驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開在此一般地涉及驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)地，已知一種進(jìn)行動(dòng)作以使恒定電流流入IGBT的柵極，以使柵極的電壓恒定的電子裝置(例如，見專利文件1)。該電子裝置具有串聯(lián)連接在柵極和電源之間的驅(qū)動(dòng)電源電路、恒流源以及開關(guān)。
[0003]相關(guān)技術(shù)文件
[0004]專利文件
[0005]專利文件1日本特開2012-157223號專利公布
[0006]當(dāng)諸如IGBT的晶體管切換時(shí)，為了獲得在特定限度內(nèi)的動(dòng)作速度，在柵極和電源之間需要使得大電流能夠流入晶體管的柵極的電路構(gòu)造(具有大電流容量的晶體管構(gòu)造)。然而，在此種電子裝置中，存在于柵極和電源之間的組件(驅(qū)動(dòng)電源電路、恒流源以及開關(guān))需要被制作的很大以耐受大電流。因而，在柵極和電源之間的電路規(guī)模變大。
[0007]于是，本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的目的在于提供一種具有簡單構(gòu)造，在柵極和電源之間具有大電流容量，并且能夠進(jìn)行動(dòng)作以使恒定電流流入柵極從而使柵極的電壓恒定的驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)電路包括:柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)；電源節(jié)點(diǎn)；輸出晶體管，其配置為連接在所述柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)和所述電源節(jié)點(diǎn)之間，并且所述輸出晶體管使電流流入所述柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)；輸入晶體管，其配置為與所述輸出晶體管形成電流鏡，并且所述輸入晶體管具有比所述輸出晶體管更小的尺寸；運(yùn)算放大器，其配置為基于根據(jù)所述柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)的電壓而接收的作為輸入的電壓和比所述電源節(jié)點(diǎn)的電壓低的恒定電壓之間的電位差來輸出控制電壓；恒流源，其配置為生成恒定電流；以及控制晶體管，其配置為基于所述控制電壓而將在所述輸入晶體管中流動(dòng)的電流控制為小于或等于所述恒定電流。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例，由于能夠?qū)⒃谒鰱艠O和所述電源之間有大電流流過的組件最小化，因此可以將在所述柵極和所述電源之間的電路的規(guī)模變小。因此，能夠用簡單的構(gòu)造使在所述柵極和所述電源之間具有大電流容量，并進(jìn)行動(dòng)作使得恒定電流流入柵極，以使所述柵極的電壓恒定。
【附圖說明】
[0010]圖1是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的實(shí)例的構(gòu)造示圖；
[0011]圖2是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作的實(shí)例的時(shí)間圖；
[0012]圖3是示出了控制晶體管的動(dòng)作波形的實(shí)例的示圖；
[0013]圖4是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的實(shí)例的構(gòu)造示圖；
[0014]圖5是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作的實(shí)例的時(shí)間圖；
[0015]圖6是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的實(shí)例的構(gòu)造示圖；
[0016]圖7是示出了輸出晶體管的電流特性的實(shí)例的示圖；
[0017]圖8是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作的實(shí)例的時(shí)間圖；
[0018]圖9是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的實(shí)例的構(gòu)造示圖；
[0019]圖10是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作的實(shí)例的時(shí)間圖；
[0020]圖11是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的實(shí)例的構(gòu)造示圖；
[0021]圖12是示出了驅(qū)動(dòng)電路及半導(dǎo)體裝置的實(shí)例的構(gòu)造示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0023]圖1是示出了驅(qū)動(dòng)電路1及半導(dǎo)體裝置41的實(shí)例的構(gòu)造示圖。半導(dǎo)體裝置41是包括驅(qū)動(dòng)電路1及晶體管S1的半導(dǎo)體裝置的實(shí)例，并且半導(dǎo)體裝置41是例如驅(qū)動(dòng)晶體管S1導(dǎo)通或關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)電路1是驅(qū)動(dòng)晶體管S1的柵極G的驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)例，并且驅(qū)動(dòng)電路1包括連接到晶體管S1的柵極G的柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13。驅(qū)動(dòng)電路1包括柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13、電源節(jié)點(diǎn)11、輸出晶體管S2、輸入晶體管S3、運(yùn)算放大器AMP 1、恒流源21及控制晶體管S4。
[0024]柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13是能夠與晶體管S1的柵極G連接的節(jié)點(diǎn)。電源節(jié)點(diǎn)11是能夠接收作為輸入的電源電壓VCC的節(jié)點(diǎn)。
[0025]輸出晶體管S2連接在柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13和電源節(jié)點(diǎn)11之間，并且輸出晶體管S2是使柵極電流Ig流入柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13的開關(guān)元件。輸入晶體管S3與輸出晶體管S2形成電流鏡，并且輸入晶體管S3為具有比輸出晶體管S2更小的尺寸的開關(guān)元件。
[0026]運(yùn)算放大器AMP1基于根據(jù)柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13的電壓而接收的作為輸入的電壓和比電源節(jié)點(diǎn)11的電壓VCC低的恒定電壓Vrefl之間的電位差Λ V來輸出控制電壓Va。在圖1中，柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13的電壓與根據(jù)柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13的電壓而接收的作為輸入的電壓相同，并且也等價(jià)于施加至驅(qū)動(dòng)晶體管S1的柵極G的柵極電壓Vge。
[0027]恒流源21生成恒定電流Iref 1?？刂凭w管S4是基于控制電壓Va而將在輸入晶體管S3中流動(dòng)的電流13控制為小于或等于恒定電流Irefl的開關(guān)元件。
[0028]圖2是示出了驅(qū)動(dòng)電路1及半導(dǎo)體裝置41的動(dòng)作的實(shí)例的時(shí)間圖。圖3是示出了控制晶體管S4的動(dòng)作波形的實(shí)例的示圖，其示出了在控制晶體管S4的柵極和源極之間的電壓Vgs及在控制晶體管S4的漏極和源極之間流動(dòng)的電流Id之間的關(guān)系。然后，將參照圖2至圖3描述在圖1中示出的驅(qū)動(dòng)電路1及半導(dǎo)體裝置41的動(dòng)作的實(shí)例。
[0029]在剛將晶體管S1從關(guān)斷切換至導(dǎo)通之后的導(dǎo)通周期tl_t2期間，驅(qū)動(dòng)電路1進(jìn)行恒流動(dòng)作以使恒定柵極電流Ig流入柵極驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)13。
[0030]例如，在剛將晶體管S1從關(guān)斷切換至導(dǎo)通后，柵極電壓Vge為相對低的電壓，并且基于柵極電壓Vge的輸入至運(yùn)算放大器AMP1的反向輸入端子(_)的電壓(與圖1中的柵極電壓Vge的電壓相同)充分小于恒定電壓Vrefl。因此，由于柵極電壓Vge和恒定電壓Vrefl之間的電位差Λ V很大，因此從運(yùn)算放大器ΑΜΡ1輸出的控制電壓Va很高。高控制電壓Va使控制晶體管S4的柵極和源極之間的電壓Vgs高于控制晶體管S4的閾值電壓vth(見圖3)，并且由此，控制晶體管S4轉(zhuǎn)變至導(dǎo)通狀態(tài)。
[0031]由于控制晶體管S4被導(dǎo)通而導(dǎo)致的在控制晶體管S4中流動(dòng)的電流Ids被由恒流源21生成的恒定電流Irefl確定。S卩，控制晶體管S4基于控制電壓Va來控制電流Ids，使其不超過恒定電流Irefl的上限。因此，在導(dǎo)通周期tl-t2期間，電流Ids具有與在控制晶體管S4中流動(dòng)的恒定電流Irefl相同的電流值。而且，由于在輸入晶體管S3的漏極和源極之間流動(dòng)的電流13與在控制晶體管S4的漏極和源極之間流動(dòng)的電流Ids相同，因此在導(dǎo)通周期tl-t2期間，與控制晶體管S4中的電流相同的電流(即，恒定電流Irefl)在輸入晶體管S3的漏極和源極之間流動(dòng)。
[0032]輸入晶體管S3和輸出晶體管S2形成電流鏡，并且輸入晶體管S3的尺寸小于輸出晶體管S2的尺寸。通過晶體管的溝道寬度W和晶體管的溝道長度L之比(W/L)來確定晶體管的尺寸。因此，如果輸入晶體管S3的尺寸等于輸出晶體管S2的尺寸的l/η(其中η是正實(shí)數(shù))，則從輸出晶體管S2輸出的柵極電流Ig具有η倍于恒定電流Irefl的恒定電流值，并且其將被提供至晶體管S1的柵極G。S卩，輸出晶體管S2用該恒定柵極電流Ig(=nX Irefl)來對晶體管S1的柵極G進(jìn)行充電。
[0033]當(dāng)晶體管S1的柵極G通過恒定柵極電流Ig開始進(jìn)行充電時(shí)，柵極電壓Vge上升。由于將柵極電壓Vge施加為輸入至運(yùn)算放大器AMP1的反向輸入端子㈠的反饋，因此當(dāng)柵極電壓Vge上升時(shí)，施加為輸入至反向輸入端子(_)的電壓接近恒定電壓Vrefl。
[0034]當(dāng)施加為輸入至反向輸入端子㈠的電壓已經(jīng)上升至將要與恒定電壓Λ Vrefl實(shí)際相同(已經(jīng)上升從而使得電位差Λ V實(shí)際變?yōu)?)時(shí)，控制電壓Va從在恒定電流動(dòng)作中取得的電壓值開始