本发明专利技术公开一种电流传感器、逆变器电路以及具有其的半导体器件。该具有横向半导体元件的半导体器件，包括半导体衬底（1，21）、位于衬底（1，21）上的第一电极（12，29）、位于衬底（1，21）上的第二电极（13，28）以及位于衬底（1，21）中以将衬底（1，21）划分为第一岛和与该第一岛电绝缘的第二岛的隔离结构（1d，21d，56）。横向半导体元件包括位于第一岛中的主单元以及位于第二岛中的感测单元。主单元使第一电流在第一电极（12，29）和第二电极（13，28）之间流动以使得第一电流沿着衬底（1，21）的表面在横向方向上流动。通过检测流经感测单元的第二电流来检测该第一电流。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种电流传感器、逆变器电路以及具有其的半导体器件。该具有横向半导体元件的半导体器件，包括半导体衬底（1，21）、位于衬底（1，21）上的第一电极（12，29）、位于衬底（1，21）上的第二电极（13，28）以及位于衬底（1，21）中以将衬底（1，21）划分为第一岛和与该第一岛电绝缘的第二岛的隔离结构（1d，21d，56）。横向半导体元件包括位于第一岛中的主单元以及位于第二岛中的感测单元。主单元使第一电流在第一电极（12，29）和第二电极（13，28）之间流动以使得第一电流沿着衬底（1，21）的表面在横向方向上流动。通过检测流经感测单元的第二电流来检测该第一电流。【专利说明】电流传感器、逆变器电路以及具有其的半导体器件本申请是申请号为201110154131.1、申请日为2011年6月3日、专利技术名称为“电流传感器、逆变器电路以及具有其的半导体器件”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及具有主单元(main cell)和用于检测流经所述主单元的电流的感测单元(sense cell)的半导体器件。
技术介绍
与JP-A-8-34709相对应的US5，253，156公开一种半导体集成电路，包括具有横向绝缘栅双极晶体管(IGBT)的主单元以及用于检测流经该IGBT的发射极的电流的电流检测器(以下将其称为“感测单元”)。感测单元除了发射极的长度之外具有与主单元的横向IGBT相同结构的横向IGBT。IGBT耦合为电流镜配置以使得流经感测单元的IGBT的发射极的电流变得比流经主单元的IGBT的发射极的电流小一取决于发射极的长度之间的比值的预定比值。因而，能够基于流经感测单元的电流来检测流经主单元的电流。然而，在US5，253，156中公开的半导体集成电路用于形成图14所示的电路时，会出现以下缺点。在图14所示的电路中，基于流经感测单元1001的电流来检测流经主单元1000的电流，并且基于电阻器Rs两端的电压来检测流经感测单元1001的电流。在增加电阻器Rs的电阻以增加电压时，感测单元1001的发射极电势增加。因此，电连接到发射极电极的P型主体(body)层的电势增加。结果，P型主体层和η型漂移层之间的PN结被正向偏置，输出(即电阻器Rs两端的电压)变得不稳定。为了稳定该输出电压，优选应该将输出电压限制为高达0.3伏特(V)。进而，在将高电压(例如从220V到600V)施加到集电极时，则输出电压会由于与该高电压的耦合而具有误差。这样的问题会在除IGBT之外的半导体元件中发生。另夕卜，图14所示的这样的电路被用来形成逆变器电路。例如，与JP-A-2009-268054相对应的US2009/0057832公开一种通过使用分流电阻器来检测该逆变器电路中的电流的方法。US2008/0246426中公开的方法涉及检测该电流的值而非该电流的方向。优选的，不仅检测电流的值，而且还检测电流的方向以便执行电流的无传感器正弦控制，如在与JP4396762相对应的US2008/0246426中所公开的。
技术实现思路
考虑到上面这些，本专利技术的目的在于提供一种具有逆变器电路以及用于检测电流的值和方向的电流传感器的半导体器件。根据本专利技术的第一方面，一种具有横向半导体元件的半导体器件，所述半导体器件包括:半导体衬底、位于衬底的表面上的第一电极、位于衬底的表面上的第二电极以及位于衬底中以将所述衬底划分为第一岛和第二岛的隔离结构。第一岛和第二岛由隔离结构彼此电绝缘。横向半导体元件包括位于第一岛中的主单元以及位于第二岛中的感测单元。主单元使第一电流在第一电极和第二电极之间流动以使得第一电流沿着衬底的表面在横向方向上流动。通过检测流经感测单元的第二电流来检测第一电流。根据本专利技术的第二方面，一种具有用于对至负载的电流供应进行控制的横向IGBT的半导体器件，所述半导体器件包括具有第一导电类型的漂移层的半导体衬底、位于漂移层的表面部分中并且具有纵向方向的第二导电类型的集电极区、位于漂移层的表面部分中并且具有与集电极区并行延伸的直部的第二导电类型的沟道层，以及位于沟道层的表面部分中并且端接在集电极区的内部的发射极区。发射极区具有沿纵向方向延伸的直部。半导体器件还包括位于沟道层的沟道区上的栅极绝缘层。沟道区位于发射极区和漂移层之间。半导体器件还包括位于栅极绝缘层上的栅极电极、电连接到集电极区的第一电极，以及电连接到发射极区和沟道层的第二电极。划分发射极区以形成主单元和感测单元，所述主单元和感测单元均具有横向IGBT。配置主单元的横向IGBT以对至负载的电流供应进行控制。感测单元的横向IGBT与主单元的横向IGBT在结构上相同并且配置作为电流检测器。主单元位于感测单元的每一侧上以使得感测单元在纵向方向上位于所述主单元中。根据本专利技术的第三方面，一种用于检测连接到负载的电流路径中的电流的电流传感器，所述电流传感器包括位于电流路径中并且导通和截止以控制所述电流的功率元件。在功率元件导通时，所述电流沿正向方向流经功率元件。所述电流传感器还包括位于电流路径中并且与所述功率元件反并联连接的续流二极管。在功率元件由导通变为截止时，所述电流沿反向方向流经续流二极管。所述电流传感器还包括第一感测单元，其连接到功率元件以使得流经第一感测单元的电流与流经功率元件的电流成比例。所述电流传感器还包括与第一感测单元串联连接的第一感测电阻器。所述电流传感器还包括第二感测单元，其连接到续流二极管以使得流经第二感测单元的电流与流经续流二极管的电流成比例。所述电流传感器还包括与所述第二感测单元串联连接的第二感测电阻器。【专利附图】【附图说明】根据以下说明和附图，上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显，附图中相同的附图标记指代相同的元件。在附图中:图1所示为沿着图2的线1-1提取的截面图；图2所示为根据本专利技术第一实施例的半导体器件的俯视图；图3所示为沿着图4中的线II1-1II提取的截面图；图4所示为根据本专利技术第二实施例的半导体器件的俯视图；图5是说明根据本专利技术第三实施例的半导体器件的电路配置的视图；图6A-6C是说明图5所示的电路中的电流流动的视图；图7是说明图5所示的电路中的电流和电压的图；图8是说明横向IGBT的集电极电流-电压特性的曲线图；图9是说明流经感测单元的电流Isense和相对于集电极电流的感测电阻器两端的输出电压的曲线图；图10所示为根据本专利技术第四实施例的半导体器件的俯视图；图11所示为图10的放大图；图12所示为根据本专利技术第五实施例的半导体器件的俯视图；图13所示为沿着图12中的线XII1-XIII提取的截面图；图14是说明根据现有技术的半导体器件的电路配置的视图；图15A所示为沿着图16中的线XVA-XVA提取的截面图，并且图15B所示为沿着图16中的线XVB-XVB提取的截面图；图16所示为根据本专利技术第六实施例的半导体器件的俯视图；图17所示为沿着图18中的线XVI1-XVII提取的截面图；图18所示为根据本专利技术第七实施例的半导体器件的俯视图；图19所示为图18的放大图；图20所示为根据本专利技术第八实施例的半导体器件的俯视图；图21所示为根据本专利技术第九实施例的半导体器件的俯视图；图22所示为根据本专利技术第十实施例的逆变器电路的电路图；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：白木聪，户仓规仁，高桥茂树，山本昌弘，山田明，工藤弘康，芦田洋一，中川明夫，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。