JPH07221261A - 温度センサを有する電力用半導体デバイス - Google Patents
温度センサを有する電力用半導体デバイスInfo
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- JPH07221261A JPH07221261A JP7021165A JP2116595A JPH07221261A JP H07221261 A JPH07221261 A JP H07221261A JP 7021165 A JP7021165 A JP 7021165A JP 2116595 A JP2116595 A JP 2116595A JP H07221261 A JPH07221261 A JP H07221261A
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- power semiconductor
- semiconductor device
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- temperature
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
- H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
- H02H5/044—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using a semiconductor device to sense the temperature
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体内の温度が臨界値に達するときに電力
用半導体デバイスを可制御スイッチの投入により導通状
態からより高抵抗の範囲に制御する温度センサを有する
電力用半導体デバイスを、ケースが過負荷または短絡の
場合に臨界温度よりもかなり低い温度に保たれるように
改良する。 【構成】 温度センサ８の応答の際に駆動される遅延要
素９を含んでおり、その遅延時間が温度センサ８が再び
リセットされる時間よりも大きく、また遅延要素９が可
制御スイッチ５の遮断を遅延時間の間は阻止する。
用半導体デバイスを可制御スイッチの投入により導通状
態からより高抵抗の範囲に制御する温度センサを有する
電力用半導体デバイスを、ケースが過負荷または短絡の
場合に臨界温度よりもかなり低い温度に保たれるように
改良する。 【構成】 温度センサ８の応答の際に駆動される遅延要
素９を含んでおり、その遅延時間が温度センサ８が再び
リセットされる時間よりも大きく、また遅延要素９が可
制御スイッチ５の遮断を遅延時間の間は阻止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体内の温度が臨界
値に達するときに電力用半導体デバイスを可制御スイッ
チの投入により導通状態からより高抵抗の範囲に制御す
る温度センサを有する電力用半導体デバイスに関する。
値に達するときに電力用半導体デバイスを可制御スイッ
チの投入により導通状態からより高抵抗の範囲に制御す
る温度センサを有する電力用半導体デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような電力用半導体デバイスはたと
えばヨーロッパ特許第 0208970号明細書に記載されてい
る。温度センサはここではサイリスタから成っており、
その陽極‐陰極区間は電力用半導体デバイスのゲート端
子とソース端子または陰極端子との間に接続されてい
る。電力用半導体デバイスは電力用ＭＯＳＦＥＴまたは
ＩＧＢＴであってよい。
えばヨーロッパ特許第 0208970号明細書に記載されてい
る。温度センサはここではサイリスタから成っており、
その陽極‐陰極区間は電力用半導体デバイスのゲート端
子とソース端子または陰極端子との間に接続されてい
る。電力用半導体デバイスは電力用ＭＯＳＦＥＴまたは
ＩＧＢＴであってよい。
【０００３】電力用半導体デバイスの温度が負荷の短絡
または過負荷によりたとえば１６０℃の臨界値を越えて
上昇すると、温度センサが電力用半導体デバイスの制御
入力端を短絡するので、半導体デバイスはしゃ断され
る。また、電力用半導体デバイスが完全にしゃ断されず
に、ソース電流（陰極電流）が減ぜられるかぎりでのみ
ゲート‐ソース間電圧が減ぜられる解決策も知られてい
る。温度が臨界値以下に低下すると、温度センサはリセ
ットされ、また電力用半導体デバイスは再び導通状態ま
たは完全導通状態に制御される。短絡または過負荷が除
去されないならば、電力用半導体デバイスの温度は、臨
界温度が到達されるまで、新たに上昇する。投入温度は
温度センサのヒステリシスにより一般にしゃ断温度のご
くわずかに下に位置する。
または過負荷によりたとえば１６０℃の臨界値を越えて
上昇すると、温度センサが電力用半導体デバイスの制御
入力端を短絡するので、半導体デバイスはしゃ断され
る。また、電力用半導体デバイスが完全にしゃ断されず
に、ソース電流（陰極電流）が減ぜられるかぎりでのみ
ゲート‐ソース間電圧が減ぜられる解決策も知られてい
る。温度が臨界値以下に低下すると、温度センサはリセ
ットされ、また電力用半導体デバイスは再び導通状態ま
たは完全導通状態に制御される。短絡または過負荷が除
去されないならば、電力用半導体デバイスの温度は、臨
界温度が到達されるまで、新たに上昇する。投入温度は
温度センサのヒステリシスにより一般にしゃ断温度のご
くわずかに下に位置する。
【０００４】温度センサのこのようなしゃ断挙動によ
り、たとえば白金は最高１２５℃の温度に耐えるので、
ＳＭＤデバイスに対して過度に高い温度であり得る平均
的なケース温度が生ずる。しかし１５０ないし１６０℃
よりも低い温度で投入する温度センサは実現するのに高
い費用を要する。
り、たとえば白金は最高１２５℃の温度に耐えるので、
ＳＭＤデバイスに対して過度に高い温度であり得る平均
的なケース温度が生ずる。しかし１５０ないし１６０℃
よりも低い温度で投入する温度センサは実現するのに高
い費用を要する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した種類の電力用半導体デバイスを、ケースが過
負荷または短絡の場合に臨界温度よりもかなり低い温度
に保たれるように改良することにある。
に記載した種類の電力用半導体デバイスを、ケースが過
負荷または短絡の場合に臨界温度よりもかなり低い温度
に保たれるように改良することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、温度センサ
の応答の際に駆動される遅延要素を含んでおり、その遅
延時間が温度センサが再びリセットされる時間よりも大
きく、また遅延要素が可制御スイッチの遮断を遅延時間
の間は阻止することにより解決される。
の応答の際に駆動される遅延要素を含んでおり、その遅
延時間が温度センサが再びリセットされる時間よりも大
きく、また遅延要素が可制御スイッチの遮断を遅延時間
の間は阻止することにより解決される。
【０００７】本発明の実施態様は請求項２以下に記載さ
れている。
れている。
【０００８】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
【０００９】図１には、ソースＳ側に負荷４を直列に接
続されている電力用ＭＯＳＦＥＴ１が示されている。電
力用ＭＯＳＦＥＴ１および負荷４から成る直列回路は２
つの端子２、３を介して作動電圧Ｖbbに接続されてい
る。温度センサ８は電力用ＭＯＳＦＥＴ１と熱的に接触
している。好ましくは、センサ８は同じケースのなかに
納められている。温度センサ８は冒頭に記載した文献の
ようにサイリスタを含んでいてもよい。温度センサ８
は、一方では可制御スイッチ５の入力端１４と、また他
方では遅延要素９と接続されている出力端を有する。電
力用半導体デバイス１は、入力端７に入力信号を与えら
れてる制御ＩＣ６により駆動される。
続されている電力用ＭＯＳＦＥＴ１が示されている。電
力用ＭＯＳＦＥＴ１および負荷４から成る直列回路は２
つの端子２、３を介して作動電圧Ｖbbに接続されてい
る。温度センサ８は電力用ＭＯＳＦＥＴ１と熱的に接触
している。好ましくは、センサ８は同じケースのなかに
納められている。温度センサ８は冒頭に記載した文献の
ようにサイリスタを含んでいてもよい。温度センサ８
は、一方では可制御スイッチ５の入力端１４と、また他
方では遅延要素９と接続されている出力端を有する。電
力用半導体デバイス１は、入力端７に入力信号を与えら
れてる制御ＩＣ６により駆動される。
【００１０】電力用ＭＯＳＦＥＴ１は制御ＩＣ６の入力
端７に制御信号を与えられることにより導通状態に制御
される。次いで電流が端子２からＭＯＳＦＥＴ１および
負荷４を通って端子３へ流れる。負荷４の完全なまたは
部分的な短絡によりＭＯＳＦＥＴ１の温度が１５０〜１
６０℃に上昇すると、温度センサ８が応答する。それに
よってその出力端に、一方では可制御スイッチ５を入力
端１４を介して導通状態に制御し、また他方では遅延要
素９を駆動する信号が生ずる。次いで遅延要素９の出力
端に同じく、可制御スイッチ５の入力端１５に与えられ
る信号が生ずる。可制御スイッチ５はオア機能を満足
し、また両入力端１４、１５の一方または双方に信号が
与えられている間はＭＯＳＦＥＴ１の投入を阻止する。
端７に制御信号を与えられることにより導通状態に制御
される。次いで電流が端子２からＭＯＳＦＥＴ１および
負荷４を通って端子３へ流れる。負荷４の完全なまたは
部分的な短絡によりＭＯＳＦＥＴ１の温度が１５０〜１
６０℃に上昇すると、温度センサ８が応答する。それに
よってその出力端に、一方では可制御スイッチ５を入力
端１４を介して導通状態に制御し、また他方では遅延要
素９を駆動する信号が生ずる。次いで遅延要素９の出力
端に同じく、可制御スイッチ５の入力端１５に与えられ
る信号が生ずる。可制御スイッチ５はオア機能を満足
し、また両入力端１４、１５の一方または双方に信号が
与えられている間はＭＯＳＦＥＴ１の投入を阻止する。
【００１１】遅延要素９の遅延時間は、温度センサ８が
再びリセットされるまでの時間よりも大きい。それは、
その半導体内の、従ってまたそのケースにおける平均温
度が、温度センサ８が応答する臨界温度よりも“かな
り”下の温度になるまで、ＭＯＳＦＥＴ１が遮断状態に
とどまるように選ばれている。“かなり”とはこの場合
に、平均ケース温度が少なくとも２０％、たとえば３０
ないし４０℃だけ臨界温度よりも下に位置すべきである
ことを意味する。時間遅れの大きさΔｔの選定により温
度が設定され得る。臨界ケース温度の測定は行われな
い。時間遅れΔｔの経過後に可制御スイッチ５が遮断さ
れ、また電力用ＭＯＳＦＥＴ１１が再び投入され得る。
再びリセットされるまでの時間よりも大きい。それは、
その半導体内の、従ってまたそのケースにおける平均温
度が、温度センサ８が応答する臨界温度よりも“かな
り”下の温度になるまで、ＭＯＳＦＥＴ１が遮断状態に
とどまるように選ばれている。“かなり”とはこの場合
に、平均ケース温度が少なくとも２０％、たとえば３０
ないし４０℃だけ臨界温度よりも下に位置すべきである
ことを意味する。時間遅れの大きさΔｔの選定により温
度が設定され得る。臨界ケース温度の測定は行われな
い。時間遅れΔｔの経過後に可制御スイッチ５が遮断さ
れ、また電力用ＭＯＳＦＥＴ１１が再び投入され得る。
【００１２】可制御スイッチ５は、図１に示されている
ように、ドレイン‐ソース区間（負荷区間）で互いに並
列に接続されている２つのＭＯＳＦＥＴ１０、１２を含
んでいてよい。両負荷区間はＭＯＳＦＥＴ１のゲート端
子Ｇとソース端子Ｓとの間に接続されている。ＭＯＳＦ
ＥＴ１０のゲート端子は入力端１４を介して直接に温度
センサ８の出力端と接続されており、またＭＯＳＦＥＴ
１２のゲート端子は入力端１５を介して遅延要素９の出
力端と接続されている。
ように、ドレイン‐ソース区間（負荷区間）で互いに並
列に接続されている２つのＭＯＳＦＥＴ１０、１２を含
んでいてよい。両負荷区間はＭＯＳＦＥＴ１のゲート端
子Ｇとソース端子Ｓとの間に接続されている。ＭＯＳＦ
ＥＴ１０のゲート端子は入力端１４を介して直接に温度
センサ８の出力端と接続されており、またＭＯＳＦＥＴ
１２のゲート端子は入力端１５を介して遅延要素９の出
力端と接続されている。
【図１】本発明による電力用半導体デバイスの回路結線
図。
図。
１ 電力用ＭＯＳＦＥＴ ４ 負荷 ５ 可制御スイッチ ６ 制御ＩＣ ８ 温度センサ ９ 遅延要素 １０、１２ ＭＯＳＦＥＴ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体内の温度が臨界値に達するときに
電力用半導体デバイスを可制御スイッチの投入により導
通状態からより高抵抗の範囲に制御する温度センサを有
する電力用半導体デバイスにおいて、温度センサ（８）
の応答の際に駆動される遅延要素（９）を含んでおり、
その遅延時間が温度センサ（８）が再びリセットされる
時間よりも大きく、また遅延要素（９）が可制御スイッ
チ（５）の遮断を遅延時間の間は阻止することを特徴と
する温度センサを有する電力用半導体デバイス。 - 【請求項２】 可制御スイッチ（５）が第１のトランジ
スタ（１０）および第２のトランジスタ（１２）を含ん
でおり、両トランジスタの負荷区間が互いに並列に接続
されており、また電力用半導体デバイス（１）に対して
並列にまた第１のトランジスタ（１０）の制御端子が温
度センサ（８）の出力端と、また第２のトランジスタ
（１２）の制御端子が遅延要素（９）の出力端と接続さ
れていることを特徴とする請求項１記載の電力用半導体
デバイス。 - 【請求項３】 遅延時間が、平均ケース温度が少なくと
も２０％だけ臨界値の下に位置するように定められてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の電力用半導
体デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4401956.4 | 1994-01-24 | ||
| DE4401956A DE4401956A1 (de) | 1994-01-24 | 1994-01-24 | Leistungs-Halbleiterbauelement mit Temperatursensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221261A true JPH07221261A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=6508551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7021165A Pending JPH07221261A (ja) | 1994-01-24 | 1995-01-13 | 温度センサを有する電力用半導体デバイス |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5638021A (ja) |
| JP (1) | JPH07221261A (ja) |
| DE (1) | DE4401956A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6205010B1 (en) | 1996-11-14 | 2001-03-20 | Hitachi, Ltd. | Switch circuit having protection function to interrupt input of control signal |
| US7586360B2 (en) | 2006-02-24 | 2009-09-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Power supply apparatus and method |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19754981A1 (de) * | 1997-12-11 | 1999-06-17 | Abb Patent Gmbh | Elektronischer Installationsschalter |
| DE19833224B4 (de) * | 1998-07-23 | 2009-02-26 | Infineon Technologies Ag | Schaltungsanordnung zum Schutz einer elektrischen Last |
| DE10146581C1 (de) * | 2001-09-21 | 2003-04-24 | Infineon Technologies Ag | Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterschalter und einer Schutzschaltung |
| JP5499792B2 (ja) * | 2010-03-12 | 2014-05-21 | オムロン株式会社 | センサ用出力集積回路およびセンサ装置 |
| US9697014B2 (en) | 2012-10-24 | 2017-07-04 | Htc Corporation | Electronic apparatus and method for determining a reset thereof |
| CN110896105A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-20 | 广东芯聚能半导体有限公司 | 功率二极管组件及功率二极管保护方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4281358A (en) * | 1978-09-01 | 1981-07-28 | Texas Instruments Incorporated | Multifunction dynamoelectric protection system |
| DE3671581D1 (de) * | 1985-07-09 | 1990-06-28 | Siemens Ag | Mosfet mit temperaturschutz. |
| US5029039A (en) * | 1989-08-07 | 1991-07-02 | Sigma Instruments, Inc. | Current adaptive fault indicator |
| US4926283A (en) * | 1989-08-30 | 1990-05-15 | Motorola Inc. | Temperature protected transistor circuit and method of temperature protecting a transistor |
| DE4305038C2 (de) * | 1993-02-18 | 1998-02-05 | Siemens Ag | MOSFET mit Temperaturschutz |
-
1994
- 1994-01-24 DE DE4401956A patent/DE4401956A1/de not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-01-13 JP JP7021165A patent/JPH07221261A/ja active Pending
- 1995-01-23 US US08/376,249 patent/US5638021A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6205010B1 (en) | 1996-11-14 | 2001-03-20 | Hitachi, Ltd. | Switch circuit having protection function to interrupt input of control signal |
| US7586360B2 (en) | 2006-02-24 | 2009-09-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Power supply apparatus and method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5638021A (en) | 1997-06-10 |
| DE4401956A1 (de) | 1995-07-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050117 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050825 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060202 |