测量施加于半导体开关元件的电压的半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术的半导体装置（101）包括：半导体开关元件（10），具有第1导通电极和第2导通电极；以及电压测量电路（31），用于测量半导体开关元件（10）的第1导通电极与第2导通电极间的电压。电压测量电路（31）包括：二极管元件（11），与半导体开关元件（10）并联连接，将半导体开关元件（10）的导通方向上施加的电压限制为既定值；控制用开关（7），与二极管元件（11）串联连接；以及开关控制部（15），在半导体开关元件（10）为断开状态时使控制用开关（7）为断开状态，在半导体开关元件（7）为导通状态时使控制用开关（7）为导通状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体装置，特别是涉及测量施加于半导体开关元件的电压的半导体>J-U装直。
技术介绍
在用于电动机的转速控制以及交流电源装置等的逆变器等半导体开关装置中，为了检测半导体开关元件处于过电流状态的情况，例如测量通过该半导体开关元件流过电流时的导通电压。用于逆变器等的驱动电路内置的IPM (Intelligent Power Module:智能电源模块)的过电流保护例如进行如下。即，对IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)芯片设置电流读出部分，连接电流读出部分与电阻，监视该电阻两端的电压。于是，在电阻上产生规定以上的电压时，认为在IGBT芯片产生过电流而截断到IGBT芯片的栅极信号(gate signal),输出出错信号。作为具备半导体开关元件、进行施加于该半导体开关元件的电压的测量等的构成，例如在日本特开2010-200411号公报中公开有如下的半导体装置。S卩，日本特开2010-200411号公报所公开的半导体装置，具有用于测量半导体开关元件的漏极一源极间电压的电压测量电路。该电压测量电路具有:齐纳二极管，与半导体开关元件并联连接，将半导体开关元件的导通方向上施加的电压限制为既定值；控制用开关，与齐纳二极管并联连接；以及开关控制部，对控制用开关的导通/断开(0N/0FF)进行控制。于是，开关控制部进行控制，以在半导体开关元件断开时导通控制用开关，而在半导体开关元件导通时断开控制用开关。另外，在日本特开2006-136086号公报中公开有如下的构成。即，在作为电流检测对象的 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)的源极一漏极间，连接第I电阻器和第2电阻器的串联电路，由第I电阻器及第2电阻器构成的电压分压电路将MOSFET的导通电压分压而取入检测电路，换算为电流以检测流通于MOSFET的电流。在此构成中，由第I电阻器和第2电阻器构成的电压分压电路的电压分压比随温度而变化，若温度上升则电压分压比变大。日本特开2010-200411号公报所公开的半导体装置，成为在半导体开关元件为断开状态下控制用开关为导通状态，因此电流(I=V/R)流经控制用开关的路径。因此，日本特开2010-200411号公报所公开的半导体装置，在提高了电源电压的情况下，流经控制用开关的路径的电流增多，半导体开关元件为断开状态下的电流损失变大。另外，日本特开2010-200411号公报所公开的半导体装置，若流经控制用开关的路径的电流变大，则用于电压测量电路的电阻元件的损失(v2/r)也变大，因此需要电阻值更大的电阻元件。日本特开2006-136086号公报所公开的半导体装置，仅记载有精度良好地检测通常动作的导通电压的方法，关于短路等异常动作(电流流经、电压施加于元件的有源动作)下的测量方法和对异常动作的对策方法等没有任何记载，存在检测电路被异常动作破坏的可能性。
技术实现思路
本专利技术提供抑制电压测量电路中的电流损失、即使在异常动作的情况下电压测量电路也不会被破坏的半导体装置。依据本专利技术的某一方面，半导体装置包括:半导体开关元件，具有第I导通电极和第2导通电极；以及电压测量电路，用于测量半导体开关元件的第I导通电极与第2导通电极间的电压。电压测量电路包括恒压元件、控制用开关以及开关控制部。恒压元件与半导体开关元件并联连接，将半导体开关元件的导通方向上施加的电压限制为既定值。控制用开关与恒压元件串联连接。开关控制部，在半导体开关元件为断开状态时使控制用开关为断开状态，在半导体开关元件为导通状态时使控制用开关为导通状态。依据本专利技术涉及的半导体装置，通过在半导体开关元件为断开状态时使控制用开关为断开状态，从而电流不流经电压测量电路，能够抑制电流损失。另外，本专利技术涉及的半导体装置即使在异常动作的情况下，利用恒压元件也能够限制半导体开关元件的导通方向上施加的电压，因此高电压未施加于半导体开关元件及电压测量电路，而电路安全得到保护。本专利技术的上述以及其他目的、特征、方面和优点，应该从关于与附图相关联地理解的本专利技术的接下来的详细说明而变得明了。附图说明图1是示出本专利技术实施方式I涉及的半导体装置的构成的概略图。图2是时序图，示出本专利技术实施方式I涉及的半导体装置检测半导体开关元件的导通电压的动作。图3是示出本专利技术实施方式2涉及的半导体装置的构成的图。图4是示出本专利技术实施方式3涉及的半导体装置的构成的图。图5是示出本专利技术实施方式3涉及的半导体装置的另一构成的图。图6是时序图，示出本专利技术实施方式4涉及的半导体装置检测半导体开关元件的导通电压的动作。图7是示出本专利技术实施方式5涉及的半导体装置的构成的图。图8是示出本专利技术实施方式6涉及的半导体装置的构成的图。图9是示出本专利技术实施方式7涉及的半导体装置的构成的图。图10是示出本专利技术实施方式7涉及的半导体装置的另一构成的图。图11是示出一般的逆变器装置的构成的电路图。具体实施例方式以下，就本专利技术涉及的实施方式参照附图进行说明。(实施方式I)本专利技术涉及的半导体装置，能够用于一般的逆变器装置。图11是示出一般的逆变器装置的构成的电路图。图11所示的逆变器装置包括:转换器部150，与交流电源I连接，将交流电力转换为直流电力；平滑电容器160，使从转换器150输出的直流电力平滑化；以及逆变器部140，控制多个半导体开关装置，基于在平滑电容器160经平滑化的直流电力来驱动电动机8。特别是，本专利技术涉及的半导体装置适用于逆变器部140，在以下的说明中，为简化说明，就应用于逆变器部140的I个半导体开关元件的构成进行说明。图1是示出本专利技术实施方式 I涉及的半导体装置的构成的概略图。图1所示的半导体装置101具备半导体开关元件10、二极管元件11、箝位二极管12以及电压测量电路31。电压测量电路31包括电阻2、齐纳二极管3、控制用开关7以及开关控制部15。半导体装置101基于从电源13供给的直流电力来驱动电动机8。电压测量电路31通过测量施加于齐纳二极管3两端的电压Vzl，来测量半导体开关元件10的漏极一源极间电压。IC 151基于电压测量电路31的测量结果，检测半导体开关元件10的过电流状态。半导体开关兀件10 例如是 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)芯片。二极管元件11具有与半导体开关元件10反方向的导通方向。二极管元件11例如是存在于半导体开关元件10的漏极和源极间的寄生二极管。二极管元件11被用作续流二极管(7 ') - * ^ 一>夕才一 F')。半导体开关元件10具有:漏极，与箝位二极管12的阳极和电阻2的第I端连接；源极，与电源13的负极侧端子、齐纳二极管3的阳极连接；以及栅极，接收驱动信号GS。箝位二极管12具有:阴极，与电源13的正极侧端子和电动机8的第I端连接；以及阳极，与电动机8的第2端连接。半导体开关元件10与电阻2、控制用开关7及齐纳二极管3的串联电路相互并联连接。另外，齐纳二极管3以成为与半导体开关元件10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：半导体开关元件，具有第1导通电极和第2导通电极；以及电压测量电路，用于测量所述半导体开关元件的所述第1导通电极与所述第2导通电极间的电压，所述电压测量电路包括：恒压元件，与所述半导体开关元件并联连接，将所述半导体开关元件的导通方向上施加的电压限制为既定值；控制用开关，与所述恒压元件串联连接；以及开关控制部，在所述半导体开关元件为断开状态时使所述控制用开关为断开状态，在所述半导体开关元件为导通状态时使所述控制用开关为导通状态。

【技术特征摘要】
2011.11.15 JP 2011-2496851.一种半导体装置，包括: 半导体开关元件，具有第I导通电极和第2导通电极；以及 电压测量电路，用于测量所述半导体开关元件的所述第I导通电极与所述第2导通电极间的电压， 所述电压测量电路包括: 恒压元件，与所述半导体开关元件并联连接，将所述半导体开关元件的导通方向上施加的电压限制为既定值； 控制用开关，与所述恒压元件串联连接；以及 开关控制部，在所述半导体开关元件为断开状态时使所述控制用开关为断开状态，在所述半导体开关元件为导通状态时使所述控制用开关为导通状态。2.如权利要求1所述的半导体装置，其中， 所述恒压元件为齐纳二极管， 所述电压测量电路还包括: 第I电阻元件，与所述恒压元件和所述控制用开关串联连接。3.如权利要求1所述的半导体装置，其中， 所述恒压元件为串联连接的多个二极管， 所述电压测量电路还包括: 第I电阻元件，与所述恒压元件和所述控制用开关串联连接。4.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述电压测量电路还包括: 第2电阻元件，与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高良正行，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP