JPWO2020031016A1 - アンプ回路、ラッチ回路、及び検知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図2A乃至図2Cは、検知装置を説明するブロック図である。
図3は、検知装置を説明するブロック図である。
図4は、検知装置を説明する回路図である。
図5A乃至図5Dは、検知装置を説明する回路図である。
図6は、検知装置を説明する回路図である。
図7は、検知装置を説明する回路図である。
図8A、図8Bは、検知装置を説明する回路図である。
図9A1、図9A2、図9B1、図9B2、図9C1、図9C2は、トランジスタを説明する図である。
図10A1、図10A2、図10B1、図10B2、図10C1、図10C2は、トランジスタを説明する図である。
図11A1、図11A2、図11B1、図11B2、図11C1、図11C2は、トランジスタを説明する図である。
図12A1、図12A2、図12B1、図12B2、図12C1、図12C2は、トランジスタを説明する図である。
図13Aは、電気自動車のブロック図である。図13Bは二次電池の斜視図である。
図14A乃至図14Cは、移動体の一例を示す図である。
図15A乃至図15Cは、二次電池の一例を示す斜視図である。
図16A乃至図16Fは、電子機器を説明する図である。
図17A1、図17A2、図17B1、図17B2、図17B3、図17B4は、電子機器を説明する図である。
図18Aは、バッテリ保護ICのブロック図である。図18Bは、バッテリ保護ICの斜視図である。
図19Aは、マイクロショート検出回路を説明する回路図である。図19Bは、バッテリ充電時の状態を説明する図である。図19Cは、バッテリ充電時の状態を説明する図である。図19Dは、バッテリ充電時の状態を説明する図である。
図20A、図20Bは、比較回路を説明する回路図である。
図21A1、図21A2、図21B1、図21B2は、比較回路を説明する回路図である。
図22は、マイクロショート検出回路のタイミングチャートである。
図23Aは、トランジスタの断面を説明する図である。図23Bは、トランジスタの断面TEM写真である。
図24A、図24Bは、トランジスタの電気特性の測定データである。
図25A乃至図25Dは、比較回路の動作の測定データである。
図26A、図26Bは、比較回路の動作の測定データである。
図27Aは、チップ写真である。図27Bは作製したバッテリ保護回路の特性及び比較表である。
図28Aは、トランジスタの一例を示す上面図である。図28B、図28Cは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図29Aは、トランジスタの一例を示す上面図である。図29B、図29Cは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図30Aは、バッテリ制御システムの外観写真である。図30Bは、チップ写真である。
図31Aは、試験回路を説明する図である。図31Bは検出回路の測定データである。
図32Aは、試験回路を説明する図である。図32Bは、検出回路の測定データである。
図33Aは、試験回路を説明する図である。図33Bは、検出回路の測定データである。
図34Aは、試験回路を説明する図である。図34Bは、検出回路の測定データである。
本実施の形態では、検知装置について説明する。本実施の形態で説明する検知装置は、二次電池を管理する検知装置に用いられることが好ましい。なお、本実施の形態で説明する検知装置は、蓄電装置の充電システム、及び蓄電装置の状態推定システム、蓄電装置の異常検知システム、又は電子機器が備える蓄電装置に適用されることが好ましい。
本実施の形態では、比較回路をバッテリ保護ICに適用した例を用いて説明する。バッテリ保護ICでは、電源電圧の管理とは別に、バッテリの不良モードを検出する機能を有している。例えば、リチウムイオンバッテリでは、マイクロショート(インターナルショート又はソフトショートとも言う)と呼ばれる不良が発生する。マイクロショートとは、負極に析出したリチウム金属が正極まで成長し、正極負極間が短絡し、電池電圧がわずかに低下する不良モードである。
Vos=Vbatin−Vsh 式(1)
本実施の形態では、上記実施の形態に示した各トランジスタとして用いることのできるトランジスタの一例について、図面を用いて説明する。
図9A1は、ボトムゲート型のトランジスタの一種であるチャネル保護型のトランジスタ810のチャネル長方向の断面図である。図9A1において、トランジスタ810は基板771上に形成されている。また、トランジスタ810は、基板771上に絶縁層772を介して電極746を有する。また、電極746上に絶縁層726を介して半導体層742を有する。電極746はゲート電極として機能できる。絶縁層726はゲート絶縁層として機能できる。
図11A1に例示するトランジスタ842は、トップゲート型のトランジスタの1つである。トランジスタ842は、絶縁層729を形成した後に電極744a及び電極744bを形成する点がトランジスタ810やトランジスタ820と異なる。電極744a及び電極744bは、絶縁層728及び絶縁層729に形成した開口部において半導体層742と電気的に接続する。
本実施の形態では、実施の形態3に示すトランジスタと異なる構成のトランジスタの一例について、図28、及び図29を用いて説明する。
本実施の形態では、図13を用いて電気自動車(EV)に適用する例を示す。
本発明の一態様に係る検知装置を用いることができる二次電池を備える電子機器として、表示機器、パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像記憶装置又は画像再生装置、携帯電話、携帯型を含むゲーム機、携帯データ端末、電子書籍端末、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等)、複写機、ファクシミリ、プリンタ、プリンタ複合機、現金自動預け入れ払い機(ATM)、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図16に示す。なお、当該電子機器には、二次電池の電池残量を適切に管理することができる実施の形態1で示した検知装置を用いることができる。
本実施の形態では、トランジスタのチャネル形成領域に好適に用いることができる金属酸化物について説明する。
Claims (7)
- 第1の回路、第2の回路、第1乃至第4のトランジスタ、第1の容量素子、及び第2の容量素子を有するアンプ回路であって、
前記アンプ回路は、第1の出力端子と、第2の出力端子とを有し、
前記第1の回路、及び前記第2の回路は電流源としての機能を有し、
前記第1の回路の出力端子は、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方、前記第1の容量素子の電極の一方、及び前記第1の出力端子と電気的に接続され、
前記第2の回路の出力端子は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方、前記第2の容量素子の電極の一方、及び前記第2の出力端子と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方、及び前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのゲートは、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方、前記第1の容量素子の電極の他方、及び前記第2の容量素子の電極の他方と電気的に接続されるアンプ回路。 - 請求項1において、
前記アンプ回路は、第1の入力端子、第2の入力端子、及び第3の入力端子を有し、
前記第1のトランジスタのゲートには、第1の入力信号が与えられる前記第1の配線が電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのゲートには、第2の入力信号が与えられる前記第2の配線が電気的に接続され、
前記第3の入力端子は、前記第4のトランジスタを介して前記第1の容量素子の他方の電極、又は前記第2の容量素子の他方の電極にプログラム電位を与える機能を有し、
前記第2の入力信号に前記第1の入力信号と同じ電位の信号が与えられる場合、前記第1の出力端子に出力する第1の出力信号が、前記第2の出力端子に出力する第2の出力信号の電位と概略同じ電位になるアンプ回路。 - 請求項1又は請求項2において、
前記アンプ回路は、さらに、前記第1の容量素子と前記第2の容量素子の合成容量の半分以下の大きさの第3の容量素子を有し、
前記第3の容量素子は、前記第3のトランジスタのゲート、前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方、前記第1の容量素子の電極の他方、及び前記第2の容量素子の電極の他方と電気的に接続され、
前記プログラム電位が、前記第4のトランジスタを介して、前記第1の容量素子の他方の電極、前記第2の容量素子の他方の電極、又は前記第3の容量素子の電極の一方に与えられるアンプ回路。 - 請求項1において、
前記第1の回路、及び前記第2の回路は、第5のトランジスタ、第6のトランジスタ、第4の容量素子、及び第4の入力端子を有し、
前記第5のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第4の容量素子の電極の一方、及び前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのゲートは、前記第6のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び前記第4の容量素子の電極の他方と電気的に接続され、
前記第4の入力端子に与えられるデータ電位は、前記第6のトランジスタを介して前記第1の出力端子に供給する電流の大きさを制御する機能を有し、
前記第1の回路は、前記第1の入力信号によって前記第1のトランジスタに流す電流の大きさに影響されずに前記第1の出力端子に電流を供給する機能を有し、
前記第2の回路は、前記第2の入力信号によって前記第2のトランジスタに流す電流の大きさに影響されずに前記第2の出力端子に電流を供給する機能を有し、
前記第1の出力端子、又は前記第2の出力端子の出力電位は、前記第3のトランジスタのゲートに与えられる電位が前記第1の入力信号又は前記第2の入力信号に従い補正されるアンプ回路。 - 第1の回路、第2の回路、第1乃至第4のトランジスタを有するラッチ回路であって、
前記ラッチ回路は、第1の入出力端子と、第2の入出力端子とを有し、
前記第1の回路、及び前記第2の回路は電流源としての機能を有し、
前記第1の回路の出力端子は、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方、前記第2のトランジスタのゲート、前記第3のトランジスタのソース又はドレインの一方、及び前記第1の入出力端子と電気的に接続され、
前記第2の回路の出力端子は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方、前記第1のトランジスタのゲート、前記第3のトランジスタのソース又はドレインの他方、及び前記第2の入出力端子と電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方、及び前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方と電気的に接続され、
前記第3のトランジスタがオフ状態、且つ前記第4のトランジスタがオン状態の場合、
前記ラッチ回路は前記第1の入出力端子に与えられる第1の入力信号、及び前記第2の入出力端子に与えられる第2の入力信号が与えられ、
前記第3のトランジスタがオン状態、且つ前記第4のトランジスタがオフ状態の場合、
前記ラッチ回路は前記第1の入出力端子には、前記第1の入力信号の反転信号が出力され、
前記ラッチ回路は前記第2の入出力端子には、前記第2の入力信号の反転信号が出力されるラッチ回路。 - 請求項1又は請求項5において、
前記第1乃至前記第4のトランジスタが半導体層に金属酸化物を有するアンプ回路。 - 請求項6において、
前記第1乃至前記第4のトランジスタがバックゲートを有するアンプ回路。
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