(57)【要約】【課題】本発明は、測温素子に流れる電流が変化しても正確な温度測定が可能な温度測定装置の提供を目的とする。【解決手段】温度測定装置１００は、駆動電流ＩＦを出力する測温素子駆動部８と、駆動電流ＩＦによって駆動される測温素子と、測温素子駆動部８と測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器１６とを備え、駆動電流ＩＦは、測温素子駆動部８の温度上昇に伴って減少するように設定され、かつ測温素子の出力電圧は、測温素子の温度上昇に伴って減少するように設定されるか、もしくは、駆動電流ＩＦは、測温素子駆動部８の温度上昇に伴って増大するように設定され、かつ測温素子の出力電圧は、測温素子の温度上昇に伴って増大するように設定される。【選択図】図１
2014228500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電流を出力する測温素子駆動部と、
前記駆動電流によって駆動される測温素子と、
を備え、
前記測温素子駆動部と前記測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器をさらに備えるか、もしくは、前記測温素子駆動部は参照抵抗と、当該参照抵抗に流れる電流が複製された電流が流れる測温抵抗とを備える、
温度測定装置。
【請求項２】
前記測温素子駆動部と前記測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器を備え、
前記駆動電流は、前記測温素子駆動部の温度上昇に伴って減少するように設定され、かつ前記測温素子の出力電圧は、当該測温素子の温度上昇に伴って減少するように設定されるか、もしくは、
前記駆動電流は、前記測温素子駆動部の温度上昇に伴って増大するように設定され、かつ前記測温素子の出力電圧は、当該測温素子の温度上昇に伴って増大するように設定されることを特徴とする、
請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の温度測定装置を用いた温度測定方法であって、
（ａ）前記測温素子駆動部の温度を第１温度として仮定するステップと、
（ｂ）前記測温素子駆動部の駆動電流−温度特性から、前記第１温度に対する駆動電流を求めるステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で求めた前記第１温度に対する駆動電流の元での前記測温素子の出力電圧−温度特性から、当該測温素子の出力電圧に対する温度を第２温度として求めるステップと、
（ｄ）前記第２温度から前記第１温度を差し引いた仮定温度差を求めるステップと、
（ｅ）前記仮定温度差と、前記検出温度差との大小関係に応じて、前記第１の温度を仮定しなおすステップと、
を備え、
前記ステップ（ａ）〜（ｅ）を、前記仮定温度差と前記検出温度差とが一致するまで繰り返すことを特徴とする、
温度測定方法。
【請求項４】
前記温度測定装置は、相互マトリクスをさらに備え、
前記相互マトリクスには、前記第１温度、前記第２温度および前記検出温度差のあらゆる組み合わせに対して、前記ステップ（ａ）〜（ｅ）を前記仮定温度差と前記検出温度差とが一致するまで繰り返して得た前記測温素子の温度が記載されており、
（ｆ）前記第１温度、前記第２温度および前記検出温度差に基づいて前記相互マトリクスを参照して、前記測温素子の温度を求めるステップをさらに備える、
請求項３に記載の温度測定方法。
【請求項５】
前記駆動電流は、前記参照抵抗に流れる電流が複製された電流であり、
前記測温抵抗の抵抗値は、前記参照抵抗の抵抗値よりも温度依存性が大きいことを特徴とする、
請求項１に記載の温度測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の温度測定装置を用いた温度測定方法であって、
（ａ）前記測温抵抗の両端の電圧を測定するステップと、
（ｂ）前記測温抵抗の電圧−温度特性から、前記ステップ（ａ）において測定した電圧における前記測温素子駆動部の温度を求めるステップと、
（ｃ）前記参照抵抗の電流−温度特性から、前記ステップ（ｂ）で求めた温度において前記参照抵抗に流れる電流を求めるステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）で求めた電流を前記駆動電流として、前記駆動電流の元での前記測温素子の出力電圧−温度特性から、当該測温素子の出力電圧に対する温度を求めるステップと、
を備える、
温度測定方法。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項５のいずれかに記載の温度測定装置と、
半導体チップと、
を備える、
半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度測定装置および温度測定装置を用いた温度測定方法に関し、例えば、半導体モジュールの温度を測定する温度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体チップを搭載した半導体モジュールにおいて、パワー半導体チップを保護するために、パワー半導体チップの温度を測定して管理する必要がある。パワー半導体チップの温度を測定するために、温度測定装置がパワー半導体モジュール内に配置される。
【０００３】
従来の温度測定装置は、定電流回路と、測温素子であるダイオードを備え、定電流回路によりダイオードを駆動する。ダイオードの両端に発生する電圧に基づき、ダイオードの電圧−温度特性を参照して温度を求める。
【０００４】
例えば、特許文献１では、ダイオードに流す電流を電流複製回路により複製して参照抵抗に流し、ダイオードの両端に発生する電圧と、参照抵抗による電圧とを比較することでダイオードの温度を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１２７１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の温度測定装置は、定電流回路が生成する電流は温度によらず一定値であるとの前提のもとに温度を測定していた。ところが、実際には定電流回路自体の温度が変化すると定電流回路の出力する電流値も変化する。よって、温度測定装置により測定した温度と、実際の温度にずれが生じる問題があった。
【０００７】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、測温素子に流れる電流が変化しても正確な温度測定が可能な温度測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る温度測定装置は、駆動電流を出力する測温素子駆動部と、駆動電流によって駆動される測温素子と、を備え、測温素子駆動部と測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器をさらに備えるか、もしくは、測温素子駆動部は参照抵抗と、当該参照抵抗に流れる電流が複製された電流が流れる測温抵抗とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る温度測定装置によれば、測温素子駆動部と測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器を備える場合、駆動電流は、測温素子駆動部の温度上昇に伴って減少するように設定され、かつ測温素子の出力電圧は、測温素子の温度上昇に伴って減少するように設定されるか、もしくは、駆動電流は、測温素子駆動部の温度上昇に伴って増大するように設定され、かつ測温素子の出力電圧は、測温素子の温度上昇に伴って増大するように設定されていれば、所定の計算を行うことにより、出力電圧と検出温度差から、測温素子の正確な温度を求めることが可能である。
【００１０】
また、本発明に係る温度測定装置によれば、測温素子駆動部が参照抵抗と、当該参照抵抗に流れる電流が複製された電流が流れる測温抵抗とを備える場合、駆動電流は、参照抵抗に流れる電流が複製された電流であり、測温抵抗の抵抗値は、参照抵抗の抵抗値よりも温度依存性が大きければ、駆動電流が温度により変化する場合であっても、精度良く温度を測定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１における温度測定装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１における参照抵抗に流れる電流の温度依存性を示す図である。
【図３】実施の形態１における出力電圧ＶＦの温度依存性を示す図である。
【図４】実施の形態２における温度測定方法に使用する相互マトリクスを示す図である。
【図５】実施の形態３における温度測定装置の構成を示す図である。
【図６】実施の形態３における測温抵抗の抵抗値の温度依存性を示す図である。
【図７】実施の形態３における測温抵抗の両端電圧の温度依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１に、本実施の形態における温度測定装置１００の構成を示す。温度測定装置１００は、測温素子駆動部８と、測温部９と、温度差測定器１６とから構成される。温度測定装置１００は、例えば、パワーモジュール内部のパワー半導体チップの温度を測定するために用いられる。測温素子駆動部８は、パワーモジュールの制御基板上に配置される。また、測温部９は、パワー半導体チップが配置されるパワー基板上に配置される。制御基板はパワーモジュールの上部に設置されていて、一般にパワーモジュールの下部にあるパワー基板よりも温度が低い。例えばパワー基板の温度が１５０℃前後の時、制御基板は１００℃前後となる。
【００１３】
測温素子駆動部８は、電流複製回路８Ａと電流制御回路８Ｂとを備える。電流複製回路８Ａは例えばカレントミラー回路であり、電流供給源５からの電流Ｉ６と、電流Ｉ６を複製した駆動電流ＩＦを出力する。
【００１４】
電流制御回路８Ｂは、電流Ｉ６に温度依存性を与える回路である。電流制御回路８Ｂは、温度依存性を有する参照抵抗Ｒ７、定電圧源１に直列接続された分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３を備える。分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３は定電圧源１の電圧を分圧して基準電圧を発生させる。電流制御回路８Ｂは、さらに電圧比較器４とトランジスタを備える。電圧比較器４は、参照抵抗Ｒ７により発生する電圧と基準電圧との差を増幅してトランジスタのゲートに入力する。トランジスタのドレインは電流複製回路８Ａの電流Ｉ６の出力に接続され、ソースは参照抵抗Ｒ７に接続される。
【００１５】
測温部９は、測温素子としての測温ダイオード１０、直列接続された分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１３を備える。測温ダイオード１０には、電流複製回路８Ａから出力される駆動電流ＩＦが流れる。抵抗Ｒ１２，Ｒ１３は、定電圧源１１を分圧して基準電圧を発生させる。測温部９は、電圧比較器１４をさらに備える。電圧比較器１４は、測温ダイオード１０による電圧と基準電圧との差を増幅して出力電圧ＶＦを出力する。
【００１６】
温度差測定器１６は熱電対であり、測温素子駆動部８と測温部９の温度差を検出する。より具体的には、図１に示す様に、基準抵抗Ｒ７と測温ダイオード１０との温度差、即ち制御基板とパワー基板の温度差を検出する。
【００１７】
＜動作＞
定電圧源１の電圧を分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧した電圧を基準電圧とし、参照抵抗７に生じる電圧が基準電圧と一致するように電流供給源５からの電流Ｉ６を電圧比較器４によって制御する。これにより電流Ｉ６は参照抵抗７の抵抗値に依存した一定の電流となる。
【００１８】
電流Ｉ６は電流複製回路８Ａによって複製され、複製された駆動電流ＩＦは、測温素子である測温ダイオード１０に流れる。駆動電流ＩＦによって測温ダイオード１０に発生した電圧は、電圧比較器１４によって、定電圧源１１の電圧を分圧抵抗Ｒ１２，Ｒ１３で分圧した電圧と比較され、その比較結果によって出力電圧ＶＦが発生する。
【００１９】
温度差測定器１６は、参照抵抗７の温度と測温ダイオード１０の温度の差を検出する。この温度差を検出温度差として定義する。
【００２０】
本実施の形態では、参照抵抗Ｒ７の抵抗値は温度の上昇とともに大きくなる温度依存性を有する。つまり、参照抵抗Ｒ７の温度が上昇に伴って、電流Ｉ６は減少する。よって、参照抵抗Ｒ７に流れる電流Ｉ６の温度依存性は図２の様に表される。なお、駆動電流ＩＦは電流Ｉ６を複製した電流であるため、駆動電流ＩＦの温度依存性も図２の様に表される。
【００２１】
また、測温ダイオード１０の抵抗値は、温度の上昇とともに小さくなる温度依存性を有する。つまり、測温ダイオード１０の両端に発生する電圧は測温ダイオード１０の温度上昇とともに小さくなる。測温ダイオード１０の両端に発生する電圧が小さくなると、出力電圧ＶＦも小さくなる。
【００２２】
即ち、本実施の形態では、図３に示すように、一定の駆動電流ＩＦの元での出力電圧ＶＦは、温度上昇とともに減少する。また、駆動電流ＩＦが減少すると、出力電圧ＶＦも減少する。本実施の形態では、駆動電流ＩＦおよび出力電圧ＶＦのどちらも、温度の上昇に伴って減少するように設定してある。
【００２３】
＜温度測定方法＞
温度測定装置１００を使用した温度測定方法について説明する。図２に、測温素子駆動部８により発生する駆動電流ＩＦの温度依存性を示す。図３に、一定の駆動電流ＩＦの元での出力電圧ＶＦの温度依存性を示す。温度測定装置１００の出力電圧をＶＦ、温度差測定器１６が検出する温度差を検出温度差とする。
【００２４】
最初に、参照抵抗７の温度を任意の温度に仮定する。これを第１温度とする。次に、図２を参照して、第１温度において参照抵抗Ｒ７を流れる電流Ｉ６を求める。駆動電流ＩＦは電流Ｉ６を複製した電流であるため、駆動電流ＩＦが求まる。
【００２５】
次に、図３を参照して、求めた駆動電流ＩＦの元での出力電圧ＶＦの温度依存性から、得られた出力電圧ＶＦにおける測温ダイオード１０の温度を求める。これを第２温度とする。そして、第２温度から第１温度を差し引いて温度差を計算する。この温度差を仮定温度差として定義する。
【００２６】
仮定温度差が検出温度差よりも大きい場合、第１温度をより大きく仮定して第２温度を求めなおし、再び仮定温度差を計算する。一方、仮定温度差が検出温度差よりも小さい場合、第１温度をより小さく仮定して第２温度を求めなおし、再び仮定温度差を計算する。この工程を繰り返すことにより、仮定温度差の値は徐々に検出温度差に近づいていく。仮定温度差が検出温度差に一致したときの第１温度、第２温度が、それぞれ測温素子駆動部８と測温ダイオード１０の正確な温度である。
【００２７】
以下で、上述の手順により測温素子駆動部８と測温ダイオード１０の正確な温度が求められる理由を説明する。本実施の形態における温度測定装置１００の構成では、参照抵抗Ｒ７の温度の仮定値（第１温度）をより高く変更すると、参照抵抗７の抵抗値はより大きいと仮定されるため、その結果として電流Ｉ６および駆動電流ＩＦの仮定値は小さくなる（図２）。
【００２８】
一方、図３に示すように、一定の駆動電流ＩＦの元での測温ダイオード１０の出力は温度の上昇ととともに小さくなるようにしてあるから、所定の出力電圧を生じるのに必要な測温ダイオード１０の温度は、駆動電流ＩＦの減少に伴って小さくなる。よって、参照抵抗Ｒ７の第１温度を高くすると、測温ダイオード１０の第２温度は、より低くなる。よって、参照抵抗Ｒ７の温度が測温ダイオード１０の温度より低い場合、仮定温度差は必ず縮小する。逆に、参照抵抗Ｒ７の第１温度を低く仮定すると、測温ダイオード１０の第２温度は高くなるため、仮定温度差は必ず拡大する。
【００２９】
以上より、仮定温度差と検出温度差とが一致しない場合、仮定温度差が検出温度差よりも大きい場合は、参照抵抗Ｒ７の第１温度をより高く仮定しなおす。一方、仮定温度差が検出温度差よりも小さい場合は、参照抵抗Ｒ７の第１温度をより低く仮定しなおす。この工程を繰り返すことにより、必ず仮定温度差を検出温度差に一致させることができる。すなわち、測温素子駆動部８の温度と測温ダイオード１０の温度を正確に求めることができる。
【００３０】
以下で、数値的実例を挙げて説明する。図３に示すように、駆動電流ＩＦが減少すると、同じ温度であっても出力電圧ＶＦが低下する。つまり、駆動電流ＩＦが温度によらず一定であると仮定する従来の技術では、温度が上昇したものと誤解される。例えば、図３に従えば、測温ダイオード１０の温度が１５０℃のとき、駆動電流ＩＦが１００μＡであれば出力電圧ＶＦは１．６Ｖである。もしも制御基板温度の変動により駆動電流ＩＦが９５μＡに減少すると、パワー基板の温度が実際には１５０℃のまま変わらなくても、その出力電圧ＶＦは１．５Ｖに減少する。駆動電流ＩＦが１００μＡで変わらないと仮定する従来の技術では、温度が１５５℃程度に上昇したものと間違えて、不正確な温度を得ることになる。
【００３１】
例えば、最初に参照抵抗Ｒ７の第１温度を１００℃と仮定して、測温ダイオード１０の温度（第２温度）を求める。図２を参照すると、参照抵抗Ｒ７の温度（制御基板の温度）が１００℃のときの電流Ｉ６（即ち駆動電流ＩＦ）は１００μＡである。このとき、出力電圧ＶＦが１．６Ｖであるとすると、図３を参照して、測温ダイオード１０の温度、即ちパワー基板の温度は１５０℃となる。ここで、温度差測定器１６が検出した検出温度差が５０℃であったなら、仮定温度差と検出温度差の値は一致するため、第１温度および第２温度は正しい。
【００３２】
次に、仮定温度差が５０℃で、検出温度差が４０℃であった場合について考える。この場合、仮定温度差を縮小させる必要がある。つまり、第１温度をより大きく仮定し直す（即ち、駆動電流ＩＦをより小さく仮定し直す）必要がある。例えば駆動電流ＩＦを９５μＡと仮定し直すと、第１温度（即ち制御基板の温度）は、図２に従えば１０５℃となる。また、図３より、駆動電流ＩＦが９５μＡのときに１．６Ｖの出力電圧ＶＦが得られる測温ダイオード１０の第２温度（即ちパワー基板の温度）は、１４５℃である。よって、仮定温度差は４０℃となり、検出温度差と一致する。１回の仮定値変更で仮定温度差と検出温度差が一致しない場合は、仮定温度差を縮小させる必要があるか拡大させる必要があるかに従って繰り返し反復計算を行えば必ず仮定温度差を検出温度差に一致させることができる。
【００３３】
次に、仮定温度差が５０℃で、検出温度差が６０℃であった場合について考える。この場合、仮定温度差を大きくする必要がある。つまり、第１温度をより小さく仮定し直す（即ち、駆動電流ＩＦをより大きく仮定しなおす）必要がある。例えば駆動電流ＩＦを１０５μＡと仮定し直すと、第１温度（即ち制御基板の温度）は、図２に従えば９５℃となる。また、図３より、駆動電流ＩＦが１０５μＡのときに１．６Ｖの出力電圧ＶＦが得られる測温ダイオード１０の第２温度（即ちパワー基板の温度）は、１５５℃である。よって、仮定温度差は６０℃となり、検出温度差と一致する。
【００３４】
本実施の形態における温度測定装置１００では、駆動電流ＩＦおよび出力電圧ＶＦが温度上昇に伴って減少するように設計されているため、仮定温度差と検出温度差とを必ず一致させて、測温素子駆動部８（参照抵抗Ｒ７）および測温部９（測温ダイオード１０）の正確な温度を求めることができる。
【００３５】
本実施の形態における温度測定装置１００では、温度の上昇とともに出力電圧ＶＦが小さくなるように設計されているため、一定の出力電圧ＶＦが得られている状況下で駆動電流ＩＦをより小さく仮定し直すと、計算される測温ダイオード１０の温度（第２温度）はより低くなる。例えば１．６Ｖの出力電圧ＶＦが得られているとき、駆動電流ＩＦを１００μＡと仮定すると、図３に従えば測温ダイオード１０の温度（第２温度）は１５０℃と求められる。駆動電流ＩＦを９５μＡと低く仮定し直すと、図３に従えば測温ダイオード１０の温度（第２温度）は１４５℃に低下する。
【００３６】
また、本実施の形態における温度測定装置１００では、温度の上昇とともに駆動電流ＩＦが小さくなるように設計されているため、駆動電流ＩＦを小さく仮定し直すということは参照抵抗Ｒ７の第１温度（即ち、制御基板の温度）を高く仮定し直すということと同義である。
【００３７】
前述したように、温度測定装置１００を半導体モジュール内に配置する場合、参照抵抗Ｒ７の温度は測温ダイオード１０の温度よりも低くなるため、駆動電流ＩＦを小さく仮定し直すと、参照抵抗Ｒ７の第１温度（即ち制御基板の温度）は上がり、測温ダイオード１０の第２温度（即ちパワー基板の温度）は下がるため、両者の温度差（即ち仮定温度差）は必ず縮小する。逆も同様で、駆動電流ＩＦを大きく仮定し直すと、参照抵抗Ｒ７の第１温度は下がり、測温ダイオード１０の第２温度は上がるため、仮定温度差は必ず拡大する。
【００３８】
上述のように、駆動電流ＩＦ（または第１温度）を仮定し直すことで、必ず仮定温度差を拡大または縮小させることができ、仮定温度差を検出温度差に一致させることが可能である。
【００３９】
また、駆動電流ＩＦおよび出力電圧ＶＦが温度上昇に伴って増大するように設計されている場合は、駆動電流ＩＦを大きく仮定し直すと、参照抵抗Ｒ７の第１温度（即ち制御基板の温度）は上がり、測温ダイオードの第２温度（即ちパワー基板の温度）は下がるため、両者の温度差（即ち仮定温度差）は必ず縮小する。逆も同様で、駆動電流ＩＦを小さく仮定し直すと、参照抵抗Ｒ７の第１温度は下がり、測温ダイオード１０の第２温度は上がるため、仮定温度差は必ず拡大するので、同様に一致させることが可能である。
【００４０】
なお、例えば、温度上昇に伴って、駆動電流ＩＦが増大し、出力電圧ＶＦが低下する、などのように、駆動電流ＩＦの温度依存性の方向と出力電圧ＶＦの温度依存性の方向が異なる場合は、駆動電流ＩＦ（または第１温度）を仮定し直しても仮定温度差が変化せず検出温度差に一致し得ない場合がある。この場合、正しい温度を求めることができない。
【００４１】
＜効果＞
本実施の形態における温度測定装置１００は、駆動電流ＩＦを出力する測温素子駆動部８と、駆動電流ＩＦによって駆動される測温素子（即ち測温ダイオード１０）と、を備え、測温素子駆動部８と測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器１６をさらに備える。
【００４２】
従って、駆動電流ＩＦは、測温素子駆動部８の温度上昇に伴って減少するように設定され、かつ測温素子の出力電圧は、測温素子の温度上昇に伴って減少するように設定されるか、もしくは、駆動電流ＩＦは、測温素子駆動部８の温度上昇に伴って増大するように設定され、かつ測温素子の出力電圧は、測温素子の温度上昇に伴って増大するように設定されていれば、所定の計算を行うことにより、出力電圧ＶＦと検出温度差から、測温素子の正確な温度を求めることが可能である。
【００４３】
また、本実施の形態における温度測定装置１００は、駆動電流ＩＦを出力する測温素子駆動部８と、駆動電流ＩＦによって駆動される測温素子（即ち測温ダイオード１０）と、測温素子駆動部８と測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器１６と、を備え、駆動電流ＩＦは、測温素子駆動部８の温度上昇に伴って減少するように設定され、かつ測温素子の出力電圧は、測温素子の温度上昇に伴って減少するように設定されるか、もしくは、駆動電流ＩＦは、測温素子駆動部８の温度上昇に伴って増大するように設定され、かつ測温素子の出力電圧は、測温素子の温度上昇に伴って増大するように設定されることを特徴とする。
【００４４】
従って、駆動電流ＩＦおよび出力電圧（即ち温度測定装置１００の出力電圧ＶＦ)は、それぞれ、測温素子駆動部８と測温ダイオード１０の温度上昇に伴って減少し、かつ、測温素子の出力電圧は駆動電流ＩＦの減少にともなって減少するように設定されているため、所定の計算を行うことにより、出力電圧ＶＦと検出温度差から、測温素子の正確な温度を求めることが可能である。
【００４５】
また、本実施の形態における温度測定装置１００を用いた温度測定方法は、測温素子駆動部８の温度を第１温度として仮定するステップ（ａ）と、測温素子駆動部８の駆動電流−温度特性から、第１温度に対する駆動電流ＩＦを求めるステップ（ｂ）と、ステップ（ｂ）で求めた第１温度に対する駆動電流の元での測温素子（即ち測温ダイオード１０）の出力電圧−温度特性から、測温素子の出力電圧に対する温度を第２温度として求めるステップ（ｃ）と、第２温度から第１温度を差し引いた仮定温度差を求めるステップ（ｄ）と、仮定温度差と検出温度差との大小関係に応じて、第１温度を仮定しなおすステップ（ｅ）と、を備え、ステップ（ａ）〜（ｅ）を、仮定温度差と検出温度差とが一致するまで繰り返すことを特徴とする。
【００４６】
従って、仮定温度差と検出温度差が一致するまで第１温度（即ち測温素子駆動部８の温度）を、仮定温度差と検出温度差との大小関係に応じて仮定し直すことにより、必ず仮定温度差と検出温度差を一致させて、正確な測温素子駆動部８の温度と測温素子（即ち測温ダイオード１０）の温度を得ることが可能である。
【００４７】
また、本実施の形態における半導体モジュールは、温度測定装置１００と、半導体チップと、を備えることを特徴とする。
【００４８】
従って、半導体モジュール内に温度差がある場合であっても、温度測定装置１００を用いて、温度差による駆動電流ＩＦの変化の影響を受けずに温度測定が可能なため、半導体チップの温度を精度良く測定することが可能である。
【００４９】
＜実施の形態２＞
本実施の形態における温度測定装置は、実施の形態１における温度測定装置１００（図１）と同じため、説明を省略する。実施の形態１においては、仮定温度差と検出温度差とを繰り返し比べることによって、正確な温度を求めた。
【００５０】
一方、本実施の形態では、第１温度、第２温度および検出温度のあらゆる組み合わせについて得られる測温ダイオード１０の温度を予め計算し、例えば図４に示す相互マトリクスを予め用意しておく。なお、第２温度は、出力電圧ＶＦと第１温度により決まる。図４は、第１温度（測温素子駆動部の仮定の温度）を１００℃に固定し、第２温度と検出温度差とを変化させた場合に得られる測温ダイオード１０の正確な温度である。
【００５１】
検出温度差が４０℃、出力電圧ＶＦが１．６Ｖであった場合について説明する。まず、第１温度を、例えば１００℃に設定する。次に、図２を参照して測温素子駆動部８の温度が１００℃のときの駆動電流ＩＦを求める。この場合、１００μＡと求まる。次に、図３を参照して、駆動電流ＩＦが１００μＡの元での出力電圧ＶＦ＝１．６Ｖに対する測温ダイオード１０の温度を求める。この場合、１５０℃と求まる。
【００５２】
よって、図４において、測温ダイオード１０の温度が１５０℃で検出温度差が４０℃の欄を参照することで、測温ダイオード１０の正確な温度は１４５℃であることがわかる。
【００５３】
なお、相互マトリクスの細かさは必要に応じて調整できる。また、例えば図４において、第２温度、検出温度差の値が相互マトリクスの行又は列の中間にある場合は、相互マトリクスを補間することにより、検出温度を求めればよい。
【００５４】
＜効果＞
本実施の形態にける温度測定装置を用いた温度測定方法において、温度測定装置は、相互マトリクスをさらに備え、相互マトリクスには、第１温度、前記第２温度および検出温度差のあらゆる組み合わせに対して、実施の形態１におけるステップ（ａ）〜（ｅ）を仮定温度差と検出温度差とが一致するまで繰り返して得た測温素子の温度が記載されており、第１温度、前記第２温度および検出温度差に基づいて相互マトリクスを参照して、測温素子の温度を求めるステップ（ｆ）をさらに備える。
【００５５】
従って、繰り返し計算が収束した後の値を予め相互マトリクスとして用意しておくことにより、測定の都度繰り返し計算をすることなく、即座に正確な測温素子（即ち測温ダイオード１０）の温度を求めることが可能である。よって、繰り返し計算を行うための回路が不要であり、より低コストの温度測定装置を実現できる。
【００５６】
＜実施の形態３＞
＜構成＞
図５に、本実施の形態における温度測定装置２００の構成を示す。温度測定装置２００は、測温素子駆動部１８と、測温素子としての測温ダイオード２４とから構成される。温度測定装置２００は、実施の形態１における温度測定装置１００と同様に、例えば、パワーモジュール内部のパワー半導体チップの温度を測定するために用いられる。
【００５７】
測温素子駆動部１８は、電流複製回路１８Ａ、参照抵抗Ｒ２２および測温抵抗Ｒ２０を備える。電流複製回路１８Ａは例えばカレントミラー回路であり、参照抵抗Ｒ２２に電流供給源１７からの電流Ｉ２１を流す。また、電流複製回路１８Ａは、電流Ｉ２１を複製した電流Ｉ１９と駆動電流ＩＦとを、測温抵抗Ｒ２０と測温ダイオード２４にそれぞれ流す。
【００５８】
＜動作＞
測温抵抗Ｒ２０の抵抗値の温度依存性は、参照抵抗Ｒ２２の抵抗値の温度依存性よりも大きい。測温抵抗Ｒ２０の抵抗値の温度依存性は、例えば図６により表される。測温抵抗Ｒ２０は例えばサーミスタであり、非常に大きい温度依存性を有する。つまり、測温抵抗Ｒ２０の温度依存性の曲線は大きく傾いている。図６から、測温抵抗Ｒ２０の温度が１℃変化しただけでその抵抗値は３パーセント変化することがわかる。抵抗値が３パーセント変化するということは、電流Ｉ１９を一定とすると、測温抵抗Ｒ２０の両端に発生する電圧が３パーセント変化することを意味する（図７）。
【００５９】
例えば、温度を一定として、測温抵抗Ｒ２０に流れる電流Ｉ１９が１パーセント変化したと仮定すると、測温抵抗Ｒ２０の両端の電圧は１パーセント変化する。これは、およそ０．３℃の温度変化と同等の電圧変化である。一方、温度が例えば５℃変化したと仮定すると、測温抵抗Ｒ２０の両端の電圧は、およそ１５パーセント（３パーセント×５）変化する。つまり、測温抵抗Ｒ２０の両端の電圧は、温度変化と電流Ｉ１９の変化の両方の影響を受けるが、主として温度変化の影響を受けることがわかる。
【００６０】
よって、測温抵抗Ｒ２０の両端電圧の温度依存性に対する、電流Ｉ１９の変化の影響は小さいと考えられる。以上から、図７に示すように、電流Ｉ１９の変化を無視して、電流Ｉ１９は標準の値（例えば１００μＡ）で一定であると仮定して、１本の曲線のみで測温抵抗Ｒ２０の両端電圧の温度依存性を表しても誤差は小さい。
【００６１】
また、参照抵抗Ｒ２２を流れる電流Ｉ２１（即ち駆動電流ＩＦ）の、制御基板の温度（即ち、測温抵抗Ｒ２０および参照抵抗Ｒ２２の温度）依存性は、理想的にはゼロであるが、非常に小さい。例えば１℃温度が変化すると、０．１パーセント電流が変化する関係であるとする。つまり、参照抵抗Ｒ２２の抵抗値の温度依存性は、測温抵抗Ｒ２０の抵抗値の温度依存性よりも小さく設定される。参照抵抗Ｒ２２の電流−温度依存性は予めわかっているとする。
【００６２】
また、測温ダイオード２４（即ちパワー基板）の温度と出力電圧ＶＦの関係は、実施の形態１と同じく図３で表されるとする。
【００６３】
＜温度測定方法＞
まず、測温抵抗Ｒ２０の両端の電圧を測定する。次に、図７を参照して、測定により得た電圧に対応する測温抵抗Ｒ２０の温度（即ち制御基板の温度）を求める。
【００６４】
次に、図２を参照して、制御基板の温度に対応する、参照抵抗Ｒ２２に流れる電流Ｉ２１を求める。駆動電流ＩＦは電流Ｉ２１を複製したものであるから、駆動電流ＩＦが求まる。参照抵抗Ｒ２２の抵抗値の温度依存性は、測温抵抗Ｒ２０の抵抗値の温度依存性よりも小さいため、駆動電流ＩＦをほぼ正確に求めることができる。
【００６５】
次に、図３を参照して、図２により求めた駆動電流ＩＦの元での出力電圧ＶＦの温度依存性から、測定で得た出力電圧ＶＦにおける測温ダイオード２４の温度を求める。以上の手順により、温度変化により駆動電流ＩＦが変化した場合であっても、精度良く測温ダイオード１０の温度（即ちパワー基板の温度）を測定することが可能である。
【００６６】
本実施の形態では、測温抵抗Ｒ２０の抵抗値（両端の電圧）は、大きな温度依存性を持つ。図７の例によると、１℃温度が変化すると３パーセント両端電圧が変化する。また、１パーセント電流Ｉ１９が変化すると、当然１パーセント両端電圧が変化する。つまり、電流Ｉ１９が±１パーセント程度変化している場合であっても、温度誤差を０．３℃程度に抑制して、制御基板の温度を測定することが可能である。さらに、参照抵抗Ｒ２２の抵抗値（電流値）は、温度が１℃変化すると０．１パーセント変化するため、０．３℃の温度誤差は０．０３パーセントの電流誤差に転化され、結果として電流の誤差を１パーセントから０．０３パーセントへと、１／３０程度に抑制して駆動電流ＩＦを求めることが可能である。よって、参照抵抗Ｒ２２に対して比較的大きい温度依存性を有する測温抵抗Ｒ２０を備える構成とすることにより、温度の測定精度を３０倍程度向上させることが可能である。
【００６７】
なお、図６に示したように、測温抵抗Ｒ２０の抵抗値は温度上昇に伴って減少するが、温度上昇に伴って増大する特性を有してもよい。
【００６８】
＜効果＞
本実施の形態における温度測定装置２００は、駆動電流ＩＦを出力する測温素子駆動部１８と、駆動電流ＩＦによって駆動される測温素子（即ち測温ダイオード２４）と、を備え、測温素子駆動部１８は参照抵抗Ｒ２２と、参照抵抗Ｒ２２に流れる電流Ｉ２１が複製された電流Ｉ１９が流れる測温抵抗Ｒ２０とを備える。
【００６９】
従って、駆動電流ＩＦは、参照抵抗Ｒ２２に流れる電流Ｉ２１が複製された電流であり、測温抵抗Ｒ２０の抵抗値は、参照抵抗Ｒ２２の抵抗値よりも温度依存性が大きければ、駆動電流ＩＦが温度により変化する場合であっても、精度良く温度を測定することが可能である。
【００７０】
また、本実施の形態における温度測定装置２００は、駆動電流ＩＦを出力する測温素子駆動部１８と、駆動電流ＩＦによって駆動される測温素子（即ち測温ダイオード２４）と、を備え、測温素子駆動部１８は、参照抵抗Ｒ２２と、参照抵抗Ｒ２２に流れる電流Ｉ２１が複製された電流Ｉ１９が流れる測温抵抗Ｒ２０とを備え、駆動電流ＩＦは、参照抵抗Ｒ２２に流れる電流Ｉ２１が複製された電流であり、測温抵抗Ｒ２０の抵抗値は、参照抵抗Ｒ２２の抵抗値よりも温度依存性が大きいことを特徴とする。
【００７１】
従って、温度依存性の小さい参照抵抗Ｒ２２と、温度依存性の大きい測温抵抗Ｒ２０とを備える構成とすることにより、駆動電流ＩＦが温度により変化する場合であっても、精度良く温度を測定することが可能である。
【００７２】
また、本実施の形態における温度測定方法は、温度測定装置２００を用いた温度測定方法であって、測温抵抗Ｒ２０の両端の電圧を測定するステップ（ａ）と、測温抵抗Ｒ２０の電圧−温度特性から、ステップ（ａ）において測定した電圧における測温素子駆動部１８の温度を求めるステップ（ｂ）と、参照抵抗Ｒ２２の電流−温度特性から、ステップ（ｂ）で求めた温度において参照抵抗Ｒ２２に流れる電流を求めるステップ（ｃ）と、ステップ（ｃ）で求めた電流を駆動電流ＩＦとして、駆動電流ＩＦの元での測温素子（即ち測温ダイオード２４）の出力電圧ＶＦ−温度特性から、測温素子の出力電圧ＶＦに対する温度を求めるステップと、を備える。
【００７３】
従って、まず、参照抵抗Ｒ２２よりも温度依存性の大きい測温抵抗Ｒ２０により制御基板の温度を測定することにより、電流変化の影響を抑制して、正確な温度を得ることが可能である。そして、測温抵抗Ｒ２０よりも温度依存性の小さい参照抵抗Ｒ２２の電流−温度特性により駆動電流を測定することにより、温度変化による誤差を抑制して、精度の高い駆動電流ＩＦを得ることが可能である。よって、精度の高い駆動電流ＩＦを得ることにより、測温素子（即ち測温ダイオード２４）によって測温素子の温度（即ちパワー基板の温度）を精度良く測定することが可能である。
【００７４】
また、本実施の形態における半導体モジュールは、温度測定装置２００と、半導体チップと、を備えることを特徴とする。
【００７５】
従って、半導体モジュール内に温度差がある場合であっても、温度測定装置２００を用いて、温度差による駆動電流ＩＦの変化の影響を受けずに温度測定が可能なため、半導体チップの温度を精度良く測定することが可能である。
【００７６】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１，１１  定電圧源、４，１４  電圧比較器、５，１７  電流供給源、８  測温素子駆動部、８Ａ，１８Ａ  電流複製回路、８Ｂ  電流制御回路、９  測温部、１０，２４  測温ダイオード、１６  温度差測定器、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１２，Ｒ１３  分圧抵抗、Ｒ７，Ｒ２２  参照抵抗、Ｒ２０  測温抵抗、１００，２００  温度測定装置、ＶＦ  出力電圧、Ｉ６，Ｉ１９，Ｉ２１  電流、ＩＦ  駆動電流。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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