JPH08278207A - 電力用半導体要素の温度検出用回路装置 - Google Patents
電力用半導体要素の温度検出用回路装置Info
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- JPH08278207A JPH08278207A JP8091845A JP9184596A JPH08278207A JP H08278207 A JPH08278207 A JP H08278207A JP 8091845 A JP8091845 A JP 8091845A JP 9184596 A JP9184596 A JP 9184596A JP H08278207 A JPH08278207 A JP H08278207A
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- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
Abstract
低い温度でも確実に検出し得るようにする。 【解決手段】 電力用半導体要素をバイポーラ半導体要
素と熱的に接触させ、バイポーラ半導体要素のオフ電流
を増幅形の電流ミラー回路2、3;6、7に供給し、増
幅された電流を参照電流と比較する。
Description
の温度を検出するための回路装置であって、電力用半導
体要素と熱的に接触して配置されているバイポーラ半導
体要素を有し、そのオフ電流の大きさを電力用半導体要
素の温度の尺度として用いる回路装置に関する。
パ特許第 0240807号明細書に記載されている。この回路
装置はバイポーラトランジスタを有し、それと直列に、
電流源として接続されたディプリーション形MOSFE
Tが接続されている。バイポーラトランジスタは電力用
半導体要素と熱的に接触している。電流源の電流は一方
では、電力用半導体要素が正常な作動温度を有するとき
に流れるバイポーラトランジスタのオフ電流よりも低く
設定されている。他方では電流源の電流は電力用半導体
要素が超過温度、たとえば160°Cに達したときに流
れるバイポーラトランジスタのオフ電流よりも低く設定
されている。一方の状態から他方の状態への移行はバイ
ポーラトランジスタとディプリーション形FETとの間
の節点において顕著な電圧上昇を伴う。この電圧上昇が
超過温度信号として評価される。
と共に指数関数的に上昇するので、この回路装置によっ
ては160°Cおよびそれ以上の温度のみが確実に検出
され得る。
0°Cの超過温度を検出するだけでなく、正常な作動温
度、たとえば125°Cからたとえば140°Cへの上
昇を先に検出することが必要である。このような低い温
度ではオフ電流は100nAのオーダーでしかなく、従
ってもはや確実に検出され得ない。
の種類の回路装置を、160°Cよりも低い温度も確実
に検出し得るように改良することである。
め、本発明においては、電力用半導体要素とバイポーラ
半導体要素とを熱的に接触させ、バイポーラ半導体要素
のオフ電流が増幅形の電流ミラー回路に供給され、増幅
された電流が参照電流と比較される。
いる。
に説明する。
てよいバイポーラ半導体要素1を含んでいる。しかし原
理的にはサイリスタを使用することも可能である。バイ
ポーラトランジスタ1はMOSFET2および3並びに
MOSFET6および7から成る増幅形の電流ミラー回
路の入力端4と接続されている。MOSFET2のドレ
イン端子は入力端4並びにMOSFET2および3のゲ
ート端子と接続されており、それによってダイオードと
して接続されている。MOSFET3のドレイン端子は
MOSFET6のドレイン端子および両MOSFET
6、7のゲート端子と接続されている。
あり、MOSFET2および3はnチャネル形である。
MOSFET6、7のソース端子およびバイポーラトラ
ンジスタ1のコレクタ端子は第1の作動電圧端子9と接
続されている。MOSFET2および3のソース端子は
定電圧源の出力端19と接続されている。電流ミラー回
路2、3、6、7は出力端8を介してディプリーション
形FET12のドレイン端子と接続されており、そのソ
ース端子は第2の供給電圧端子10と接続されている。
出力端8はさらに出力端14と接続されている。
機能については特に説明することなく端子9と19との
間に一定の電圧が得られているものとする。バイポーラ
トランジスタ1を通ってその温度に相応してオフ電流が
流れ、このオフ電流が第1の電流ミラー回路2、3に供
給される。MOSFET2、3は相異なるチャネル断面
積対チャネル長さ比を別として等しい特性を有する。バ
イポーラトランジスタの電流はダイオードとして接続さ
れたMOSFET2を通って入力端19および端子10
へ流れ出る。MOSFET3には両MOSFET2、3
のチャネル断面積対チャネル長さ比に相応してより高い
電流がダイオードとして接続されたMOSFET6を通
って流れる。この電流は同じく出力端19を経て端子1
0へ流れ出る。MOSFET6を通って流れる電流はM
OSFET7のなかで再び両MOSFET6および7の
チャネル断面積対チャネル長さ比に相応して増幅され、
出力端8およびディプリーション形FET12を経て端
子10へ流れる。
ラー回路2、3、6、7、また他方ではディプリーショ
ン形FET12はいま、出力端8から流れる電流が電力
用半導体要素の最大許容可能な温度よりも低い予め定め
られた温度においてディプリーション形FET12を通
る最大電流よりも小さいように設計されている。出力端
14にはその場合に、端子10の電位の付近、たとえば
零電位に位置する電位が与えられている。他方におい
て、回路装置は、高められてはいるが電力用半導体要素
の最大許容可能な温度よりも低い温度において出力端8
を通る電流がディプリーション形FET12の最大電流
よりも大きいように設計されている。この場合、出力端
14に、+UBBからMOSFET7のドレイン‐ソー
ス間電圧を差し引いた値に等しい電圧が生ずる。出力端
14と端子10との間のこの高められた電圧は臨界的な
温度よりも低い温度、たとえば140°Cへの温度上昇
として検出され得る。
お障害なしに検出され得るかに合わされている。この電
流がたとえば1mAであり、またバイポーラトランジス
タ1に140°Cの温度において100nAしか流れな
いならば、増幅率は10000でなければならない。全
体の増幅率は一方ではMOSFET2、3、また他方で
はMOSFET6、7の増幅率の積である。これらの対
はそれぞれ電流ミラー回路をも形成する。電流ミラー回
路2、3と電流ミラー回路6、7との前記の組み合わせ
により、弱い電流をわずかな費用で10の何乗かの増幅
率で増幅する非常に簡単な可能性が得られる。
するスイッチング挙動が望ましい。すなわち、出力端1
4における電圧が出力端14におけるレベルがLにリセ
ットされる温度よりも高い温度においてレベルHに跳躍
することが望ましい。このことは簡単な仕方で、電流源
として接続されたディプリーション形FET16が出力
端14と接続されており、このディプリーション形FE
T16にエンハンスメント形FET17が直列に接続さ
れていることにより達成され得る。実施例ではディプリ
ーション形FET16のドレイン端子が出力端14と接
続されており、そのソース端子がエンハンスメント形F
ET17のドレイン端子と接続されている。エンハンス
メント形FET17のソース端子は作動電圧端子10と
接続されている。さらに、インバータ18の入力端が出
力端14と接続されており、インバータ18の出力端は
FET17のゲート端子と接続されている。
端14におけるレベルがLであるかぎり、出力端8を通
って流れる電流に対する分流回路を形成する。その場
合、FET17は導通状態に制御されている。出力端8
における電流が、電流源12および16の最大電流が得
られるまでさらに上昇すると、出力端14における電位
はレベルHに跳躍し、FET17は遮断される。FET
12の分流回路はそれによって解消され、出力端14に
おけるレベルは、出力端8を通る電流がFET12を通
る最大電流以下に低下するときに初めてHからLへリセ
ットされる。このヒステリシス挙動は図2に示されてい
る。
0°Cのより高い温度が超過温度として検出されるとき
にも達成され得る。その場合、バイポーラトランジスタ
1のオフ電流を直接に、すなわち電流ミラー回路なし
に、ディプリーション形FET12に供給し、これに対
してヒステリシス回路16、17、18を並列に接続す
ることが可能である。
子に接続されている電圧安定器は電流源として接続され
たディプリーション形FET21と直列と接続されてい
るツェナーダイオード20から成っている。その際にツ
ェナーダイオード20の陽極端子はFET21のドレイ
ン端子と接続されている。エンハンスメント形FET2
2のゲート端子がツェナーダイオード20とディプリー
ション形FET21との間の節点と接続されており、エ
ンハンスメント形FET22のソース端子は出力端19
と接続されており、またそのドレイン端子は第2の作動
電圧端子10と接続されている。FET21および22
は相補性のチャネル形式を有する。電圧安定器の作用の
仕方は下記のとおりである。即ちツェナーダイオード2
0およびディプリーション形FET21の直列回路を通
って一定電流が流れ、従ってゲート‐ソース間電圧、従
ってまた出力端19における電圧も一定に保たれる。
して構成されるならば、FET22のバルク端子は端子
9に置かれ、ディプリーション形FET16のバルク端
子は端子10に置かれる。
である場合には、それぞれ相補性のチャネル形式を有す
るFETおよびバイポーラトランジスタを使用する必要
がある。
ニティを改善するため、そのベースにコンデンサが接続
される。定常的な場合にはそれは開いたベースで動作
し、擾乱パルスの場合にはベース‐エミッタ間電圧が擾
乱パルスの継続時間中はその以前の値にクランプされ
る。それにより擾乱パルスは作用しなくなる。
関係を示す線図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 電力用半導体要素と熱的に接触して配置
されているバイポーラ半導体要素を有し、そのオフ電流
の大きさを電力用半導体要素の温度の尺度として用いる
回路装置において、オフ電流が増幅形の電流ミラー回路
(2、3;6、7)に供給され、増幅された電流が参照
電流と比較されることを特徴とする電力用半導体要素の
温度検出用回路装置。 - 【請求項2】 電流ミラー回路が、相異なるチャネル長
さ対チャネル断面積比およびその他の点では等しいパラ
メータを有する2つのMOSFET(2、3)を含んで
いることを特徴とする請求項1記載の回路装置。 - 【請求項3】 鏡映された電流が別の増幅形の電流ミラ
ー回路(6、7)に供給され、増幅された電流が参照電
流と比較されることを特徴とする請求項1または2記載
の回路装置。 - 【請求項4】 別の電流ミラー回路が、相異なるチャネ
ル長さ対チャネル断面積比およびその他の点では等しい
パラメータを有する2つのMOSFET(6、7)を含
んでいることを特徴とする請求項3記載の回路装置。 - 【請求項5】 参照電流が定電流源として接続されたデ
ィプリーション形MOSFET(12)から作られ、そ
の電流が、電力用半導体要素の正常温度では鏡映された
電流よりも大きく、超過温度では鏡映された電流よりも
小さいように設定されていることを特徴とする請求項1
ないし4のいずれか1つに記載の回路装置。 - 【請求項6】 バイポーラ半導体要素が電流ミラー回路
と直列に接続されているバイポーラトランジスタ(1)
であり、この直列回路が電圧安定器の出力端に接続され
ていることを特徴とする請求項1記載の回路装置。 - 【請求項7】 電圧安定器がツェナーダイオード(2
0)と定電流源として接続された第1のチャネル形式の
ディプリーション形FET(21)とから成る直列回路
を有し、その直列回路が作動電圧を与えられている第1
および第2の作動電圧端子(9、10)の間に接続され
ており、ツェナーダイオードとディプリーション形FE
Tとの間の節点が第2のチャネル形式のエンハンスメン
ト形FET(22)のゲート端子と接続されており、こ
のエンハンスメント形FETが電流ミラー回路と第2の
作動電圧端子との間に接続されていることを特徴とする
請求項6記載の回路装置。 - 【請求項8】 電流ミラー回路の出力端(8)が電流源
として接続されているディプリーション形FET(1
2)のドレイン‐ソース間パスと接続されており、この
ドレイン‐ソース間パスが第2の作動電圧端子(10)
と接続されており、電流ミラー回路の出力端(8)が出
力端(14)と接続されていることを特徴とする請求項
1ないし7のいずれか1つに記載の回路装置。 - 【請求項9】 電流源として接続されているディプリー
ション形FET(12)のドレイン‐ソース間パスが出
力端(14)と接続されており、エンハンスメント形F
ET(17)のドレイン‐ソース間パスが第2の作動電
圧端子(10)と接続されており、両FET(16、1
7)のドレイン‐ソース間パスが互いに接続されてお
り、インバータ(18)の入力端が出力端(14)と接
続されており、インバータの出力端がエンハンスメント
形FET(17)のゲート端子と接続されていることを
特徴とする請求項8記載の回路装置。
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