半导体装置制造方法及图纸

提供半导体装置，在反电动势的钳位时，能够利用较少的齐纳电流使开关元件转变为接通状态。半导体装置当伴随开关元件(3)从接通状态向断开状态的转变而在感性负载(2)中产生反电动势时，利用来自连接在开关元件的漏极与栅极之间的齐纳二极管(ZD1)的齐纳电流(Ic)使开关元件转变为接通状态，其中，具备：放电电阻(R2、R3的并联电路)，其在开关元件的断开驱动时从栅极进行电荷的放电；检测电路(5)，其作为检测齐纳电流的检测部发挥功能，并且作为向栅极供给齐纳电流的供给部发挥功能；以及切换电路(6)，其在检测出齐纳电流的期间，作为将放电电阻的电阻值切换为较高的值(R2)的切换部发挥功能。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及驱动对流过感性负载的电流进行控制的开关元件的半导体装置。
技术介绍
驱动对流过感性负载的电流进行控制的开关元件的半导体装置具备通过以规定的电压对在感性负载中产生的反电动势(逆起電圧)进行钳位来保护开关元件不受反电动势的影响的动态钳位功能(例如，参照专利文献1、2)。在专利文献1、2中，通过在开关元件的控制端子与一个主电极之间连接齐纳二极管，以规定的电压对开关元件关断时产生的反电动势进行钳位，并且利用齐纳电流使开关元件转变为接通状态，使从感性负载释放的电荷经由开关元件释放。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-261020号公报专利文献2：日本特开2017-158106号公报然而，在开关元件关断时从控制端子进行电荷的放电的放电电阻被设定为较低的值，以减小开关损耗。因此，为了利用齐纳电流使开关元件转变为接通状态，需要在齐纳二极管中流过较多的电流，存在损耗和尺寸也不能忽视的问题点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的上述问题，提供一种在反电动势的钳位时能够利用较少的齐纳电流使开关元件转变为接通状态的半导体装置。本专利技术的半导体装置通过对具备两个主电极和控制端子的开关元件进行接通断开驱动，来控制在感性负载中流动的电流，当伴随所述开关元件的断开驱动而在所述感性负载中产生了反电动势时，利用来自连接在所述开关元件的一个所述主电极与所述控制端子之间的齐纳二极管的齐纳电流对所述开关元件进行接通驱动，其特征在于，具备：放电电阻，其在所述开关元件的断开驱动时从所述控制端子进行电荷的放电；检测部，其检测所述齐纳电流；供给部，其向所述控制端子供给所述齐纳电流；以及切换部，其在由所述检测部检测出所述齐纳电流的期间，将所述放电电阻的电阻值切换为较高的值。根据本专利技术，在反电动势的钳位时，将放电电阻的电阻值切换为较高的值，因此起到了能够利用较少的齐纳电流使开关元件转变为接通状态、能够减少齐纳二极管中的损耗并且还能够减小齐纳二极管的尺寸的效果。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式的半导体装置的结构例的电路图。图2是示出图1所示的检测电路及切换电路的结构例的电路图。图3是示出图2所示的半导体装置1中的各部分的信号波形及动作波形的波形图。标号说明1：半导体装置；2：感性负载；3：开关元件；4：钳位电路；5：检测电路；6：切换电路；11：反相器；12：高侧开关元件；13：第1低侧开关元件；14：第2低侧开关元件；15：切换开关元件；51：P型晶体管；61：N型晶体管；62：反相器；C：钳位端子；D：驱动端子；D1：二极管；G：GND端子；Ic：齐纳电流；R1～R9：电阻；ZD1：齐纳二极管。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式详细地进行说明。另外，在以下的实施方式中，对表示相同功能的结构标注相同的标号并适当省略说明。参照图1，本实施方式的半导体装置1是通过对开关元件3进行接通断开驱动来控制流过线圈等感性负载2的电流的负载驱动装置。开关元件3是具备作为两个主电极的第1端子及第2端子和控制端子的3端子元件。在本实施方式中，将开关元件3例示为N型MOSFET，将作为电流输入端子的第1端子作为漏极，作为电流输出端子的第2端子作为源极，控制端子作为栅极，以下进行说明。当栅极-源极间电压(以下称为栅极电压Vgs)成为阈值电压Vth以上时，开关元件3成为接通状态，漏极-源极间成为低电阻。由此，在开关元件3的漏极-源极间流过主电流。当栅极电压Vgs低于阈值电压Vth时，开关元件3成为断开状态。由此，开关元件3的漏极-源极间实质上成为开路状态。开关元件3的漏极与感性负载2的一端连接，源极与基准电位GND接地。并且，感性负载2的另一端与电位被设定为电源电位VCC的电源连接。即，感性负载2和开关元件3串联连接在电源电位VCC与基准电位GND之间。半导体装置1具备：与开关元件3的栅极连接的驱动端子D；与开关元件3的源极连接的GND端子G；以及经由钳位电路4与开关元件3的漏极连接的钳位端子C。钳位电路4是用于将开关元件3的漏极-源极间电压Vds钳位为规定的钳位电压以下的电路。钳位电路4具备：齐纳二极管ZD1，其阴极连接到开关元件3的漏极侧；和二极管D1，其阴极连接到钳位端子C侧。齐纳二极管ZD1的齐纳电压(击穿电压)Vz成为钳位电压(准确地说，齐纳电压Vz+栅极电压Vgs+二极管D1正向电压Vf+检测电路5的检测电压)。齐纳电压Vz被设定为大于电源电位VCC且小于开关元件3的Vds间元件耐压的值。此外，半导体装置1具备反相器11、高侧开关元件12、第1低侧开关元件13、第2低侧开关元件14、切换开关元件15、电阻R1～R4、检测电路5以及切换电路6。反相器11将作为开关元件3的驱动信号的PWM信号逻辑反转后输出。高侧开关元件12由PMOS晶体管构成，第1低侧开关元件13及第2低侧开关元件14由NMOS晶体管构成。反相器11的输出被输入到高侧开关元件12及第1低侧开关元件13的栅极，反相器11的输出经由切换开关元件15被输入到第2低侧开关元件14的栅极。高侧开关元件12的源极与偏置电压REG连接，高侧开关元件12的漏极经由电阻R1与驱动端子D连接。电阻R1作为对开关元件3的栅极-源极间电容进行电荷的充电的充电电阻发挥功能。第1低侧开关元件13的漏极经由电阻R2与驱动端子D连接，第1低侧开关元件13的源极与基准电位GND接地。电阻R2是用于利用从钳位电路4流入钳位端子C的齐纳电流Ic将驱动端子D的电压、即开关元件3的栅极电压Vgs保持在阈值电压Vth以上的偏置电阻。第2低侧开关元件14的漏极经由电阻R3与驱动端子D连接，第2低侧开关元件14的源极与基准电位GND接地。电阻R3作为从开关元件3的栅极-源极间电容进行电荷的放电的放电电阻发挥功能。驱动端子D经由电阻R4与基准电位GND接地。为了防止停止时的误动作而插入电阻R4，电阻R4的电阻值被设定为大到几乎可以忽视对开关动作的影响的程度的值。并且，电阻R2的电阻值被设定为与电阻R4相比足够小的值，电阻R1和电阻R3的电阻值被设定为与电阻R2相比足够小的值(R4>>R2>>R1、R3)。检测电路5向切换电路6输出钳位检测信号Va，该钳位检测信号Va通知检测出基于钳位电路4的钳位、即检测出从钳位电路4流入钳位端子C的齐纳电流Ic。此外，检测电路5还作为向驱动端子D供给从钳位端子C流入的齐纳电流Ic的齐纳电流供给部发挥功能。例如，如图2所示，检测电路5能够由P型晶体管51和电阻R5～R7构成。P型晶体管51的发射极经由钳位端子C和电阻R5与驱动端子D连接，基极经由电阻R6与驱动端子D连接，集电极经由电阻R7与基准电位GND接地。并且，P型晶体管51的集电极与电阻R7的连接点的电压作为钳位检测信号Va被输出至切换电路6。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其通过对具备两个主电极和控制端子的开关元件进行接通断开驱动，来控制在感性负载中流动的电流，当伴随所述开关元件的断开驱动而在所述感性负载中产生了反电动势时，利用来自连接在所述开关元件的一个所述主电极与所述控制端子之间的齐纳二极管的齐纳电流对所述开关元件进行接通驱动，该半导体装置的特征在于，具备：/n放电电阻，其在所述开关元件的断开驱动时从所述控制端子进行电荷的放电；/n检测部，其检测所述齐纳电流；/n供给部，其向所述控制端子供给所述齐纳电流；以及/n切换部，其在由所述检测部检测出所述齐纳电流的期间，将所述放电电阻的电阻值切换为较高的值。/n

【技术特征摘要】
20190108 JP 2019-0011221.一种半导体装置，其通过对具备两个主电极和控制端子的开关元件进行接通断开驱动，来控制在感性负载中流动的电流，当伴随所述开关元件的断开驱动而在所述感性负载中产生了反电动势时，利用来自连接在所述开关元件的一个所述主电极与所述控制端子之间的齐纳二极管的齐纳电流对所述开关元件进行接通驱动，该半导体装置的特征在于，具备：
放电电阻，其在所述开关元件的断开驱动时从所述控制端子进行电荷的放电；
检测部，其检测所述齐纳电流；
供给部，其向所述控制端子供给所述齐纳电流；以及
切换部，其在由所述检测部检测出所述齐纳电流的期间，将所述放电电阻的电阻值切...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉永充达，中村浩章，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP