[发明专利]半导体装置

说明书

提供了一种能够确保噪声耐量并且比现有开关速度快的半导体装置。本发明的半导体装置包括功率半导体元件、连接到功率半导体元件的栅极端子的栅极下拉电路、连接在输入端子和功率半导体元件的栅极端子之间的栅极电阻，栅极下拉电路具有在输入到输入端子的信号为低电位时从功率半导体元件的栅极电容抽出电荷的恒定电流电路。

技术领域

本发明涉及使用在汽车的内燃机点火装置中的半导体装置，尤其涉及包括执行开关功能的功率半导体元件并且具备下拉功率半导体元件的栅极的功能的半导体装置。

背景技术

在汽车用内燃机的点火装置中使用了内置功率半导体元件的半导体装置，所述功率半导体元件开关控制点火线圈的初级侧电流。图7示出了将IGBT(Insulated GateBipolar Transistor)用作功率半导体元件的现有的内燃机点火用半导体装置的构成示例。在图7中示出了具备发动机控制单元(ECU:Engine Control Unit)701、点火用半导体集成电路(IC:Integrated Circuit)702、点火线圈703、电压源704和火花塞705的点火用半导体装置700。

点火用IC 702包括控制点火线圈703的初级电流导通/阻断的IGBT 723、栅极电阻721、对IGBT 723的集电极电压进行钳位的齐纳二极管722、连接到点火线圈703的一端的C端子(集电极)、连接到接地电位的E端子(发射极)以及连接到ECU 701且作为输入端子的G端子。因此，点火用IC 702具有作为它的端子的C端子、E端子和G端子这三个端子。

这里，将描述在图7中示出的点火用半导体装置700的动作。ECU 701向G端子输出控制点火用IC 702的IGBT 723的导通/截止的信号。例如，当从ECU 701向G端子输入5V电压时，IGBT 723导通，当向G端子输入0V时，IGBT 723截止。

接下来，利用图3A至图3C来描述在图7中示出的点火用半导体装置700的动作波形。首先，如图3C所示，当从ECU 701向G端子输入H(高)电平的导通信号VG时，IGBT 723导通，集电极电流I_c从电压源704(例如，14V)经由点火线圈703的初级线圈731向C端子开始流动(t1)。关于该集电极电流I_c，dI/dt由初级线圈731的电感和施加电压决定。其次，当从ECU701向G端子输入L(低)电平的截止信号VG时，IGBT 723截止，I_c急剧减小(t2)。由于I_c的该急剧的变化，导致初级线圈731的两端电压急剧增大。同时，点火线圈703的次级线圈732的两端电压也增加到数10kV(例如，30kV)，并且该电压被施加到火花塞705上。火花塞705在施加电压为约10kV以上时放电。

进一步，将详细描述紧接着t2的10微秒左右期间的动作。当IGBT 723的集电极电压V_c超过齐纳二极管722的耐压V_zd时，电流经由齐纳二极管722流到栅极电阻721。据此，IGBT 723的栅极电压VG_out和集电极电压V_c维持VG_out≒V_th、V_c≒V_zd的关系直到初级线圈731的能量释放完毕。当初级线圈731的能量释放完毕时，VG_out和V_c下降至VG_out＝0V、V_c＝V_B。这里，V_th为IGBT 723的阈值电压，V_B为电源电压。并且，上述的VG_out≒V_th为用于使IGBT723稍微导通的条件，是不会使IGBT 723完全导通而使集电极电压V_c≒0，也不是使V_c变为V_zd以上的条件。

现有技术文献

专利文献