 is a voltage regulator.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】車両用交流発電機の三相電機子巻線の各端
とバッテリの高位端及び低位端とを接続するハイサイド
のMOSパワートランジスタ又はローサイドのMOSパ
ワートランジスタを有し、三相電機子巻線の発電電圧を
直流電圧に変換してバッテリに給電する車両用交流発電
機の三相全波整流器において、前記MOSパワートラン
ジスタはSiCを素材として形成されることを特徴とす
る車両用交流発電機の三相全波整流器。
1. A high-side MOS power transistor or a low-side MOS power transistor for connecting each end of a three-phase armature winding of an automotive alternator to a high end and a low end of a battery, and a three-phase In a three-phase full-wave rectifier of a vehicle AC generator that converts a generated voltage of an armature winding into a DC voltage to supply power to a battery, the MOS power transistor is formed of SiC as a material. AC generator three-phase full-wave rectifier.
【請求項2】前記三相全波整流器は、ハイサイド及びロ
ーサイドの両方のMOSパワートランジスタを有する請
求項1記載の車両用交流発電機の三相全波整流器。
2. A three-phase full-wave rectifier for a vehicle alternator according to claim 1, wherein the three-phase full-wave rectifier has both high-side and low-side MOS power transistors.
【請求項3】前記三相全波整流器は、ハイサイド又はロ
ーサイドのどちらか一方のMOSパワートランジスタ
と、残部の半導体電力素子を構成するPN接合ダイオー
ドとからなる請求項1記載の車両用交流発電機の三相全
波整流器。
3. The on-vehicle AC power generator according to claim 1, wherein the three-phase full-wave rectifier comprises a high-side or low-side MOS power transistor and a PN junction diode forming the remaining semiconductor power element. Machine three-phase full-wave rectifier.
【請求項4】前記MOSパワートランジスタは、ソース
電極を構成するN+ 型の基板と、前記基板上に形成され
たN型の耐圧層と、前記耐圧層の表面部に形成されたP
型ウエル領域と、前記P型ウエル領域の表面部に形成さ
れてドレイン電極を構成するN+ 型のドレイン領域と、
前記P型ウエル領域の表面部に絶縁膜を介して配設され
るとともに前記ドレイン領域及び前記耐圧層を導通させ
るN型チャンネルを形成するゲート電極とを備える請求
項1記載の車両用交流発電機の三相全波整流器。
4. The MOS power transistor comprises an N + type substrate forming a source electrode, an N type withstand voltage layer formed on the substrate, and a P formed on a surface portion of the withstand voltage layer.
A well region, and an N + -type drain region formed on the surface of the P-type well region to form a drain electrode,
The vehicle AC generator according to claim 1, further comprising: a gate electrode that is provided on a surface portion of the P-type well region via an insulating film and forms an N-type channel that electrically connects the drain region and the breakdown voltage layer. Three-phase full-wave rectifier.
【請求項5】前記N+ 型のドレイン領域及び前記P型ウ
エル領域は短絡される請求項4記載の車両用交流発電機
の三相全波整流器。
5. The three-phase full-wave rectifier for a vehicle AC generator according to claim 4, wherein the N + type drain region and the P type well region are short-circuited.
【請求項6】前記基板はハイサイドの各前記MOSパワ
ートランジスタの共通のソース領域を構成し、前記基板
上には各相の前記P型ウエル領域が個別に形成され、前
記各P型ウエル領域の表面部にはそれぞれ前記N+ 型の
ドレイン領域が個別に形成され、前記各P型ウエル領域
の表面部には絶縁膜を介して前記各ドレイン領域及び前
記耐圧層を個別に導通させるチャンネルを形成する各ゲ
ート電極が個別に配設される請求項5記載の車両用交流
発電機の三相全波整流器。
6. The substrate constitutes a common source region of each of the high-side MOS power transistors, the P-type well regions of each phase are individually formed on the substrate, and each P-type well region is formed. The N + -type drain regions are individually formed on the surface of each of the P + -type well regions, and channels are formed on the surface of each of the P-type well regions to individually conduct the drain regions and the breakdown voltage layers via an insulating film. The three-phase full-wave rectifier for a vehicle AC generator according to claim 5, wherein each gate electrode to be formed is individually arranged.
【請求項7】前記三相全波整流器は前記MOSパワート
ランジスタをスイッチング制御する電圧調整部と同一基
板に搭載される請求項1記載の車両用交流発電機の三相
全波整流器。
7. The three-phase full-wave rectifier for a vehicle alternator according to claim 1, wherein the three-phase full-wave rectifier is mounted on the same substrate as a voltage adjusting unit that controls switching of the MOS power transistor.
【請求項8】前記MOSパワートランジスタのソース・
ドレイン間及びドレイン・ゲート間耐圧は50V以上に
設定される請求項1〜7のどれかに記載の車両用交流発
電機の三相全波整流器。
8. The source of the MOS power transistor
The three-phase full-wave rectifier for a vehicle AC generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the breakdown voltage between the drain and the drain-gate is set to 50 V or more.
【請求項9】前記MOSパワートランジスタのソース・
ドレイン間及びドレイン・ゲート間耐圧は100V以上
に設定される請求項1〜7のどれかに記載の車両用交流
発電機の三相全波整流器。
9. The source of the MOS power transistor
The three-phase full-wave rectifier for a vehicle AC generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the breakdown voltage between the drain and the drain-gate is set to 100 V or more.
JP5306755A 1993-12-07 1993-12-07 Three-phase full-wave rectifier of ac generator for vehicle Pending JPH07163148A (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5306755A JPH07163148A (en) 1993-12-07 1993-12-07 Three-phase full-wave rectifier of ac generator for vehicle
EP94119249A EP0657992B1 (en) 1993-12-07 1994-12-06 Alternating current generator for motor vehicles
DE69430269T DE69430269T2 (en) 1993-12-07 1994-12-06 AC generator for motor vehicles
EP97101392A EP0778662A1 (en) 1993-12-07 1994-12-06 Alternating current generator for motor vehicles
DE69409615T DE69409615T2 (en) 1993-12-07 1994-12-06 AC generator for motor vehicles
EP97101397A EP0778664B1 (en) 1993-12-07 1994-12-06 Alternating current generator for motor vehicles
DE69423983T DE69423983T2 (en) 1993-12-07 1994-12-06 AC generator for motor vehicles
EP97101395A EP0778663B1 (en) 1993-12-07 1994-12-06 Alternating current generator for motor vehicles
CN94119492A CN1038799C (en) 1993-12-07 1994-12-07 Vehicle AC generator
US08/756,514 US5708352A (en) 1993-12-07 1996-11-26 A.C. Generator for vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5306755A JPH07163148A (en) 1993-12-07 1993-12-07 Three-phase full-wave rectifier of ac generator for vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07163148A true JPH07163148A (en) 1995-06-23

Family

ID=17960922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5306755A Pending JPH07163148A (en) 1993-12-07 1993-12-07 Three-phase full-wave rectifier of ac generator for vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07163148A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007066770A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Sunx Ltd Static eliminator
US7288866B2 (en) 2003-07-01 2007-10-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Rotary electric machine
WO2008119206A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Shang Hai Kilopass Microelectronics Inc. A high-voltage-resistant rectifier with standard cmos transistors

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7288866B2 (en) 2003-07-01 2007-10-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Rotary electric machine
JP2007066770A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Sunx Ltd Static eliminator
WO2008119206A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Shang Hai Kilopass Microelectronics Inc. A high-voltage-resistant rectifier with standard cmos transistors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3374491B2 (en) Electric generator for vehicle
US5708352A (en) A.C. Generator for vehicles
KR100275658B1 (en) Automotive alternator with sealed stop for efficient high temperature operation
US5726557A (en) Vehicular electric power system
JP3508363B2 (en) Power supply system for vehicles
US5694311A (en) Power supply system
US20140361536A1 (en) Charging in multiple voltage start/stop bas system
US20150377203A1 (en) Multiple voltage system and method
KR100267830B1 (en) Ac generator for vehicle
JP3223671B2 (en) Three-phase full-wave rectifier for automotive alternator
JPH08336239A (en) Controller for ac generator in vehicle
JPH07163148A (en) Three-phase full-wave rectifier of ac generator for vehicle
EP0748028A1 (en) Alternator for vehicles with SiC switching transistors
JP3223673B2 (en) Three-phase full-wave rectifier for automotive alternator
JPH08336259A (en) Ac generator for vehicle
JP3575110B2 (en) AC generator for vehicles
JPH08336268A (en) Ac generator for vehicle
JPH07170797A (en) Control equipment for exciting current for alternator on vehicle
JPH08336298A (en) Controller for ac generator in vehicle
JP3555239B2 (en) Power generator for vehicles