JPS5967723A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5967723A
JPS5967723A JP57168135A JP16813582A JPS5967723A JP S5967723 A JPS5967723 A JP S5967723A JP 57168135 A JP57168135 A JP 57168135A JP 16813582 A JP16813582 A JP 16813582A JP S5967723 A JPS5967723 A JP S5967723A
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JP
Japan
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current
drive circuit
voltage
mos
circuit
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JP57168135A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Matsuura
松浦　義昭
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0207—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique
    • H01L27/0211—Geometrical layout of the components, e.g. computer aided design; custom LSI, semi-custom LSI, standard cell technique adapted for requirements of temperature

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、サーマルヘッドを駆動する駆動回路とサーマ
ルヘッドを制御する論理回路をＰチャネルＭＯ８かＮチ
ャネルＭＯ８かＣＭＯＢの内のどれか、又は複数で構成
された半導体装置に関するものである。
第１図（ａ）と（ｂ）に示すように、サーマルヘッド１
は、セラミック基板２に発熱抵抗体５及び駆動回路と制
御論理回路４が乗った型で構成されている。
第２図に示すように、サーマルヘッド用の駆動回路４は
、発熱抵抗体が必要とする電流が太きかった事からバイ
ポーラ素子が使われてきた。バイポーラ素子は温度上昇
すると、リーク電流の増加や増幅率の増加によフサーマ
ルヘッドを駆動する電流が増加する性質がある。電流が
増加すると、熱る発生する為に更に電流が増加する。こ
の現象は、一般に熱暴走現象として知られている。サー
マルヘッドの場合には、発熱体が熱を発生する事から、
同−基鈑上にバイポーラ素子が乗った場合には更に厳し
い条件になシ、サーマルヘッド基板の放熱が悪いとバイ
ポーラ素子が熱破壊を起こすことになる。熱暴走現象や
熱による誤動作がサーマルヘッドの信頼性上の大きな問
題となっていた。
サーマルヘッドにはラインタイプとンリアルタイプがあ
るが、最近、ラインタイプのサーマルヘッドが実用化さ
れるに至シ、バイポーラ素子の発熱と消費電流が大きい
点が重量視されるようになった。ラインタイプのサーマ
ルヘッドでは、１騰邑シ３から１６ドツトの発熱体が置
がれでおｐ。
それらにそれぞれドライバーがついている。Ａ４サイズ
では、標準的な１纏当シ８ドツトのもので１７ＧＯドツ
トが必要になる。各ドツトには発熱の為に２（］ｚｎＡ
から８１）ｍＡの底流雀流す必要があるので、電源の容
量が重要になってくる。従って論理回路に流す電流を極
力少なくして、少しでも電源の負担を少なくする必要が
ある。
第３図に、従来のバイポーラ素子によるサーマルヘッド
の構成例を示す。バイポーラ論理回路５と駆動回路４に
は、４Ｖから６ｖの電源７を使い発熱体のみ１５Ｖから
３０Ｖの高電圧をかけている。本発明は、バイポーラ素
子によるサーマルヘッドが持つ熱による破壊と誤動作及
び高消費電流による電源のコストアップの欠点を補ない
うるＭｏ８を、サーマルヘッドの論理回路及び駆動回路
に採用しｋものである。
第４図に本発明の実捲例を示す。
駆動回路４ｆｆｉＮチヤネルＭＯ８のオーブンドレイン
にして、耐圧と電流を満足し、論理回路５ｉｄ（：！Ｍ
　ＯＳＫしてンステムの消費電流を下げる構成にした。
駆動回路４にＮチャネルＭｏｓ′ｆ！：使う事によシ、
高電圧・高電流によるラッチアップ現象を防いだ。駆動
回路４は、オープンドレインであればＰチャネルＭＯ８
でも同じ事が言える。又、０ＭＯ８の場合も、条件によ
シ可能になる。伺、本ＣＭＯＢ工Ｃを作るンリコンの基
板は、通常Ｎ型基板を使うか、ＮチャネルＭｏ８を駆動
回路４に使う場合はＰ型基板の方が好ましい。
次に、Ｍｏ８が熱暴走しない理由を説明する。
駆動回路４を第４図に示すようにＮチャネルＭＯＢで構
成する。ＮチャネルＭｏ８９に流れる電流は（１）式に
示す関係になる。
工：ＮチャネルＭＯ８９に流れる電流 Ｗ：ＭＯ８９のチャネル幅 Ｌ：Ｍｏ８９のチャネル長 μ：移′＠度 Ｃ：ゲート容量 ＶＧ：Ｍｏ８９のゲート電圧 ＶＴ：Ｍｏ８９のスレッショールド電圧ＶＤ：ＭＯ８９
のドレインンース電圧 （１）式から、温度により変化するパラメータは、移動
度μとスレッショールド電圧ＶＴである。移動度μは温
度に対して負の係数を持つので、温度上昇に対して電流
工を減少する方向に働く。スレッショールド電圧ＶＴは
温度に対して負の係数を持つので（ＶＧ−ＶＴ）が増加
する。従って、電流工を増加させる方向に働く。（１）
式から、移動度μとゲート電圧とスレッショールド電圧
の差（ＶＧ−ＶＴ）の温度係数がキャンセルする事にな
り、自動的に温度上昇による電流増を防ぐ作用がある。
従ってサーマルヘッドとしては、発熱体の発熱を放熱す
ることを考慮すればよく、駆動回路自体の発熱及びサー
マルヘッドの発熱体からの熱による信頼性への影９は無
視出来る。従って放熱鈑の設計が容易になシ、サーマル
ヘッドのコスト及び信頼性への効果は極めて太きい。
次に、本発明の半導体装ｆ＆のンステム構成と動作を説
明する。
笛４図に示すように、論理回路５と駆動面路４とレベル
シフト６から本半導体装置は構成されている。なお、第
５図Ｆｉ駆動回路４の詳細図である。
本装置の特徴としては、論理回路５を低い電圧で駆動す
る事により消費電流を少なく押さえ、レベルシフト６を
介して高電圧で発熱体６の駆動回路４：２ｉ−励かして
いる。従来、バイポーラ素子で駆動していた発熱体をＭ
ｏ８Ｔ駆１１１１する為に、バイポーラ素子と同様の電
流をＭｏ８で流さなければならない。従って、６勤回路
４には、レベルシフト６によυ１５Ｖ〜３０Ｖ位の高い
電圧をかけなければならない。一方、論理回路５はｌ：
４ＭＯ８で構成されている為に、１５Ｖ〜３０Ｖで駆動
すると消費電流が多くなり、ＣＭＯＥｌ化した効果がな
くなる。（１！ＭＯ８の高速性から要求される１０ＭＨ
ｚ以下のスピードで（ｒｌ、４ｖから６ｖの動作電圧で
充分であるので、消費電流と安定動作の面から４■から
６■の電圧を論理回路５に採用している。
従来は、亮電流駆動を理由に、バイポーラ素子を論理回
路に使用していた為に熱暴走による熱破壊を起こしてい
たが、本発明の特徴としては、高電流をＭＯＳで得る為
に、駆動回路を高電圧で駆動する事によＪＭｏｓの欠点
を是正し、ＭＯＳの温度による態動電流の飽和性を利用
して熱破壊を防いでいる。その他の特徴として、消費電
流については０ＭＯ８の％徴が充分に生かされており、
従来の６０分の１以下の電流でバイポーラ素子と同等以
上の高速動作を得ている。このような特徴から、今後サ
ーマルヘッドのドツト密度が上が９、高速動作になると
低消費電流高速筒１Ｓ頼性の本発明の効果がますます発
揮されるようになる。
以上、本発明をサーマルヘッド用として述べて米たが、
用途はサーマルヘッドに限ったものではなく、プラズマ
ディスプレイ、螢光表示管、その他の高電圧・高電流を
必要とする半導体装置に応用出来る事は言う壕でもない
。更に、本発明の駆動回路はＮチャネルを例に説明した
が、Ｐチャネル及びＣＭ　ＯＳについても、全く同様の
ことが言える。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）と（ｂ）　Ｈ１本発明で使用するサーマル
ヘッドの構成図、 第２図は、本発明で使用するサーマルヘッドドライバと
発熱体の基本構成図、 第５図は、従来のバイポーラ素子によるサーマルヘッド
駆動回路と論理回路の構成図、第４図は、本発明の半導
体装置の構底閃、第５図は、本発明のＭＯＳドライバー
と発熱体の基本構成図である。 １・・・サーマルヘッド ２・・・セラミック基板 ３・・・発熱体素子 ４・・・駆動回路 ５・・・論理回路 ６・・・レベルシフト ７・・・論理回路、駆動回路用電源 ８・・・サーマルヘッド駆動用電源 ９・・・ＮチャネルＭＯ８駆動回路 以　　　上 出願人　株式会社　第二ｔ１１工舎 代理人　弁理士　最上　　務 １１９

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）発熱抵抗体に直列に接続された駆動回路と論理回
    路が相補型ＭＯ９で構成された事を特徴とする半導体装
    置。
  2. （２）前記駆動回路がＰチャネルＭＯ８のオープンドレ
    インにより構成されたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の半導体装置。
  3. （３）前記駆動回路がＮチャネルＭＯ８のオープンドレ
    インにより構成されたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の半導体装置。
  4. （４）前記駆動回路と論理回路を異々る電圧で駆動する
    事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置
    。
  5. （５）前記駆動回路が一定電流を供給する事を特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。
JP57168135A 1982-09-27 1982-09-27 半導体装置 Pending JPS5967723A (ja)

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EP0104925B1 (en) 1989-08-09
EP0104925A2 (en) 1984-04-04
DE3380381D1 (en) 1989-09-14
US4595821A (en) 1986-06-17

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