專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，諸如驅(qū)動(dòng)IC (集成電路)，其驅(qū)動(dòng)控制馬達(dá)等的開關(guān)元件。
背景技術(shù)：
作為開關(guān)元件的IGBT (絕緣柵雙極晶體管)被頻繁用作馬達(dá)控制元件。當(dāng)通過快速地降低IGBT的柵極信號(hào)來關(guān)斷IGBT時(shí)，IGBT的主電流快速地減小，且由于主電路的電感，過電壓被施加至IGBT。當(dāng)施加了超過IGBT的耐受電壓的過電壓時(shí)，該IGBT被損壞。

圖10是示出當(dāng)馬達(dá)由IGBT驅(qū)動(dòng)時(shí)的系統(tǒng)的框圖。當(dāng)IGBT異常操作(過電流、過熱等)、或當(dāng)未示出的外部警報(bào)信號(hào)輸入時(shí)，所需要的是這樣的狀態(tài)被檢測(cè)到且該驅(qū)動(dòng)IC的輸出被關(guān)斷，因此停止該IGBT的操作。此時(shí)，由于當(dāng)執(zhí)行突然的信號(hào)關(guān)斷時(shí)IGBT被如上所述地?fù)p壞，需要的是采用其中關(guān)斷信號(hào)平緩的關(guān)斷模式(被稱為柔性斷路)。圖11是示出驅(qū)動(dòng)IC 500的配置的框圖。將對(duì)驅(qū)動(dòng)IC 500中形成的每一個(gè)端子給出描述。在圖11中，IN是在正常操作時(shí)接收操作信號(hào)的輸入端子，且OUT是輸出用于驅(qū)動(dòng)控制元件(IGBT)的信號(hào)的輸出端子。OCl和0C2是檢測(cè)IGBT過電流的端子，而OHl和0H2是檢測(cè)IGBT過熱的端子。GV是用于監(jiān)測(cè)IGBT的柵電壓的端子，REF是每一種電路的參考電壓端子，且VOH是確定檢測(cè)到過熱時(shí)的參考電壓的端子。并且，AE是輸出(或輸入)警報(bào)信號(hào)的端子。圖12是示出目前已知的驅(qū)動(dòng)IC的主要部分電路圖，以及包括驅(qū)動(dòng)1C、主驅(qū)動(dòng)器、IGBT、以及馬達(dá)的系統(tǒng)的框圖的示圖。在半導(dǎo)體襯底501中形成每一個(gè)端子(諸如VCC、IN、OUT、以及PGND)、每一個(gè)MOSFET 55、56、和57、邏輯電路53、以及警報(bào)信號(hào)處理電路54。并且，P-MOSFET 57構(gòu)成斷路電路52。在正常操作時(shí)，操作信號(hào)被輸入至輸入端子IN，且該操作信號(hào)經(jīng)由邏輯電路53通過交替地將p-MOSFET (p-溝道型M0SFET) 55和n_M0SFET (n_溝道型M0SFET) 56導(dǎo)通和截止來控制從輸出端子OUT輸出的信號(hào)。當(dāng)p-MOSFET 55被導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通信號(hào)(H信號(hào))經(jīng)由主驅(qū)動(dòng)器69從輸出端子OUT施加到IGBT61的柵極。當(dāng)p-MOSFET 55被截止、且n_M0SFET 56被導(dǎo)通時(shí)，截止信號(hào)(L信號(hào))經(jīng)由主驅(qū)動(dòng)器69從輸出端子OUT施加到IGBT 61的柵極。在異常操作時(shí)，不管來自邏輯電路53中未示出的控制電路的信號(hào)，P-M0SFET55和n-MOSFET 56經(jīng)由警報(bào)信號(hào)處理斷路54和邏輯電路53均被截止，且導(dǎo)通信號(hào)從邏輯電路53施加至構(gòu)成斷路電路52的p-MOSFET 57的柵極。通過這樣做，p-MOSFET 57被導(dǎo)通，且IGBT 61的柵電壓經(jīng)由輸出端子OUT和主驅(qū)動(dòng)器69被降低至地電位。此時(shí)，累積在IGBT 61的柵極的電荷沿著從主驅(qū)動(dòng)器69通過輸出端子OUT和p-MOSFET 57至接地端子PGND的路徑被汲取(準(zhǔn)確地說，P-MOSFET 57從主驅(qū)動(dòng)器69的輸入部分汲取電流，且主驅(qū)動(dòng)器69放大該輸入部分的動(dòng)作，由此汲取了累積在IGBT 61的柵極的電荷。在這個(gè)狀態(tài)下，主驅(qū)動(dòng)器 用作一種電流放大器)。由于斷路電路52，S卩，p-MOSFET 57，被設(shè)計(jì)為柔性導(dǎo)通(具有柔性斷路特性)，因此柔性地汲取累積在IGBT 61的柵極的電荷，且IGBT 61柔性地?cái)嗦?。圖13是示出在異常操作時(shí)輸出端子OUT的電壓-電流特性的示圖。水平軸上的電壓，即輸出端子OUT的電壓，是p-MOSFET 57的源極和漏極之間的電壓。同樣，豎軸，即輸出端子OUT的電流，是p-MOSFET 57的源極電流。輸出端子OUT的電壓-電流特性是，根據(jù)斷路電路52 (即，p-MOSFET 57)的輸出特性，低電壓區(qū)中電流的增加是平緩的，且當(dāng)電壓中等高時(shí)電流的上升變得有些陡峭(取決于二極管連接的P-MOSFET 57的特性)。當(dāng)電流增加、且p-MOSFET 57的源極和漏極之間的電阻變得占主導(dǎo)地位時(shí)，在電壓更高的區(qū)域中，p-MOSFET57被設(shè)計(jì)為具有柔性斷路特性從而電流再次變得平緩。在安裝在諸如汽車之類的車輛的系統(tǒng)中，作為電源的電池電壓(VB) —般為10到20V。驅(qū)動(dòng)IC 500的電源端子(VCC端子)連接至VB，意味著，當(dāng)使用像p-MOSFET 57的p-溝道型MOSFET的源極隨耦器類型時(shí)，必需OV到VB (電池電壓)的電壓作為p-MOSFET 57的柵極輸入信號(hào)。在異常操作時(shí)輸出端子OUT的上述電壓-電流特性主要由構(gòu)成斷路電路52的p-MOSFET 57的設(shè)計(jì)而確定。此處，給出這樣的示例其中p-M0SFET 57被設(shè)計(jì)成低電壓區(qū)中的電流較小，當(dāng)電壓增加時(shí)電流增加變大，且當(dāng)電壓變得更高時(shí)電流再次變得平緩。虛線表示當(dāng)斷路電路52由替代p-MOSFET的n-M0SFET構(gòu)成時(shí)的電壓-電流特性。特性示出，在低電壓區(qū)電流快速增加，且當(dāng)電壓增加時(shí)電流飽和。具有這些n-M0SFET的電壓-電流特性不能獲得柔性斷路特性。然而，由于存在驅(qū)動(dòng)電壓低之類的優(yōu)勢(shì)，存在其中在系統(tǒng)中使用n-M0SFET的情形。圖14是在異常操作時(shí)輸出端子OUT電壓波形的示圖。在由實(shí)線示出的p-MOSFET57的情形下的波形圖中，電壓下降平緩，而在由虛線示出的n-M0SFET的情形下的波形 圖中，電壓下降突然。同樣，當(dāng)輸出端子OUT的電壓變得足夠低時(shí)，到達(dá)宿開關(guān)電壓時(shí)，n-M0SFET 56被導(dǎo)通，且輸出端子OUT的電壓變?yōu)榻拥囟俗覲GND的電位。宿開關(guān)電壓是將導(dǎo)通狀態(tài)從P-MOSFET 55或p-M0SFET57 (源側(cè))轉(zhuǎn)換到n-M0SFET 56 (宿側(cè))的電壓。圖15是目前已知系統(tǒng)的主要部分配置圖。FWD 66 (續(xù)流二極管)連接至IGBT 61，且電流檢測(cè)電阻器67連接至IGBT 61的電流感測(cè)(檢測(cè))發(fā)射極64。盡管沒有示出，但還存在通過檢測(cè)IGBT 61的發(fā)射極和集電極之間的電壓來檢測(cè)電流的方法。同樣，用于溫度感測(cè)的p-n 二極管68相鄰地連接于IGBT 61。驅(qū)動(dòng)IC 500包括電源端子VCC、輸出端子OUT、柵電壓監(jiān)測(cè)端子GV、過電流監(jiān)測(cè)端子OS、過熱監(jiān)測(cè)端子0H、接地端子GND、警報(bào)端子AE、以及輸入端子IN。輸出端子OUT連接至主驅(qū)動(dòng)器69的輸入，且主驅(qū)動(dòng)器69的輸出連接至IGBT61的柵極。IGBT 61的柵極連接至柵電壓監(jiān)測(cè)端子GV。電流感測(cè)發(fā)射極64連接至電流檢測(cè)電阻器67，且電阻器67的高電位側(cè)連接至過電流端子OS。溫度感測(cè)p-n 二極管68的陽極連接至過熱監(jiān)測(cè)端子0H，且其陰極連接至接地端子GND。電池電壓VB被輸入至電源端子VCC,輸入信號(hào)被輸入至輸入端子IN,且警報(bào)輸入-輸出信號(hào)從警報(bào)端子AE輸入和輸出。取決于該系統(tǒng)，存在其中驅(qū)動(dòng)IC 500和所驅(qū)動(dòng)的IGBT 61的柵極直接連接，而不通過主驅(qū)動(dòng)器69的情形。而且，溫度感測(cè)通過p-n 二極管68的正向電壓執(zhí)行。并且，來自外部的操作信號(hào)被輸入至輸入端子IN。圖16到圖19是驅(qū)動(dòng)IC 500的各種操作的時(shí)序圖。(I)常規(guī)導(dǎo)通-截止操作(正常操作圖16)當(dāng)輸入端子IN信號(hào)從H電平(OFF)變化至L電平(ON)時(shí)，輸出端子OUT信號(hào)從L電平(OFF)變化至H電平(ON)且IGBT被導(dǎo)通。此時(shí)，警報(bào)端子AE處于H電平(非警報(bào)狀態(tài))。(2)電源電壓(VCC)下降、過電流、以及過熱保護(hù)操作(圖16、圖17、以及圖18)當(dāng)輸入端子IN信號(hào)處于L電平(ON)時(shí)，在任一種保護(hù)信號(hào)到達(dá)設(shè)定電壓時(shí)，輸出端子OUT信號(hào)從H電平(ON)變化至L電平(OFF)。在當(dāng)輸出端子OUT信號(hào)從H電平(ON)變化至L電平(OFF)時(shí)突然變化至L電平(OFF)的情形中，流過IGBT 61的電流還是快速地變化。當(dāng)這個(gè)狀態(tài)發(fā)生時(shí)，外部電路的電感(浮動(dòng)電感等)產(chǎn)生過量的浪涌電壓，且存在IGBT61由于過電壓被損壞的可能性。因此，輸出端子OUT信號(hào)平緩地變化至L電平(OFF)。輸出端子OUT的電壓由柵極電壓監(jiān)測(cè)端子GV監(jiān)測(cè)，且在輸出端子OUT的電壓(宿開關(guān)電壓)下降直至電流停止流過IGBT 61時(shí)，此時(shí)OUT端子的電壓完全地變成L電平(GND)，且IGBT被截止。
并且，在任一種保護(hù)信號(hào)達(dá)到設(shè)定電壓時(shí)，警報(bào)端子AE信號(hào)從H電平(非警報(bào)狀態(tài))變化至L電平(警報(bào)狀態(tài))。該L電平被保持達(dá)設(shè)定的特定時(shí)間段。然后，在該特定時(shí)間段之后，警報(bào)端子AE信號(hào)從L電平(警報(bào)狀態(tài))變化至H電平(非警報(bào)狀態(tài))。在特定時(shí)間段之后，當(dāng)存在保護(hù)檢測(cè)狀態(tài)且輸入端子信號(hào)處于L電平(ON)時(shí)，警報(bào)狀態(tài)持續(xù)直到這些狀態(tài)被消除。盡管沒有示出，電源電壓下降和過熱保護(hù)的兩個(gè)功能在于，即使當(dāng)輸入端子IN信號(hào)處于H電平(OFF)任一種保護(hù)信號(hào)到達(dá)設(shè)定電壓時(shí)，警報(bào)端子AE信號(hào)也從H電平(非警報(bào)狀態(tài))變化至L電平(警報(bào)狀態(tài))，且L電平被維持達(dá)設(shè)定的特定時(shí)間段。即使在輸入端子IN信號(hào)在L電平得以維持的特定時(shí)間內(nèi)變化至L電平(ON)的情況下，輸出端子OUT信號(hào)也不會(huì)變化至H電平(0N)。在該特定時(shí)間段之后，當(dāng)存在保護(hù)檢測(cè)狀態(tài)、且輸入端子信號(hào)處于L電平(ON)時(shí)，警報(bào)狀態(tài)持續(xù)直至這些狀態(tài)都消除。(3)當(dāng)外部警報(bào)輸入時(shí)的操作(圖19)當(dāng)L電平(警報(bào)狀態(tài))信號(hào)從外部輸入至警報(bào)端子AE時(shí)，輸出端子OUT信號(hào)變化至柔性斷路(OFF)信號(hào)。當(dāng)H電平(非警報(bào)狀態(tài))信號(hào)從外部輸入至警報(bào)端子AE時(shí)，輸出端子OUT信號(hào)變回H電平(ON)信號(hào)。并且，在專利文獻(xiàn)I到5中示出了柔性斷路技術(shù)，在專利文獻(xiàn)I到3中公開了用來根據(jù)CR時(shí)間常數(shù)電路的輸出而降低柵極電壓的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)4和5中公開了用來通過改變電阻器的電壓分壓值而降低柵電壓的技術(shù)。相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I JP-A-5-219752專利文獻(xiàn)2 JP-A-6-152353專利文獻(xiàn)3 JP-A-2007-104805專利文獻(xiàn)4 JP-A-2001-197724專利文獻(xiàn)5 JP-A-2006-353093本發(fā)明的概要本發(fā)明要解決的問題然而，至今為止，對(duì)于每一個(gè)系統(tǒng)而言，用作為開關(guān)元件的IGBT 61的等級(jí)不同，意味著有關(guān)斷路電路52的斷路特性(輸出端子OUT的電壓-電流特性和輸出端子OUT的電壓波形)的要求不同。因此，存在為 每一個(gè)系統(tǒng)檢查構(gòu)成斷路電路52的p-MOSFET 57 (或者未示出的n-MOSFET)的需要，且驅(qū)動(dòng)IC 500的制造成本增加。斷路特性主要由p-MOSFET的特性確定。對(duì)于n-MOSFET的情況也一樣。并且，在專利文獻(xiàn)I到5中，可用來根據(jù)系統(tǒng)隨意地選擇柔性斷路特性的半導(dǎo)體器件(驅(qū)動(dòng)IC)沒有給出描述。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供可用來容易地選擇適合系統(tǒng)的短路電路的短路特性的低成本半導(dǎo)體器件，因此解決了上述問題。解決問題的手段為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)權(quán)利要求I所述的本發(fā)明，具有檢測(cè)開關(guān)元件的異常狀態(tài)并輸出使得該開關(guān)元件斷路的信號(hào)的斷路電路的半導(dǎo)體器件被配置成該斷路電路具有電阻器電路，其確定使得開關(guān)元件斷路的信號(hào)的轉(zhuǎn)換特性，且該電阻器電路具有一個(gè)或多個(gè)電路元件，且使得開關(guān)元件斷路的信號(hào)的轉(zhuǎn)換特性可通過改變?cè)撘粋€(gè)或多個(gè)電路元件的連接而改變。并且，根據(jù)如權(quán)利要求2所述的本發(fā)明，良好的是如權(quán)利要求I所述的本發(fā)明使得可選擇平緩下降的信號(hào)，從而柔性地?cái)嗦吩撻_關(guān)元件。并且，根據(jù)如權(quán)利要求3所述的本發(fā)明，如權(quán)利要求I所述的本發(fā)明使得斷路電路具有第一 n-溝道型MOSFET且電阻器電路串聯(lián)地連接至第一 n_溝道型M0SFET。并且，根據(jù)如權(quán)利要求4所述的本發(fā)明，良好的是如權(quán)利要求I所述的本發(fā)明使得該電阻器電路由非線性元件和線性元件構(gòu)成，且該非線性元件和線性元件中的一個(gè)或兩個(gè)是可選擇的。 并且，根據(jù)如權(quán)利要求5所述的本發(fā)明，如權(quán)利要求4所述的本發(fā)明使得該非線性元件是其柵極和漏極相連接的第二 n-溝道型MOSFET、或者是一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的p_n 二極管，且線性元件是電阻器或短路布線。并且，根據(jù)如權(quán)利要求6所述的本發(fā)明，良好的是如權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的本發(fā)明使得設(shè)置了多個(gè)非線性元件，且該非線性元件中的任一個(gè)是可選擇的。并且，根據(jù)如權(quán)利要求7所述的本發(fā)明，良好的是如權(quán)利要求I或權(quán)利要求4所述的本發(fā)明使得構(gòu)成該電阻器電路的電路元件的連接的變更使用開關(guān)導(dǎo)體來進(jìn)行。并且，根據(jù)如權(quán)利要求8所述的本發(fā)明，良好的是如權(quán)利要求7所述的本發(fā)明使得該開關(guān)導(dǎo)體是圖案化于半導(dǎo)體襯底上的鋁、金、銅的接合線、或鋁布線或多晶硅布線。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明，僅僅通過改變構(gòu)成電阻器電路的非線性元件和線性元件的開關(guān)導(dǎo)體(接合線、鋁布線或多晶硅布線)的連接狀態(tài)，可容易地獲得適合構(gòu)成任一種系統(tǒng)的開關(guān)元件(IGBT)的柔性斷路特性。不需要每次重新制備最優(yōu)驅(qū)動(dòng)IC來獲得適合任一種系統(tǒng)的柔性斷路特性，通過改變同一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC的電阻器電路中的開關(guān)導(dǎo)體的連接狀態(tài)就可獲得適合構(gòu)成任一種系統(tǒng)的開關(guān)元件的柔性斷路特性，意味著可減少驅(qū)動(dòng)IC的制造成本。通過呈現(xiàn)優(yōu)選作為本發(fā)明示例的實(shí)施例的附圖和相關(guān)描述，本發(fā)明上述和其他目的、特性、以及優(yōu)勢(shì)將變得清楚。附圖簡(jiǎn)述
[圖I]圖I是本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的主要部分配置圖。[圖2]圖2是示出了輸出端子OUT的電壓-電流特性的示圖[圖3]圖3是輸出端子OUT電壓波形圖。[圖4]圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的主要部分配置圖。[圖5]圖5是示出了輸出端子OUT的電壓-電流特性的示圖。[圖6]圖6是輸出端子OUT電壓波形圖。[圖7]圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的主要部分配置圖。[圖8]圖8是示出了輸出端子OUT的電壓-電流特性的示圖。[圖9]圖9是輸出端子OUT電壓波形圖。[圖10]圖10是示出當(dāng)馬達(dá)由IGBT驅(qū)動(dòng)時(shí)的系統(tǒng)的框圖。[圖11]圖11是示出驅(qū)動(dòng)IC500的配置的框圖。[圖12]圖12是目前已知驅(qū)動(dòng)IC的主要部分電路圖、以及包括驅(qū)動(dòng)1C、主驅(qū)動(dòng)器、IGBT、以及馬達(dá)的系統(tǒng)的框圖。[圖13]圖13是在異常操作時(shí)輸出端子OUT的電流-電壓特性的示圖。[圖14]圖14是在異常操作時(shí)輸出端子OUT電壓波形的示圖。[圖15]圖15是目前已知系統(tǒng)的主要部分配置圖。[圖16]圖16是電源電壓(VCC)下降保護(hù)操作的時(shí)序圖。[圖17]圖17是過電流(OC)保護(hù)操作的時(shí)序圖。[圖18]圖18是過熱(OH)保護(hù)操作的時(shí)序圖。[圖19]圖19是當(dāng)外部警報(bào)輸入時(shí)的操作的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式將使用以下實(shí)施例來描述一實(shí)施方式。實(shí)施例I圖I是本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的主要部分配置圖。半導(dǎo)體器件是驅(qū)動(dòng)IC100，其驅(qū)動(dòng)控制馬達(dá)70的IGBT 61 (n-溝道類型)。驅(qū)動(dòng)IC 100包括輸出級(jí)電路I、斷路電路2、邏輯電路3、以及警報(bào)信號(hào)處理電路4，且這些電路被形成在半導(dǎo)體襯底101中。輸出級(jí)電路I包括其源極連接至電源端子VCC的p-MOSFET 6、以及其漏極連接至p-MOSFET 6的漏極且其源極連接至接地端子PGND的n-MOSFET 7。并且，斷路電路2包括電阻器電路5和n-MOSFET 8，其中電阻器電路5由n-MOSFET9、電阻器10和開關(guān)導(dǎo)體11形成。n-MOSFET 9是二極管連接的，且具有與二極管的V-I(電壓-電流)特性類似的V-I特性。并且，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)體11切換至A狀態(tài)時(shí)電阻器電路5變成n-MOSFET 8，而當(dāng)開關(guān)導(dǎo)體11切換至B狀態(tài)時(shí)電阻器電路5變成電阻器10，且當(dāng)開關(guān)導(dǎo)體11切換至C狀態(tài)時(shí)電阻器電路5呈現(xiàn)短路狀態(tài)。在C狀態(tài)中，開關(guān)導(dǎo)體11變成斷路導(dǎo)體。n-M0SFET 9的柵極和漏極相連接，從而形成非線性元件。n-M0SFET 9可用一個(gè)未示出的P-n 二極管、或串聯(lián)連接的多個(gè)p-n 二極管所替代。并且，電阻器10此處被示為線性元件。進(jìn)一步地，此處短路布線(C狀態(tài))也被包括在線性元件中。并且，開關(guān)導(dǎo)體是圖案化于半導(dǎo)體襯底上的鋁、金、或銅的接合線、或鋁布線、多晶硅布線等。
來自驅(qū)動(dòng)IC 100的輸出端子OUT的信號(hào)被輸入至驅(qū)動(dòng)IGBT 61的主驅(qū)動(dòng)器69，且來自主驅(qū)動(dòng)器69的信號(hào)被輸入到IGBT 61的柵極。作為馬達(dá)控制元件的IGBT 61控制馬達(dá)70。還存在其中省略了主驅(qū)動(dòng)器69，且來自輸出端子OUT的信號(hào)被直接輸入至IGBT 61的柵極的情況。在驅(qū)動(dòng)IC 100中，在正常操作時(shí)，正常操作信號(hào)被輸入至輸入端子IN，且柵極信號(hào)經(jīng)由邏輯電路3被施加至輸出級(jí)電路I的p-MOSFET 6和n-MOSFET 7。導(dǎo)通-截止信號(hào)從輸出端子OUT傳輸至IGBT 61的柵極，且該IGBT 61執(zhí)行正常操作。與圖12中的主驅(qū)動(dòng)器一樣，主驅(qū)動(dòng)器69用作一種電流放大器，其放大輸入部分的動(dòng)作，由此汲取累積在IGBT61的柵極上的電荷。圖2是示出了輸出端子OUT的電壓-電流特性的示圖。在圖2中，一起示出了n-MOSFET 9和電阻器10的電壓-電流特性。n-MOSFET 9的電壓-電流特性與二極管的正向特性類似。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)體11處于A狀態(tài)時(shí)，電壓-電流特性是n-MOSFET 8和n_M0SFET9串聯(lián)連接時(shí)的特性。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)體11處于B狀態(tài)時(shí)，電壓-電流特性是n-MOSFET 8和電阻器10串聯(lián)連接時(shí)的特性。并且，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)體11處于C狀態(tài)時(shí)，電壓-電流特性是n-M0SFET8的特性。通過切換開關(guān)導(dǎo)體11,可容易地改變輸出端子OUT的電壓-電流特性。圖3是輸出端子OUT電壓波形圖。如圖2中所示，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)導(dǎo)體11，當(dāng)輸出端子OUT從H電平變化至L電平時(shí)，可容易地改變電壓的下降波形。下降波形越平緩，IGBT61的斷路越柔性，并且越可防止IGBT 61的損壞。響應(yīng)于諸如過電壓或過熱之類的異常操作，累積在IGBT 61的柵極處的電荷通過經(jīng)由警報(bào)信號(hào)處理電路4和邏輯電路3截止p-MOSFET 6和n_M0SFEI7且導(dǎo)通n-M0SFET 8，而經(jīng)由主驅(qū)動(dòng)器69和n-M0SFET 8來汲取(準(zhǔn)確地說，在使用主驅(qū)動(dòng)器69時(shí)，以與圖12中相同的方式，斷路電路2從主驅(qū)動(dòng)器69的輸入部分汲取電流，且主驅(qū)動(dòng)器69放大輸入部分的動(dòng)作，由此汲取累積在IGBT 61的柵極處的電荷)。此時(shí)，通過選擇開關(guān)導(dǎo)體11的狀態(tài)而汲取所累積的電荷，從而輸出端子OUT的電壓的下降平緩，可導(dǎo)致IGBT 61的柔性斷路。然而，當(dāng)輸出端子OUT的電壓的下降太過平緩時(shí)，出現(xiàn)諸如IGBT 61的截止損耗增加之類的問題，意味著有必要選擇開關(guān)導(dǎo)體11的連接狀態(tài)，以使構(gòu)成適合IGBT 61的電阻器電路5。并且，在輸出端子OUT的電壓變得足夠低的階段(宿開關(guān)電壓)，輸出級(jí)電路I的n-M0SFET 7 導(dǎo)通，且 IGBT 61 截止。僅僅通過選擇開關(guān)導(dǎo)體11的連接狀態(tài)(A、B、或C)，可隨意地改變斷路電路2的斷路特性(使得開關(guān)元件(IGBT)斷路的信號(hào)的轉(zhuǎn)換特性)。并且，通過選擇A或B狀態(tài)作為開關(guān)導(dǎo)體11的連接狀態(tài)，可使得斷路電路2的斷路特性成為柔性斷路特性。迄今為止，盡管已根據(jù)本發(fā)明重新選擇、或重新設(shè)計(jì)了最優(yōu)驅(qū)動(dòng)IC來適合系統(tǒng)，通過改變同一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC 100的電阻器電路5中的開關(guān)導(dǎo)體11的連接狀態(tài)，可對(duì)各種系統(tǒng)作出響應(yīng)。因此，可降低驅(qū)動(dòng)IC 100的制造成本。并且，作為使用可在5V區(qū)域的低電壓處驅(qū)動(dòng)的n-溝道型MOSFET (n-M0SFET 8)構(gòu)成的斷路電路2，如上所述地，不再有必要向斷路電路2提供可在OV和電池VB電壓之間變 化的柵極信號(hào)。并且，由于構(gòu)成斷路電路2的MOSFET 9和電阻器10所占用的面積較小，且n_型MOSFET 8可能小于目前已知的p-型MOSFET 47，因此它們不會(huì)成為成本上升的因素，且與使用目前已知的P-型MOSFET 47的斷路電路57相比可降低成本。實(shí)施例2圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的主要部分配置圖。半導(dǎo)體器件是驅(qū)動(dòng)控制馬達(dá)70的IGBT 61的驅(qū)動(dòng)IC 200。每一個(gè)電路都被形成在半導(dǎo)體襯底201上。與圖I的區(qū)別在于，電阻器電路5由多個(gè)n-MOSFET構(gòu)成，且使用開關(guān)導(dǎo)體11來在這些n-MOSFET之間切換。此處，盡管示出了兩個(gè)n-MOSFET (n_M0SFET9a和n_M0SFET9b)的情況，可進(jìn)一步提供更多數(shù)量的n-MOSFET。圖5是示出了輸出端子OUT的電壓-電流特性的示圖。通過改變開關(guān)導(dǎo)體11的連接狀態(tài)來執(zhí)行n-M0SFET9a和9b之間的切換，且可采取其中通過改變輸出端子OUT的電壓的下降特性(使得開關(guān)元件(IGBT)斷路的信號(hào)的轉(zhuǎn)換特性)可能實(shí)現(xiàn)IGBT 61的柔性斷路的最優(yōu)狀態(tài)，如圖6中所示。由于充分地改變了開關(guān)導(dǎo)體11的連接狀態(tài)，可容易地實(shí)現(xiàn)切換。實(shí)施例3圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的主要部分配置圖。半導(dǎo)體器件是驅(qū)動(dòng)控制馬達(dá)70的IGBT 61的驅(qū)動(dòng)IC 300。每一個(gè)電路都被形成在半導(dǎo)體襯底301中。與圖I的差異在于構(gòu)成電阻器電路5的n-MOSFET 9和電阻器10通過開關(guān)導(dǎo)體11并聯(lián)連接。圖8是示出了輸出端子OUT的電壓-電流特性的示圖。相比單獨(dú)n-M0SFET9的情況，電壓-電流特性以低電壓區(qū)中的電流增大的方式變化。以此方式，通過也使用開關(guān)導(dǎo)體11組合n-M0SFET 9和電阻器10，可改變輸出端子OUT的電壓的下降特性(使得開關(guān)元件(IGBT)斷路的信號(hào)的轉(zhuǎn)換特性)，如圖9中所示。如前所述，通過事先形成多個(gè)n-M0SFET和電阻器作為電阻器電路5，且使用開關(guān)導(dǎo)體11執(zhí)行其連接，可容易地采用適合構(gòu)成系統(tǒng)的IGBT的電阻器電路5。并且，因?yàn)榭蓪?duì)具有同一個(gè)驅(qū)動(dòng)IC的各種系統(tǒng)作出響應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)制造成本的減少。在圖7中，盡管示出了其中各形成了一個(gè)n-M0SFET 9和一個(gè)電阻器10的情況，可各自形成多個(gè)，且其中其組合被選擇為獲得適合該系統(tǒng)的柔性斷路特性。并且，在實(shí)施例I和3中，可如此配置通過多個(gè)串聯(lián)電阻器構(gòu)成的電阻器10可選擇電阻器10的電阻值，且開關(guān)導(dǎo)體11可連接至這些串聯(lián)電阻器中的任何連接點(diǎn)。上文的描述僅示出了本發(fā)明的原理。進(jìn)一步地，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可能有大量修改和改變，本發(fā)明并不限于上述示出和描述出的準(zhǔn)確的配置和應(yīng)用，且根據(jù)所附權(quán)利要求及其等效物，所有的相應(yīng)修改示例和等效物被視為落在本發(fā)明范圍內(nèi)。附圖標(biāo)記和符號(hào)的描述I輸出級(jí)電路2斷路電路3邏輯電路4警報(bào)信號(hào)處理電路5電阻器電路6p-M0SFET (輸出級(jí)電路)
7n_M0SFET (輸出級(jí)電路)8n-M0SFET (斷路電路)9，9a, 9b n-MOSFET (源極和漏極連接，電阻器電路)10電阻器11開關(guān)導(dǎo)體(接合線等)61 IGBT (n-溝道型)69主驅(qū)動(dòng)器 70 馬達(dá)100，200，300 驅(qū)動(dòng) IC101，201，301 半導(dǎo)體襯底
權(quán)利要求
1.一種具有斷路電路的半導(dǎo)體器件，所述斷路電路檢測(cè)開關(guān)元件的異常狀況并輸出使得所述開關(guān)元件斷路的信號(hào)，所述半導(dǎo)體器件的特征在于 所述斷路電路具有電阻器電路，所述電阻器電路確定使所述開關(guān)元件斷路的信號(hào)的轉(zhuǎn)換特性， 所述電阻器電路具有一個(gè)或多個(gè)電路元件，以及 使所述開關(guān)元件斷路的信號(hào)的所述轉(zhuǎn)換特性可通過改變所述一個(gè)或多個(gè)電路元件的連接來改變。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，為了使得所述開關(guān)元件柔性地?cái)嗦?，可選擇平緩下降的信號(hào)。
3.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述斷路電路具有第一η-溝道型MOSFET且所述電阻器電路串聯(lián)地連接至所述第一 η-溝道型M0SFET。
4.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述電阻器電路由非線性元件和線性元件構(gòu)成，且所述非線性元件和線性元件中的一個(gè)或兩個(gè)是可選擇的。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述非線性元件是其柵極和漏極相連接的第二 η-溝道型M0SFET、或者是一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的p-η 二極管，且所述線性元件是電阻器或短路布線。
6.如權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，設(shè)置了多個(gè)非線性元件，且所述非線性元件中的任一個(gè)是可選擇的。
7.如權(quán)利要求I或4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，構(gòu)成所述電阻器電路的電路元件的連接的變更使用開關(guān)導(dǎo)體來進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述開關(guān)導(dǎo)體是圖案化于半導(dǎo)體襯底上的鋁、金、銅的接合線、或鋁布線或多晶硅布線。
全文摘要
本發(fā)明提供低成本的半導(dǎo)體器件，使用該半導(dǎo)體器件可容易地選擇適合系統(tǒng)的IGBT柔性斷路特性。驅(qū)動(dòng)IC(100)包括輸出級(jí)電路(1)、斷路電路(2)、邏輯電路(3)、以及警報(bào)信號(hào)處理電路(4)，斷路電路(2)包括電阻器電路(5)和n-MOSFET(8)，且電阻器電路(5)由n-MOSFET(9)、電阻器(10)、和開關(guān)導(dǎo)體(11)形成。通過將電阻器電路(5)的開關(guān)導(dǎo)體(11)在A、B和C狀態(tài)之間切換，可容易地選擇適合系統(tǒng)的IGBT(61)的斷路特性。
文檔編號(hào)H03K17/687GK102640419SQ201180004802
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者大江崇智, 西尾實(shí) 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社