JPH06177733A - パワーmosfetの駆動回路 - Google Patents
パワーmosfetの駆動回路Info
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- JPH06177733A JPH06177733A JP5206954A JP20695493A JPH06177733A JP H06177733 A JPH06177733 A JP H06177733A JP 5206954 A JP5206954 A JP 5206954A JP 20695493 A JP20695493 A JP 20695493A JP H06177733 A JPH06177733 A JP H06177733A
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- JP
- Japan
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- terminal
- capacitor
- controllable
- drive circuit
- diode
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
- H03K17/6877—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the control circuit comprising active elements different from those used in the output circuit
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
- H03K17/063—Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/80—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
- H10D84/82—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
- H10D84/83—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
- H10D84/84—Combinations of enhancement-mode IGFETs and depletion-mode IGFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0036—Means reducing energy consumption
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自己絶縁技術によって製造可能でありかつポ
ンピング駆動時の損失が減少するようにする。 【構成】 2つのダイオード12、5の接続点にコンデ
ンサ6の第1の端子10を接続し、コンデンサ6の第2
の端子11に振動電圧を印加し、第2のダイオード5を
パワーMOSFETのゲート端子に接続し、第2のダイ
オード5をデプレッション形FETにより形成し、この
デプレッション形FET5はコンデンサ6の第2の端子
11と接続された基板端子Subにより振動電圧を供給
される。
ンピング駆動時の損失が減少するようにする。 【構成】 2つのダイオード12、5の接続点にコンデ
ンサ6の第1の端子10を接続し、コンデンサ6の第2
の端子11に振動電圧を印加し、第2のダイオード5を
パワーMOSFETのゲート端子に接続し、第2のダイ
オード5をデプレッション形FETにより形成し、この
デプレッション形FET5はコンデンサ6の第2の端子
11と接続された基板端子Subにより振動電圧を供給
される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直列に接続された2つ
のダイオードを備え、その2つのダイオードの接続点に
コンデンサの第1の端子が接続され、コンデンサの第2
の端子には振動電圧が印加され、第2のダイオードがパ
ワーMOSFETのゲート端子に接続されるソース側負
荷を備えたパワーMOSFETの駆動回路に関する。
のダイオードを備え、その2つのダイオードの接続点に
コンデンサの第1の端子が接続され、コンデンサの第2
の端子には振動電圧が印加され、第2のダイオードがパ
ワーMOSFETのゲート端子に接続されるソース側負
荷を備えたパワーMOSFETの駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】このような駆動回路は例えばヨーロッパ
特許第0236967号明細書に記載されている。この
種の集積回路装置においては、上記ダイオードは逆電圧
が0.5〜0.7ボルト以上に供給されなければならな
い場合寄生的なトランジスタ効果のために自己絶縁技術
によって製造することができない。さらに、ダイオード
に固有な0.5〜0.7ボルトの順方向電圧によって、
駆動電圧が例えば5ボルトの場合にはもはや無視し得な
い損失が生ぜしめられる。
特許第0236967号明細書に記載されている。この
種の集積回路装置においては、上記ダイオードは逆電圧
が0.5〜0.7ボルト以上に供給されなければならな
い場合寄生的なトランジスタ効果のために自己絶縁技術
によって製造することができない。さらに、ダイオード
に固有な0.5〜0.7ボルトの順方向電圧によって、
駆動電圧が例えば5ボルトの場合にはもはや無視し得な
い損失が生ぜしめられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、自己絶縁技術によって製造することができかつポン
ピング駆動時の損失を減少させ得るような冒頭で述べた
種類の駆動回路を提供することにある。
は、自己絶縁技術によって製造することができかつポン
ピング駆動時の損失を減少させ得るような冒頭で述べた
種類の駆動回路を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明においては、第2のダイオードはダイ
オードとして接続されたデプレッション形FETであ
り、そのデプレッション形FETはコンデンサの第2の
端子に接続された基板端子を有する。
るために、本発明においては、第2のダイオードはダイ
オードとして接続されたデプレッション形FETであ
り、そのデプレッション形FETはコンデンサの第2の
端子に接続された基板端子を有する。
【0005】本発明の他の構成は請求項2以降に記載し
たとおりである。
たとおりである。
【0006】
【実施例】次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
【0007】図1の駆動回路はソース側に負荷2が直列
に接続されているパワーFET1を含んでいる。この直
列回路には2つの端子3、4を介して駆動電圧VDDが印
加される。パワーFET1のドレイン端子Dは端子3に
接続されている。パワーFET1のゲート端子Gにはダ
イオードとして接続されているデプレッション形FET
5のソース端子Sが接続されている。デプレッション形
FET5はパワーFET1と同じ導電形を有している。
デプレッション形FET5のドレイン端子Dはコンデン
サ6の第1の端子10に接続され、その第2の端子11
は制御可能なスイッチ8を介してアースに接続されてい
る。コンデンサ6の第2の端子11には電流源7を介し
て駆動電圧VDDが印加される。さらに、デプレッション
形FET5のドレイン端子Dは第1のバイポーラトラン
ジスタ12のエミッタ−コレクタ区間を介して駆動電圧
VDDに接続されている。バイポーラトランジスタ12の
ベース端子は、電流源14と制御可能な第2のスイッチ
15とから構成された直列回路の中間接続点に接続され
ている。電流源14はバイポーラトランジスタ12のベ
ース端子と端子3との間に接続されている。さらに、端
子3とアースとの間には第2のバイポーラトランジスタ
16と制御可能な第3のスイッチ17とから成る直列回
路が接続されている。この直列回路の中間接続点はパワ
ーFET1のゲート端子Gに接続されている。制御可能
な第2および第3のスイッチ15、17はこの場合には
電界効果トランジスタとして構成され、それらのゲート
端子は入力端子18に接続されている。
に接続されているパワーFET1を含んでいる。この直
列回路には2つの端子3、4を介して駆動電圧VDDが印
加される。パワーFET1のドレイン端子Dは端子3に
接続されている。パワーFET1のゲート端子Gにはダ
イオードとして接続されているデプレッション形FET
5のソース端子Sが接続されている。デプレッション形
FET5はパワーFET1と同じ導電形を有している。
デプレッション形FET5のドレイン端子Dはコンデン
サ6の第1の端子10に接続され、その第2の端子11
は制御可能なスイッチ8を介してアースに接続されてい
る。コンデンサ6の第2の端子11には電流源7を介し
て駆動電圧VDDが印加される。さらに、デプレッション
形FET5のドレイン端子Dは第1のバイポーラトラン
ジスタ12のエミッタ−コレクタ区間を介して駆動電圧
VDDに接続されている。バイポーラトランジスタ12の
ベース端子は、電流源14と制御可能な第2のスイッチ
15とから構成された直列回路の中間接続点に接続され
ている。電流源14はバイポーラトランジスタ12のベ
ース端子と端子3との間に接続されている。さらに、端
子3とアースとの間には第2のバイポーラトランジスタ
16と制御可能な第3のスイッチ17とから成る直列回
路が接続されている。この直列回路の中間接続点はパワ
ーFET1のゲート端子Gに接続されている。制御可能
な第2および第3のスイッチ15、17はこの場合には
電界効果トランジスタとして構成され、それらのゲート
端子は入力端子18に接続されている。
【0008】動作態様を説明するために、パワーFET
1は最初は遮断されており、制御可能なスイッチ15、
17は入力端子18における正電圧によって導通状態に
あると仮定する。それらが遮断されると、バイポーラト
ランジスタ16は電流源14から制御電流を得て導通す
る。それによってパワーFET1のゲート−ソース間容
量CGSが充電され、このパワーFET1は導通し始め
る。それによりパワーFET1のソース端子における出
力電圧UA が増大し、そしてそのゲート電圧はパワーF
ET1を完全に導通させるためにより一層高められなけ
ればならない。
1は最初は遮断されており、制御可能なスイッチ15、
17は入力端子18における正電圧によって導通状態に
あると仮定する。それらが遮断されると、バイポーラト
ランジスタ16は電流源14から制御電流を得て導通す
る。それによってパワーFET1のゲート−ソース間容
量CGSが充電され、このパワーFET1は導通し始め
る。それによりパワーFET1のソース端子における出
力電圧UA が増大し、そしてそのゲート電圧はパワーF
ET1を完全に導通させるためにより一層高められなけ
ればならない。
【0009】制御可能なスイッチ8の入力端9に今例え
ば0と5ボルトとの間を振動する電圧が印加されたとす
る。スイッチ8が導通すると、第1のバイポーラトラン
ジスタ12を通って電流が流れ、コンデンサ6を充電す
る。コンデンサ6の第2の端子11は、制御可能なスイ
ッチ8が導通状態に制御されている場合には常にアース
電位になっている。スイッチ8が遮断されると、第2の
端子11には電流源7を介してほぼ電位VDDが印加され
る。コンデンサ6の電圧が充分に大きくなると、デプレ
ッション形FET5を通る電流がパワーFET1のゲー
ト−ソース間容量CGS内へ流れる。。コンデンサ6の第
2の端子11の電位はほぼ0とVDDとの間を振動するの
で、コンデンサ6の第1の端子10の電圧はほぼVDDと
2VDDとの間を振動することになる。コンデンサ6の放
電は冒頭で述べた第2のダイオードを形成するバイポー
ラトランジスタ12のベース−エミッタ区間によって阻
止される。
ば0と5ボルトとの間を振動する電圧が印加されたとす
る。スイッチ8が導通すると、第1のバイポーラトラン
ジスタ12を通って電流が流れ、コンデンサ6を充電す
る。コンデンサ6の第2の端子11は、制御可能なスイ
ッチ8が導通状態に制御されている場合には常にアース
電位になっている。スイッチ8が遮断されると、第2の
端子11には電流源7を介してほぼ電位VDDが印加され
る。コンデンサ6の電圧が充分に大きくなると、デプレ
ッション形FET5を通る電流がパワーFET1のゲー
ト−ソース間容量CGS内へ流れる。。コンデンサ6の第
2の端子11の電位はほぼ0とVDDとの間を振動するの
で、コンデンサ6の第1の端子10の電圧はほぼVDDと
2VDDとの間を振動することになる。コンデンサ6の放
電は冒頭で述べた第2のダイオードを形成するバイポー
ラトランジスタ12のベース−エミッタ区間によって阻
止される。
【0010】デプレッション形FET5はその基板端子
Subをコンデンサ6の第2の端子11に接続する基板
制御機能を有している。つまり、基板端子の電圧は同様
に値0とVDDとの間を振動する。この基板制御機能によ
ってデプレッション形FET5のカットオフ電圧は入力
端の周波数に応じて変化する。基板が電位0ボルトにな
ると、IDS/UDS特性線はより高いID 値の方向へ移動
し、デプレッション形FET5のカットオフ電圧はより
高い第1の値になる。基板が電位VDDになると、IDS/
UDS特性線はより低いID 値の方向へ移動し、デプレッ
ション形FET5のカットオフ電圧はより小さい値にな
る。このことは基板バイアスVDDの際には僅かなドレイ
ン−ソース間電圧でも多くの電流が流れ得ることを意味
する。これはデプレッション形FET5によって形成さ
れたダイオードの急峻な順方向特性と同等である。それ
に対して基板が0ボルトになると、ソース電圧がドレイ
ン電圧よりも大きくなるや否や、ダイオードは遮断され
る。
Subをコンデンサ6の第2の端子11に接続する基板
制御機能を有している。つまり、基板端子の電圧は同様
に値0とVDDとの間を振動する。この基板制御機能によ
ってデプレッション形FET5のカットオフ電圧は入力
端の周波数に応じて変化する。基板が電位0ボルトにな
ると、IDS/UDS特性線はより高いID 値の方向へ移動
し、デプレッション形FET5のカットオフ電圧はより
高い第1の値になる。基板が電位VDDになると、IDS/
UDS特性線はより低いID 値の方向へ移動し、デプレッ
ション形FET5のカットオフ電圧はより小さい値にな
る。このことは基板バイアスVDDの際には僅かなドレイ
ン−ソース間電圧でも多くの電流が流れ得ることを意味
する。これはデプレッション形FET5によって形成さ
れたダイオードの急峻な順方向特性と同等である。それ
に対して基板が0ボルトになると、ソース電圧がドレイ
ン電圧よりも大きくなるや否や、ダイオードは遮断され
る。
【0011】図2には自己絶縁技術によりデプレッショ
ン形FET5がどのように構成されるかが示されてい
る。このデプレッション形FET5は強n導電形半導体
層20上に集積されており、この半導体層20には弱n
ドーピングされた厚い層21が接している。この層21
内にはpドーピングされたウエル22が埋め込まれてお
り、このウエル22内にはn導電形ソース領域23およ
びn導電形ドレイン領域24が埋め込まれている。ソー
ス領域23およびドレイン領域24はn導電形チャネル
25によって相互に結合されている。デプレッション形
FETはほぼチャネル25上に配置されたゲート電極2
6によって制御される。ドレイン端子Dはゲート端子G
に接続されている。ソース領域23はソース端子Sを含
んでいる。pドーピングされたウエル22は基板端子S
ubを持っている。この基板端子を介してウエル22に
印加された電圧によって、デプレッション形FETのカ
ットオフ電圧はゲート電圧に無関係に調節することがで
きる。
ン形FET5がどのように構成されるかが示されてい
る。このデプレッション形FET5は強n導電形半導体
層20上に集積されており、この半導体層20には弱n
ドーピングされた厚い層21が接している。この層21
内にはpドーピングされたウエル22が埋め込まれてお
り、このウエル22内にはn導電形ソース領域23およ
びn導電形ドレイン領域24が埋め込まれている。ソー
ス領域23およびドレイン領域24はn導電形チャネル
25によって相互に結合されている。デプレッション形
FETはほぼチャネル25上に配置されたゲート電極2
6によって制御される。ドレイン端子Dはゲート端子G
に接続されている。ソース領域23はソース端子Sを含
んでいる。pドーピングされたウエル22は基板端子S
ubを持っている。この基板端子を介してウエル22に
印加された電圧によって、デプレッション形FETのカ
ットオフ電圧はゲート電圧に無関係に調節することがで
きる。
【0012】本発明は、僅かに変形するだけで、コンデ
ンサの第2の端子11が振動する電圧源の出力端に直接
接続される場合にも使用可能である。この場合には電流
源7および制御可能なスイッチ8は省略される。
ンサの第2の端子11が振動する電圧源の出力端に直接
接続される場合にも使用可能である。この場合には電流
源7および制御可能なスイッチ8は省略される。
【図1】本発明による回路構成を示す接続図である。
【図2】基板端子を備えた自己絶縁技術によるデプレッ
ション形FETを示す断面図である。
ション形FETを示す断面図である。
1 パワーMOSFET 2 負荷 3、4 端子 5 デプレッション形FET 6 コンデンサ 7 電流源 8 制御可能な第1のスイッチ 9 入力端 10 コンデンサの第1の端子 11 コンデンサの第2の端子 12 第1のバイポーラトランジスタ 14 電流源 15 制御可能な第2のスイッチ 16 第2のバイポーラトランジスタ 17 制御可能な第3のスイッチ 18 入力端子 20 強n導電形半導体層 21 弱nドーピングされた厚い層 22 pドーピングされたウエル 23 n導電形ソース領域 24 n導電形ドレイン領域 25 n導電形チャネル 26 ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イエネ チハニ ドイツ連邦共和国 80689 ミユンヘン ハルテルシユトラーセ 6
Claims (5)
- 【請求項1】 直列に接続された2つのダイオードを有
するポンピング回路を備え、その2つのダイオードの接
続点にコンデンサ(6)の第1の端子(10)が接続さ
れ、コンデンサ(6)の第2の端子(11)には振動電
圧が印加され、第2のダイオードがパワーMOSFET
(1)のゲート端子(G)に接続されるソース側負荷を
備えたパワーMOSFETの駆動回路において、第2の
ダイオードはダイオードとして接続されたデプレッショ
ン形FET(5)であり、そのデプレッション形FET
(5)はコンデンサ(6)の第2の端子(11)に接続
された基板端子(Sub)を有することを特徴するパワ
ーMOSFETの駆動回路。 - 【請求項2】 コンデンサ(6)の第2の端子(11)
は第1の電流源(7)と制御可能な第1のスイッチ
(8)とから構成された第1の直列回路の中間接続点に
接続され、第1の電流源(7)はパワーMOSFET
(1)のドレイン端子に接続され、制御可能な第1のス
イッチ(8)はアースに接続されていることを特徴とす
る請求項1記載の駆動回路。 - 【請求項3】 第1のダイオードは第1のバイポーラト
ランジスタ(12)のベース−エミッタ区間であり、こ
の第1のバイポーラトランジスタ(12)のベース端子
は第2の電流源(14)と制御可能な第2のスイッチ
(15)とから構成された第2の直列回路の中間接続点
に接続され、第2の電流源(14)はパワーMOSFE
T(1)のドレイン端子に接続され、制御可能な第2の
スイッチ(15)はアースに接続されていることを特徴
とする請求項2記載の駆動回路。 - 【請求項4】 第2のバイポーラトランジスタ(16)
と制御可能な第3のスイッチ(17)とから成る直列回
路が設けられ、この直列回路の中間接続点はパワーMO
SFET(1)のゲート端子に接続され、第1のバイポ
ーラトランジスタ(12)のベース端子と第2のバイポ
ーラトランジスタ(16)のベース端子とは互いに接続
されていることを特徴とする請求項1ないし3の1つに
記載の駆動回路。 - 【請求項5】 制御可能な第2および第3のスイッチ
(15、17)はMOSFETであり、これらのMOS
FETのゲート端子は互いに接続され、かつ制御電圧に
接続されることを特徴とする請求項1ないし4の1つに
記載の駆動回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4225754 | 1992-08-04 | ||
| DE4225754.9 | 1992-08-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177733A true JPH06177733A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=6464812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5206954A Pending JPH06177733A (ja) | 1992-08-04 | 1993-07-30 | パワーmosfetの駆動回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5371418A (ja) |
| EP (1) | EP0582125B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06177733A (ja) |
| DE (1) | DE59308057D1 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59301809D1 (de) * | 1992-05-07 | 1996-04-11 | Siemens Nixdorf Inf Syst | Schaltungsanordnung zum ansteuern eines mos-feldeffekttransistors |
| EP0627807B1 (en) * | 1993-05-27 | 1998-08-12 | Fujitsu Limited | Power line connection circuit and power line switch IC for the same |
| US5467047A (en) * | 1994-07-15 | 1995-11-14 | Motorola, Inc. | Power transistor rapid turn off circuit for saving power |
| US5592117A (en) * | 1995-04-11 | 1997-01-07 | International Rectifier Corporation | Integrated MOSgated power semiconductor device with high negative clamp voltage and fail safe operation |
| DE19613958C2 (de) * | 1995-04-11 | 2001-04-26 | Int Rectifier Corp | Spannungsseitiger Schalterkreis |
| US5672992A (en) * | 1995-04-11 | 1997-09-30 | International Rectifier Corporation | Charge pump circuit for high side switch |
| EP0757512B1 (en) * | 1995-07-31 | 2001-11-14 | STMicroelectronics S.r.l. | Driving circuit, MOS transistor using the same and corresponding applications |
| DE19609121C1 (de) * | 1996-03-08 | 1997-02-27 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Feldeffekttransistors mit sourceseitiger Last |
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| US6975146B1 (en) | 2004-01-02 | 2005-12-13 | Sauer-Danfoss Inc. | High side NFET gate driving circuit |
| EP1755221B1 (en) * | 2005-08-17 | 2009-12-09 | Infineon Technologies AG | Method and driver circuit for controlling a power MOS transistor |
| DE102009049615B4 (de) * | 2009-10-16 | 2015-04-02 | Texas Instruments Deutschland Gmbh | Elektronische Vorrichtung zur Ansteuerung eines Leistungsschalters |
| JP5035391B2 (ja) * | 2010-01-12 | 2012-09-26 | 株式会社デンソー | 信号出力回路 |
| US9678523B2 (en) * | 2015-10-15 | 2017-06-13 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Self biasing driver circuit for voltage boosting |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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