[go: up one dir, main page]

JPH1050996A - 過電流検出回路 - Google Patents

過電流検出回路

Info

Publication number
JPH1050996A
JPH1050996A JP8207237A JP20723796A JPH1050996A JP H1050996 A JPH1050996 A JP H1050996A JP 8207237 A JP8207237 A JP 8207237A JP 20723796 A JP20723796 A JP 20723796A JP H1050996 A JPH1050996 A JP H1050996A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mosfet
drain
load driving
terminal
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8207237A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Fukami
郁夫 深海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP8207237A priority Critical patent/JPH1050996A/ja
Priority to US08/906,503 priority patent/US5828308A/en
Publication of JPH1050996A publication Critical patent/JPH1050996A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16571Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing AC or DC current with one threshold, e.g. load current, over-current, surge current or fault current
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/65Lateral DMOS [LDMOS] FETs
    • H10D30/657Lateral DMOS [LDMOS] FETs having substrates comprising insulating layers, e.g. SOI-LDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/663Vertical DMOS [VDMOS] FETs having both source contacts and drain contacts on the same surface, i.e. up-drain VDMOS
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/64Double-diffused metal-oxide semiconductor [DMOS] FETs
    • H10D30/66Vertical DMOS [VDMOS] FETs
    • H10D30/669Vertical DMOS [VDMOS] FETs having voltage-sensing or current-sensing structures, e.g. emulator sections or overcurrent sensing cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/13Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
    • H10D62/149Source or drain regions of field-effect devices
    • H10D62/151Source or drain regions of field-effect devices of IGFETs 

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過電流検出回路において、電流検出媒体と、
電圧検出回路と負荷を介するスイッチを取り外し、チッ
プ面積の縮小を行うこと、及び負荷駆動用MOSFET
のドレイン領域を電気的に独立させ、1チップ上に多電
源の負荷駆動回路を搭載できるようにする。 【解決手段】 負荷駆動用MOSFET3のドレイン端
子13を基板17の表面に引き出し、また寄生素子であ
るドレイン抵抗12の一端からセンス端子16を引き出
す。これより、負荷駆動用MOSFET3自体が電流検
出媒体とスイッチとして働くため、別にこれらを設ける
必要がなくなり、また負荷駆動用MOSFET3のドレ
イン領域を分離できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
関し、特に出力電流の大きい回路の電流検出を行うため
の過電流検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図9は、U.S.Pat.No.4,5
53,084号明細書に示されている従来の過電流検出
回路を示す図である。図9に示すように、負荷駆動用の
MOSFET3は、正電源配線1,ゲート駆動回路5,
負荷4に接続されており、リファレンス用MOSFET
39は、センス用抵抗31,ゲート駆動回路5,負荷4
に接続されている。MOSFET3,39は、同一セル
構造の縦型MOSFETで構成される。センス用抵抗3
1のもう一方は、正電源配線1に接続されている。負荷
4は、負電源配線2,出力端8に接続されている。電圧
比較器6の一方の入力には、リファレンス用MOSFE
T39のドレインが接続され、残りの入力には、正電源
配線1の正電源を基準とした基準電圧7が接続される。
【0003】ゲート駆動回路5により導通したMOSF
ET3,39を通して、正電源−負電源の電位差により
負荷4に電流が流れる。各々のMOSFET3,39に
流れる電流は、MOSFET39のオン抵抗値に比べセ
ンス用抵抗31の抵抗値が小さいので、センス用抵抗3
1の電圧降下を無視でき、負荷駆動用のMOSFET3
とリファレンス用MOSFET39のドレイン電圧がほ
ぼ等しくなり、各々のMOSFET3,39に流れる電
流は、セル比に比例する。故に、負荷4に流れる電流と
センス用抵抗31に流れる電流は、比例することにな
る。
【0004】つまり、センス用抵抗31の電圧降下は、
負荷電流に比例する。基準電圧7を、期待する検出電流
値での電圧降下と等しくすることにより、電圧比較器6
を用い過電流状態を検出することができる。また、ゲー
ト駆動回路5によりMOSFET3,39が非導通とな
ると、センス用抵抗31の電圧降下はなくなる。これは
電流値に換算すると、0Aであるから、過電流状態と誤
検出することはない。
【0005】この従来例で使用される負荷駆動用MOS
FETの一例について説明する。図8に負荷駆動用MO
SFETの断面図を示す。図8に示すようにMOSFE
Tの構造は、N型エピタキシャル層18を成長させたP
型シリコン基板17上に、ドレインとしてN型埋め込み
層19とN型引出し層20,ソースとしてPベース層2
1内のN+層22,ゲートとしてゲート酸化膜23上の
ポリシリ電極24を有している。この構造は、1チップ
上に複数の負荷駆動用MOSFET3を搭載する場合に
用いられるPN接合分離方式である。また、13はドレ
イン端子,14はゲート端子,15はソース端子であ
る。
【0006】図4は、特願平07−190317号に開
示された過電流検出回路を示している。図4に示すよう
に、負荷駆動用のMOSFET3は正電源配線1,ゲー
ト駆動回路5,負荷4,スイッチ9に接続されている。
また電圧比較器6は、正電源配線1を基準とした基準電
圧7と、スイッチ9とに接続されている。
【0007】スイッチ9は、正電源配線1と出力端8間
にNch10とPch11で構成されるインバータであ
り、各々のゲートはゲート駆動回路5,ドレインは電圧
比較器6の入力に接続されている。更に負荷4の一方
は、負電源配線2に接続されている。
【0008】ゲート駆動回路5により導通させられたM
OSFET3には、正電源−負電源間の電位差により出
力電流が流れ、MOSFET3のドレイン−ソース間に
出力電流に依存した電圧降下が現れる。このとき出力端
8の電位は、ゲート駆動回路5によりスイッチ9のNc
h10が導通するため、電圧比較器6の入力に現れる。
つまり電圧比較器6は、出力端8の電位である負荷駆動
用MOSFET3のドレイン−ソース間の電圧降下と基
準電圧7の比較を行えるようになる。基準電圧7を、期
待する検出電流値での電圧降下と等しく設定することに
より、過電流状態を検出することができる。
【0009】ゲート駆動回路5により、MOSFET3
が非導通状態にさせられると同時にスイッチ9のPch
11が導通するため、電圧比較器6の入力には、正電源
配線1の電位が入力されることになる。これは電流値に
換算すると、0Aであるから、MOSFET3が非導通
時では過電流状態と誤検出することはない。
【0010】この従来例で使用される負荷駆動用MOS
FETの一例について説明する。図12に負荷駆動用M
OSFETの断面図を示す。図12に示すMOSFET
の構造は、N型エピタキシャル層18を成長させたN型
シリコン基板25上に、ドレインとしてドレイン端子1
3,ソースとしてPベース層21内のN+層22,ゲー
トとしてゲート酸化膜23上のポリシリ電極24とを有
している。この構造は、ディスクリートのパワーMOS
FETから派生した自己分離方式である。
【0011】図10は、特公平1−303761号公報
に開示された過電流検出回路を示している。また、ここ
で使用される負荷駆動用MOSFETの一断面構造例を
図11に示す。更に図13に負荷駆動用MOSFETの
等価回路を示す。
【0012】図11の負荷駆動用MOSFETを説明す
る。図11に示すMOSFETの構造は、多結晶シリコ
ン領域33内に誘電体膜34を介して基板表面35が露
出するように埋設されたN-単結晶領域36から構成さ
れたシリコン基板に、ドレインとして、N-単結晶領域
36の底部が誘電体膜34を貫通して基板裏面37まで
延びるN+層38を通ったドレイン端子13,ゲートと
してゲート酸化膜23上のポリシリ電極24,ソースと
してPベース層21内のN+層22とを有している。ま
た、ドレイン抵抗12からセンス端子16を引き出すた
めにN+層20を形成している。この構造は、分離能力
を要求される負荷駆動用MOSFETを搭載する場合に
用いられる誘電体分離方式を利用している。
【0013】図13に示すように、従来例で使用される
負荷駆動用MOSFETの等価回路は、通常のMOSF
ETの等価回路に、センス端子16とドレイン抵抗12
と引き出し抵抗31とを付加した構成に表わされる。
【0014】従来例は図10に示すように、負荷駆動用
MOSFET3は正電源配線1,ゲート駆動回路5,負
荷4に接続されている。また電圧比較器6は、正電源配
線1を基準とした基準電圧7に接続されている。
【0015】ゲート駆動回路5により導通させられたM
OSFET3には、正電源−負電源間の電位差より出力
電流が流れ、MOSFET3のドレイン抵抗12には、
この出力電流に比例した電圧降下が生じる。このとき、
電圧比較器6は、この電圧降下と基準電圧7の比較を行
う。基準電圧7を、期待する検出電流値での電圧降下と
等しく設定することで、過電流状態を検出することがで
きる。MOSFET3が非導通状態となると、ドレイン
抵抗12の電圧降下は0となる。これは出力電流値に換
算すると、0Aとなるので、過電流状態と誤検出するこ
とはない。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図9に
示すU.S.Pat.No.4,553,084号明細
書に記載された技術では、負荷駆動用MOSFET3と
リファレンス用MOSFET39は、同一構造のMOS
FETを使用する必要があるため、図9のようなN型M
OSFETでハイサイドスイッチを構成する場合、MO
SFET3と39の間に分離層を設ける必要があり、そ
のためチップ面積の増加を招くという問題があった。
【0017】その理由は、MOSFET3と39のドレ
インを分離する必要があるが、図12の自己分離方式の
ようにドレインが共通では、従来技術を利用できないた
めである。そのため、各々のドレインを切り離すための
分離領域が必要となり、その分だけチップ面積が増加す
ることになる。
【0018】図4に示す特願平07−190317号に
開示された技術では、過電流検出の働きを正確に行うた
めにスイッチ9を必要とし、チップ上の素子数の増加を
招くという問題があった。
【0019】その理由は、負荷駆動用MOSFET3が
非導通時、出力電位が負電源配線2の電圧をとるため、
直接電圧比較器6の入力に接続すると、過電流状態とし
て誤検出されるからである。そのため、非導通時には、
電圧比較器6の入力と出力端8を切り離し、かつ正電源
配線1と接続するスイッチ9が必要となり、その分だけ
チップ上の素子数が増加することになる。
【0020】また図10に示す特公平1−303761
号公報に開示された技術では、多電源の負荷駆動回路を
構成する場合、1チップでは構造上不可能であって、複
数のチップで構成する必要があり、部品点数が増すた
め、システム価格が上がり、システムのトータルの信頼
性が下がるという問題があった。
【0021】その理由は、負荷駆動用MOSFETの構
造上、ドレイン端子は基板裏面側に存在するため、多電
源ハイサイドスイッチを構成する場合、1チップではド
レイン端子の分離が不可能であり、複数のチップでシス
テム構成を行うこととなり、結果としてシステム価格が
上がり、システムのトータルの信頼性が下がるためであ
る。
【0022】本発明の目的は、前記問題点を解消し、電
流検出媒体とスイッチを別に設けることを必要とせず、
チップ面積を押え、かつ1チップ上に搭載した複数の負
荷駆動用MOSFETのドレインを電気的に独立させた
過電流検出回路を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る過電流検出回路は、負荷駆動用MOS
FETのドレイン抵抗の電圧降下を取り出すセンス端子
と、前記センス端子に取り出された電圧降下を基準電圧
と比較する電圧比較器とを有するものである。
【0024】また前記MOSFETは、正電源配線と負
電源配線の間にあり、かつ負荷と直列に接続されている
ものである。
【0025】また前記MOSFETは、縦型MOSFE
Tの構造を利用し、かつドレイン端子を表面に引き出し
たものである。
【0026】また前記ドレイン抵抗は、前記MOSFE
Tのドレイン端子−ソース端子間にある電流経路の、特
にドレイン端子を起点として、チャネル方向に向かう領
域で構成されるものである。
【0027】また前記基準電圧は、前記ドレイン抵抗の
一端を基準とする一定電圧である。
【0028】また前記電圧比較器は、二入力の電位差を
増幅して出力を行うものである。
【0029】
【作用】負荷駆動用MOSFETのドレイン領域が電流
検出媒体として働くため、別に電流検出媒体を設ける必
要がない。また、負荷駆動用MOSFETが電圧比較器
の入力に対しスイッチとして働くため、別にスイッチを
用意する必要がない。
【0030】さらに、1つの負荷駆動用MOSFETの
ドレインは、他の負荷駆動用MOSFETと電気的に独
立しているため、1チップに複数個の負荷駆動用MOS
FETを構成し、それぞれのドレインに独立した電圧の
印加を行える。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図によ
り説明する。
【0032】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係る過電流検出回路を示す断面図、図2は等価回路
を示す図、図3は回路構成を示す図である。
【0033】図1に示すように、0.5〜0.7Ω・c
mのN型エピタキシャル層18を8〜10μm成長させ
たP型シリコン基板17上に、ドレインとして14〜2
2Ω/□のN型埋め込み層19と1.0E16個/cm
2でイオン注入したN型引出し層20,ソースとして
3.5E15個/cm2イオン注入したPベース層21
内の1.0E16個/cm2でイオン注入したN+層2
2,ゲートとして500Åのゲート酸化膜23上のポリ
シリ電極24とを有している。また、センス端子16と
してドレイン端子13の一端を利用する。またドレイン
抵抗12は、MOSFET3のドレイン端子−ソース端
子間にある電流経路の、特にドレイン端子を起点とし
て、チャネル方向に向かう領域で構成されている。
【0034】図2に示すように、本発明の実施形態1に
係る負荷駆動用MOSFETの等価回路は、通常のMO
SFETの等価回路に、センス端子16とドレイン抵抗
12を付加した構成となっている。
【0035】図3に示すように、MOSFET3は、ド
レインがドレイン抵抗12を介して正電源配線1に接続
され、ゲートがゲート駆動回路5に接続され、ソースが
出力端8を通して負荷4に接続されている。
【0036】ゲート駆動回路5によりMOSFET3が
導通すると、正電源−負電源間の電位差により電流が流
れる。このときの電流に比例した電圧降下がドレイン抵
抗12に現れ、電圧比較器6によりこの電圧降下と基準
電圧7の比較を行う。正電源配線1の正電位を基準とし
た基準電圧7を、期待する検出電流値での電圧降下と等
しく設定することにより、過電流状態を検出することが
できる。
【0037】(実施形態2)次に、図5〜図7を参照し
て、本発明の実施形態2を以下に説明する。図7には、
本発明の実施形態2に係る過電流検知回路の回路構成が
示されている。また図5には、負荷駆動用のMOSFE
Tの素子断面が、図6には負荷駆動用MOSFETの等
価回路が示されている。
【0038】図5に示すように、0.5〜0.7Ω・c
mのP型エピタキシャル層26を8〜10μm成長させ
たN型シリコン基板25上に、ドレインとして14〜2
2Ω/□のN型埋め込み層27と1.0E16個/cm
2でイオン注入したP型引出し層28,ソースとして
3.5E15個/cm2イオン注入したNベース層29
内の1.0E16個/cm2でイオン注入したP+層3
0,ゲートとして500Åのゲート酸化膜23上のポリ
シリ電極24とを有している。また、センス端子16と
してドレイン端子13の一端を利用する。またドレイン
抵抗12は、MOSFET3のドレイン端子−ソース端
子間にある電流経路の、特にドレイン端子を起点とし
て、チャネル方向に向かう領域で構成されている。
【0039】図6に示すように、本発明の実施形態2に
係る負荷駆動用MOSFETの等価回路は、通常のMO
SFETの等価回路に、センス端子16とドレイン抵抗
12を付加された構成となっている。
【0040】図7に示すように、MOSFET3はドレ
イン抵抗12を介して負荷電源配線2に接続され、ゲー
トがゲート駆動回路5に接続され、ソースが出力端8を
通して負荷4に接続され、負荷4が正電源配線1に接続
されている。
【0041】ゲート駆動回路5によりMOSFET3が
導通すると、正電源−負電源間の電位差により電流が流
れる。このときの電流に比例した電圧降下がドレイン抵
抗12に現れ、電圧比較器6により、この電圧降下と基
準電圧7の比較を行う。負電源配線2を基準とした基準
電圧7を、期待する検出電流値での電圧降下と等しく設
定することにより、過電流状態を検出することができ
る。
【0042】(実施形態3)次に、図14を参照して、
本発明の実施形態3を説明する。図14には、本発明の
実施形態3に係る負荷駆動用MOSFETの断面が示さ
れている。図14に示すMOSFETの構造は、多結晶
シリコン領域33内に誘電体膜34を介して基板表面3
5が露出するように埋設された18〜24Ω・cmのN
−単結晶領域36が構成されたシリコン基板に、ドレイ
ンとして、N-単結晶領域36と誘電体膜34の間に製
作された1.0E16個/cm2でイオン注入したN型
引出し層20,ゲートとして500Åのゲート酸化膜2
3上のポリシリ電極24,ソースとして3.5E15個
/cm2でイオン注入したPベース層21内の1.0E
16個/cm2でイオン注入したN+層22とを有してい
る。また、引き出し抵抗32からセンス端子16を引き
出さすため、ドレイン抵抗12,ドレイン端子13の一
組を利用する。またドレイン抵抗12は、MOSFET
3のドレイン端子−ソース端子間にある電流経路の、特
にドレイン端子を起点として、チャネル方向に向かう領
域で構成されている。
【0043】(実施形態4)次に、図15を参照して、
本発明の実施形態4を説明する。図15には、本発明の
実施形態4に係る負荷駆動用MOSFETの断面が示さ
れている。図15に示すMOSFETの構造は、多結晶
シリコン領域33内に誘電体膜34を介して基板表面3
5が露出するように埋設された18〜24Ω・cm2
-単結晶領域36が構成されたシリコン基板に、ドレ
インとして、N-単結晶領域36内に製作された1.0
E16個/cm2でイオン注入したN型引出し層20,
ゲートとして500Åのゲート酸化膜23上のポリシリ
電極24,ソースとして3.5E15個/cm2でイオ
ン注入したPベース層21内の1.0E16個/cm2
でイオン注入したN+層22とを有している。また、引
き出し抵抗32からセンス端子16を引き出さすため、
ドレイン抵抗12,ドレイン端子13の一組を利用す
る。またドレイン抵抗12は、MOSFET3のドレイ
ン端子−ソース端子間にある電流経路の、特にドレイン
端子を起点として、チャネル方向に向かう領域で構成さ
れている。
【0044】(実施形態5)次に、図16を参照して、
本発明の実施形態5を説明する。図16には、本発明の
実施形態5に係る負荷駆動用MOSFETの断面が示さ
れている。
【0045】図16に示すMOSFETの構造は、多結
晶シリコン領域33内に誘電体膜34を介して基板表面
35が露出するように埋設された18〜24Ω・cm2
のN−単結晶領域36が構成されたシリコン基板に、ド
レインとして、N-単結晶領域36内に製作された1.
0E16個/cm2でイオン注入したN型引出し層2
0,ゲートとして500Åのゲート酸化膜23上のポリ
シリ電極24,ソースとして3.5E15個/cm2
イオン注入したPベース層21内の1.0E16個/c
2でイオン注入したN+層22とを有している。また、
センス端子16を引き出すため、N−単結晶領域36と
誘電体膜34の間に作成された1.0E16個/cm2
でイオン注入したN型引出し層20を利用する。またド
レイン抵抗12は、MOSFET3のドレイン端子−ソ
ース端子間にある電流経路の、特にドレイン端子を起点
として、チャネル方向に向かう領域で構成されている。
【0046】(実施形態6)次に、図17を参照して、
本発明の実施形態6を説明する。図17には、本発明の
実施形態6に係る負荷駆動用MOSFETの断面が示さ
れている。
【0047】図17に示すように、0.5〜0.7Ω・
cmのN型エピタキシャル層18を8〜10um成長さ
せたP型シリコン基板17上に、ドレインとして14〜
22Ω/□のN型埋め込み層19と1.0E16個/c
2でイオン注入したN型引出し層20,ソースとして
3.5E15でイオン注入したPベース層21内の1.
0E16個/cm2でイオン注入したN+層22,ゲート
として500Åのゲート酸化膜23上のポリシリ電極2
4とを有している。またセンス端子16として、ドレイ
ン端子13を引き出しているN型引出し層20の外側
に、別にN型引出し層20を設けて利用する。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、リ
ファレンス用MOSFETを設ける必要がなく、少なく
とも負荷駆動用MOSFET1個当たりチップ面積を約
0.05mm2縮小できる。その理由は、電流検出媒体
の必要がなくなり、リファレンス用MOSFETを削除
できるためである。
【0049】また、センス用抵抗を外付部品で対応する
ならば、チップ上に1個のリード線ボンディング用パッ
ドを削除できる。また、センス用抵抗をチップ上に製作
する場合、その面積を削除できることになる。
【0050】負荷駆動用MOSFET及びリファレンス
用MOSFETは、1セル当たり約40μm2で構成さ
れるが、ドレイン−ソース間の耐圧を考慮する必要があ
るので、その外周構造,分離構造を同一としなくてはな
らない。このマージンが約180μm必要であるが、本
発明では、そのようなマージンが必要でなく、約0.0
5mm2のチップ面積を削除することができる。
【0051】さらに本発明によれば、出力と電圧比較機
の間にスイッチの必要がなくなり、これにより、負荷駆
動用MOSFET1個当たり素子数を2個削除できる。
【0052】その理由は、負荷駆動用MOSFETが、
電圧比較器の入力に対しスイッチとして働くためであ
る。負荷駆動用のMOSFETがゲート駆動回路により
導通/非導通のスイッチング動作を繰り返すことで、出
力電流を制御している。負荷駆動用MOSFETが導通
している場合、電圧比較器の入力には出力電流に比例し
た電圧が、正電源電位を基準として印加され、電圧比較
器で出力電流の判定に行っている。負荷駆動用MOSF
ETが非導通の場合、ドレイン抵抗は電気的に負荷と切
り離されることとなり、電圧比較器の入力は正電源電位
基準で0V印加される。これは出力電流値に換算すると
0Aであるから、電圧比較器の誤検出はない。スイッチ
は高耐圧構造のCMOSインバータで構成されるため、
素子数にして2個削除できる。
【0053】さらに本発明によれば、1チップ上に多電
源用負荷駆動回路を構成することができる。これによ
り、システム価格を低下させ、かつ信頼性を向上するこ
とができる。
【0054】その理由は、負荷駆動用MOSFETのド
レイン端子が各々電気的に独立しているためである。こ
のため、1チップに複数個の負荷駆動用MOSFETを
構成し、それぞれのドレインに独立した電圧の印加を行
うことができる。つまり、システム内の半導体装置の総
チップ数を減少させることができ、システム価格を低下
させ、システムの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る負荷駆動用MOSF
ETを示す断面図である。
【図2】本発明の実施形態1に係る負荷駆動用MOSF
ETの等価回路を示す図である。
【図3】本発明の実施形態1に係る過電流検出回路構成
を示す図である。
【図4】従来の過電流検出回路構成を示す図である。
【図5】本発明の実施形態2に係る負荷駆動用MOSF
ETを示す断面図である。
【図6】本発明の実施形態2に係る負荷駆動用MOSF
ETの等価回路を示す図である。
【図7】本発明の実施形態2に係る過電流検出回路構成
を示す図である。
【図8】従来の負荷駆動用MOSFETを示す断面図で
ある。
【図9】従来の過電流検出回路構成を示す図である。
【図10】従来の過電流検出回路構成を示す図である。
【図11】従来の負荷駆動用MOSFETを示す断面図
である。
【図12】従来の負荷駆動用MOSFETを示す断面図
である。
【図13】従来の負荷駆動用MOSFETの等価回路を
示す図である。
【図14】本発明の実施形態3に係る負荷駆動用MOS
FETを示す断面図である。
【図15】本発明の実施形態4に係る負荷駆動用MOS
FETを示す断面図である。
【図16】本発明の実施形態5に係る負荷駆動用MOS
FETを示す断面図である。
【図17】本発明の実施形態6に係る負荷駆動用MOS
FETを示す断面図である。
【符号の説明】
1 正電源配線 2 負電源配線 3 MOSFET 4 負荷 5 ゲート駆動回路 6 電圧比較器 7 基準電圧 8 出力端 9 スイッチ 10 Nch 11 Pch 12 ドレイン抵抗 13 ドレイン端子 14 ゲート端子 15 ソース端子 16 センス端子 17 P型シリコン基板 18 N型エピタキシャル層 19 N型埋め込み層 20 N型引出し層 21 Pベース層 22 N+層 23 ゲート酸化膜 24 ゲート電極 25 N型シリコン基板 26 P型エピタキシャル層 27 P型埋め込み層 28 P型引出し層 29 Nベース層 30 P+層 31 センス用抵抗 32 引き出し抵抗 33 多結晶シリコン 34 誘電体膜 35 基板表面 36 N-単結晶領域 37 基板裏面 38 N+層 39 リファレンス用MOSFET

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷駆動用MOSFETのドレイン抵抗
    の電圧降下を取り出すセンス端子と、前記センス端子に
    取り出された電圧降下を基準電圧と比較する電圧比較器
    とを有することを特徴とする過電流検出回路。
  2. 【請求項2】 前記MOSFETは、正電源配線と負電
    源配線の間にあり、かつ負荷と直列に接続されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の過電流検出回路。
  3. 【請求項3】 前記MOSFETは、縦型MOSFET
    の構造を利用し、かつドレイン端子を表面に引き出した
    ものであることを特徴とする請求項1に記載の過電流検
    出回路。
  4. 【請求項4】 前記ドレイン抵抗は、前記MOSFET
    のドレイン端子−ソース端子間にある電流経路の、特に
    ドレイン端子を起点として、チャネル方向に向かう領域
    で構成されることを特徴とする請求項1に記載の過電流
    検出回路。
  5. 【請求項5】 前記基準電圧は、前記ドレイン抵抗の一
    端を基準とする一定電圧であることを特徴とする請求項
    1に記載の過電流検出回路。
  6. 【請求項6】 前記電圧比較器は、二入力の電位差を増
    幅して出力を行うことを特徴とする請求項1に記載の過
    電流検出回路。
JP8207237A 1996-08-06 1996-08-06 過電流検出回路 Pending JPH1050996A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8207237A JPH1050996A (ja) 1996-08-06 1996-08-06 過電流検出回路
US08/906,503 US5828308A (en) 1996-08-06 1997-08-05 Current sensing circuit formed in narrow area and having sensing electrode on major surface of semiconductor substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8207237A JPH1050996A (ja) 1996-08-06 1996-08-06 過電流検出回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1050996A true JPH1050996A (ja) 1998-02-20

Family

ID=16536501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8207237A Pending JPH1050996A (ja) 1996-08-06 1996-08-06 過電流検出回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5828308A (ja)
JP (1) JPH1050996A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111308167A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 惠州市蓝微电子有限公司 一种短路及过流的检测方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2796777B1 (fr) * 1999-07-20 2001-09-21 St Microelectronics Sa Commande d'un transistor mos de puissance
US6160387A (en) * 1999-12-08 2000-12-12 Motorola, Inc. Power transistor current sensing and limiting apparatus
JP4089125B2 (ja) * 2000-04-12 2008-05-28 株式会社デンソー 電気負荷駆動装置
DE10019240A1 (de) * 2000-04-18 2001-10-31 Fujitsu Siemens Computers Gmbh Schaltungsanordnung zur Messung der Stromaufnahme einer transistorgesteuerten Last
JP4220355B2 (ja) * 2003-11-10 2009-02-04 アルプス電気株式会社 力覚付与型入力装置
US7193410B2 (en) * 2004-05-04 2007-03-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Transistor monitor for a multiphase circuit
US7714381B2 (en) 2005-04-01 2010-05-11 Semiconductor Components Industries, Llc Method of forming an integrated power device and structure
DE102006037554B3 (de) * 2006-08-10 2007-11-22 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Einstellung eines Bezugspotentials eines Stromfühlers und Anordnung zur Bestimmung des Bezugspotentials einer Leistungshalbleitereinrichtung
US20090128348A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-21 Hsu Kang-Neng Overload alarm device and method thereof
JP5691158B2 (ja) * 2009-11-13 2015-04-01 ミツミ電機株式会社 出力電流検出回路および送信回路
US10700603B2 (en) * 2017-12-13 2020-06-30 Ovh Circuit and system implementing a power supply configured for spark prevention
US11662371B2 (en) * 2020-12-08 2023-05-30 Wolfspeed, Inc. Semiconductor devices for improved measurements and related methods

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4121122A (en) * 1976-12-22 1978-10-17 Kurt Pokrandt Current sensing circuitry
US4250501A (en) * 1978-07-28 1981-02-10 Kurt Pokrandt Current sensing circuitry
US4553084A (en) * 1984-04-02 1985-11-12 Motorola, Inc. Current sensing circuit
JPH07113861B2 (ja) * 1988-01-29 1995-12-06 株式会社日立製作所 半導体素子の状態検出及び保護回路とそれを用いたインバータ回路
JPH0775260B2 (ja) * 1988-06-01 1995-08-09 株式会社日立製作所 半導体装置
KR100328368B1 (ko) * 1993-08-06 2002-08-24 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 다른배선길이를갖는차동신호전송회로를구비한집적회로장치
JP2914231B2 (ja) * 1995-07-26 1999-06-28 日本電気株式会社 電流検出回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111308167A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 惠州市蓝微电子有限公司 一种短路及过流的检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
US5828308A (en) 1998-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1028467B1 (en) Semiconductor active fuse for AC power line and bidirectional switching device for the fuse
US6269011B1 (en) Power supply system having semiconductor active fuse
US6069372A (en) Insulated gate type semiconductor device with potential detection gate for overvoltage protection
JP2002525878A (ja) 半導体装置
JPH1050996A (ja) 過電流検出回路
US10396775B2 (en) Semiconductor device for high-voltage circuit
JPH07245394A (ja) 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ
KR0145640B1 (ko) 온도 검출 회로를 갖는 반도체 집적 장치 및 그 동작 방법
US6774417B1 (en) Electrostatic discharge protection device for integrated circuits
WO2006013211A1 (en) A semiconductor switch arrangement and an electronic device
US5128823A (en) Power semiconductor apparatus
JPH0864812A (ja) 過電圧保護半導体スイッチ
JPH10173128A (ja) 接合が絶縁された集積回路の寄生効果を抑制する方法および装置
EP0904636B1 (en) Power device with a short-circuit detector
GB2384632A (en) A power MOSFET with integrated short-circuit protection
US6429491B1 (en) Electrostatic discharge protection for MOSFETs
JP4040229B2 (ja) 交流用スイッチングデバイス
JPH05129598A (ja) パワーデバイスの過熱検出回路
JPH09139633A (ja) 制御回路内蔵絶縁ゲート型半導体装置
US12057444B2 (en) Operating voltage-triggered semiconductor controlled rectifier
JP3303648B2 (ja) 半導体リレー
CN105322934B (zh) 智能半导体开关
JP2000299927A (ja) 電力供給系
JP3431127B2 (ja) 電子装置および電子スイッチ装置
JP2003100877A (ja) 入力保護回路