本發(fā)明涉及一種半導體裝置。

背景技術：

以往，作為用于內(nèi)燃機的點火等的半導體裝置，已知有處理大電力的功率半導體裝置。已知驅(qū)動這樣的功率半導體裝置的電路具備對該功率半導體裝置的加熱等的異常狀態(tài)進行檢測，并以不對內(nèi)燃機產(chǎn)生影響的方式進行保護的電路。(例如，參考專利文獻1至3)。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-45514號公報

專利文獻2：日本特開2006-37822號公報

專利文獻3：日本特開2012-36848號公報

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

然而，在形成這樣的單芯片點火器的情況下，在半導體基板上形成有n溝道型的mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：場效應晶體管)和p溝道m(xù)osfet的不同種類的晶體管元件，制造工藝復雜，而且成本較高。因此，期望一種僅由n溝道型的mosfet構成，能夠可靠地動作，且能夠以低成本、由簡便的制造工藝形成的單芯片點火器。

技術方案

本發(fā)明的第一形態(tài)提供一種半導體裝置，具備：功率半導體元件，連接于高電位側(cè)的第一端子和低電位側(cè)的第二端子之間，根據(jù)柵極電位而被控制為導通或關斷；開關元件，連接于輸入用于控制功率半導體元件的控制信號的控制端子和功率半導體元件的柵極之間，根據(jù)柵極電位而被控制為導通或關斷；導通電位供給部，連接于第一端子和開關元件的柵極之間，向開關元件的柵極提供導通電位；以及關斷電位供給部，連接于基準電位和開關元件的柵極之間，根據(jù)滿足了預定的中斷條件的情況，而將開關元件的柵極電位設為關斷電位。

本發(fā)明的第二形態(tài)提供一種半導體裝置，具備：功率半導體元件，連接于高電位側(cè)的第一端子和低電位側(cè)的第二端子之間，根據(jù)柵極電位而被控制為導通或關斷；中斷條件檢測部，對是否滿足了預定的中斷條件進行檢測；鎖存部，對檢測到中斷條件的狀態(tài)(信息)進行鎖存；以及中斷部，用于根據(jù)鎖存部將檢測到中斷條件的狀態(tài)(信息)進行了鎖存的情況，而將功率半導體元件的柵極電位設為關斷電位，其中，鎖存部從第一端子接收電源供給，保持進行了鎖存的值。

應予說明，上述發(fā)明內(nèi)容沒有列舉本發(fā)明的所有必要特征。另外，這些特征組的子組合也是本發(fā)明的一部分。

附圖說明

圖1示出本實施方式的點火裝置1000的構成例。

圖2示出本實施方式的點火裝置2000的構成例。

圖3示出本實施方式的點火裝置3000的構成例。

圖4示出本實施方式的中斷信號源130的構成例。

圖5示出本實施方式的復位部410的各部分的動作波形的一個例子。

圖6示出本實施方式的半導體裝置300的各部分的動作波形的第一例。

圖7示出具備本實施方式的半導體裝置300的第一變形例的點火裝置3000的構成例。

圖8示出具備本實施方式的半導體裝置300的第二變形例的點火裝置3000的構成例。

圖9示出具備本實施方式的半導體裝置300的第三變形例的點火裝置3000的構成例。

圖10示出具備本實施方式的半導體裝置300的第四變形例的點火裝置3000的構成例。

圖11示出本實施方式的半導體裝置300的各部分的動作波形的第二例子。

圖12示出具備本實施方式的半導體裝置300的第五變形例的點火裝置3000的構成例。

圖13示出本實施方式的第五變形例的半導體裝置300的各部分的動作波形的例子。

圖14示出形成有本實施方式的半導體裝置300的基板的一部分的構成例。

符號說明

10：控制信號產(chǎn)生部、20：火花塞、30：點火線圈、32：初級線圈、34：次級線圈、40：電源、100：半導體裝置、102：控制端子、104：第一端子、106：第二端子、110：功率半導體元件、112：柵極端子、114：發(fā)射極端子、116：集電極端子、120：開關元件、123：源電極、124：漏電極、130：中斷信號源、140：放電電路、200：半導體裝置、210：開關元件、220：電阻、230：電位切換部、240：整流元件、300：半導體裝置、310：開關元件、320：導通電位供給部、322：整流元件、324：電阻、326：電容器、328：電阻、330：整流元件、340：關斷電位供給部、410：復位部、411：電阻、412：電阻、413：反相器、414：反相器、415：電阻、416：電容器、417：反相器、420：中斷條件檢測部、422：計時電路、424：溫度檢測電路、440：鎖存部、442：第一nor電路、444：第二nor電路、446：第三nor電路、448：第四nor電路、510：開關元件、520：開關元件、530：整流元件、550：恒定電流電路、610：第一整流元件、620：第二整流元件、700：基板、710：p⁺層區(qū)、720：n層區(qū)、722：第一阱區(qū)、724：第二阱區(qū)、726：第三阱區(qū)、727：第四阱區(qū)、728：第五阱區(qū)、730：第一絕緣膜、740：第二絕緣膜、750：半導體膜、760：柵電極、762：柵絕緣膜、770：第三絕緣膜、780：發(fā)射電極、784：電極部、1000：點火裝置、2000：點火裝置、3000：點火裝置

具體實施方式

以下通過發(fā)明的實施方式對本發(fā)明進行說明，但以下的實施方式并不限定權利要求所涉及的發(fā)明。另外，在實施方式中說明的特征組合的全部未必是發(fā)明的技術方案所必須的。

圖1示出本實施方式的點火裝置1000的構成例。點火裝置1000對用于汽車等的內(nèi)燃機等的火花塞進行點火。在本實施方式，對點火裝置1000裝配于汽車的發(fā)動機的例子進行說明。點火裝置1000具備控制信號產(chǎn)生部10、火花塞20、點火線圈30、電源40和半導體裝置100。

控制信號產(chǎn)生部10產(chǎn)生對半導體裝置100的導通和關斷的切換進行控制的開關控制信號?？刂菩盘柈a(chǎn)生部10例如為裝配有點火裝置1000的汽車的發(fā)動機控制單元(enginecontrolunit，ecu)的一部分或全部?？刂菩盘柈a(chǎn)生部10向半導體裝置100提供產(chǎn)生的開關控制信號。通過控制信號產(chǎn)生部10向半導體裝置100提供開關控制信號，從而點火裝置1000開始進行火花塞20的點火動作。

火花塞20通過放電產(chǎn)生電火花。火花塞20例如通過10kv以上程度的施加電壓而放電。作為一例，火花塞20設置于內(nèi)燃機，在該情況下，對燃燒室的混合氣體等燃燒氣體進行點火。火花塞20例如設置于從氣缸的外部貫通至氣缸內(nèi)部的燃燒室的貫通孔，以封裝該貫通孔的方式被固定。在該情況下，火花塞20的一端露出于燃燒室內(nèi)，另一端從氣缸外部接收電信號。

點火線圈30向火花塞提供電信號。點火線圈30提供使火花塞20放電的高電壓作為電信號。點火線圈30可以作為變壓器起作用，例如，為具有初級線圈32和次級線圈34的點火線圈。初級線圈32和次級線圈34的一端電連接。初級線圈32的繞組數(shù)比次級線圈34的少，并與次級線圈34共用芯(core)。次級線圈34根據(jù)在初級線圈32產(chǎn)生的電動勢而產(chǎn)生電動勢(互感電動勢)。次級線圈34的另一端與火花塞20連接，將產(chǎn)生的電動勢提供給火花塞20以使其放電。

電源40向點火線圈30提供電壓。電源40例如向初級線圈32和次級線圈34的一端提供預定的恒壓vb(例如：14v)。作為一例，電源40為汽車的電池。

半導體裝置100根據(jù)由控制信號產(chǎn)生部10提供的開關控制信號，對點火線圈30的初級線圈32的另一端與基準電位之間的導通和非導通進行切換。半導體裝置100例如根據(jù)開關控制信號為高電位(導通電位)而使初級線圈32和基準電位之間導通，根據(jù)為低電位(關斷電位)而使初級線圈32和基準電位之間不導通。在此，基準電位可以為汽車的控制系統(tǒng)中的基準電位，或者為與汽車內(nèi)的半導體裝置100對應的基準電位?；鶞孰娢灰部梢詾槭拱雽w裝置100關斷的低電位，作為一例，為0v。半導體裝置100具備控制端子102、第一端子104、第二端子106、功率半導體元件110、開關元件120、中斷信號源130和放電電路140。

控制端子102輸入用于控制功率半導體元件110的控制信號。控制端子102與控制信號產(chǎn)生部10連接，接收開關控制信號。第一端子104經(jīng)由點火線圈30與電源40連接。第二端子106與基準電位連接。也就是說，第一端子104與第二端子106相比為高電位側(cè)的端子，第二端子106與第一端子104相比為低電位側(cè)的端子。

功率半導體元件110包括柵極端子(g)、集電極端子(c)、和發(fā)射極(e)端子，根據(jù)輸入至柵極端子的開關控制信號，將集電極端子和發(fā)射極端子之間電連接或電切斷。功率半導體元件110連接在高電位側(cè)的第一端子104和低電位側(cè)的第二端子106之間，根據(jù)柵極電位而被控制為導通或關斷。作為一例，功率半導體元件110為絕緣柵型雙極晶體管(igbt)?；蛘?，功率半導體元件110也可以為mosfet。作為一例，功率半導體元件110的發(fā)射極端子與基準電位連接。另外，集電極端子與初級線圈32的另一端連接。應予說明，在本實施例中，功率半導體元件110以n溝道型的igbt為例進行說明，該n溝道型的igbt根據(jù)控制信號為導通電位而將集電極端子和發(fā)射極端子之間電連接。

開關元件120連接在控制端子102和功率半導體元件110的柵極端子之間。開關元件120可以為fet(場效應晶體管)，根據(jù)柵極電位控制漏極端子和源極端子之間為導通或關斷。開關元件120的漏極端子與控制端子102連接，源極端子與功率半導體元件110的柵極端子連接，并對是否將從控制端子102輸入的開關控制信號提供給功率半導體元件110的柵極端子進行切換。作為一例，開關元件120是根據(jù)柵極端子為導通電位的情況，而將漏極端子和源極端子之間電切斷的常開型(normallyon)的開關元件。在該情況下，優(yōu)選開關元件120為p溝道型的mosfet。

中斷信號源130根據(jù)預定的中斷條件已被滿足的情況，而產(chǎn)生中斷信號，并提供給開關元件120的柵極端子。中斷信號源130連接于檢測功率半導體元件110的異常通電和異常加熱等的檢測裝置等，根據(jù)檢測到功率半導體元件110的異常情況，而認定為滿足中斷條件。也就是說，中斷信號源130根據(jù)檢測到功率半導體元件110的異常的情況，而中斷從控制端子102向功率半導體元件110的控制信號的提供?？梢允怪袛嘈盘栐?30產(chǎn)生從低電位變?yōu)楦唠娢坏闹袛嘈盘?。由此，功率半導體元件110切換為關斷狀態(tài)。關于中斷信號源130將在后文中進行說明。

放電電路140連接在功率半導體元件110的柵極和基準電位之間，將在功率半導體元件110的柵極的電容部分所充的電荷放電。在從控制端子102向功率半導體元件110提供的控制信號被中斷的情況下，放電電路140使柵極端子的電荷放電，將功率半導體元件110切換為關斷狀態(tài)。放電電路140的一端與功率半導體元件110的柵極端子連接，另一端與基準電位連接。放電電路140可以在預定的時間常數(shù)下放出電荷。也就是說，當向功率半導體元件110提供的控制信號被中斷時，放電電路140在經(jīng)過預定的時間之后，將功率半導體元件110切換為關斷狀態(tài)。圖1是示出放電電路140為電阻元件的例子。放電電路140也可以具有電容部分和/或電感部分等。

以上的本實施方式的半導體裝置100在功率半導體元件110為正常狀態(tài)，開關控制信號為高電位的情況下，功率半導體元件110為導通狀態(tài)。由此，從電源40經(jīng)由點火線圈30的初級線圈32流過有集電極電流ic。應予說明，集電極電流ic的時間變化dic/dt根據(jù)初級線圈32的電感以及電源40的供給電壓來確定，增加到預定的(或設定的)電流值為止。例如，集電極電流ic增加到幾a、十幾a或幾十a(chǎn)左右為止。

并且，當開關控制信號為低電位時，功率半導體元件110成為關斷狀態(tài)，集電極電流急劇減少。由于集電極電流的急劇減少，因此初級線圈32的兩端電壓由于自感電動勢而急劇增加，在次級線圈34的端電壓產(chǎn)生達到幾十kv左右的感應電動勢。點火裝置1000通過將這樣的次級線圈34的電壓提供給火花塞20，從而使火花塞20放電，將燃燒氣體點火。

在此，當在功率半導體元件110發(fā)生了異常通電或異常加熱等情況時，中斷信號源130中斷從控制端子102向功率半導體元件110提供的控制信號。由此，放電電路140使功率半導體元件110的柵極端子的電荷在預定的時間常數(shù)下放電，因此功率半導體元件110的柵極電位逐漸減少。伴隨著功率半導體元件110的柵極電位減少到關斷電位以下，集電極電流ic也開始減少，最終變成0。

如上所述，本實施方式的半導體裝置100在檢測到功率半導體元件110異常的情況下，以能夠防止由于集電極電流ic的急劇的變動而導致火花塞放電的方式，使功率半導體元件110的柵極電位按時間緩慢降低。由此，半導體裝置100能夠根據(jù)功率半導體元件110的異常而防止火花塞20的誤放電，并能夠緩慢中斷功率半導體元件110。

應予說明，在本實施例中，以半導體裝置100的功率半導體元件110和開關元件120為不同極性的mos器件為例進行了說明。當這樣的半導體裝置100形成于一個基板上時，在該基板上會形成n溝道型器件以及p溝道型器件的不同種類的晶體管元件，導致制造工藝變得復雜，而且成本變高。因此，本實施方式的半導體裝置200通過使用同種晶體管元件的構成，進行與圖1說明的半導體裝置100的動作相同的動作。針對具備這樣的半導體裝置200的點火裝置2000，利用圖2進行說明。

圖2示出本實施方式的點火裝置2000的構成例。在圖2所示的點火裝置2000中，對與圖1所示的本實施方式的點火裝置1000的動作大致相同的部分標注相同的符號，并省略說明。點火裝置2000具備半導體裝置200。應予說明，對于點火裝置2000所具備的控制信號產(chǎn)生部10、火花塞20、點火線圈30以及電源40，省略說明。

半導體裝置200具備開關元件210、電阻220、電位切換部230和整流元件240。應予說明，對于半導體裝置200所具備的控制端子102、第一端子104、第二端子106、功率半導體元件110、中斷信號源130和放電電路140，省略說明。

開關元件210與圖1所說明的開關元件120相同地，連接在輸入對功率半導體元件110進行控制的控制信號的控制端子102與功率半導體元件110的柵極之間，根據(jù)柵極電位而被控制為導通或關斷。開關元件210根據(jù)柵極端子變?yōu)閷娢?高電位)的情況，而將漏極端子和源極端子之間電連接。

例如，開關元件210在從控制端子102輸入的開關控制信號為高電位的情況下，將該開關控制信號從漏極端子提供給功率半導體元件110的柵極端子。另外，開關元件210在開關控制信號為低電位的情況下，中斷該開關控制信號的向功率半導體元件110的供給。也就是說，開關元件210是常閉型(normallyoff)的開關元件，可以為與圖1說明的開關元件120的極性不同的n溝道型的mosfet。

電阻220連接在控制端子102和開關元件210的柵極端子之間。電阻220在功率半導體元件110正常的情況下，將從控制端子102輸入的開關控制信號傳遞至開關元件210的柵極端子。另外，當在功率半導體元件110檢測出異常的情況下，即使從控制端子102輸入的開關控制信號為導通電位，電阻220也使該導通電位的電壓下降。

電位切換部230連接在基準電位和開關元件210的柵極端子之間，并根據(jù)中斷信號源130的中斷信號，將該開關元件210的柵極電位切換為關斷電位。根據(jù)中斷信號變?yōu)楦唠娢坏那闆r，電位切換部230將漏極端子和源極端子之間電連接。由此，從控制端子102輸入的開關控制信號經(jīng)由電阻220向基準電位傳遞，關斷電位被提供到開關元件210的柵極端子。另外，電位切換部230是根據(jù)中斷信號變?yōu)榈碗娢坏那闆r，而將漏極端子和源極端子之間電切斷的常閉型的開關元件。也就是說，電位切換部230可以為n溝道型的mosfet。

整流元件240連接在控制端子102和功率半導體元件110的柵極端子之間。在功率半導體元件110向關斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換的情況下，整流元件240使積蓄在功率半導體元件110的柵極的電荷向其他電路等流動。整流元件240在功率半導體元件110向關斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換，并且該功率半導體元件110的柵極電位成為該整流元件240的閾值以上的情況下，使該電荷向控制信號產(chǎn)生部10和/或中斷信號源130流動。另外，當在功率半導體元件110檢測出異常時，整流元件240也可以經(jīng)由電阻220，使該電荷向基準電位流動。整流元件240例如為二極管。

以上的本實施方式的半導體裝置200與圖1說明的半導體裝置100相同地，當功率半導體元件110為正常狀態(tài)，且開關控制信號成為高電位時，功率半導體元件110成為導通狀態(tài)。由此，如圖1所說明的，點火裝置2000能夠使火花塞20放電，將燃燒氣體點火。

另外，在功率半導體元件110發(fā)生了異常通電或異常加熱等情況時，中斷信號源130中斷從控制端子102向功率半導體元件110的控制信號的提供。由此，如圖1所說明的那樣，半導體裝置200能夠防止火花塞20的誤放電，并能夠緩慢中斷功率半導體元件110。

也就是說，本實施方式的半導體裝置200能夠使用具有相同極性的mos器件的功率半導體元件110、開關元件210以及電位切換部230，對點火線圈30的初級線圈32的另一端與基準電位之間的導通以及關斷安全地進行切換。這樣的半導體裝置200，例如當形成于一個基板上時，由于在該基板上形成同種類的mos器件，因此制造工藝變得容易。另外，還能夠共用該同種類的mos器件的制造工藝的至少一部分，能夠提高制造工藝的效率。因此，半導體裝置200能夠作為用于內(nèi)燃機的點火等的點火器而動作，能夠使成本降低。

應予說明，n溝道型器件的開關元件210例如在柵極-源極電位超過閾值vth的情況下，是成為導通狀態(tài)的增強型的器件。在此，在導通狀態(tài)下的、開關元件210的柵極電位和漏極電位成為從控制端子102輸入的開關控制信號的導通電位。因此，開關元件210的源極電位比開關控制信號的導通電位小閾值vth(例如1v)那么多，該變小的開關控制信號被提供給功率半導體元件110。

如此，由于控制功率半導體元件110的電位變小，導致該功率半導體元件110的動作有時變得不穩(wěn)定。另外，如果以補足這樣變小了的控制電位為目的，再構成補正電路等，則導致電路規(guī)模變大，芯片尺寸增加。即使在這種情況下，本實施方式的半導體裝置300，以使用同種類的晶體管元件的構成，且以不減少開關控制信號的方式，進行與圖1說明的半導體裝置100的動作相同的動作。針對具備這樣的半導體裝置300的點火裝置3000，利用圖3進行說明。

圖3示出本實施方式的點火裝置3000的構成例。對與圖1和圖2所示的本實施方式的點火裝置1000和點火裝置2000的動作大致相同的部分標注相同的符號，并省略說明。點火裝置3000具備半導體裝置300。應予說明，對于點火裝置3000所具備的控制信號產(chǎn)生部10、火花塞20、點火線圈30以及電源40，省略說明。

半導體裝置300具備開關元件310、導通電位供給部320、整流元件330和關斷電位供給部340。應予說明，對于半導體裝置300所具備的控制端子102、第一端子104、第二端子106、功率半導體元件110、中斷信號源130以及放電電路140，省略說明

開關元件310與圖2說明的開關元件210的不同在于與柵電極的連接，但動作大致相同。也就是說，開關元件310連接在輸入對功率半導體元件110進行控制的控制信號的控制端子102與功率半導體元件110的柵極之間，根據(jù)柵極電位而被控制為導通或關斷。開關元件310與圖2說明的開關元件210相同地，是常閉型的開關元件，可以為n溝道型的mosfet。

導通電位供給部320連接在第一端子104和開關元件310的柵極之間，向開關元件310的柵極提供導通電位。導通電位供給部320將功率半導體元件110的集電極電位(集電極-發(fā)射極之間的電位)提供給開關元件310的柵極，從而上拉(pullup)開關元件310的柵極電壓。導通電位供給部320具有通過來自第一端子104的電壓上拉開關元件310的柵極電壓的上拉電路，和設置于開關元件310的柵極與基準電位之間的電容器326。

上拉電路包括連接在第一端子104和開關元件310的柵極之間的整流元件322和電阻324。整流元件322與開關元件310的柵極端子相連，阻止電流從開關元件310的柵極端子向第一端子104流動。即使功率半導體元件110成為導通狀態(tài)，集電極電位例如降低到0.6v左右，整流元件322也會阻止電流從開關元件310的柵極端子向功率半導體元件110的集電極流動。也就是說，即使功率半導體元件110的集電極電位降低，整流元件322也會以保持開關元件310的柵極電位的方式動作。整流元件322例如為二極管。

電阻324在第一端子104和開關元件310的柵極之間，在比整流元件322更靠近第一端子104側(cè)的位置與整流元件322串聯(lián)連接。電阻324對從第一端子104側(cè)輸入至導通電位供給部320的電流進行限制。例如，即使在功率半導體元件110的集電極電位上升到40v左右的情況下，電阻324也作為使從該第一端子104側(cè)輸入至導通電位供給部320的電流降低的保護電阻而動作。

電容器326設置在開關元件310的柵極端子和基準電位之間，對由上拉電路進行了上拉的開關元件310的柵極端子的電位進行保持。例如，即使功率半導體元件110成為導通狀態(tài)，集電極電位降低為0.6v左右，整流元件322也會防止電流向功率半導體元件110的集電極流動，電容器326由于將充電的電荷提供給開關元件310的柵極端子，因此能夠保持開關元件310的柵極端子的電位。

整流元件330連接在電阻324和基準電位之間。作為一例，整流元件330為齊納二極管。整流元件330防止從第一端子104向開關元件310的柵極端子輸入超過開關元件310的額定電壓的電壓。例如，即使在功率半導體元件110的集電極電位上升至40v左右的情況下，整流元件330也將從該第一端子104側(cè)輸入至導通電位供給部320的電壓鉗位(clamp)在預定的電壓值。作為一例，整流元件330將電壓值鉗位在大約6v至16v的范圍內(nèi)。

關斷電位供給部340連接在基準電位和開關元件的柵極之間，根據(jù)預定的中斷條件已被滿足的情況，而將開關元件的柵極電位設為關斷電位。關斷電位供給部340根據(jù)預定的中斷條件已被滿足的情況，而將開關元件310的柵極連接到基準電位，將成為關斷電位的基準電位提供給該柵極。

關斷電位供給部340根據(jù)中斷信號已成為高電位的情況，而將漏極端子和源極端子之間電連接，向開關元件310的柵極端子提供基準電位。另外，關斷電位供給部340是根據(jù)中斷信號已成為低電位的情況，而將漏極端子和源極端子之間電切斷的、常閉型的開關元件。也就是說，關斷電位供給部340與圖2所說明的電位切換部230相同地，可以為n溝道型的mosfet。

以上的本實施方式的半導體裝置300，導通電位供給部320將超過整流元件322的閾值，并在整流元件330的鉗位電壓以下的功率半導體元件110的集電極電位提供給開關元件310的柵極端子。在此，當點火裝置3000為初期狀態(tài)時，或者當功率半導體元件110為關斷狀態(tài)，并在經(jīng)過了使得基于點火線圈30的電壓變動穩(wěn)定至0v的程度的時間時，功率半導體元件110的集電極電位成為電源40提供的恒壓vb。應予說明，在該情況下，整流元件330的鉗位電壓被設定為在恒壓vb以上。

因此，導通電位供給部320將恒壓vb提供給開關元件310的柵極端子，電容器326充電并保持被提供的恒壓。應予說明，導通電位供給部320包括具有0.6v左右的閾值vf的整流元件322，因此能夠更準確地將vb-vf提供給開關元件310的柵極端子。

另外，導通電位供給部320即使在功率半導體元件110的集電極電位暫時降低的情況下，由于整流元件322阻止朝向第一端子104的電流的倒流，且電容器326將充電的電荷提供給開關元件310的柵電極，因此能夠保持開關元件310的柵極電位固定。另外，導通電位供給部320即使在功率半導體元件110的集電極電位暫時上升的情況下，由于以電阻324限制流動的電流，同時將在整流元件330上升的電位引起的電流釋放，因此能夠保持開關元件310的柵極電位穩(wěn)定。

如此，導通電位供給部320將提供給開關元件310的柵極端子的vb-vf作為開關元件310的柵極電位而保持固定。作為一例，vb為14v，導通電位供給部320將導通電位提供給開關元件310的柵極端子，在功率半導體元件110正常動作的情況下，開關元件310為導通狀態(tài)。在該情況下，源極電位是從vb-vf-vth以及從漏極端子輸入的控制信號的信號電位中的、比較小的電位。

當控制信號的導通電位為例如5v時，導通電位供給部320將比控制信號的導通電位高的電位(例如6v以上的恒定電位)作為開關元件310的柵極電位而保持為固定。因此，半導體裝置300能夠?qū)⒕哂幸韵码娢坏男盘柼峁┙o功率半導體元件110的柵極端子，即具有與從控制端子輸入的控制信號的信號電位同程度的電位。

另外，當本實施方式的半導體裝置300檢測出功率半導體元件110異常時，與圖2所說明的半導體裝置200相同地，將基準電位提供給開關元件310的柵極端子。由此，功率半導體元件110向關斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換，放電電路140使功率半導體元件110的柵極端子的電荷放電，緩慢中斷功率半導體元件110。

如此，本實施方式的半導體裝置300與在圖1和圖2所說明的半導體裝置100和半導體裝置200相同地，在功率半導體元件110為正常狀態(tài)，開關控制信號為高電位的情況下，功率半導體元件110成為導通狀態(tài)。由此，如圖1所說明的那樣，點火裝置2000能夠使火花塞20放電并將燃燒氣體點火。

另外，當功率半導體元件110產(chǎn)生了異常通電或異常加熱等時，中斷信號源130中斷從控制端子102向功率半導體元件110的控制信號的提供。由此，如圖1所說明的那樣，半導體裝置300能夠防止火花塞20的誤放電，并能夠緩慢中斷功率半導體元件110。

也就是說，本實施方式的半導體裝置300使用具有相同極性的mos器件的功率半導體元件110、開關元件310以及關斷電位供給部340，使控制信號的損失降低，并能夠向功率半導體元件110的柵極端子提供該控制信號。因此，本實施方式的半導體裝置300能夠安全且穩(wěn)定地對點火線圈30的初級線圈32的另一端和基準電位之間的導通和非導通進行切換。

圖4示出本實施方式的中斷信號源130的構成例。中斷信號源130具有復位部410、中斷條件檢測部420和鎖存部440。

復位部410在導通電位輸入至控制端子102并經(jīng)過基準時間之后，輸出復位信號。復位部410包括電阻411、電阻412、反相器413、反相器414、電阻415、電容器416和反相器417。

電阻411和電阻412串聯(lián)在控制端子102和第二端子106之間，對從控制端子102輸入的控制信號vin進行分壓。若將電阻411的電阻值設為r1，將電阻412的電阻值設為r2，則分壓電位為vin·r2/(r1+r2)。例如，當控制信號過渡地從關斷電位(0v)線性上升至導通電位(5v)時，分壓電位也從0v線性上升至5·r2/(r1+r2)。

反相器413連接于電阻411和電阻412之間，接收分壓電位并反轉(zhuǎn)輸出。反相器414接收反相器413的輸出并反轉(zhuǎn)輸出。電阻415和電容器416構成rc電路，接收反相器414的輸出，具有時間常數(shù)rc的延遲地輸出上升信號。反相器417接收電阻415和電容器416的輸出并反轉(zhuǎn)輸出。

應予說明，反相器413、反相器414和反相器417分別將從控制端子102輸入的控制信號作為動作電源。因此，在控制信號過渡性地上升的情況下，在該控制信號到達反相器的閾值為止，輸出與控制信號大致相同的電位的信號。應予說明，在本例中，各反相器的閾值設為大致相同的值vthi。利用圖5對這樣的復位部410中各部分的動作進行說明。

圖5示出本實施方式的復位部410的各部分的動作波形的一個例子。圖5的橫軸設為時間，縱軸設為輸出電位。圖5示出在輸入至控制端子102的控制信號vin從關斷電位(0v)線性上升至導通電位(5v)情況下的、反相器413、反相器414和反相器417的輸出電位的一個例子。反相器413、反相器414和反相器417的輸出電位在輸入電位到達各反相器的閾值為止，與控制信號vin為大致相同的電位。

即使電源的電位超過閾值vthi，但由于輸入的分壓電位vin·r2/(r1+r2)在閾值vthi以下，因此反相器413也將輸入電位作為低電位而反轉(zhuǎn)輸出高電位。應予說明，即使反相器413以輸出高電位的方式動作，在電源電位為到達高電位(例如5v)為止的過程中的過渡性的電位的情況下，也將該電源電位作為高電位輸出。圖5示出反相器413的輸出電位vout1在時刻t1以后輸出電源電位vin的例子。

反相器413根據(jù)電源的電位超過閾值vthi，且輸入的分壓電位超過閾值vthi(也就是說，高電位的輸入)的情況，而反轉(zhuǎn)輸出低電位。圖5示出反相器413的輸出電位vout1在時刻t2成為低電位(0v)的例子。

反相器414根據(jù)電源的電位超過閾值vthi，且輸入電位為超過閾值vthi的電位的情況，而反轉(zhuǎn)輸出低電位。圖5示出反相器414的輸出電位vout2在時刻t1成為低電位的例子。反相器414根據(jù)電源的電位超過閾值vthi，且輸入電位為低電位的情況，而反轉(zhuǎn)輸出高電位。應予說明，反相器414在電源電位為到達高電位為止的過程中的過渡性的電位的情況下，將該電源電位作為高電位輸出。圖5示出反相器414的輸出電位vout2在時刻t2以后輸出電源電位vin的例子。

電阻415和電容器416組成的rc電路使反相器414的輸出信號延遲。圖5示出rc電路將輸出信號延遲10μs的例子。反相器417根據(jù)電源的電位超過閾值vthi，且輸入電位為超過閾值vthi的電位的情況，而反轉(zhuǎn)輸出低電位。圖5示出反相器417的輸出電位vout3在時刻t3成為低電位的例子。

如上所述，本實施方式的復位部410在導通電位輸入至控制端子102起算經(jīng)過基準時間t2之后，輸出復位信號。圖5所示的復位信號，例如，是將在電阻415和電容器416設定的時間常數(shù)設為脈沖寬度的脈沖信號。

中斷條件檢測部420對是否滿足預定的中斷條件進行檢測。中斷條件檢測部420對功率半導體元件110和/或功率半導體元件110的周邊電路等是否發(fā)生溫度上升的異常進行檢測。中斷條件檢測部420例如對功率半導體元件110的導通狀態(tài)是否經(jīng)過了基準時間以上進行檢測。代替上述檢測，或在上述檢測基礎上作為補充，中斷條件檢測部420也可以測定功率半導體元件110的溫度，對是否上升到基準溫度以上進行檢測。

中斷條件檢測部420例如包含多個檢測電路等。圖4示出中斷條件檢測部420包含計時電路422和溫度檢測電路424的例子。計時電路422對功率半導體元件110變?yōu)閷顟B(tài)后的經(jīng)過時間進行測量。計時電路422可以根據(jù)測量時間超過了基準時間的情況，而判斷為滿足了中斷條件而輸出高電位。溫度檢測電路424對功率半導體元件110和/或功率半導體元件110的周圍溫度進行檢測。溫度檢測電路424可以根據(jù)檢測溫度超過了基準溫度的情況，而判斷為滿足了中斷條件而輸出高電位。

鎖存部440對檢測到中斷條件的狀態(tài)(信息)進行鎖存(latch)。鎖存部440包含第一nor(或非)電路442、第二nor電路444、第三nor電路446和第四nor電路448。第一nor電路442、第二nor電路444、第三nor電路446和第四nor電路448分別將從控制端子102輸入的控制信號作為動作電源。因此，鎖存部440以控制信號變?yōu)楦唠娢粸闂l件，輸出與中斷條件的檢測對應的中斷信號。接下來，對控制信號變?yōu)楦唠娢粫r的鎖存部440的動作進行說明。

第一nor電路442分別接收計時電路422和溫度檢測電路424的輸出，并輸出nor計算結(jié)果。第一nor電路442在計時電路422和溫度檢測電路424中的至少一個電路為高電位的情況下，輸出低電位。也就是說第一nor電路442當在功率半導體元件110未檢測出異常時，輸出高電位，根據(jù)檢測到異常，而輸出低電位。

第二nor電路444分別接收第一nor電路442的輸出和復位部410的復位信號，并輸出nor計算結(jié)果。也就是說，第二nor電路444在檢測出在功率半導體元件110存在異常，且復位信號未被輸入的情況下，輸出高電位。

第三nor電路446接收第二nor電路444和鎖存部440的輸出，并輸出nor計算結(jié)果。另外，第四nor電路448接收第三nor電路446和復位信號，并輸出nor計算結(jié)果。第三nor電路446和第四nor電路448構成rs觸發(fā)器。也就是說，第三nor電路446和第四nor電路448在復位信號輸入至第四nor電路448之后，將與檢測到輸入至第三nor電路446的功率半導體元件110的異常相對應的高電位作為置位信號進行鎖存。應予說明，鎖存部440從控制端子接收電源供給，保持鎖存的值。

如上所述，本實施方式的中斷信號源130以控制信號變?yōu)楦唠娢粸闂l件，根據(jù)檢測到功率半導體元件110的異常來判定為滿足中斷條件，而使鎖存部440對該狀態(tài)(信息)進行鎖存。中斷信號源130將中斷信號提供給關斷電位供給部340。關斷電位供給部340根據(jù)鎖存部440將滿足中斷條件的狀態(tài)(信息)進行了鎖存的情況，而將開關元件310的柵極電位設為關斷電位。由此，因為功率半導體元件110的柵極端子成為關斷電位，所以至少關斷電位供給部340作為中斷部而起作用，其中，該中斷部用于根據(jù)鎖存部440將檢測到中斷條件的狀態(tài)(信息)進行了鎖存的情況，而將功率半導體元件110的柵極電位設為關斷電位。

如上所述，本實施方式的半導體裝置300作為根據(jù)來自外部的控制信號而控制在點火線圈30流過的電流的點火器而進行動作。關于半導體裝置300的動作，利用圖6進行說明。圖6示出半導體裝置300的各部分的動作波形的第一例。

在圖6中，將橫軸設為時間，縱軸設為電位或電流值。另外，在圖6中，將從控制端子102輸入的控制信號設為vin，將功率半導體元件110的柵極電位設為vg，將功率半導體元件110的集電極-發(fā)射極之間的電流(稱為集電極電流)設為ic，將功率半導體元件110的集電極-發(fā)射極之間的電位(稱為集電極電位)設為vc，將中斷信號源130的輸出電位(中斷信號)設為vq，將開關元件310的on和off狀態(tài)設為m1，并將關斷電位供給部340的on和off狀態(tài)設為m2。

在半導體裝置300中未檢測到異常的正常狀態(tài)下，中斷信號vq為低電位(例如0v)，關斷電位供給部340(m2)為off狀態(tài)，開關元件310(m1)為on狀態(tài)。由此，在輸入至控制端子102的控制信號vin為低電位的情況下，該低電位成為功率半導體元件110的柵極電位vg，集電極電流ic為大約0a，集電極電位vc成為電源的輸出電位。并且，當控制信號vin成為高電位時，該高電位成為功率半導體元件110的柵極電位vg，并切換為導通狀態(tài)，集電極電流ic開始增加，集電極電位vc在變成大約0v后立即開始增加。

并且，當控制信號vin再次成為低電位時，該低電位成為功率半導體元件110的柵極電位vg，功率半導體元件110切換為關斷狀態(tài)。由此，執(zhí)行在圖1所說明的點火動作，集電極電流ic返回至大約0a，集電極電位vc返回至電源的輸出電位。應予說明，集電極電位vc作為點火動作，在瞬時變?yōu)楦唠娢恢?，立即返回至電源的輸出電位。以上為圖6的控制信號vin示出為“正常”的范圍的半導體裝置300的動作。

接下來，對當控制信號產(chǎn)生部10發(fā)生異常，控制信號vin變?yōu)楦唠娢徊⒕S持在高電位而沒有切換至低電位的例子進行說明。在該情況下，控制信號vin變?yōu)楦唠娢坏臓顟B(tài)與上述說明相同地，柵極電位vg為高電位，集電極電流ic開始增加，集電極電位vc在變成大約0v后立即開始增加。

在此，因為控制信號vin維持在高電位，所以柵極電位vg維持在高電位，當集電極電流ic在增加至由元件常數(shù)等而決定的電流值(例如17a)時達到飽和，與此相伴，集電極電位vc也達到飽和。在此，因為在功率半導體元件110中流過飽和電流，所以該功率半導體元件110和/或該功率半導體元件110的周圍的溫度上升，中斷條件檢測部420檢測到這樣的異常狀態(tài)，半導體裝置300開始自行中斷。圖6以單點劃線示出自行中斷的開始時刻。

由此，中斷信號vq變?yōu)楦唠娢?，關斷電位供給部340成為on狀態(tài)，將開關元件310切換至off狀態(tài)。由此，雖然功率半導體元件110開始向關斷狀態(tài)進行切換，但通過放電電路140，功率半導體元件110的柵極電位vg與在正常動作下的向低電位切換的情況相比，緩慢地向低電位轉(zhuǎn)換。由此，集電極電流ic在柵極電位vg變?yōu)殚撝狄韵潞罅⒓撮_始減少，之后不久返回至0a。集電極電位vc在未開始點火動作的情況下緩慢上升，根據(jù)柵極電位vg變?yōu)殚撝狄韵碌那闆r，上升速度增加，之后不久返回至初期狀態(tài)的電位。

在集電極電流ic和集電極電位vc返回初始狀態(tài)后，柵極電位vg返回至低電位。應予說明，當控制信號產(chǎn)生部10的狀態(tài)返回初始狀態(tài)，控制信號變?yōu)榈碗娢粫r，中斷信號源130的電源供給被中斷，因此中斷信號vq變?yōu)榈碗娢唬P斷電位供給部340變?yōu)閛ff狀態(tài)，且開關元件310切換為on狀態(tài)。以上是在圖6的控制信號vin表示為“on固定”的范圍的半導體裝置300的動作。本實施方式的半導體裝置300即使對于基于本例的控制信號產(chǎn)生部10這樣的在該半導體裝置300外部的裝置等的動作異常等而產(chǎn)生的功率半導體元件110的異常，也能夠檢測到該功率半導體元件110的異常，從而緩慢中斷功率半導體元件110。

圖7示出具備本實施方式的半導體裝置300的第一變形例的點火裝置3000的構成例。在圖7所示的點火裝置3000中，對與圖3所示的本實施方式的點火裝置3000的動作大致相同的部分標注相同的符號，并省略說明。第一變形例的半導體裝置300在導通電位供給部320具有開關元件510。

開關元件510連接于電阻324和開關元件310的柵極端子之間，作為使電流從第一端子104朝向開關元件310的柵極端子以單方向流動的整流電路而被連接。開關元件510的漏極端子和柵極端子連接于電阻324，源極端子連接于開關元件310的柵極端子。因此，開關元件510能夠執(zhí)行與圖3所說明的整流元件322大致相同的動作，第一變形例的半導體裝置300能夠執(zhí)行與圖3至圖6所說明的半導體裝置300大致相同的動作。由此，第一變形例的半導體裝置300可以不具有整流元件322。

圖8示出具備本實施方式的半導體裝置300的第二變形例的點火裝置3000的構成例。在圖8所示的點火裝置3000中，對與圖3所示的本實施方式的點火裝置3000的動作大致相同的部分標注相同的符號，并省略說明。第二變形例的半導體裝置300在導通電位供給部320具有開關元件520。

開關元件520連接于第一端子104和整流元件322之間，作為對從第一端子向開關元件310的柵極端子流動的電流進行限制的電路而被連接。開關元件520的漏極端子與第一端子104連接，源極端子與整流元件322連接，柵極端子與源極端子連接。在該情況下，開關元件520可以是耗盡型(常開)的mosfet。

因為開關元件520使與漏極-源極間(也就是說，漏極-柵極間)電位呈比例的電流流過，所以作為電阻起作用。因此，第二變形例的半導體裝置300可以具有開關元件520而取代電阻324。另外，開關元件520在漏極電位上升為40v左右的情況下，由于飽和，流過漏極-源極間的電流例如為100μa左右。由此，能夠防止在整流元件330流過過剩的電流。如上所述，因為開關元件520作為電阻324起作用，所以第二變形例的半導體裝置300能夠執(zhí)行與圖3至圖6所說明的半導體裝置300大致相同的動作。

圖9示出具備本實施方式的半導體裝置300的第三變形例的點火裝置3000的構成例。在圖9所示的點火裝置3000中，對與圖3所示的本實施方式的點火裝置3000的動作大致相同的部分標注相同的符號，并省略說明。第三變形例的半導體裝置300具備恒定電流電路550。

恒定電流電路550連接于功率半導體元件110的柵極和基準電位之間，將充電于功率半導體元件110的柵極的電容部分的電荷放電。也就是說，恒定電流電路550執(zhí)行與放電電路140相同的動作，因此可以作為放電電路而設置。在該情況下，恒定電流電路550取代放電電路140而設置。另外，恒定電流電路550也可以與放電電路140并聯(lián)設置。這樣，因為恒定電流電路550進行與放電電路140相同的動作，所以第三變形例的半導體裝置300能夠執(zhí)行與圖3至圖6所說明的半導體裝置300大致相同的動作。

圖10示出具備本實施方式的半導體裝置300的第四變形例的點火裝置3000的構成例。在圖10所示的點火裝置3000中，對與圖3所示的本實施方式的點火裝置3000的動作大致相同的部分標注相同的符號，并省略說明。第四變形例的半導體裝置300具備整流元件530。

整流元件530連接于控制端子102和電容器326的與開關元件310相反一側(cè)的端子之間，使電流從控制端子102向電容器326流動。整流元件530例如為二極管。應予說明，第四變形例中的電容器326的與開關元件310相反一側(cè)的端子與基準電位電分離。也就是說，電容器326設置在開關元件的柵極和控制端子102之間。由此，當從控制端子102輸入控制信號的導通電位時，電容器326的與開關元件310相反一側(cè)的端子成為該導通電位(更準確來說，是從導通電位減去整流元件530的閾值的電位)。因此，電容器326的開關元件310側(cè)的端子被施加與該導通電位相對應的偏移量，能夠使開關元件310的柵極電位上升。

也就是說，第四變形例的半導體裝置300能夠擴大設置于點火裝置3000的電源40的可動作的范圍。由此，可以將電源40的輸出電位設為例如4v左右的低的電位，如此，半導體裝置300能夠提高點火裝置3000的設計自由度。以上的第四變形例的半導體裝置300提高了開關元件310的柵極電位，因此能夠執(zhí)行與圖3至圖6所說明的半導體裝置300大致相同的動作。

以上的本實施方式的半導體裝置300對當在功率半導體元件110檢測到異常時，能夠執(zhí)行自行中斷動作的例子進行了說明。在此，設置于半導體裝置300的鎖存部440將控制信號作為電源使用，因此半導體裝置300能夠形成為不要電源端子的模塊。另一方面，在鎖存部440應該動作的期間，期望控制信號產(chǎn)生部10可靠地輸出控制信號。

例如，在半導體裝置300執(zhí)行自行中斷動作的過程中，當控制信號產(chǎn)生部10產(chǎn)生異常，控制信號變?yōu)榈碗娢粫r，半導體裝置300有可能無法緩慢中斷。利用圖11對這種情況的例子進行說明。

圖11示出本實施方式的半導體裝置300的各部分的動作波形的第二例。在圖11示出的半導體裝置300的動作波形的第二例中，對與圖6所示的本實施方式的半導體裝置300的動作波形的第一例子大致相同的部分標注相同的名稱，并省略說明。應予說明，在圖11中，設輸入至鎖存部440的置位信號為vs，設復位信號為vr。圖11與圖6相同的，示出了在控制信號產(chǎn)生部10產(chǎn)生異常，控制信號vin變?yōu)楦唠娢欢磺袚Q為低電位，半導體裝置300開始自行中斷的例子。

也就是說，中斷信號vq變?yōu)楦唠娢唬P斷電位供給部340成為on狀態(tài)，且開關元件310切換為off狀態(tài)。由此，功率半導體元件110開始向關斷狀態(tài)切換，通過放電電路140，功率半導體元件110的柵極電位vg緩慢地向低電位轉(zhuǎn)換。像這樣，在柵極電位vg向低電位變化的過程中，控制信號產(chǎn)生部10有時會停止控制信號的高電位的供給。在該情況下，鎖存部440由于動作電源的供給停止，因此將中斷信號vq設為低電位。

由于中斷信號vq變?yōu)榈碗娢?，關斷電位供給部340變?yōu)閛ff狀態(tài)，將開關元件310切換為on狀態(tài)。當開關元件310變?yōu)閛n狀態(tài)時，變?yōu)榈碗娢坏目刂菩盘柋惶峁┙o功率半導體元件110的柵極端子，所以使該功率半導體元件110成為off。在此，充電至功率半導體元件110的柵極端子的電荷有可能流至輸出低電位的控制信號產(chǎn)生部10，在該情況下，功率半導體元件110驟然切換為off。

圖11示出在時刻t2時，柵極電位vg急劇地變?yōu)榈碗娢?，集電極電流ic驟然變?yōu)?a的例子。根據(jù)這樣的集電極電流ic的驟然變化，點火裝置3000有可能使火花塞20誤點火。為了防止這樣的誤點火，可以設置對鎖存部440提供電源的端子，從外部提供電源，但在這種情況下，就需要外部電源?？墒牵緦嵤┓绞降陌雽w裝置300不使用外部電源來防止火花塞20的誤點火。對于這樣的半導體裝置300，利用圖12進行說明。

圖12示出具備本實施方式的半導體裝置300的第五變形例的點火裝置3000的構成例。在圖12所示的點火裝置3000中，對與圖3所示的本實施方式的點火裝置3000的動作大致相同的部分標注相同的符號，并省略說明。應予說明，圖12所示的第五變形例的半導體裝置300示出作為中斷信號源130，具有復位部410、中斷條件檢測部420和鎖存部440。第五變形例的半導體裝置300具備第一整流元件610和第二整流元件620。

第一整流元件610連接于控制端子102與中斷信號源130的鎖存部440之間，將從控制端子102輸入的控制信號提供給鎖存部440。也就是說，鎖存部440經(jīng)由第一整流元件610，從控制端子102接收電源供給，該控制端子102輸入用于控制功率半導體元件110的控制信號。例如，在控制信號的高電位為5v左右的情況下，以該控制信號是高電位為條件，第一整流元件610將4.4v左右的電位提供給鎖存部440。應予說明，將第一整流元件610的閾值設為了0.6v左右。第一整流元件610例如為二極管。

第二整流元件620連接于導通電位供給部320的電阻324和鎖存部440之間，經(jīng)由電阻324將第一端子104的電位提供給鎖存部440。也就是說，鎖存部440經(jīng)由第二整流元件620，從第一端子104接收電源供給。例如，在整流元件330的降伏電壓為6v左右的情況下，以集電極電位vc在6v以上為條件，第二整流元件620將5.4v左右的電位提供給鎖存部440。應予說明，將第二整流元件620的閾值設為了0.6v左右。第二整流元件620例如為二極管。

應予說明，圖12所示的第五變形例的半導體裝置300示出了在導通電位供給部320具有電阻328的例子。電阻328在關斷電位供給部340變?yōu)閷顟B(tài)的情況下，作為對流通的電流量進行限制的保護電阻而動作。

如上所述，本實施方式的鎖存部440從控制端子102和第一端子104接收電源供給，保持進行了鎖存的值。因此，鎖存部440以控制信號為高電位、或者集電極電位vc在動作電位以上為條件，能夠接收電源供給，因此即使控制信號為低電位，也能夠保持進行了鎖存的值。接下來，針對這樣的半導體裝置300的動作進行說明。

圖13示出本實施方式的第五變形例的半導體裝置300的各部分的動作波形的例子。在圖13示出的第五變形例的半導體裝置300的動作波形的例子中，對與圖6和圖11所示的本實施方式的半導體裝置300的動作波形的第一例和第二例大致相同的部分標注相同的名稱，并省略說明。圖13與圖6和圖11相同地，示出了在控制信號產(chǎn)生部10產(chǎn)生異常，控制信號vin變?yōu)楦唠娢欢磺袚Q為低電位，半導體裝置300開始自行中斷的例子。

也就是說，中斷信號vq變?yōu)楦唠娢唬P斷電位供給部340變?yōu)閛n狀態(tài)，將開關元件310切換為off狀態(tài)。由此，功率半導體元件110開始切換為關斷狀態(tài)，通過放電電路140，功率半導體元件110的柵極電位vg緩慢地向低電位轉(zhuǎn)換。圖13與圖11的例子相同地，示出在柵極電位vg向低電位變化的過程中，控制信號產(chǎn)生部10停止提供高電位的控制信號的例子。

在該情況下，鎖存部440停止來自控制端子102的動作電源的供給。然而，功率半導體元件110的集電極電位vc有可能上升至鎖存部440的動作電位以上。在該情況下，鎖存部440能夠從第一端子104側(cè)接收電源供給。也就是說，鎖存部440能夠從第一端子104側(cè)接收電源供給，保持進行了鎖存的值，繼續(xù)向關斷電位供給部340提供中斷信號。

由此，關斷電位供給部340的on狀態(tài)和開關元件310的off狀態(tài)被維持。也就是說，功率半導體元件110的柵極電位vg緩慢地繼續(xù)向低電位轉(zhuǎn)換返回至低電位，集電極電流ic返回至0a，集電極電位vc返回至初期狀態(tài)的電位。鎖存部440維持從第一端子104側(cè)的電源的供給，并保持進行了鎖存的值。

應予說明，當控制信號產(chǎn)生部10的狀態(tài)返回初始狀態(tài)，從控制端子102輸入下一個作為控制信號的高電位時，復位部410輸出脈沖狀的復位信號vr，鎖存部440被復位，停止中斷信號的供給。由此，關斷電位供給部340變?yōu)閛ff狀態(tài)，開關元件310變?yōu)閛n狀態(tài)，能夠開始新的點火動作。

以上的本實施方式的半導體裝置300對鎖存部440從控制端子102接收電源供給的例子，與從控制端子102和第一端子104接收電源供給的例子進行了說明。除此以外，鎖存部440也可以從第一端子104接收電源供給，保持進行了鎖存的值。在第一端子104連接有點火線圈30等，所以在點火動作中會產(chǎn)生電位的變動，而另一方面，通過電阻324和整流元件330等，能夠防止過大的電流和過大的電位的混入。因此，半導體裝置300無需增加新的電源輸入端子，也無需增加防止過大電流和過大電位混入的電路，而能夠?qū)嵤┓€(wěn)定且安全的點火動作。

在以上的本實施方式的半導體裝置300，對電容器326將充電的電荷提供給開關元件310的柵電極，將開關元件310的柵極電位保持固定的例子進行了說明。同樣地，半導體裝置300也可以在各部分接收動作電源的端子設置電容器。半導體裝置300例如在鎖存部440的電源輸入和基準電位之間具備電容器。半導體裝置300例如還具備一端連接在鎖存部440和第二整流元件620之間，另一端與第二端子106連接的電容器。由此，鎖存部440能夠接收穩(wěn)定的動作電源。

以上的本實施方式的半導體裝置300對將開關元件設為n溝道型進行動作的例子進行了說明。當在基板形成這樣的半導體裝置300時，優(yōu)選以與該n溝道型的開關元件大致相同的配置形成。例如，在基板上形成縱型半導體開關的情況下，在基板的一個面形成有集電極端子，在另一個面形成有柵極端子和發(fā)射極端子。作為一例，功率半導體元件110具有設置于基板的第一面?zhèn)鹊牡谝欢俗觽?cè)的集電極端子，設置于基板的第二面?zhèn)鹊臇艠O端子，以及設置于基板的第二面?zhèn)鹊牡诙俗觽?cè)的發(fā)射極端子。

在該情況下，基板的第二面?zhèn)葹閚導電型。因此，優(yōu)選開關元件310和關斷電位供給部340是在基板的第二面?zhèn)刃纬傻膎溝道型的mosfet。也就是說，優(yōu)選開關元件310和關斷電位供給部340設置在基板的第二面?zhèn)?。應予說明，開關元件210、電位切換部230、開關元件510以及開關元件520也同樣地可以形成在基板的第二面?zhèn)取?/p>

如此，功率半導體元件110的集電極端子側(cè)的第一端子104設置于基板的第一面?zhèn)?。這樣，連接于第一端子104和開關元件310的柵極之間的導通電位供給部320從基板的第一面?zhèn)鹊牡谝欢俗?04向第二面?zhèn)鹊臇艠O端子提供導通電位。在該情況下，優(yōu)選導通電位供給部320的電阻324從基板的第一面?zhèn)瘸虻诙鎮(zhèn)榷纬?，整流元?22形成于第二面?zhèn)取?/p>

并且，電阻324例如與開關元件310等相同地，由n溝道型的mosfet形成。也就是說，作為一例，電阻324是半導體元件，該半導體元件包括設置于基板的第一面?zhèn)鹊呐c功率半導體元件110的集電極端子共通的集電極端子，以及設置于基板的第二面?zhèn)鹊臇艠O端子和發(fā)射極端子，且柵極端子和發(fā)射極端子電連接。該半導體元件的集電極端子和發(fā)射極端子之間作為電阻而作用，所以能夠作為電阻324而使用。在該情況下，例如第五變形例的半導體裝置300的鎖存部440經(jīng)由該半導體元件從第一端子104接收電源供給。

這樣，通過在基板形成至少四個同種類的晶體管，能夠形成功率半導體元件110、開關元件310、關斷電位供給部340和電阻324。因此，能夠使形成功率半導體元件110、開關元件310、關斷電位供給部340和電阻324的工藝中的至少一部分共用，能夠提高半導體裝置300制造工藝的效率。應予說明，當?shù)谝幻鎮(zhèn)群偷诙鎮(zhèn)仍诨宓亩瞬炕蛘咭徊糠值鹊奈恢秒娺B接時，電阻324形成在該基板的第一面?zhèn)然蛘叩诙鎮(zhèn)榷伎梢浴?/p>

如上所述，利用圖14說明本實施方式的半導體裝置300形成于基板的例子。圖14示出形成有本實施方式的半導體裝置300的基板700的一部分的構成例。圖14示出設置于半導體裝置300的功率半導體元件110和在n溝道型的mosfet形成的開關元件310的截面構造的一個例子。也就是說，功率半導體元件110具有設置于基板700的第一面?zhèn)鹊募姌O端子116，和設置于基板700的第二面?zhèn)鹊臇艠O端子112和發(fā)射極端子114。在n溝道型的mosfet形成的開關元件310，在基板700的第二面?zhèn)染哂性措姌O123和漏電極124。半導體裝置300根據(jù)輸入至柵極端子112的控制信號，對在發(fā)射極端子114和集電極端子116之間的縱向(z方向)的電連接和電切斷進行切換。

半導體裝置300形成于基板700。在基板700的p⁺層區(qū)710的第二面?zhèn)仍O置有n層區(qū)720。作為一例，基板700為硅基板。基板700例如在摻雜了硼等的p型基板的第二面?zhèn)?，通過注入磷或砷等的雜質(zhì)而形成有n層區(qū)720。圖14示出將朝向基板700的-z方向的面設為第一面，該第一面作為與xy面大致平行的面的例子。另外，圖14示出在相對于半導體裝置300的該第一面大致垂直的xz面上的截面的的構成例。在基板700的p⁺層區(qū)710側(cè)形成有集電極端子116。應予說明，在基板700的第一面?zhèn)冗€可以進一步形成集電極。

在n層區(qū)720分別形成有第一阱區(qū)722、第二阱區(qū)724、第三阱區(qū)726、第四阱區(qū)727和第五阱區(qū)728。第一阱區(qū)722形成有功率半導體元件110的發(fā)射區(qū)。在n層區(qū)720形成有多個第一阱區(qū)722。作為一例，第一阱區(qū)722形成為導電型的p⁺區(qū)，在該p⁺區(qū)形成有作為n⁺區(qū)的發(fā)射區(qū)。第一阱區(qū)722與發(fā)射極區(qū)共同連接有發(fā)射極端子114。應予說明，第一阱區(qū)722例如可以與比第一阱區(qū)722的雜質(zhì)濃度低的p區(qū)相鄰而形成。

第二阱區(qū)724在比第一阱區(qū)722靠基板700的端部側(cè)，以與第一阱區(qū)722電絕緣的方式形成。第二阱區(qū)724例如在基板700的第二面?zhèn)纫試@形成有第一阱區(qū)722的區(qū)域的方式形成。第二阱區(qū)724例如形成為環(huán)形。作為一例，第二阱區(qū)724形成為導電性的p⁺區(qū)。第二阱區(qū)724通過與圍繞其周圍的n層區(qū)720的pn結(jié)形成耗盡層，防止由施加于基板700的高電壓等而引起的載流子向第一阱區(qū)722側(cè)流動。第三阱區(qū)726形成在基板700的外周，與集電極端子116電連接。

第四阱區(qū)727是功率半導體元件110以外的晶體管元件等形成的區(qū)域。作為一例，第四阱區(qū)727形成為導電性的p⁺區(qū)。在該p⁺區(qū)，形成作為構成n溝道型的mosfet的n⁺區(qū)的源區(qū)和漏區(qū)，該n溝道型的mosfet作為開關元件310。另外，在源區(qū)和漏區(qū)之間，形成開關元件310的柵極。第五阱區(qū)728以圍繞第四阱區(qū)727的方式形成。作為一例，第五阱區(qū)728形成為導電性的p⁺區(qū)。第四阱區(qū)727例如可以形成為比第五阱區(qū)728的雜質(zhì)濃度低。

在n層區(qū)720的第二面層疊形成有第一絕緣膜730、第二絕緣膜740、半導體膜750、柵電極760、第三絕緣膜770、發(fā)射電極780和電極部784。第一絕緣膜730和第二絕緣膜740形成在n層區(qū)720的第二面?zhèn)?。第一絕緣膜730和第二絕緣膜740例如包括氧化膜。作為一例，第一絕緣膜730和第二絕緣膜740包括氧化硅。第二絕緣膜740與第一絕緣膜730接觸，形成為比第一絕緣膜730薄。

半導體膜750形成在第一絕緣膜730和第二絕緣膜740的上表面，一端與發(fā)射電極780連接，另一端與第三阱區(qū)726連接。半導體膜750例如以多晶硅形成。半導體膜750可以形成電阻和/或二極管等。也就是說，半導體膜750形成在柵極端子112和發(fā)射極端子114之間。

柵電極760與柵極端子112連接。應予說明，在柵電極760和n層區(qū)720之間形成有柵絕緣膜762。第三絕緣膜770與在該第三絕緣膜770形成后而層疊的發(fā)射電極780和電極部784電絕緣。第三絕緣膜770例如為硼磷硅玻璃(bpsg)。另外，第三絕緣膜770通過蝕刻使基板700的一部分露出，形成接觸孔。

發(fā)射電極780是與第一阱區(qū)722接觸而形成的電極。發(fā)射電極780例如形成在第三絕緣膜770形成的接觸孔。發(fā)射電極780例如當在半導體裝置300形成有多個第一阱區(qū)722時，與多個該第一阱區(qū)722接觸而形成。另外，作為一例，發(fā)射電極780的至少一部分為發(fā)射極端子114。另外，發(fā)射電極780的至少一部分也可以作為電極襯墊而形成。半導體裝置300在被收容于封裝件等的情況下，發(fā)射電極780的至少一部分與設置于該封裝件的端子通過引線鍵合等而電連接。

電極部784將第三阱區(qū)726和半導體膜750電連接。作為一例，電極部784形成于第三絕緣膜770形成的接觸孔，并與第三阱區(qū)726接觸。

如上所述，圖14示出將功率半導體元件110和開關元件310作為n溝道型的開關而形成于基板700的例子。關斷電位供給部340與圖14的例子相同地，可以作為形成在基板的第二面?zhèn)鹊膎溝道型的mosfet而形成。

以上，利用實施方式對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明的技術范圍不限于上述實施方式所記載的范圍。本領域技術人員可知，可以對上述實施方式進行各種變更和改良。從專利的權利要求范圍可知，這種進行了變更和改良的方式也包括于本發(fā)明的技術范圍。

對在專利權利要求書、說明書以及附圖中所示的裝置、系統(tǒng)、工藝和方法中的動作、順序、步驟和階段等的各個處理的執(zhí)行順序，沒有用“之前”、“首先”等進行特別的明示，另外，只要不是后續(xù)處理中需要使用之前處理的結(jié)果，就可以按任意順序?qū)崿F(xiàn)。關于權利要求書、說明書和附圖的動作流程，為了方便，使用了“首先”、“接下來”等進行說明，但并不意味著必須以該順序?qū)嵤?/p>