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公開番号2025108948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002514
出願日2024-01-11
発明の名称半導体装置、電子機器、車両
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人佐野特許事務所
主分類H02J 7/00 20060101AFI20250716BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電源逆接続保護機能とアクティブクランプ機能を両立する。
【解決手段】半導体装置1は、電源端子T1、出力端子T2及び接地端子T4と、出力端子T2と導通する内部出力ノードOUT_Rと、接地端子T4と導通する内部接地ノードGND_INTと、電源端子T1と出力端子T2との間に接続される出力トランジスタ10と、出力トランジスタ10を駆動するゲートドライバ31と、接地端子T4が電源端子T1よりも高電位であるときにゲートドライバ31に依ることなく出力トランジスタ10をオン状態とする逆接保護回路110と、内部出力ノードOUT_Rが内部接地ノードGND_INTよりも低電位であるときにゲートドライバ31のオフ時スルーレートを引き上げるスルーレート制御回路130と、を備える。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
電源端子、出力端子及び接地端子と、
前記出力端子と導通するように構成された内部出力ノードと、
前記接地端子と導通するように構成された内部接地ノードと、
前記電源端子と前記出力端子との間に接続される出力トランジスタと、
前記出力トランジスタを駆動するように構成されたゲートドライバと、
前記接地端子が前記電源端子よりも高電位であるときに前記ゲートドライバに依ることなく前記出力トランジスタをオン状態とするように構成された逆接保護回路と、
前記内部出力ノードが前記内部接地ノードよりも低電位であるときに前記ゲートドライバのオフ時スルーレートを引き上げるように構成されたスルーレート制御回路と、
を備える、半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記逆接保護回路は、
前記出力トランジスタの制御端と前記接地端子との間に直列接続された第１抵抗及び第１トランジスタと、
カソードが前記第１トランジスタの制御端に接続されてアノードが前記内部接地ノードに接続された第１ダイオードと、
前記第１トランジスタの制御端と前記接地端子との間に接続された第２抵抗と、
を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１ダイオードは、前記半導体装置の基板から電気的に分離されるように構成されたポリシリコンダイオードである、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記スルーレート制御回路は、前記内部出力ノードが前記内部接地ノードよりも低電位であるか否かに応じて前記出力トランジスタのオフ遷移期間に前記ゲートドライバで生成されるゲート電流の大きさを切り替える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記スルーレート制御回路は、
前記内部接地ノードと前記内部出力ノードとの間に接続された第３抵抗と、
前記内部出力ノードが前記内部接地ノードよりも低電位であるときに前記第３抵抗に流れる電流信号をミラーしてスルーレート制御信号を生成するように構成されたカレントミラーと、
前記スルーレート制御信号の出力端と前記内部出力ノードとの間に接続された第４抵抗と、
カソードが前記スルーレート制御信号の出力端に接続されてアノードが前記内部出力ノードに接続された第２ダイオードと、
を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記出力端子と前記内部出力ノードとの間に接続された抵抗をさらに備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記出力トランジスタの両端間電圧をクランプ電圧以下に制限するように構成されたアクティブクランプ回路をさらに備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
請求項１～７のいずれかに記載の半導体装置と、
前記半導体装置の前記出力端子に接続される負荷と、
を備える、電子機器。
【請求項９】
前記負荷は、誘導性負荷である、請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
請求項８に記載の電子機器を備える、車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置、電子機器及び車両に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
本願出願人は、車載向けの半導体装置（例えばＩＰＤ［intelligent power device］又はＳＰＳ［smart power switch］）に関して、これまでに数多くの新技術を提案している（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１７／１８７７８５号
【０００４】
［概要］
しかし、従来の半導体装置は、電源逆接続時の保護機能（特にアクティブクランプ機能との両立）について検討の余地があった。
【０００５】
例えば、本開示に係る半導体装置は、電源端子、出力端子及び接地端子と、前記出力端子と導通するように構成された内部出力ノードと、前記接地端子と導通するように構成された内部接地ノードと、前記電源端子と前記出力端子との間に接続される出力トランジスタと、前記出力トランジスタを駆動するように構成されたゲートドライバと、前記接地端子が前記電源端子よりも高電位であるときに前記ゲートドライバに依ることなく前記出力トランジスタをオン状態とするように構成された逆接保護回路と、前記内部出力ノードが前記内部接地ノードよりも低電位であるときに前記ゲートドライバのオフ時スルーレートを引き上げるように構成されたスルーレート制御回路と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、半導体装置を備えた電子機器の一構成例を示す図である。
図２は、半導体装置の全体構成を示す図である。
図３は、アクティブクランプ回路の一構成例を示す図である。
図４は、アクティブクランプ動作の一例を示す図である。
図５は、半導体装置の第１実施形態（比較例）を示す図である。
図６は、第１実施形態のターンオフ挙動を示す図である。
図７は、半導体装置の第２実施形態を示す図である。
図８は、第２実施形態のターンオフ挙動を示す図である。
図９は、半導体装置に集積化されるダイオードの概略構成を示す図である。
図１０は、車両の外観を示す図である。
【０００７】
［詳細な説明］
＜電子機器＞
図１は、半導体装置を備えた電子機器の一構成例を示す図である。本構成例の電子機器Ａは、半導体装置１と、直流電源２と、負荷３とを備える。直流電源２は、車載バッテリであってもよい。負荷３は、エンジン制御用ＥＣＵ［electronic control unit］、エアコン、ボディ機器などであってもよい。
【０００８】
半導体装置１は、直流電源２と負荷３との間を導通／遮断するハイサイドスイッチＩＣ（ＩＰＤの一種）である。本図に即して述べると、半導体装置１は、出力トランジスタ１０（例えばＮＭＯＳＦＥＴ［N-channel type metal oxide semiconductor field effect transistor］）と、コントローラ１１と、を集積化して成る。
【０００９】
なお、本明細書において、ＭＯＳＦＥＴとは、ゲートの構造が、「導電体又は抵抗値が小さいポリシリコン等の半導体からなる層」、「絶縁層」及び「Ｐ型、Ｎ型又は真性の半導体層」の少なくとも３層からなるトランジスタをいう。つまり、ＭＯＳＦＥＴのゲートの構造は、金属、酸化物及び半導体の３層構造に限定されない。
【００１０】
また、半導体装置１は、装置外部との電気的な接続を確立するための手段として、外部端子Ｔ１～Ｔ４を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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