[发明专利]对施加到半导体开关元件的电压进行测定的半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别涉及对施加到半导体开关元件的电 压进行测定的半导体装置。

背景技术

在变换器(inverter)等的在电动机的旋转速度控制和交流电源装 置等中使用的半导体开关元件装置中，为了检测出半导体开关元件处 于过电流状态的情况，例如采用对使电流通过该半导体开关元件而流 过时的导通电压进行测定的方法。

在变换器等中使用的驱动电路内置的IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)的过电流保护，例如以如下方式进行。即， 对IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)芯 片设置电流传感器，连接电流传感器和电阻，对该电阻的两端电压进 行监控。而且，在规定以上的电压产生的情况下，在IGBT芯片中产生 过电流的情况下，切断向IGBT芯片的栅极信号，或输出错误信号。

作为具备半导体开关元件，进行施加到该半导体开关元件的电压 的测定等的结构，例如，在日本专利申请特开平05-030727号公报(专 利文献1)中公开有以下的变压器。即，在光触发晶闸管(optically triggered thyristor)的阳极和阴极之间，串联连接齐纳二极管，与该齐 纳二极管并联地连接第二电阻和LED的串联连接体。

此外，在日本专利申请特开昭53-163919号公报(专利文献2) 中公开有以下的结构。即，检测功率晶体管的导通电压的导通电压检 测器包含：不较大地产生功率损耗的高电阻、用于不对比较器赋予过 大电压输入的箝位用齐纳二极管、以及与齐纳二极管串联连接的二极 管。

此外，在日本专利申请特开昭61-121115号公报(专利文献3) 中公开有以下的结构。即，其具备：在螺线管的一端与驱动元件的集 电极的连接部连接的第一电阻、与第一电阻串联连接第二电阻、与第 二电阻并联连接的电容器、以及与第二电阻并联连接的齐纳二极管。

此外，在日本专利申请特开2006-136086号公报(专利文献4) 中公开有以下的结构。即，在成为电流检测的对象的MOSFET的源极 -漏极之间连接第一电阻体和第二电阻体的串联电路，通过由第一电 阻体和第二电阻体构成的电压分压电路对MOSFET的导通电压进行分 压并引入感测电路，换算为电流，对流过MOSFET的电流进行感测。 在该结构中，由第一电阻体和第二电阻体构成的电压分压电路的电压 分压比根据温度而变化，当温度上升时电压分压比变大。

此外，在日本专利申请特开平05-184133号公报(专利文献5) 中公开有以下的结构。即，在各光晶闸管(optical thyristor)的阳极和 阴极之间串联连接有电容器和电阻，其连接点经由二极管和第一齐纳 二极管连接于晶体管的基极。与第二齐纳二极管并联地连接有上述晶 体管的集电极和发射极。

可是，为了以上述方式对IGBT芯片设置电流传感器，在芯片设计 中需要使主电流和电流传感器电流的比率为固定的高度的技术。在主 电流和电流传感器电流的比率中偏差较大的情况下，有不是过电流的 电流却切断栅极信号的错误工作、和虽然是过电流却不切断栅极信号 的错误工作等发生的情况。

此外，也可以考虑经由高耐压的二极管监控IGBT的集电极电位， 在驱动电路中实施保护工作的结构。可是，在这样的结构中，需要具 有电源电压以上的耐压的二极管，此外，监控用的IC(Integrated Circuit， 集成电路)等也需要高价的IC。此外，由于IGBT的集电极-发射极 间的电压变化变大，所以容易发生上述的错误工作。

可是，在专利文献1～5中没有公开用于解决上述问题点的结构。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种半 导体装置，能够以简单的结构来高精度地测定施加到半导体开关元件 的电压。

本发明的一个方面的半导体装置具备：半导体开关元件，其具备 第一导通电极和第二导通电极；电压测定电路，用于对半导体开关元 件的第一导通电极和第二导通电极之间的电压进行测定，电压测定电 路包含：恒压元件，与半导体开关元件并联连接，将在半导体开关元 件的导通方向上施加的电压限制为规定值；控制用开关，与恒压元件 并联连接；以及开关控制部，在半导体开关元件被切断时使控制用开 关导通，在半导体开关元件被接通时使控制用开关断开。