JPH0831945A - 集積電力用半導体デバイス - Google Patents
集積電力用半導体デバイスInfo
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- JPH0831945A JPH0831945A JP7188215A JP18821595A JPH0831945A JP H0831945 A JPH0831945 A JP H0831945A JP 7188215 A JP7188215 A JP 7188215A JP 18821595 A JP18821595 A JP 18821595A JP H0831945 A JPH0831945 A JP H0831945A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 241000785681 Sander vitreus Species 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
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- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
-
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- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
- H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電力用MOSFET1の確実な駆動を保証す
るように、機能ブロック5と機能ブロック6との間に寄
生的な構造が生ずるのを防止する。 【構成】 第1の領域15と第2の領域16との間に第
2の導電形の第3の領域21を配置しており、また第3
の領域が第1の領域の電位と異なる電位にあるようにす
る。
るように、機能ブロック5と機能ブロック6との間に寄
生的な構造が生ずるのを防止する。 【構成】 第1の領域15と第2の領域16との間に第
2の導電形の第3の領域21を配置しており、また第3
の領域が第1の領域の電位と異なる電位にあるようにす
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、第1の導電形の基板
と、基板中に埋込まれた第1の導電形の少なくとも1つ
の第1の領域と、基板中に埋込まれた第2の導電形の少
なくとも1つの第2の領域と、供給電圧を供給するため
の基板接触部と、第1および第2の領域中に埋込まれた
接触される半導体デバイスとを有し、その際に第1の領
域の半導体デバイスの少なくとも一部分が第2の領域の
半導体デバイスの少なくとも一部分を制御するようにし
た集積電力用半導体デバイスに関する。
と、基板中に埋込まれた第1の導電形の少なくとも1つ
の第1の領域と、基板中に埋込まれた第2の導電形の少
なくとも1つの第2の領域と、供給電圧を供給するため
の基板接触部と、第1および第2の領域中に埋込まれた
接触される半導体デバイスとを有し、その際に第1の領
域の半導体デバイスの少なくとも一部分が第2の領域の
半導体デバイスの少なくとも一部分を制御するようにし
た集積電力用半導体デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】このような集積半導体デバイスはたとえ
ば文献「デザイン・ウント・エレクトロニク(Desi
gn und Elektronik)」第21号、1
986年10月14日、第126〜130頁に記載され
ている。この文献の第3図に集積電力用半導体デバイス
の原理回路図が示されている。さらに上記の文献には、
すべての回路要素が単一の基板上に集積できることが記
載されている。デバイスはその際に、もし基板が導電性
であれば、一般にpドープされた領域(ウェル)中に配
置される。
ば文献「デザイン・ウント・エレクトロニク(Desi
gn und Elektronik)」第21号、1
986年10月14日、第126〜130頁に記載され
ている。この文献の第3図に集積電力用半導体デバイス
の原理回路図が示されている。さらに上記の文献には、
すべての回路要素が単一の基板上に集積できることが記
載されている。デバイスはその際に、もし基板が導電性
であれば、一般にpドープされた領域(ウェル)中に配
置される。
【0003】本発明が解決しようとする問題点を、上記
の従来技術による集積電力用半導体デバイスの簡略化さ
れた原理回路図を示す図2により説明する。
の従来技術による集積電力用半導体デバイスの簡略化さ
れた原理回路図を示す図2により説明する。
【0004】図2にはいわゆる“ハイ‐サイド(Hig
h‐Side)‐スイッチ”が示されている。これは、
電力用MOSFET1がドレイン側Dで供給電圧Vbbに
あることを特徴とする。ソースS側でMOSFET1に
負荷2が直列接続されており、そのMOSFET1と接
続されない端子は負荷接地点LGと接続されている。供
給電圧源はその他端で同様に負荷接地点LGと接続され
ている。MOSFET1はハイ‐サイド‐スイッチを制
御するためのすべての要素を含んでいる機能ブロック6
により制御される。このブロックにはたとえばMOSF
ET1のゲート電圧を供給電圧Vbbよりも高い値に設定
し得る電荷ポンプが属する。さらにこのブロックには、
MOSFET1のゲート端子とソース端子との間に接続
されておりまたMOSFET1により遮断され得るトラ
ンジスタが属する。さらに機能ブロック6はゲート側G
に、ゲート‐ソース‐コンデンサに対する充電電流を制
御し得る少なくともトランジスタを含んでいる。機能ブ
ロック6の構成はそれ自体は公知であり、従って本発明
の対象ではない。
h‐Side)‐スイッチ”が示されている。これは、
電力用MOSFET1がドレイン側Dで供給電圧Vbbに
あることを特徴とする。ソースS側でMOSFET1に
負荷2が直列接続されており、そのMOSFET1と接
続されない端子は負荷接地点LGと接続されている。供
給電圧源はその他端で同様に負荷接地点LGと接続され
ている。MOSFET1はハイ‐サイド‐スイッチを制
御するためのすべての要素を含んでいる機能ブロック6
により制御される。このブロックにはたとえばMOSF
ET1のゲート電圧を供給電圧Vbbよりも高い値に設定
し得る電荷ポンプが属する。さらにこのブロックには、
MOSFET1のゲート端子とソース端子との間に接続
されておりまたMOSFET1により遮断され得るトラ
ンジスタが属する。さらに機能ブロック6はゲート側G
に、ゲート‐ソース‐コンデンサに対する充電電流を制
御し得る少なくともトランジスタを含んでいる。機能ブ
ロック6の構成はそれ自体は公知であり、従って本発明
の対象ではない。
【0005】機能ブロック6は駆動回路5により制御さ
れる。これは主として論理回路を含んでいる。機能ブロ
ック6も駆動回路5も電圧Vbbを供給される。
れる。これは主として論理回路を含んでいる。機能ブロ
ック6も駆動回路5も電圧Vbbを供給される。
【0006】ハイ‐サイド‐スイッチを投入するために
は、駆動回路5の入力端子に入力電圧Uinが与えられ、
またMOSFET1が導通状態に制御される。たとえば
電荷ポンプを介してのハイ‐サイド‐スイッチの投入は
公知であり、ここでは特に説明しない(たとえばヨーロ
ッパ特許第0239861号明細書参照)。それによっ
て電流がMOSFET1のドレイン側Dから負荷2を通
って負荷接地点LGへ流れる。その際にソース端子Sと
負荷2との間の節点7における電位は負荷接地点LGに
おける電位にくらべて正である。
は、駆動回路5の入力端子に入力電圧Uinが与えられ、
またMOSFET1が導通状態に制御される。たとえば
電荷ポンプを介してのハイ‐サイド‐スイッチの投入は
公知であり、ここでは特に説明しない(たとえばヨーロ
ッパ特許第0239861号明細書参照)。それによっ
て電流がMOSFET1のドレイン側Dから負荷2を通
って負荷接地点LGへ流れる。その際にソース端子Sと
負荷2との間の節点7における電位は負荷接地点LGに
おける電位にくらべて正である。
【0007】ハイ‐サイド‐スイッチの遮断の際にはM
OSFET1を通る電流が中断され、また誘導性負荷2
における電圧が反転しない。こうして節点7(MOSF
ET1のソース側S)における電位が負荷接地点LGに
くらべて負になる。すべての用途で電気的接続が負荷接
地点LGと接地端子GNDとの間に形成されるので、端
子GNDは正にバイアスされる。
OSFET1を通る電流が中断され、また誘導性負荷2
における電圧が反転しない。こうして節点7(MOSF
ET1のソース側S)における電位が負荷接地点LGに
くらべて負になる。すべての用途で電気的接続が負荷接
地点LGと接地端子GNDとの間に形成されるので、端
子GNDは正にバイアスされる。
【0008】機能ブロック6および駆動回路5中に含ま
れている半導体デバイスは自己絶縁技術で製造されてい
るので(前記文献の第1図を参照)、デバイスは接地端
子GNDにおける電位上昇により、電力用MOSFET
1の確実なスイッチングを妨げる誤機能を生じ得る。こ
の誤機能を、本発明の実施例を含んでいる図1により説
明する。
れている半導体デバイスは自己絶縁技術で製造されてい
るので(前記文献の第1図を参照)、デバイスは接地端
子GNDにおける電位上昇により、電力用MOSFET
1の確実なスイッチングを妨げる誤機能を生じ得る。こ
の誤機能を、本発明の実施例を含んでいる図1により説
明する。
【0009】図1中で、機能ブロック6および駆動回路
5が集積されている基板は符号10を付されている。い
まの場合基板10はnドープされている。駆動回路5は
半導体デバイスにより形成され、そのうちのいくつかが
シンボル化して示されており、また符号17、18を付
されている。それらはpドープされた第1の領域15中
に配置されている。機能ブロック6の構成要素は同じく
シンボル化して示されており、また符号19および20
を付されている。それらはpドープされた第2の領域1
6中に配置されている。駆動回路5の領域15は端子G
NDと接続されている接触部を設けられている。機能ブ
ロック6の領域16は、節点7と接続されており、従っ
てまたMOSFET1のソース電位にある接触部を有す
る。MOSFET1は図1による装置では、図面を見易
くするため示されていない。構成要素17、18が構成
要素19、20をどのように制御するかも示されていな
い。なぜならばこのことは本発明の説明のために重要で
ないからである。
5が集積されている基板は符号10を付されている。い
まの場合基板10はnドープされている。駆動回路5は
半導体デバイスにより形成され、そのうちのいくつかが
シンボル化して示されており、また符号17、18を付
されている。それらはpドープされた第1の領域15中
に配置されている。機能ブロック6の構成要素は同じく
シンボル化して示されており、また符号19および20
を付されている。それらはpドープされた第2の領域1
6中に配置されている。駆動回路5の領域15は端子G
NDと接続されている接触部を設けられている。機能ブ
ロック6の領域16は、節点7と接続されており、従っ
てまたMOSFET1のソース電位にある接触部を有す
る。MOSFET1は図1による装置では、図面を見易
くするため示されていない。構成要素17、18が構成
要素19、20をどのように制御するかも示されていな
い。なぜならばこのことは本発明の説明のために重要で
ないからである。
【0010】誘導性負荷2の投入の際に端子GNDが供
給電圧Vbbにくらべて正になると、領域15と基板10
との間のpn接合が導通方向にバイアスされ、また基板
を正の電荷キャリアによりあふれさせる電流iが流れ
る。これらの電荷キャリアは最も負の電位の方向に、す
なわちその端子が前記の電圧反転によりすなわち遮断の
際に電位GNDおよび電位Vbbにくらべて負である領域
16へ流れる。それによって破線により示されている寄
生的なpnpバイポーラトランジスタ22が生ずる。バ
イポーラトランジスタ22のベース端子はその際に基板
電位Vbbにある。これは端子GNDにおける電位にくら
べて負であるから、寄生的なバイポーラトランジスタ2
2が投入され、またウェル領域16の電位が端子GND
における電位の方向に引かれる。それによって機能ブロ
ック6の機能がもはや十分には保証されなくなるので、
MOSFET1の確実な制御は不可能になる。
給電圧Vbbにくらべて正になると、領域15と基板10
との間のpn接合が導通方向にバイアスされ、また基板
を正の電荷キャリアによりあふれさせる電流iが流れ
る。これらの電荷キャリアは最も負の電位の方向に、す
なわちその端子が前記の電圧反転によりすなわち遮断の
際に電位GNDおよび電位Vbbにくらべて負である領域
16へ流れる。それによって破線により示されている寄
生的なpnpバイポーラトランジスタ22が生ずる。バ
イポーラトランジスタ22のベース端子はその際に基板
電位Vbbにある。これは端子GNDにおける電位にくら
べて負であるから、寄生的なバイポーラトランジスタ2
2が投入され、またウェル領域16の電位が端子GND
における電位の方向に引かれる。それによって機能ブロ
ック6の機能がもはや十分には保証されなくなるので、
MOSFET1の確実な制御は不可能になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電力
用MOSFET1の確実な駆動が保証されるように、駆
動回路5と機能ブロック6との間に寄生的な構造が生ず
るのを防止することにある。
用MOSFET1の確実な駆動が保証されるように、駆
動回路5と機能ブロック6との間に寄生的な構造が生ず
るのを防止することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この課題は、第1の領域
と第2の領域との間に第2の導電形の第3の領域が配置
され、また第3の領域が第1の領域の電位と異なる電位
にあることにより解決される。好ましくは、第3の領域
は第2の領域と等しい電位にある。基板がnドープさ
れ、また領域がpドープされているならば、第3の領域
は第1の領域よりも負の電位にある。好ましい実施態様
では、第3の領域は第1の領域もしくは第2の領域を完
全に囲んでいる。
と第2の領域との間に第2の導電形の第3の領域が配置
され、また第3の領域が第1の領域の電位と異なる電位
にあることにより解決される。好ましくは、第3の領域
は第2の領域と等しい電位にある。基板がnドープさ
れ、また領域がpドープされているならば、第3の領域
は第1の領域よりも負の電位にある。好ましい実施態様
では、第3の領域は第1の領域もしくは第2の領域を完
全に囲んでいる。
【0013】
【実施例】図1では第3の領域は符号21を付されてい
る。第3の領域21は第1の領域15および第2の領域
16と同じくpドープされており、また好ましくはこれ
らと等しい深さを有する。第3の領域21は第1の領域
15の電位と異なる電位にある接触部を有する。図示の
導電形の場合にはこの電位は端子GNDにおける電位よ
りも低い。接触部が遮断の際に生ずる最も低い電位にあ
ると、すなわち節点7と接続されていると好適である。
る。第3の領域21は第1の領域15および第2の領域
16と同じくpドープされており、また好ましくはこれ
らと等しい深さを有する。第3の領域21は第1の領域
15の電位と異なる電位にある接触部を有する。図示の
導電形の場合にはこの電位は端子GNDにおける電位よ
りも低い。接触部が遮断の際に生ずる最も低い電位にあ
ると、すなわち節点7と接続されていると好適である。
【0014】MOSFET1がその導通状態から遮断状
態に切換えられると、いまや寄生的なトランジスタが第
1の領域15と第3の領域21との間に生ずる。このト
ランジスタは符号23を付されている。寄生的なトラン
ジスタ23の投入と同時に生ずる領域21の電位変化は
集積半導体デバイスの機能にとって重要でない。なぜな
らば、領域16の電位は変更されないからである。それ
によって機能ブロック6は完全に機能可能な状態にとど
まる。
態に切換えられると、いまや寄生的なトランジスタが第
1の領域15と第3の領域21との間に生ずる。このト
ランジスタは符号23を付されている。寄生的なトラン
ジスタ23の投入と同時に生ずる領域21の電位変化は
集積半導体デバイスの機能にとって重要でない。なぜな
らば、領域16の電位は変更されないからである。それ
によって機能ブロック6は完全に機能可能な状態にとど
まる。
【0015】第3の領域21は領域15および16と等
しい長さであってもよいし、それらよりも若干長くても
よい。図1に示されているように第3の領域21が第2
の領域16を環状に囲んでいるならば、寄生的トランジ
スタ22の形成は確実に防止される。しかしまた第3の
領域21が第1の領域15を環状に囲んでいることも有
利である。
しい長さであってもよいし、それらよりも若干長くても
よい。図1に示されているように第3の領域21が第2
の領域16を環状に囲んでいるならば、寄生的トランジ
スタ22の形成は確実に防止される。しかしまた第3の
領域21が第1の領域15を環状に囲んでいることも有
利である。
【0016】図1では、図示を簡単にするため、駆動回
路5および機能ブロック6はそれぞれ単一の領域15ま
たは16から成っていると仮定されている。複雑な構造
ではこれらはもちろんその内部に集積された多数の半導
体デバイスを有するこのような領域を多数含んでいる。
路5および機能ブロック6はそれぞれ単一の領域15ま
たは16から成っていると仮定されている。複雑な構造
ではこれらはもちろんその内部に集積された多数の半導
体デバイスを有するこのような領域を多数含んでいる。
【図1】本発明による集積電力用半導体デバイスの原理
構成図。
構成図。
【図2】従来技術による集積電力用半導体デバイスの原
理回路図。
理回路図。
2 負荷 5 駆動回路 6 機能ブロック 10 基板 15 第1の領域 16 第2の領域 21 第3の領域 22 寄生的バイポーラトランジスタ 23 寄生的トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 (72)発明者 ライナルト ザンダー ドイツ連邦共和国 81379 ミユンヘン マチアス‐マイヤー‐シユトラーセ 3 (72)発明者 イエンス‐ペール シユテングル ドイツ連邦共和国 82284 グラーフラー ト キルヒフエルダーシユトラーセ 6 (72)発明者 イエネ チハニ ドイツ連邦共和国 85551 キルヒハイム イザールヴエーク 13
Claims (5)
- 【請求項1】 第1の導電形の基板と、この基板中に埋
込まれた第1の導電形の少なくとも第1の領域と、基板
中に埋込まれた第2の導電形の少なくとも1つの第2の
領域と、供給電圧を供給するための基板接触部と、第1
および第2の領域中に埋込まれた接触される半導体デバ
イスとを有し、その際に第1の領域の半導体デバイスの
少なくとも一部分が第2の領域の半導体デバイスの少な
くとも一部分を制御するようにした集積電力用半導体デ
バイスにおいて、第1の領域(15)と第2の領域(1
6)との間に第2の導電形の第3の領域(21)を配置
し、第3の領域が第1の領域の電位と異なる電位にある
ようにすることを特徴とする集積された電力用半導体デ
バイス。 - 【請求項2】 第3の領域(21)が第2の領域(1
6)と等しい電位にあることを特徴とする請求項1記載
の集積電力用半導体デバイス。 - 【請求項3】 基板(10)がnドープされ、また第3
の領域(21)が第1の領域(15)よりも負の電位に
あることを特徴とする請求項1または2記載の集積電力
用半導体デバイス。 - 【請求項4】 第3の領域(21)が第2の領域(1
6)を完全に囲んでいることを特徴とする請求項1ない
し3の1つに記載の集積電力用半導体デバイス。 - 【請求項5】 第3の領域(21)が第1の領域(1
5)を完全に囲んでいることを特徴とする請求項1ない
し3の1つに記載の集積電力用半導体デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4423733.2 | 1994-07-06 | ||
DE4423733A DE4423733C2 (de) | 1994-07-06 | 1994-07-06 | Integriertes Leistungs-Halbleiterbauelement mit Schutzstruktur |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0831945A true JPH0831945A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=6522417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7188215A Pending JPH0831945A (ja) | 1994-07-06 | 1995-06-30 | 集積電力用半導体デバイス |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5726478A (ja) |
JP (1) | JPH0831945A (ja) |
KR (1) | KR100346085B1 (ja) |
DE (1) | DE4423733C2 (ja) |
TW (1) | TW385535B (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3036423B2 (ja) * | 1996-02-06 | 2000-04-24 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
DE19606100C2 (de) * | 1996-02-19 | 2002-02-14 | Infineon Technologies Ag | Integrierte Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Leistungs-MOSFET mit sourceseitiger Last, insbesondere geeignet für die Verwendung im Kraftfahrzeugbereich |
US6310385B1 (en) * | 1997-01-16 | 2001-10-30 | International Rectifier Corp. | High band gap layer to isolate wells in high voltage power integrated circuits |
DE19904575C1 (de) * | 1999-02-04 | 2000-03-30 | Siemens Ag | Temperaturgeschützter Halbleiterschalter mit Temperatursensor und zusätzlichem Ladungsträger-Detektor, der eine echte Übertemperatur von einer vermeintlichen unterscheidbar macht |
US6310379B1 (en) * | 1999-06-03 | 2001-10-30 | Texas Instruments Incorporated | NMOS triggered NMOS ESD protection circuit using low voltage NMOS transistors |
DE19941342C1 (de) * | 1999-08-31 | 2001-01-25 | Infineon Technologies Ag | Gegen Verpolung geschützte integrierbare Schaltungsanordnung in einem Substrat |
US6787858B2 (en) * | 2002-10-16 | 2004-09-07 | Freescale Semiconductor, Inc. | Carrier injection protection structure |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3967295A (en) * | 1975-04-03 | 1976-06-29 | Rca Corporation | Input transient protection for integrated circuit element |
JPS60767A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-05 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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