JPS62219712A - Mosfetの制御回路装置 - Google Patents
Mosfetの制御回路装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ソースと基準電位との間にある負荷を備えた
MOSFETの制御のため(=、(a) 第1のMO
SFETのドレインが出力端子(−接続され、 (b) 前記出力端子は運転電圧源の一方の極1:接
続され、 (c) 第1のMOSFETのゲートと基準電位との
間にスイッチが接続され、 (d) 第1のMOSFETのゲート導線中に2つの
ダイオードの直列回路が挿入され、 (e) その直列回路の中間接続点はコンデンサの一
端に接続され、 げ)そのコンデンサの他端はクロックされる直流電圧が
印加可能な第1の接続端子と接続されている MOSFETの制御回路装置およびこの回路装置を集積
化するためのダイオード集積回路装置に関する。
MOSFETの制御のため(=、(a) 第1のMO
SFETのドレインが出力端子(−接続され、 (b) 前記出力端子は運転電圧源の一方の極1:接
続され、 (c) 第1のMOSFETのゲートと基準電位との
間にスイッチが接続され、 (d) 第1のMOSFETのゲート導線中に2つの
ダイオードの直列回路が挿入され、 (e) その直列回路の中間接続点はコンデンサの一
端に接続され、 げ)そのコンデンサの他端はクロックされる直流電圧が
印加可能な第1の接続端子と接続されている MOSFETの制御回路装置およびこの回路装置を集積
化するためのダイオード集積回路装置に関する。
かかる回路装置は、例えば刊行物「シーメンス−=+7
ボーネンツ(Siemens Components
) J22(1984)、第4号9頁169 ffに
記載されている。それは、ソース側負荷を備えたMOS
FET(ソースホロワ)のソース電位が導通時に変化
することC二基いている。MOSFETを導通状態に保
つべき場合には、ゲート電位は絶えず少なくとも動作電
圧だけソース電位よりも高くなげればならない。
ボーネンツ(Siemens Components
) J22(1984)、第4号9頁169 ffに
記載されている。それは、ソース側負荷を備えたMOS
FET(ソースホロワ)のソース電位が導通時に変化
することC二基いている。MOSFETを導通状態に保
つべき場合には、ゲート電位は絶えず少なくとも動作電
圧だけソース電位よりも高くなげればならない。
したがって、MOSFETの完全な導通状態では、ゲー
ト電位は少なくとも動作電圧だけドレイン電位の上C:
な杼ればならない。公知の回路は、ドレイン・ソース電
圧源よりも高い電圧(運転電圧)が得られない場合にも
、ソースホロワを確実に導通状態C:保つことを可能ζ
:する。その場谷に、この回路は倍電圧回路を使用する
。この倍電圧回路ではコンデンサがダイオードの1つを
介して運転電圧(=充電される。
ト電位は少なくとも動作電圧だけドレイン電位の上C:
な杼ればならない。公知の回路は、ドレイン・ソース電
圧源よりも高い電圧(運転電圧)が得られない場合にも
、ソースホロワを確実に導通状態C:保つことを可能ζ
:する。その場谷に、この回路は倍電圧回路を使用する
。この倍電圧回路ではコンデンサがダイオードの1つを
介して運転電圧(=充電される。
付加的にコンデンサには運転電圧よりも大きい電圧まで
コンデンサを充電するタクトされる直流電圧が供給され
る。コンデンサは第2のダイオードを介してMOSFE
Tのゲート・ソース間静電容量へ放電し、そのMOSF
ETを導通状態覗:制御する。
コンデンサを充電するタクトされる直流電圧が供給され
る。コンデンサは第2のダイオードを介してMOSFE
Tのゲート・ソース間静電容量へ放電し、そのMOSF
ETを導通状態覗:制御する。
本発明の目的は、産業上の利用分野の項において定義し
た如き回路装置を半導体チップ上(二集積化可能にする
ことにある。その場合(=、特に両ダイオードのため(
二集積化可能な構成を提供しようとするものである。
た如き回路装置を半導体チップ上(二集積化可能にする
ことにある。その場合(=、特に両ダイオードのため(
二集積化可能な構成を提供しようとするものである。
上記の目的は、本発明によれば、冒頭に述べた回路装置
において、次のfg)〜(n)のようにすること(二よ
り達成される。即ち、 (g) 前記ダイオードの直列回路は第2のMOSF
ETのドレイン・ソース区間を介して前記出力端子に接
続され、 (hl 第2のMOSFETは第1のMOSFETと
は反対のチャネル型であり、ソース側を前記出力端子(
二接続され、 (i) 第2のMOSFETのソースとゲートとの間
[:抵抗が接続され、 (j)第2のM OS F E Tのゲートと基準電位
との間に第1のMOSFETC:対応するチャネル型の
第3のMOSFETのソース・ドレイン区間が接続され
、 (k) 第3のMOSFETのゲートは第2の入力端
子に接続され、 (1)前記スイッチは第1のMOSFETに対応するチ
ャネル型の第4のMOSFETによって形成され、 (へ)第4のM OS F E Tのゲートが第3の入
力端子と接続され、 (n) 第2および第3の入力端子に互いに逆の論理
信号が印加される よう(−することである。
において、次のfg)〜(n)のようにすること(二よ
り達成される。即ち、 (g) 前記ダイオードの直列回路は第2のMOSF
ETのドレイン・ソース区間を介して前記出力端子に接
続され、 (hl 第2のMOSFETは第1のMOSFETと
は反対のチャネル型であり、ソース側を前記出力端子(
二接続され、 (i) 第2のMOSFETのソースとゲートとの間
[:抵抗が接続され、 (j)第2のM OS F E Tのゲートと基準電位
との間に第1のMOSFETC:対応するチャネル型の
第3のMOSFETのソース・ドレイン区間が接続され
、 (k) 第3のMOSFETのゲートは第2の入力端
子に接続され、 (1)前記スイッチは第1のMOSFETに対応するチ
ャネル型の第4のMOSFETによって形成され、 (へ)第4のM OS F E Tのゲートが第3の入
力端子と接続され、 (n) 第2および第3の入力端子に互いに逆の論理
信号が印加される よう(−することである。
以下、第1図ないし第3図1:示す実施例を参照しなが
ら本発明を更(二詳細(=説明する。
ら本発明を更(二詳細(=説明する。
第1図は本発明による回路装置を示し、第2図は3つの
入力端子Cおける電圧および負荷電流のタイムチャート
を示し、第3図はダイオードの集積回路装置を示す。
入力端子Cおける電圧および負荷電流のタイムチャート
を示し、第3図はダイオードの集積回路装置を示す。
第1図C二よる回路装置(=おけるソースホロワとして
運転される第1のMOSFETはT1にて示されている
。このMOSFETcはソース側1:負荷RLが直列1
:接続されている。この直列回路はは運転電圧中UB
Cおける出力端子4と基準電位(アース)との間(:あ
る。第1のMOSFETT1はゲート・ソース間静電容
量CaSを有する。
運転される第1のMOSFETはT1にて示されている
。このMOSFETcはソース側1:負荷RLが直列1
:接続されている。この直列回路はは運転電圧中UB
Cおける出力端子4と基準電位(アース)との間(:あ
る。第1のMOSFETT1はゲート・ソース間静電容
量CaSを有する。
T1のゲートは2つのダイオードD1.D2の直列回路
および第2のMOSFET Tiのソース・ドレイン
区間を介して回路の端子4と接続されている。第2のM
OSFET T2は第1のMOSFET T1とは
反対のチャネル型である。この実施例においては、T1
はnチャネル型であり、T2はnチャネル型である。第
2のMOSFETT2はソース側を端子4に接続されて
いる。
および第2のMOSFET Tiのソース・ドレイン
区間を介して回路の端子4と接続されている。第2のM
OSFET T2は第1のMOSFET T1とは
反対のチャネル型である。この実施例においては、T1
はnチャネル型であり、T2はnチャネル型である。第
2のMOSFETT2はソース側を端子4に接続されて
いる。
第2のMOSFET T2のソースとゲートとの間(
:抵抗R1が接続されている。T2のゲートは第3のM
OSFET T3を介してアースに接続されている。
:抵抗R1が接続されている。T2のゲートは第3のM
OSFET T3を介してアースに接続されている。
これはT]と同じチャネル型である。T3のドレイン端
子はアースに接続され、ゲート端子は入力端子2(:接
続されている。
子はアースに接続され、ゲート端子は入力端子2(:接
続されている。
両ダイオードD1およびD2からなる直列回路は中間タ
ップを有し、この中間タップはコンデンサCの一端に接
続されている。このコンデンサの他端は入力端子1と接
続されている。
ップを有し、この中間タップはコンデンサCの一端に接
続されている。このコンデンサの他端は入力端子1と接
続されている。
第・1のMOSFET T1のゲート端子は第4のM
OSFET T4のソース・ドレイン区間と接続され
ている。このMOSFET T4はソース側を同様に
アースに接続され、ゲート端子は入力端子31:接続さ
れている。
OSFET T4のソース・ドレイン区間と接続され
ている。このMOSFET T4はソース側を同様に
アースに接続され、ゲート端子は入力端子31:接続さ
れている。
第1のMOSFET T1の導通のために入力端子に
第2図にul、u2およびu3で示した電圧が与えられ
る。その場合U]はクロック直流電圧であり、そのスト
ロークは例えば運転電圧に相当していてよい。電圧u2
およびu3は、例えばレベルL=OVおよびH=sVを
有する論理回路の出力信号である。これらの信号は互い
に逆である。
第2図にul、u2およびu3で示した電圧が与えられ
る。その場合U]はクロック直流電圧であり、そのスト
ロークは例えば運転電圧に相当していてよい。電圧u2
およびu3は、例えばレベルL=OVおよびH=sVを
有する論理回路の出力信号である。これらの信号は互い
に逆である。
したがって入力端子1(:クロツク電圧が加えられてい
る間、電圧u3はLであり、端子2における電圧u2は
Hである。それにより、第4のMOSFET T、a
は阻止され、第3のMOSFETT3は開かれる。それ
により、電流が端子4から第2のMOSFET Tz
、ダイオードD1を通ってコンデンサCに流れる。それ
によりコンデンサCは運転電圧+UBに充電される。電
圧u2のクロック毎(ニコンデンサCの電荷が高まるの
で、コンデンサCは運転電圧+UBよりも高い電圧に充
電される。したがって、コンデンサCは常時Txのゲー
ト・ソー′ス間静電容量C08へ放電し、T1を連続導
通状態C二制御する。それにより負荷電流ILが端子十
UBからアースへ向けて流れる。
る間、電圧u3はLであり、端子2における電圧u2は
Hである。それにより、第4のMOSFET T、a
は阻止され、第3のMOSFETT3は開かれる。それ
により、電流が端子4から第2のMOSFET Tz
、ダイオードD1を通ってコンデンサCに流れる。それ
によりコンデンサCは運転電圧+UBに充電される。電
圧u2のクロック毎(ニコンデンサCの電荷が高まるの
で、コンデンサCは運転電圧+UBよりも高い電圧に充
電される。したがって、コンデンサCは常時Txのゲー
ト・ソー′ス間静電容量C08へ放電し、T1を連続導
通状態C二制御する。それにより負荷電流ILが端子十
UBからアースへ向けて流れる。
第1のMOSFET T1を遮断させようとするとき
には、端子1における電圧が零にされ、電圧u3はHへ
移行され、電圧u2はLへ移行される。それにより第3
M08FET T3が導通し、静電容量CaSが放電
させられる。同時(二第2M08FET T2が阻止
されるので、コンデンサCの再充電は中止される。
には、端子1における電圧が零にされ、電圧u3はHへ
移行され、電圧u2はLへ移行される。それにより第3
M08FET T3が導通し、静電容量CaSが放電
させられる。同時(二第2M08FET T2が阻止
されるので、コンデンサCの再充電は中止される。
第1図による回路装置は簡単(:集積化でき、その場合
にM OS F E Tの集積化はIC回路技術で行う
ことができる。したがって集積化されたMOSFET並
びに集積化された抵抗およびコンデンサの図示は省略し
、第3図(:はダイオードD1およびD2’の集積回路
装置だけを示す。
にM OS F E Tの集積化はIC回路技術で行う
ことができる。したがって集積化されたMOSFET並
びに集積化された抵抗およびコンデンサの図示は省略し
、第3図(:はダイオードD1およびD2’の集積回路
装置だけを示す。
ダイオードは基板として第1のゾーン5を持つ半導体に
集積されている。第1のシー75の一方の側g二は強(
ドーピングされたゾーン6が接している。このゾーン6
は運転電圧+UBと接続されている。第1のゾーンS中
に反対の導電型のゾーン7が表面が平坦になるように埋
設され℃いる。
集積されている。第1のシー75の一方の側g二は強(
ドーピングされたゾーン6が接している。このゾーン6
は運転電圧+UBと接続されている。第1のゾーンS中
に反対の導電型のゾーン7が表面が平坦になるように埋
設され℃いる。
このゾーン7は2つの部分8,9からなる。部分9は部
分8よりも強くドーピングされ、かつ部分8よりも厚い
。部分8にはドレインゾーン]0およびソースゾーン1
1が埋設されている。両ゾーン10.11の間において
部分8は半導体表面に露出されており、そこをゲート電
極12によって覆われている。ゾーン8はそこでラテラ
ルMOSFETのゲートゾーンを形成している。ゲート
電極12はドレインゾーン10および端子すに接続され
ている。部分9にはダイオードD1のカンードであるゾ
ーン13が埋設されている。アノードゾーンは部分9に
よって形成され、これは端子aに接続されている。ダイ
オードD2のソースゾーン11およびダイオードDlの
カッニドゾーン13は抵抗R2を介して互いに接続され
て端子Cに接続されている。端子の符号は第1図の端子
a、b、Cの符号C対応している。
分8よりも強くドーピングされ、かつ部分8よりも厚い
。部分8にはドレインゾーン]0およびソースゾーン1
1が埋設されている。両ゾーン10.11の間において
部分8は半導体表面に露出されており、そこをゲート電
極12によって覆われている。ゾーン8はそこでラテラ
ルMOSFETのゲートゾーンを形成している。ゲート
電極12はドレインゾーン10および端子すに接続され
ている。部分9にはダイオードD1のカンードであるゾ
ーン13が埋設されている。アノードゾーンは部分9に
よって形成され、これは端子aに接続されている。ダイ
オードD2のソースゾーン11およびダイオードDlの
カッニドゾーン13は抵抗R2を介して互いに接続され
て端子Cに接続されている。端子の符号は第1図の端子
a、b、Cの符号C対応している。
ラテラルMO5FETはダイオードD2を形成するのC
二対して、ダイオードDlはゾーン】3および部分9に
よって形成されている。端子すに電圧が印加されると、
ラテラルMOSFETが導通して電流をゾーン10から
部分8を通してゾーン11へ流して端子Cへ導びく。端
子aC電圧が印加されると電流が部分9へ流れ、ゾーン
13を介して端子Cへ導びかれる。
二対して、ダイオードDlはゾーン】3および部分9に
よって形成されている。端子すに電圧が印加されると、
ラテラルMOSFETが導通して電流をゾーン10から
部分8を通してゾーン11へ流して端子Cへ導びく。端
子aC電圧が印加されると電流が部分9へ流れ、ゾーン
13を介して端子Cへ導びかれる。
シー/13は部分9およびゾーン5と共に寄生バイポー
ラトランジスタ15を形成し、これに対してゾーン11
は部分8およびゾーン5と共に寄生バイポーラトランジ
スタ14を形成している。
ラトランジスタ15を形成し、これに対してゾーン11
は部分8およびゾーン5と共に寄生バイポーラトランジ
スタ14を形成している。
寄生バイポーラトランジスタ15の作用は主として部°
分9の高ドーピングと部分8に比べて大きい厚みと1:
よって除去され、その結果比較的僅かな電流増幅度とな
る(β=10・・・・・50)。 寄生バイポーラトラ
ンジスタ14の作用は抵抗R2[二よって制限される。
分9の高ドーピングと部分8に比べて大きい厚みと1:
よって除去され、その結果比較的僅かな電流増幅度とな
る(β=10・・・・・50)。 寄生バイポーラトラ
ンジスタ14の作用は抵抗R2[二よって制限される。
この場合原理的には部分8を厚(実施することも可能で
あるが、しかしこの場合にはドーピングの強さC;関し
て制限が生じる。
あるが、しかしこの場合にはドーピングの強さC;関し
て制限が生じる。
なぜならばラテラルMO5FETの低い動作電圧が望ま
れるからである。部分8および9を互いに分離されたゾ
ーンとして構成することも可能である。
れるからである。部分8および9を互いに分離されたゾ
ーンとして構成することも可能である。
以上のよう(:、本発明(:よれば、MOSFETの制
御回路装置を半導体チップ上に集積化することができる
。
御回路装置を半導体チップ上に集積化することができる
。
第1図は本発明による回路装置の実施例を示す回路図、
第2図は3つの入力端子における電圧および負荷電流の
経過を示すタイムチャート、第3図はダイオードの集積
回路装置の実施例を示す半導体装置構造図である。 TI・・・第】のM OS F E T、 T2−・
・・第2のMOSFET1 T3− 第3のMOS
F E T。 T4・・・第4のMOSFET、 Dl、D2・・・
ダイオード、 R1,R2・・・抵抗、 】・・・第
1の入力端子、 2・・・第2の入力端子、 3・・
・第3の入力端子、 4・・・出力端子、 5・・
・基板、8・・・ケートゾーン、 9・・・ベースゾ
ーン、 10・・・ドレインゾーン、 11・・・
ソース:/’−7、12・・・ゲート電極、 】3・
・・エミッタ(カンード)ゾーン。
第2図は3つの入力端子における電圧および負荷電流の
経過を示すタイムチャート、第3図はダイオードの集積
回路装置の実施例を示す半導体装置構造図である。 TI・・・第】のM OS F E T、 T2−・
・・第2のMOSFET1 T3− 第3のMOS
F E T。 T4・・・第4のMOSFET、 Dl、D2・・・
ダイオード、 R1,R2・・・抵抗、 】・・・第
1の入力端子、 2・・・第2の入力端子、 3・・
・第3の入力端子、 4・・・出力端子、 5・・
・基板、8・・・ケートゾーン、 9・・・ベースゾ
ーン、 10・・・ドレインゾーン、 11・・・
ソース:/’−7、12・・・ゲート電極、 】3・
・・エミッタ(カンード)ゾーン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ソースと基準電位との間にある負荷を備えたMOS
FETの制御のために、 (a)第1のMOSFET(T1)のドレインが出力端
子(4)に接続され、 (b)前記出力端子(4)は運転電圧源の一方の極に接
続され、 (c)第1のMOSFET(T1)のゲートと基準電位
との間にスイッチが接続され、 (d)第1のMOSFET(T1)のゲート導線中に2
つのダイオード(D1、D2)の 直列回路が挿入され、 (e)その直列回路の中間接続点はコンデンサ(C)の
一端に接続され、 (f)そのコンデンサの他端はクロック直流電圧が印加
される第1の接続端子(1)と接 続されているMOSFETの制御回路装置 において、 (g)前記ダイオード(D1、D2)の直列回路は第2
のMOSFET(T2)のドレイ ン・ソース区間を介して前記出力端子(4)に接続され
、 (h)第2のMOSFET(T2)は第1のMOSFE
T(T1)とは反対のチャネル 型であり、ソース側を前記出力端子(4) に接続され、 (i)第2のMOSFET(T2)のソースとゲートと
の間に抵抗(R1)が接続され、 (j)第2のMOSFET(T2)のゲートと基準電位
との間に第1のMOSFET(T1)に対応するチャネ
ル型の第3のMOSFET(T3)のソース・ドレイン
区間が接続さ れ、 (k)第3のMOSFETのゲートは第2の入力端子(
2)に接続され、 (1)前記スイッチは第1のMOSFET(T1)に対
応するチャネル型の第4のMOSFET(T4)によつ
て形成され、 (m)第4のMOSFET(T4)のゲート端子は第3
の入力端子(3)と接続され、 (n)第2および第3の入力端子(2、3)に互いに逆
の論理信号が印加される ことを特徴とするMOSFETの制御回路 装置。 2)半導体基板(5)中に、ソースゾーン(11)とド
レインゾーン(10)とゲートゾーン(8)とを備え且
つゲート電極(12)がドレインゾーン(10)と接続
されているラテラルMOSFETが埋設されており、エ
ミッタゾーン(13)とベースゾーン(9)と半導体基
板(5)により形成されたコレクタゾーンを持つ低い電
流増幅度の垂直方向のバイポーラトランジスタを備え、
ソースゾーン(11)とエミッタゾーン(13)との間
に抵抗(R2)があり、ベースゾーン(9)に端子(a
)が設けられていることを特徴とするダイオード集積回
路装置。 3)ゲートゾーン(8)およびベースゾーン(9)は唯
一のつながり合つたゾーンをなしていることを特徴とす
る特許請求の範囲第2項記載の集積回路装置。 4)ベースゾーン(9)はゲートゾーン(8)よりも厚
く且つ高ドーピングされていることを特徴とする特許請
求の範囲第3項記載の集積回路装置。
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