开关设备驱动装置和半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种开关设备驱动装置，即便在开关设备的阈值电压出现偏差时，也能够抑制开关速度的偏差，并防止因开关设备稳定导通状态下不需要的栅极电流引起的功率损失，从而容易设定希望的变化率。在本发明专利技术的开关设备驱动装置中，控制电流提供电路(21)根据第1输入驱动信号(UD)，在向开关设备(11)的栅极或基极进行提供输出的驱动电流中，将开关设备中的开关动作为导通动作初期阶段的电流(I1+I2)、和该开关动作结束后的阶段的电流(I1)设定为不同的值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于对半导体集成电路装置等中搭载的开关设备进行驱动控制的开关设备驱动装置和半导体装置，特别涉及对栅极使用P型区域或肖特基电极的FET、或者双极晶体管那样向栅极或基极施加偏压时流过栅极电流或基极电流的开关设备进行驱动控制(开关驱动)的开关设备驱动装置和半导体装置。
技术介绍
图6是表示JP特开2009-11049号公报(专利文献1)公开的现有的开关设备驱动装置的框图。图6所示的现有的开关设备驱动装置，是适合于对IGBT或MOS晶体管等的控制端子即栅极端子为高阻抗的开关设备进行开关驱动的开关设备驱动装置。该开关设备驱动装置中，抑制因阈值电压(密勒电压)相对于开关设备的栅极电压的偏差而引起的开关速度 (输出电压的变化率(slew rate))的偏差。以下，对该现有的开关设备驱动装置进行说明。如图6所示，开关设备驱动装置51的输出端子与开关设备50的栅极端子连接。开关设备驱动装置51具备判定/切换电路52，输入栅极控制信号和开关设备50的栅极电压；恒电流脉冲栅极驱动电路53，输入来自判定/切换电路52的导通恒电流/关断恒电流的控制信号；和恒电压脉冲栅极驱动电路M，输入来自判定/切换电路52的导通恒电压/ 关断恒电压的控制信号。恒电流脉冲栅极驱动电路53具有导通恒电流电路和关断恒电流电路，恒电压脉冲栅极驱动电路M具有导通恒电压电路和关断恒电压电路。开关设备驱动装置51中的导通恒电流电路、关断恒电流电路、导通恒电压电路、关断恒电压电路各自的输出，与开关设备驱动装置51的输出端子连接，来自上述4个恒电流/恒电压电路其中一个电路的输出信号适时输出至开关设备50的栅极。图7是图6所示的开关设备驱动装置51的动作说明图。根据输入至开关设备驱动装置51的栅极控制信号和栅极设备50的栅极电压，开关设备驱动装置51的输出信号即栅极驱动信号切换为导通恒电流电路、导通恒电压电路、关断恒电流电路、关断恒电压电路的4个输出中的任意一个输出。开关设备50的导通/关断的切换动作时的输出电压(即图7所示的开关设备50的集电极电压)的下降或上升的变化率，由开关设备50的栅极电流和图6中未图示的栅极/集电极间的电容值决定。在图6的开关设备驱动装置51中，在栅极控制信号的导通/关断切换时的开关设备50的导通/关断的切换动作时，开关设备50的栅极始终由恒电流脉冲栅极驱动电路53 进行恒电流驱动。因此，开关设备50的导通/关断切换动作时的输出电压的变化率并不依赖于开关设备50的阈值电压(密勒电压)的偏差。因此，即便阈值电压(密勒电压)相对于开关设备50的栅极电压出现偏差，图6所示的开关设备驱动装置51也能够抑制变化率的值占据较大比重的开关速度的偏差。另一方面，为了使开关设备50的输出电压的变化率成为希望的值，需要将由导通恒电流电路和关断恒电流电路构成的恒电流脉冲栅极驱动电路53的恒电流值设定得较大。为此，需要将导通恒电流电路的电源电压设定得较高，需要将关断恒电流电路的地电压相对于开关设备50的发射极电压设定为负电压。因此，若即便开关设备50从导通状态切换至关断状态、或者从关断状态切换至导通状态的迁移动作状态结束，依然持续恒电流驱动时，则会对开关设备50的栅极端子施加较大的正向电压、或反向电压，有可能破坏开关设备50的栅极氧化膜，装置可靠性有可能受损。考虑到以上这点，现有的开关设备驱动装置中，在开关设备50从导通状态切换至关断状态、或者从关断状态切换至导通状态的迁移动作状态结束的时间点，通过从导通恒电流电路切换至导通恒电压电路、或者从关断恒电流电路切换至关断恒电压电路，由此将开关设备50的栅极端子的驱动方式从恒电流驱动切换至恒电压驱动。这样，在现有的开关设备驱动装置中，通过对栅极端子电压进行钳位来实现开关设备的栅极氧化膜的保护。如上所述，在现有的开关设备驱动装置中，即便开关设备的阈值电压出现偏差，也能够抑制开关设备的开关速度的偏差，并且保护开关设备的栅极氧化膜。JP特开2009-11049号公报但是，作为由图6所示的现有的开关设备驱动装置驱动的开关设备，在使用像栅极利用P型区域或肖特基电极的FET、或者双极晶体管那样对栅极或基极施加偏压时流过栅极电流或基极电流的开关设备的情况下，存在以下说明的很大的问题。图8表示栅极使用ρ型区域或肖特基电极的FET的等效电路图。如图8所示，在栅极使用P型区域或肖特基电极的FET中，构成为在栅极/源极间以及栅极/漏极间存在二极管。因此，在图6所示的现有的开关设备驱动装置中，将图8所示的FET作为开关设备使用的情况下，在由恒电压电路进行动作时流入不需要的栅极电流。同样的现象不仅在将上述这种FET用于开关设备的情况下发生，在使用双极晶体管时也发生。在开关设备驱动装置中，在使上述这种的开关设备进行导通/关断动作，从而使该开关设备的输出电压的极性迁移时，为了以希望的开关速度(输出电压的变化率)使开关设备进行动作，需要栅极电流。另一方面，在由图6所示的现有的开关设备驱动装置的恒电压电路驱动开关设备的栅极端子的状态下，也就是开关设备完全处于导通动作状态或关断动作状态下，对于 IGBT或MOS晶体管来说本来是不需要栅极电流的。此外，在栅极使用ρ型区域或肖特基电极的FET等的情况下，在稳定的导通动作状态时，仅需要确保驱动漏极电流的VGS电压的栅极电流或用于驱动集电极电流的基极电流，在上述开关设备驱动装置的恒电压电路动作时，流入开关设备栅极端子的栅极电流成为开关设备以及开关设备驱动装置中多余的功率损失。这一点在将双极晶体管用于开关设备的情况下也存在同样问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有的开关设备驱动装置中的问题，提供一种开关设备驱动装置和半导体装置，对在栅极使用P型区域或肖特基电极的FET等那样向栅极施加偏压时流过栅极电流的开关设备进行驱动，即便开关设备的阈值电压出现偏差时，也能够抑制该开关设备的输出电压的变化率偏差，从而抑制开关速度的偏差，并且防止在开关设备稳定的导通动作状态下因不必要的栅极电流引起的功率损失，容易设定希望的变化率。此外，本专利技术中，作为开关设备不仅包括栅极中使用P型区域或肖特基电极的FET，还包括双极晶体管。本专利技术所涉及的第1专利技术的开关设备驱动装置，与为了驱动负载需要栅极电流或基极电流的开关设备的栅极或基极连接，该开关设备驱动装置根据所输入的栅极控制信号向所述栅极或所述基极输出驱动电流，该驱动电流使所述开关设备进行导通/关断动作， 所述开关设备驱动装置构成为具备控制电流提供电路，与电源侧连接，根据所述栅极控制信号的高电平或低电平，向所述栅极或所述基极提供输出驱动电流；控制电流吸收电路，与接地侧连接，根据所述栅极控制信号的低电平或高电平，向所述栅极或所述基极吸收输出驱动电流；和I/F电路，输入所述栅极控制信号，生成输出至所述控制电流提供电路的第1 驱动信号和输出至所述控制电流吸收电路的第2驱动信号。所述控制电流提供电路根据所述第1驱动信号，在开关设备的开关动作的导通动作初期的阶段、和该开关动作结束后的阶段，将提供输出至所述开关设备的栅极或基极的驱动电流设定为不同的值。这样构成的第1方面的开关设备驱动装置，在通过栅极控制信号使开关设备从关断状态向导通状态进行迁移动作时，能够将开关设备的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种开关设备驱动装置，与为了驱动负载而需要栅极电流或基极电流的开关设备的栅极或基极连接，该开关设备驱动装置根据所输入的栅极控制信号向所述栅极或所述基极输出驱动电流，该驱动电流使所述开关设备进行导通／关断动作，所述开关设备驱动装置特征在于，构成为具备：控制电流提供电路，与电源侧连接，根据所述栅极控制信号的高电平或低电平，向所述栅极或所述基极提供输出驱动电流；控制电流吸收电路，与接地侧连接，根据所述栅极控制信号的低电平或高电平，向所述栅极或所述基极吸收输出驱动电流；和Ｉ／Ｆ电述开关设备的栅极或基极的驱动电流设定为不同的值。路，输入所述栅极控制信号，生成输出至所述控制电流提供电路的第１驱动信号和输出至所述控制电流吸收电路的第２驱动信号，所述控制电流提供电路，根据所述第１驱动信号，在开关设备的开关动作的导通动作初期的阶段、和该开关动作结束后的阶段，将提供输出至所

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：玉冈修二，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP