JPH10246676A - Method, circuit, and system for detecting junction temperature of mos gate power semiconductor device - Google Patents

Method, circuit, and system for detecting junction temperature of mos gate power semiconductor device

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JPH10246676A
JPH10246676A JP2293998A JP2293998A JPH10246676A JP H10246676 A JPH10246676 A JP H10246676A JP 2293998 A JP2293998 A JP 2293998A JP 2293998 A JP2293998 A JP 2293998A JP H10246676 A JPH10246676 A JP H10246676A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method, a circuit, and a system for detecting the junction temperature of a MOS gate power semiconductor device. SOLUTION: A polysilicon resistor 10 is integrated into a MOS gate power semiconductor device and an integrated circuit is adopted to detect the junction temperature of a power semiconductor device. To compensate for a process fluctuation when manufacturing the polysilicon resistor 10, the integrate circuit is self-trimmed to be adapted to the resistor. The circuit judges an optimum current that is matched to each room-temperature resistance of the polysilicon resistor 10 and stores a related value. The temperature of the power semiconductor device is measured by generating a constant current that flows through the resistor and has a level being proportional to the stored value. A protection is also provided against an excessive temperature.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、パワーＭＯＳＦＥ
ＴやＩＧＢＴダイスなどのＭＯＳゲート・パワー半導体
デバイスの接合部温度(junction temperature)を検出す
る方法および回路ならびにシステムに関する。さらに具
体的には、本発明は単純な温度センサをＭＯＳゲート・
デバイス・ダイスに集積することに関し、さらに、セン
サをトリミングし、検出する方法および集積回路ならび
にシステムに関する。The present invention relates to a power MOSFET.
The present invention relates to a method, a circuit, and a system for detecting a junction temperature of a MOS gate power semiconductor device such as a T or an IGBT dice. More specifically, the present invention provides a simple temperature sensor with a MOS gate
The present invention relates to integrating into device dice, and to methods and integrated circuits and systems for trimming and detecting sensors.

【０００２】[0002]

【従来の技術】パワー半導体デバイスの接合部温度（Ｔ
j ）を正確に測定することは高度のレベルの動作信頼性
を達成する上で重要である。この問題が特に重要である
のは、抵抗値が６ミリオームであるデバイスのように、
Ｒds,on が非常に低いパワーＭＯＳＦＥＴの場合であ
り、これらのデバイスは過負荷に対する保護が非常に困
難であるためである。2. Description of the Related Art The junction temperature of a power semiconductor device (T
Accurate measurement of j ) is important in achieving a high level of operational reliability. This problem is particularly important, as in devices with a resistance of 6 milliohms.
This is the case for power MOSFETs where R ds, on is very low, since these devices are very difficult to protect against overload.

【０００３】パワー半導体デバイスの接合部温度を測定
するために集積回路が採用されていることは公知であ
る。しかし、Siemens 社製のTEMPFET などのような従来
のＦＥＴデバイスでは、パワー・デバイスの上またはそ
の近くにＩＣをマウントする必要がある。もっと望まし
いことは、集積回路を標準パッケージに別々にパッケー
ジするか、あるいは集積回路をパワー・デバイスと一緒
にコパッケージ(co-package)できるようにすることであ
る。It is well known that integrated circuits have been employed to measure the junction temperature of power semiconductor devices. However, conventional FET devices, such as the Siemens TEMPFET, require mounting the IC on or near the power device. Even more desirable is to package the integrated circuit separately in a standard package or to allow the integrated circuit to be co-packaged with the power device.

【０００４】温度センサをパワー半導体デバイスに集積
するにはさまざまな方法がある。１つの例として、ポリ
シリコン(polysilicon) ・ダイオード、Ｐ＋／ｅｐｉ基
板ダイオードまたはラテラル(lateral) ＭＯＳＦＥＴが
温度検出のために組み込まれている。しかし、これらの
公知センサには制約があり、余分のマスクを使用する標
準外のプロセスを用いる製造が要求される。従って、望
ましいことは既存の半導体デバイスを製造する現存プロ
セスと整合性のある温度センサを組み込むことである。There are various ways to integrate a temperature sensor into a power semiconductor device. As one example, a polysilicon diode, a P + / epi substrate diode or a lateral MOSFET is incorporated for temperature sensing. However, these known sensors have limitations and require fabrication using non-standard processes that use extra masks. Therefore, what is desired is to incorporate a temperature sensor that is compatible with existing processes for manufacturing existing semiconductor devices.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】Ｎ＋ポリシリコン抵抗
などの抵抗をパワー半導体デバイスに組み入れて、接合
部温度を検出することが提案されている。ポリシリコン
抵抗を作るための標準的プロセスは、例えば、＋／−２
０％といったように、変動幅が非常に大きいために、例
えば、０．１％／℃といったように、非常に低い温度係
数と比較したとき、測定温度の変動幅が＋／−２００℃
になる可能性がある。この問題はセンサを読み取るＩＣ
をトリミングすることで解決できるが、個々のＩＣの各
々をそれぞれのＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ用にトリミ
ングすると、ＩＣの大量生産プロセスが非常に複雑化す
ることになる。従って、さらに望ましいことは、ＩＣを
パワー・デバイスに適応化させることを単純化すること
である。It has been proposed to incorporate a resistor, such as an N + polysilicon resistor, into a power semiconductor device to detect the junction temperature. Standard processes for making polysilicon resistors are, for example, +/- 2
Since the fluctuation range is very large, such as 0%, the fluctuation range of the measured temperature is +/− 200 ° C. when compared with a very low temperature coefficient, for example, 0.1% / ° C.
Could be The problem is the IC that reads the sensor
However, trimming each individual IC for a respective MOSFET or IGBT greatly complicates the mass production process of the IC. Therefore, what is further desirable is to simplify adapting an IC to a power device.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、Ｎ＋ポ
リシリコン抵抗を組み入れてＭＯＳゲート・半導体デバ
イスの接合部温度を検出するようにし、パワー・デバイ
スに自己適応する(self-adapting) 集積回路を採用して
いる。SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, an N + polysilicon resistor is incorporated to detect the junction temperature of a MOS gate-semiconductor device and is self-adapting integrated into a power device. Circuit is adopted.

【０００７】接合部温度を検出するためにＮ＋ポリシリ
コン抵抗を使用することには、いくつかの利点がある。
このセンサはInternational Rectifier Corporation 社
製のHEXFETパワーＭＯＳＦＥＴや同じくInternational
Rectifier Corporation 社製のＩＧＢＴなどのように、
現存のＭＯＳゲート半導体デバイスと互換性をもってい
る。センサはパワー・デバイスの中心から容易にルーチ
ング(route) してピーク温度を検出することができる。
熱時定数は非常に低く、代表例として、１μｓのオーダ
であり、その大きさはオーダで従来のデバイスのそれよ
りも低くなっている。中心は電界酸化物(field oxide)
によってパワー端子から完全に絶縁されているため、そ
の絶縁は低電圧ＨＥＸＦＥＴ ＭＯＳＦＥＴでは少なく
とも＋＼−６０ボルト、ＩＧＢＴではそれより高くなっ
ている。従って、ハイ・サイド(high side) パワー半導
体デバイスの温度はアースされたＩＣコントロールを使
用して容易に検出することができる。[0007] There are several advantages to using an N + polysilicon resistor to sense junction temperature.
This sensor is a HEXFET power MOSFET manufactured by International Rectifier Corporation or International
Like IGBT made by Rectifier Corporation,
It is compatible with existing MOS gate semiconductor devices. The sensor can easily route from the center of the power device to detect peak temperatures.
Thermal time constants are very low, typically on the order of 1 μs, and are of the order of magnitude lower than those of conventional devices. Center is field oxide
Is completely insulated from the power terminals by a voltage of at least + ＼-60 volts for low voltage HEXFET MOSFETs and higher for IGBTs. Thus, the temperature of the high side power semiconductor device can be easily detected using grounded IC controls.

【０００８】自己適応ＩＣは代表例として、約１０ビッ
トの小さな不揮発性メモリとトリミング・シーケンサを
含んでいる。集積回路が印刷配線基板上にあるいはハイ
ブリッドまたはパワー・モジュール内にパワー半導体デ
バイスと一緒に組み立てられ、エンドユーザによってテ
ストされるとき、代表例として５ボルトのプログラミン
グ信号がＩＣの特殊な入力端に印加される。この信号は
ＩＣの内部のトリミング・シーケンスを開始するが、こ
れは、 International Rectifier Corporation社から販
売されているＩＲ３０１０デバイスで使用されているも
のと類似している。次に、ＩＣはセンサのそれぞれの室
温抵抗に整合する最適なビット組合せを判断する。トリ
ミング・シーケンスはユーザからは完全に見えないよう
になっている。プログラミング・ピンがリリースされる
と、１０ビット・ワードがＩＣメモリに永久的にストア
される。A self-adaptive IC typically includes a small non-volatile memory of about 10 bits and a trimming sequencer. When an integrated circuit is assembled with a power semiconductor device on a printed wiring board or in a hybrid or power module and tested by an end user, typically a 5 volt programming signal is applied to a special input of the IC. Is done. This signal initiates a trimming sequence inside the IC, which is similar to that used in the IR3010 device sold by International Rectifier Corporation. Next, the IC determines the best bit combination that matches the room temperature resistance of each of the sensors. The trimming sequence is completely invisible to the user. When the programming pin is released, the 10-bit word is permanently stored in IC memory.

【０００９】ＩＣはポリシリコン抵抗の値をパワー・デ
バイスの接合部温度のイメージとして使用する。この集
積回路は検出温度が所定のしきい値を越えたとき単純な
過温度(overtemperature：ＯＴ）信号、プリ・アラーム
／シャット・ダウンを示すデュアルＯＴ信号、または接
合部温度Ｔj の線形的測定値を提供する機能をもたせる
ことも可能である。これらの機能は比較的単純なアナロ
グ処理によって提供することができる。また、集積回路
はブリッジ接続された４ないし６個までのパワー半導体
デバイスの接合部温度をモニタする機能をもたせること
も可能である。The IC uses the value of the polysilicon resistor as an image of the junction temperature of the power device. The integrated circuit provides a simple overtemperature (OT) signal when the detected temperature exceeds a predetermined threshold, a dual OT signal indicating pre-alarm / shutdown, or a linear measurement of the junction temperature Tj. It is also possible to have the function of providing a value. These functions can be provided by relatively simple analog processing. The integrated circuit can also have the function of monitoring the junction temperature of up to four or six bridged power semiconductor devices.

【００１０】本発明によれば、温度測定回路を自己トリ
ミングする方法はパワー半導体デバイスに配置されたそ
れぞれの温度検出抵抗に適応している。複数の連続カウ
ント値が生成され、可変電流が温度検出抵抗に供給さ
れ、この可変電流は各連続カウント値の関数として増加
する。抵抗の両端電圧が測定され、温度検出抵抗の両端
電圧があらかじめ定義した値まで達したときカウントは
中止される。これらの複数の値のうちの最終値がストア
される。According to the present invention, a method for self-trimming a temperature measurement circuit is adapted for each temperature sensing resistor located in a power semiconductor device. A plurality of successive count values are generated and a variable current is provided to the temperature sensing resistor, the variable current increasing as a function of each successive count value. The voltage across the resistor is measured and counting is stopped when the voltage across the temperature sensing resistor reaches a predefined value. The final value of these multiple values is stored.

【００１１】連続カウント値の生成を開始するリセット
信号を供給することができる。一定電流値はストアされ
たカウント値、温度検出抵抗に供給された電流、および
測定された温度検出抵抗の両端電圧の関数として生成す
ることができる。測定電圧はあらかじめ定義した値に比
例する制限値と比較することができ、測定電圧が制限値
を越えたとき過温度信号を生成することができる。A reset signal for starting the generation of the continuous count value can be supplied. The constant current value can be generated as a function of the stored count value, the current supplied to the temperature sensing resistor, and the measured voltage across the temperature sensing resistor. The measured voltage can be compared to a limit value that is proportional to a predefined value, and an over-temperature signal can be generated when the measured voltage exceeds the limit value.

【００１２】あらかじめ定義した値はバンドギャップ(b
andgap) 電圧に比例することができる。この方法は集積
回路によって実行することも可能である。The predefined value is the band gap (b
andgap) can be proportional to voltage. The method can also be performed by an integrated circuit.

【００１３】本発明の別の形態によれば、自己トリミン
グ温度モニタリング回路はパワー半導体デバイスに配置
されたそれぞれの温度検出抵抗に適応している。シーケ
ンサは複数の連続カウント値を生成し、電流源は各連続
カウント値の関数として増加する値をもつ可変電流を温
度検出抵抗に供給する。測定回路は温度検出抵抗の両端
電圧を測定し、検出回路は温度検出抵抗の両端電圧があ
らかじめ定義した値まで達したときシーケンサのオペレ
ーションを中止する。カウント値のうちの最終値はメモ
リにストアされる。According to another aspect of the present invention, a self-trimming temperature monitoring circuit is adapted for each temperature sensing resistor located in a power semiconductor device. The sequencer generates a plurality of successive count values, and the current source supplies a variable current to the temperature sensing resistor having a value that increases as a function of each successive count value. The measuring circuit measures the voltage across the temperature detecting resistor, and the detecting circuit stops the operation of the sequencer when the voltage across the temperature detecting resistor reaches a predetermined value. The final value of the count value is stored in the memory.

【００１４】リセット信号ジェネレータはシーケンサの
オペレーションを開始する信号を生成することができ
る。電流源は可変比率電流ミラー(variable ratio curr
ent mirror) を含むことが可能であり、シーケンサはカ
ウンタを含むことが可能である。あらかじめ定義した値
はバンドギャップ電圧に比例することができる。The reset signal generator can generate a signal that initiates operation of the sequencer. The current source is a variable ratio curr
ent mirror) and the sequencer can include a counter. The predefined value can be proportional to the bandgap voltage.

【００１５】電流源はメモリにストアされた値の関数と
して一定電流を生成する一定電流源を含むことが可能で
あり、測定回路はこの一定電流を使用して抵抗の両端電
圧を測定することが可能である。過電圧検出回路は、一
定電流が温度検出抵抗の両端に供給されたとき、抵抗の
両端電圧をあらかじめ定義した値に比例する制限値と比
較し、過温度信号ジェネレータは測定電圧が制限値を越
えたとき過温度信号を生成する。The current source can include a constant current source that produces a constant current as a function of a value stored in memory, and the measurement circuit can use this constant current to measure the voltage across the resistor. It is possible. The overvoltage detection circuit compares the voltage across the resistor with a limit value that is proportional to a predefined value when a constant current is supplied across the temperature detection resistor, and the overtemperature signal generator detects that the measured voltage has exceeded the limit value. When the over temperature signal is generated.

【００１６】回路は集積回路にすることが可能であり、
メモリはＥＥＰＲＯＭにすることが可能である。The circuit can be an integrated circuit,
The memory can be an EEPROM.

【００１７】本発明の別の形態によれば、システムはパ
ワー半導体デバイスの接合部温度を測定し、パワー半導
体デバイスに配置された温度検出抵抗と、温度検出抵抗
に適応可能である自己トリミング温度検出回路とを含ん
でいる。According to another aspect of the invention, a system measures a junction temperature of a power semiconductor device, and includes a temperature sensing resistor disposed on the power semiconductor device, and a self-trimming temperature sensing adaptable to the temperature sensing resistor. Circuit.

【００１８】半導体デバイスはＭＯＳＦＥＴにすること
も、ＩＧＢＴにすることも可能である。回路は集積回路
にすることができ、集積回路とパワー半導体デバイスを
コパッケージすることが可能である。The semiconductor device can be a MOSFET or an IGBT. The circuit can be an integrated circuit, and the integrated circuit and the power semiconductor device can be co-packaged.

【００１９】本発明のその他の特徴と利点は、以下添付
図面を参照して詳述されている本発明の説明から理解さ
れるはずである。Other features and advantages of the present invention will be understood from the description of the invention, which is set forth in detail below with reference to the accompanying drawings.

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
について詳しく説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【００２１】図１は温度センサ・ポリシリコン抵抗をＭ
ＯＳゲート・パワー半導体デバイス・ダイス(die) ９に
どのようにして実装できるかを示す図である。このダイ
ス９は例えば、パワーＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴにす
ることができる。ポリシリコン抵抗１０はピーク温度を
検出するためにソース・パッド１１の付近で幅が狭くな
っている。抵抗の正方形の総数は１０００から２０００
までであり、これらはそれぞれ２５Ｋオームから５０Ｋ
オームに対応している。ゲート・パッド１２、ドレイン
１３、およびソース・パッド１１はそれぞれ従来のパッ
ケージのピン１４、１５および１６に接続されている。
センス・ピン１と２はそれぞれダイス９の抵抗側のセン
ス・パッド１７と１８に接続されている。FIG. 1 shows a temperature sensor / polysilicon resistor M
FIG. 3 is a diagram showing how the device can be mounted on an OS gate power semiconductor device die 9. The dice 9 can be, for example, a power MOSFET or IGBT. The polysilicon resistor 10 has a reduced width near the source pad 11 to detect peak temperature. The total number of resistance squares is 1000 to 2000
These are 25K ohms to 50K respectively
It corresponds to Ohm. Gate pad 12, drain 13 and source pad 11 are connected to pins 14, 15 and 16, respectively, of a conventional package.
Sense pins 1 and 2 are connected to sense pads 17 and 18 on the resistance side of dice 9, respectively.

【００２２】図２は自己適応ＩＣ２０を示す概略ブロッ
ク図である。ＩＣ２０の自己適応オペーションを以下に
説明する。＋５ＶがＰＲＯＧ入力端２１に供給される
と、リセット信号がカウンタ２２に送られる。これを受
けて、カウンタ２２はカウントアップを開始し、可変電
流ミラー２３の比率を大きくしていき、順に、抵抗１０
に供給される電流を大きくしていく。センス抵抗１０に
供給される電流は、抵抗両端電圧がライン２９に現れた
バンドギャップ基準電圧Ｖbgの値を０．８７倍した値に
達するまでランプアップ(ramp up) していく。このバン
ドギャップ基準電圧はバンドギャップ基準電圧供給源３
７から供給され、ディバイダ３８の両端で分割されたあ
と、演算増幅器（ｏｐ−ａｍｐ）３５に供給され、そこ
で分割電圧０．８７Ｖbgが抵抗１０の両端電圧と比較さ
れる。抵抗１０の両端電圧が０．８７Ｖbgに達すると、
演算増幅器３５はステートを変え、その出力がＡＮＤゲ
ート３９に供給され、そこで順にクロック・イネーブル
４１がオフにされる。そのあと、ライン３０に現れたイ
ネーブル信号はローになり、カウンタ２２はカウントを
中止し、カウンタから供給された最終ビット・ワードが
ＥＥＰＲＯＭ３１にストアされる。FIG. 2 is a schematic block diagram showing the self-adaptive IC 20. The self-adaptive operation of IC 20 is described below. When +5 V is supplied to the PROG input terminal 21, a reset signal is sent to the counter 22. In response, the counter 22 starts counting up, increases the ratio of the variable current mirror 23, and sequentially sets the resistance 10
The current supplied to is increased. The current supplied to the sense resistor 10 ramps up until the voltage across the resistor reaches 0.87 times the value of the bandgap reference voltage V bg appearing on line 29. This band gap reference voltage is supplied to the band gap reference voltage source 3
7 and divided at both ends of the divider 38, the divided voltage is supplied to an operational amplifier (op-amp) 35 where the divided voltage 0.87V bg is compared with the voltage across the resistor 10. When the voltage across the resistor 10 reaches 0.87V bg ,
The operational amplifier 35 changes state, and its output is supplied to an AND gate 39, where the clock enable 41 is turned off in sequence. Thereafter, the enable signal appearing on line 30 goes low, counter 22 stops counting, and the last bit word provided by the counter is stored in EEPROM 31.

【００２３】正常の温度検出オペレーション期間では、
ＰＲＯＧ入力端２１はプルダウン抵抗３２によってアー
ス電位に保持されている。電流源４０はゼロ温度係数電
流を生成し、これは電流ミラー２３を流れ、センス抵抗
１０の両端に流れる。抵抗に供給される電流の値は室温
において抵抗の両端電圧が０．８７Ｖbgになるように、
ＥＥＰＲＯＭ３１にストアされた値を使用して制御され
る。During a normal temperature detection operation period,
The PROG input terminal 21 is held at the ground potential by a pull-down resistor 32. Current source 40 produces a zero temperature coefficient current, which flows through current mirror 23 and across sense resistor 10. The value of the current supplied to the resistor is set so that the voltage across the resistor is 0.87 V bg at room temperature.
It is controlled using the values stored in the EEPROM 31.

【００２４】パワー・デバイスが１７０℃以上に発熱す
ると、センス電圧はＶbgに達するので演算増幅器３６は
ステートを変え、過温度（ＯＴ）信号がハイになる。電
流源４０は温度係数がゼロであるため、ＩＣ温度がＯＴ
しきい値に影響することが防止される。When the power device heats above 170 ° C., the sense voltage reaches V bg and the operational amplifier 36 changes state, causing the over-temperature (OT) signal to go high. Since the current source 40 has a temperature coefficient of zero, the IC temperature is OT
It does not affect the threshold.

【００２５】ＥＥＰＲＯＭ３１はＣＭＯＳ／ＥＥＰＲＯ
Ｍプロセッサを使用して実現することも、「ツェナー・
ザッピング(zener zapping) 」によって実現することも
可能である。ＩＣのサイズはわずか数ｍｍ2 である。The EEPROM 31 is a CMOS / EEPRO
It can also be implemented using M processors,
It is also possible to realize by "zener zapping". The size of the IC is only a few mm 2 .

【００２６】図３はＩＣ２０の実際の実装例を示す図で
ある。ＩＣ２０は非常に小さい表面マウント・パッケー
ジに組み立てることも、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどの
パワー・デバイス５０と一緒にパワー・モジュール内に
コパッケージすることも可能である。FIG. 3 is a diagram showing an example of actual mounting of the IC 20. The IC 20 can be assembled in a very small surface mount package or co-packaged in a power module with a power device 50 such as a MOSFET or IGBT.

【００２７】上記設計を行う際に注意すべきことは、ポ
リシリコン抵抗の温度係数（ＴＣ）の変動を制御するこ
とである。これらの変動はＯＴしきい値の変動に直接に
変換される。従って、ＴＣの変動幅は＋／−１０％未満
であることが好ましい。It should be noted that the above-mentioned design should control the variation of the temperature coefficient (TC) of the polysilicon resistor. These variations translate directly into OT threshold variations. Therefore, it is preferable that the fluctuation range of TC is less than +/− 10%.

【００２８】また、ＥＥＰＲＯＭのデータ消失を防止す
る注意も必要であり、このデータ消失は周囲温度が高く
なると起こる可能性がある。例えば、自動車応用分野で
は周囲温度は１５０℃であり、パワー・モジュール応用
分野では周囲温度が２００℃であることが要求されてい
る。上記応用分野では、ＥＥＰＲＯＭ３１ではなく「ザ
ップ(zap) 」手法を使用した方が有利である。It is also necessary to take care to prevent data loss in the EEPROM, and this data loss may occur when the ambient temperature increases. For example, the ambient temperature is 150 ° C. for automotive applications and 200 ° C. for power module applications. In the above applications, it is advantageous to use a "zap" approach instead of the EEPROM 31.

【００２９】以上、本発明の特定実施例を示して本発明
を説明してきたが、この分野の精通者ならば理解される
ように、種々態様に変更し、他の用途に応用することも
可能である。従って、本発明は上述した具体的開示内容
に限定されるものではなく、請求項に記載されている事
項によってのみ制限されるものである。Although the present invention has been described with reference to specific embodiments of the present invention, as will be understood by those skilled in the art, the present invention can be modified in various forms and applied to other uses. It is. Therefore, the present invention is not limited to the specific disclosure contents described above, but is limited only by the matters described in the claims.

【００３０】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＭＯＳゲ
ート・パワー半導体デバイスの接合部温度Ｔj を検出す
る方法および回路ならびにシステムによれば、Ｎ＋ポリ
シリコン抵抗を組み入れてパワー・デバイスに自己適応
する集積回路を採用することによりＩＣの大量生産プロ
セスを複雑化させないＭＯＳゲート・パワー半導体デバ
イスの接合部温度Ｔj を検出する方法および回路ならび
にシステムを提供することが可能である。As described above, according to the method, circuit and system for detecting the junction temperature Tj of a MOS gated power semiconductor device according to the present invention, a self-powered device is incorporated by incorporating an N + polysilicon resistor. It is possible to provide a method and circuit and system for detecting the junction temperature Tj of a MOS gated power semiconductor device that does not complicate the mass production process of ICs by employing an adaptive integrated circuit.

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

【図１】温度検出ポリシリコン抵抗が本発明に従って組
み込まれているＭＯＳゲート・パワー半導体デバイスを
示す平面図である。FIG. 1 is a plan view illustrating a MOS gated power semiconductor device in which a temperature sensing polysilicon resistor is incorporated according to the present invention.

【図２】本発明による温度検出集積回路を示すブロック
図である。FIG. 2 is a block diagram showing a temperature detection integrated circuit according to the present invention.

【図３】図２に示す集積回路をパワー半導体デバイスと
一体的に実装した例を示す概略図である。3 is a schematic diagram showing an example in which the integrated circuit shown in FIG. 2 is mounted integrally with a power semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，２ センス・ピン ９ ＭＯＳゲート・パワー半導体デバイス・ダイス １０ ポリシリコン抵抗 １１ ソース・パッド １２ ゲート・パッド １３ ドレイン １４，１５，１６ ピン １７，１８ センス・パッド ２０ 自己適応ＩＣ ２１ ＰＲＯＧ入力端 ２２ カウンタ ２３ 可変電流ミラー ３１ ＥＥＰＲＯＭ ３２ プルダウン抵抗 ３５ 演算増幅器 ３８ ディバイダ ４０ 電流源 ５０ パワー・デバイス 1, 2 Sense pin 9 MOS gate power semiconductor device dice 10 Polysilicon resistor 11 Source pad 12 Gate pad 13 Drain 14, 15, 16 pin 17, 18 Sense pad 20 Self-adaptive IC 21 PROG input terminal 22 Counter 23 variable current mirror 31 EEPROM 32 pull-down resistor 35 operational amplifier 38 divider 40 current source 50 power device

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成１０年３月３日[Submission date] March 3, 1998

【手続補正１】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 パワー半導体デバイスに配置されたそれ
ぞれの温度検出抵抗に適応するように温度測定回路を自
己トリミングする方法において、該方法は、 複数の連続カウント値を生成するステップと、 可変電流を温度検出抵抗に供給するステップであって、
前記電流の値は各連続カウント値の関数として増加する
ものと、 抵抗の両端電圧を測定するステップと、 温度検出抵抗の両端電圧があらかじめ定義した値までに
達したときカウントを中止するステップと、 前記複数の連続カウント値のうちの最終値をストアする
ステップとを備えたことを特徴とする方法。1. A method of self-trimming a temperature measurement circuit to adapt to respective temperature sensing resistors located on a power semiconductor device, the method comprising: generating a plurality of continuous count values; Supplying to the temperature detection resistor,
A step of measuring the voltage across the resistor, wherein the value of the current increases as a function of each successive count value, and a step of stopping counting when the voltage across the temperature detection resistor reaches a predefined value. Storing a final value of said plurality of consecutive count values. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、複数の
連続カウント値を生成する前記ステップを開始するため
にリセット信号を供給するステップをさらに備えたこと
を特徴とする方法。2. The method of claim 1, further comprising: providing a reset signal to initiate said step of generating a plurality of consecutive count values. 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、 ストアされたカウント値の関数として一定電流を生成
し、その一定電流を前記温度検出抵抗に供給するステッ
プと、 温度検出抵抗の両端電圧を測定するステップとをさらに
備えたことを特徴とする方法。3. The method of claim 1, further comprising: generating a constant current as a function of a stored count value; supplying the constant current to the temperature sensing resistor; and measuring a voltage across the temperature sensing resistor. Performing the method. 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、 測定電圧を前記あらかじめ定義した値に比例する制限値
と比較するステップと、 前記測定電圧が前記制限値を超えたとき過温度信号を生
成するステップとをさらに備えたことを特徴とする方
法。4. The method according to claim 3, wherein a measured voltage is compared to a limit value proportional to the predefined value, and an over-temperature signal is generated when the measured voltage exceeds the limit value. And a step. 【請求項５】 請求項１に記載の方法において、前記あ
らかじめ定義した値はバンドギャップ電圧に比例するこ
とを特徴とする方法。5. The method of claim 1, wherein the predefined value is proportional to a bandgap voltage. 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、該方法
は集積回路によって実行されることを特徴とする方法。6. The method of claim 1, wherein the method is performed by an integrated circuit. 【請求項７】 パワー半導体デバイスに配置されたそれ
ぞれの温度検出抵抗に適応する自己トリミング温度モニ
タリング回路において、該回路は、 複数の連続カウント値を生成するシーケンサと、 可変電流を温度検出抵抗に供給する電流源であって、前
記電流の値は各連続カウント値の関数として増加するも
のと、 温度検出抵抗の両端電圧を測定する測定回路と、 温度検出抵抗の両端電圧があらかじめ定義した値まで達
したとき前記シーケンサのオペレーションを中止する検
出回路と、 前記複数の連続カウント値のうちの最終値をストアする
メモリとを備えたことを特徴とする自己トリミング温度
モニタリング回路。7. A self-trimming temperature monitoring circuit adapted to each temperature detection resistor arranged in a power semiconductor device, the circuit comprising: a sequencer for generating a plurality of continuous count values; and a variable current supplied to the temperature detection resistor. A current source that increases as a function of each successive count value; a measurement circuit that measures the voltage across the temperature detection resistor; and a voltage measurement circuit that measures the voltage across the temperature detection resistor to a predefined value. A self-trimming temperature monitoring circuit, comprising: a detection circuit that stops the operation of the sequencer when the operation has been performed; and a memory that stores a final value of the plurality of continuous count values. 【請求項８】 請求項７に記載の回路において、前記シ
ーケンサのオペレーションを開始する信号を生成するリ
セット信号ジェネレータをさらに備えたことを特徴とす
る回路。8. The circuit according to claim 7, further comprising a reset signal generator for generating a signal for starting operation of said sequencer. 【請求項９】 請求項７に記載の回路において、前記電
流源は可変比率電流ミラーを含むことを特徴とする回
路。9. The circuit of claim 7, wherein said current source comprises a variable ratio current mirror. 【請求項１０】 請求項７に記載の回路において、前記
シーケンサはカウンタを含むことを特徴とする回路。10. The circuit according to claim 7, wherein said sequencer includes a counter. 【請求項１１】 請求項７に記載の回路において、前記
あらかじめ定義した値はバンドギャップ電圧に比例する
ことを特徴とする回路。11. The circuit according to claim 7, wherein said predefined value is proportional to a bandgap voltage. 【請求項１２】 請求項７に記載の回路において、前記
電流源は一定電流源を含み、該電流源は前記メモリにス
トアされた値の関数として一定電流を生成し、前記測定
回路は前記一定電流を使用して前記抵抗の両端電圧を測
定することを特徴とする回路。12. The circuit according to claim 7, wherein said current source comprises a constant current source, said current source producing a constant current as a function of a value stored in said memory, and said measuring circuit comprising said constant current source. A circuit using current to measure the voltage across said resistor. 【請求項１３】 請求項１２に記載の回路において、前
記一定電流が前記温度検出抵抗の両端に供給されたと
き、該抵抗の両端の測定電圧を前記あらかじめ定義した
値に比例する制限値と比較する過電圧検出回路と、前記
測定電圧が前記制限値を超えたとき過温度信号を生成す
る過温度信号ジェネレータとをさらに備えたことを特徴
とする回路。13. The circuit of claim 12, wherein when the constant current is applied across the temperature sensing resistor, a measured voltage across the resistor is compared to a limit value proportional to the predefined value. A circuit for generating an over-temperature signal when the measured voltage exceeds the limit value. 【請求項１４】 請求項７に記載の回路において、前記
回路は集積回路であることを特徴とする回路。14. The circuit according to claim 7, wherein said circuit is an integrated circuit. 【請求項１５】 請求項７に記載の回路において、前記
メモリはＥＥＰＲＯＭであることを特徴とする回路。15. The circuit according to claim 7, wherein said memory is an EEPROM. 【請求項１６】 パワー半導体デバイスの接合部温度を
測定するシステムにおいて、該システムは、 前記パワー半導体デバイスに配置された温度検出抵抗
と、 前記温度検出抵抗に適応可能である自己トリミング温度
検出回路とを備え、該自己トリミング温度検出回路は、 複数の連続カウント値を生成するシーケンサと、 可変電流を温度検出抵抗に供給する電流源であって、前
記電流の値は各連続カウント値の関数として増加するも
のと、 温度検出抵抗の両端電圧を測定する測定回路と、 温度検出抵抗の両端電圧があらかじめ定義した値まで達
したとき前記シーケンサのオペレーションを中止する検
出回路と、 前記複数の連続カウント値のうちの最終値をストアする
メモリとを備えたことを特徴とするシステム。16. A system for measuring a junction temperature of a power semiconductor device, the system comprising: a temperature sensing resistor disposed on the power semiconductor device; a self-trimming temperature sensing circuit adaptable to the temperature sensing resistor. A self-trimming temperature detection circuit, comprising: a sequencer that generates a plurality of continuous count values; and a current source that supplies a variable current to a temperature detection resistor, wherein the value of the current increases as a function of each continuous count value. A measurement circuit for measuring the voltage across the temperature detection resistor; a detection circuit for stopping the operation of the sequencer when the voltage across the temperature detection resistor reaches a predefined value; and A system for storing a final value of the system. 【請求項１７】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、前記シーケンサのオペレーションを開始する信号を
生成するリセット信号ジェネレータをさらに備えたこと
を特徴とするシステム。17. The system according to claim 16, further comprising a reset signal generator for generating a signal to start operation of said sequencer. 【請求項１８】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、前記電流源は可変比率電流ミラーを含むことを特徴
とするシステム。18. The system of claim 16, wherein said current source comprises a variable ratio current mirror. 【請求項１９】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、前記シーケンサはカウンタを含むことを特徴とする
システム。19. The system according to claim 16, wherein said sequencer includes a counter. 【請求項２０】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、前記あらかじめ定義した値はバンドギャップ電圧に
比例することを特徴とするシステム。20. The system of claim 16, wherein said predefined value is proportional to a bandgap voltage. 【請求項２１】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、前記電流源は一定電流源を含み、該電流源は前記メ
モリにストアされた値の関数として一定電流を生成し、
前記測定回路は前記一定電流を使用して前記抵抗の両端
電圧を測定することを特徴とするシステム。21. The system of claim 16, wherein the current source comprises a constant current source, the current source generating a constant current as a function of a value stored in the memory.
The system of claim 2, wherein the measurement circuit measures the voltage across the resistor using the constant current. 【請求項２２】 請求項２１に記載のシステムにおい
て、前記一定電流が前記温度検出抵抗の両端に供給され
たとき、該抵抗の両端の電圧を前記あらかじめ定義した
値に比例する制限値と比較する過電圧検出回路と、前記
測定電圧が前記制限値を超えたとき過温度信号を生成す
る過温度信号ジェネレータとをさらに備えたことを特徴
とするシステム。22. The system of claim 21, wherein when the constant current is applied across the temperature sensing resistor, the voltage across the resistor is compared to a limit value proportional to the predefined value. The system further comprises an overvoltage detection circuit and an overtemperature signal generator that generates an overtemperature signal when the measured voltage exceeds the limit value. 【請求項２３】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、該回路は集積回路であることを特徴とするシステ
ム。23. The system according to claim 16, wherein said circuit is an integrated circuit. 【請求項２４】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、前記メモリはＥＥＰＲＯＭであることを特徴とする
システム。24. The system according to claim 16, wherein said memory is an EEPROM. 【請求項２５】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、前記パワー半導体デバイスはＭＯＳＦＥＴであるこ
とを特徴とするシステム。25. The system according to claim 16, wherein said power semiconductor device is a MOSFET. 【請求項２６】 請求項１６に記載のシステムにおい
て、前記パワー半導体デバイスはＩＧＢＴであることを
特徴とするシステム。26. The system according to claim 16, wherein said power semiconductor device is an IGBT. 【請求項２７】 請求項２３に記載のシステムにおい
て、前記集積回路および前記パワー半導体デバイスはコ
パッケージされていることを特徴とするシステム。27. The system of claim 23, wherein said integrated circuit and said power semiconductor device are co-packaged.
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