[发明专利]半导体装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有开关元件和进行用于对该开关元件的过电流保护、过热保护的控制的控制电路的半导体装置。并且，涉及该半导体装置的控制方法。

背景技术

作为进行大电流的开关动作的开关元件(功率半导体元件)，使用了功率MOSFET或绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor：IGBT)等。在使用这样的开关元件的半导体装置中，在由于负载的短路等而使过电流流动、或者发生过度的温度上升的情况下，有时开关元件受到破坏。因此，有效的是，在流过开关元件的电流超过规定的值的情况下进行强制性地切断该开关元件的动作(过电流保护动作)、在该开关元件过热而使其温度超过规定的值的情况下进行强制性地切断该开关元件的动作(过热保护动作)。

此时，也能够通过将例如热电偶等的温度检测元件安装在半导体芯片上来测定温度，然而在使用与半导体芯片分开的温度检测元件的情况下，没有延迟地准确测定半导体芯片自身的温度是困难的。因此，有效的是，与开关元件(功率MOSFET、IGBT等)一样在半导体芯片(半导体晶片)中也形成有温度检测用的元件。此时，为了不增大芯片面积，在专利文献1中记载了一种使用开关元件(功率MOSFET)自身的一部分用于温度检测的技术。在该技术中，在使功率MOSFET从断开状态处于接通状态后立即，调查例如在功率MOSFET的结构中形成的pn结(寄生二极管)的反方向电流。

在专利文献1记载的技术中，通过测定寄生二极管的反向恢复时间(或者反向恢复电流)来估计温度。这里测定的温度是构成开关元件(功率MOSFET)自身的一部分的pn结的温度，因而与使用温度检测用的元件的情况相比，可以进行更准确且没有延迟的温度测定。并且，无需在半导体芯片中单独形成温度检测用的结构。

在IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)中，形成有开关元件的开关元件芯片和形成有进行上述的控制(过电流保护动作、过热保护动作)的控制电路的控制电路芯片被密封在相同的封装内。由此，可以安全使用开关元件。

【专利文献1】日本特开2011－142700号公报

然而，作为开关元件的温度上升的原因之一，有时在开关元件的接通时大电流流过。因此，开关元件的温度最高多数情况是在开关元件接通而经过一定时间后。

与此相对，在上述技术中测定温度仅是在开关元件从断开到接通后立即的状态。因此，在上述技术中，监视原本最高温度的必要性高，在温度最高的时点进行测定是困难的。

即，得到可以通过准确监视温度来合适进行过热保护动作的半导体装置是困难的。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作成的，本发明的目的是提供解决上述问题的发明。

为了解决上述课题，本发明采用以下所示的结构。

本发明的半导体装置具有：形成有开关元件的开关元件芯片；和控制电路芯片，其形成有控制电路，且与所述开关元件芯片分开，该控制电路在所述开关元件过热时进行切断所述开关元件的过热保护动作，其特征在于，在所述开关元件芯片中，输出从所述开关元件的动作电流分支出的检测电流，该半导体装置具有：第1感应元件，其设置在所述开关元件芯片上，并被构成为检测出所述检测电流流过时的输出电压的结构；和第2感应元件，其设置在所述开关元件芯片的外部，并被构成为检测出所述检测电流流过时的输出电压的结构，所述控制电路通过所述第2感应元件的输出电压来检测所述动作电流，且利用所述第2感应元件的输出电压和检测出的所述动作电流来进行所述过热保护动作。

本发明按以上方式构成，因而可以得到一种可以通过准确监视温度来适当地进行过热保护动作的半导体装置。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的半导体装置的电路图。

图2是平面型的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的截面图(a)、电路图标号(b)、等效电路(c)。

图3是在本发明的第1实施方式的半导体装置中使用的IGBT的俯视图。

图4是平面型的功率MOSFET的截面图(a)、等效电路(b)。

图5是示出本发明的第1实施方式的半导体装置(半导体模块)的结构的截面图。

图6是本发明的第2实施方式的半导体装置的电路图。

图7是在本发明的第2实施方式的半导体装置中检测的监视电压V_S的时间变化的一例的图。

标号说明