(57)【要約】【課題】異常に際してドレイン端子とソース端子との導通を遮断することが可能な絶縁ゲート型電界効果トランジスタ、および同トランジスタを内蔵したモータ制御装置を提供する。【解決手段】ＦＥＴ５４Ａは、ソース端子６５、ドレイン端子６６と、シリコン半導体６０、絶縁領域６４、ゲート電極６７Ａ，６７Ｂ、および導通部品７０を有する。シリコン半導体６０は、ドレイン端子６６に接続されたドレイン領域６２、ドレイン領域６２と間隔をおいて形成され、ソース端子６５に接続されたソース領域６１、およびドレイン領域６２とソース領域６１との間に形成され、絶縁領域６４により二つに分離されたチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂを有する。導通部品７０は、チャンネル領域６３Ａ，６３Ｂを互いに導通する。そして、導通部品７０は、予め設定された高温領域となるときにチャンネル領域６３Ｂから離間して、絶縁領域６４の空間６４Ａに入り込む。【選択図】図３
2014110339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース端子と、
前記ソース端子と間隔をおいて位置するドレイン端子と、
前記ドレイン端子に接続されたドレイン領域、前記ドレイン領域と間隔をおいて形成され、前記ソース端子に接続されたソース領域、および前記ドレイン領域と前記ソース領域との間に形成されたチャンネル領域を有するシリコン半導体と、
前記チャンネル領域の表面においてゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、
前記チャンネル領域における前記ドレイン領域と前記ソース領域との間の中間位置において前記ゲート電極ともども二つに分離する絶縁領域と、
前記絶縁領域により二つに分離された前記チャンネル領域を互いに導通し、温度上昇にともない変形しかつ温度低下にともない復元する部品であって、予め設定された高温領域となるときに前記二つのチャンネル領域の一方から離間して前記絶縁領域における前記二つのチャンネル領域の間の空間に入り込む導通部品と、
前記二つのチャンネル領域の一方において前記二つのチャンネル領域の他方に対向する表面に形成された絶縁膜と
を備える絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
【請求項２】
前記導通部品は、前記二つのチャンネル領域の他方に固定される第１端部と、前記二つのチャンネル領域の一方に接続される第２端部とを有し、
前記第２端部が前記二つのチャンネル領域の一方に対して接触した状態を維持する接続部品を有し、
前記第２端部は、前記高温領域のときに前記導通部品の変形にともなう前記導通部品に作用する力により前記接続部品から離間する
請求項１に記載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
【請求項３】
前記導通部品は、高熱膨張部品および前記高熱膨張部品の線膨張係数よりも小さい線膨張係数により形成された低熱膨張部品が互いに張り合わせられることにより形成され、
前記低熱膨張部品は、前記チャンネル領域と接触し、
前記高熱膨張部品は、前記低熱膨張部品に対して前記チャンネル領域とは反対側に位置する
請求項１または２に記載の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ。
【請求項４】
複数相のコイルを有する電動モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
スイッチング素子として、請求項１〜３のいずれか一項の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを複数個有し、一対の前記スイッチング素子が直列に接続されたスイッチングアームが各相の前記コイルに対応して並列に接続されるモータ駆動回路を有する
モータ制御装置。
【請求項５】
前記導通部品と前記二つのチャンネル領域の一方との導通が遮断されたとき、前記スイッチング素子の全てを用いて前記電動モータを駆動する第１駆動モードから、前記スイッチング素子のうち前記導通部品と前記チャンネル領域の一方との導通が遮断されたスイッチング素子以外を用いて前記電動モータを駆動する第２駆動モードに変更する
請求項４に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタおよび同トランジスタを内蔵したモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、高速のオンオフ制御が可能なスイッチング素子として、電源装置およびモータ制御装置等に広く利用されている。従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの構成の一例を図５に示す。図５の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ１００」）は、Ｐ型のシリコン半導体１０１を有する。シリコン半導体１０１は、その表面においてドレイン端子１０２に接続されたＮ型のドレイン領域１０３とソース端子１０４に接続されたＮ型のソース領域１０５とが形成されている。ドレイン領域１０３とソース領域１０５との間のチャンネル領域１０６においては、ゲート絶縁膜１０７を介してゲート電極１０８が形成されている。なお、このような従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの構成として、例えば特許文献１が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９６０３４号公報
【特許文献２】国際公開２００５／９１４８８号パンフレット
【特許文献３】特開２００８−２１１９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＦＥＴ１００においては、例えば過度に大きい電流および電圧の少なくとも一方が供給される等によりＦＥＴ１００に異常が生じた場合、ドレイン端子１０２とソース端子１０４とが短絡する、いわゆるショート故障となる場合が多い。ＦＥＴ１００にショート故障が生じるとき、ＦＥＴ１００を通じて他の機器に常時電力が供給されるため、他の機器への影響が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、異常に際してドレイン端子とソース端子との導通を遮断することが可能な絶縁ゲート型電界効果トランジスタ、および同トランジスタを内蔵したモータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本手段は「ソース端子と、前記ソース端子と間隔をおいて位置するドレイン端子と、前記ドレイン端子に接続されたドレイン領域、前記ドレイン領域と間隔をおいて形成され、前記ソース端子に接続されたソース領域、および前記ドレイン領域と前記ソース領域との間に形成されたチャンネル領域を有するシリコン半導体と、前記チャンネル領域の表面においてゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記チャンネル領域における前記ドレイン領域と前記ソース領域との間の中間位置において前記ゲート電極ともども二つに分離する絶縁領域と、前記絶縁領域により二つに分離された前記チャンネル領域を互いに導通し、温度上昇にともない変形しかつ温度低下にともない復元する部品であって、予め設定された高温領域となるときに前記二つのチャンネル領域の一方から離間して前記絶縁領域における前記二つのチャンネル領域の間の空間に入り込む導通部品と、前記二つのチャンネル領域の一方において前記二つのチャンネル領域の他方に対向する表面に形成された絶縁膜とを備える絶縁ゲート型電界効果トランジスタ」を有する。
【０００７】
上記絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、同トランジスタに過度に大きい電流および電圧の少なくとも一方が供給される等により温度が高くなったとき、導通部品が二つのチャンネル領域の一方から離間するため、二つのチャンネル領域の導通が遮断される。このため、絶縁ゲート型電界効果トランジスタの異常に際して、ドレイン領域とソース領域との導通が遮断される。したがって、ドレイン端子とソース端子との導通が遮断される。
【０００８】
加えて、導通部品は、導通部品の一部分が絶縁領域における二つのチャンネル領域の間の空間に入り込んだ状態において、高温領域から導通部品の温度が低下することにともない復元するように変形する。しかし、導通部品は、変形の途中でその一部分が絶縁膜に接触する。これにより、導通部品は、導通部品の温度の低下にともない変形することが抑制される。このため、導通部品は、二つのチャンネル領域を再び導通することが抑制される。したがって、絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、同トランジスタの異常に際して、ドレイン端子とソース端子との導通が遮断された状態が維持される。
【０００９】
（２）上記手段の一形態は「前記導通部品は、前記二つのチャンネル領域の他方に固定される第１端部と、前記二つのチャンネル領域の一方に接続される第２端部とを有し、前記第２端部が前記二つのチャンネル領域の一方に対して接触した状態を維持する接続部品を有し、前記第２端部は、前記高温領域のときに前記導通部品の変形にともなう前記導通部品に作用する力により前記接続部品から離間する絶縁ゲート型電界効果トランジスタ」を有する。
【００１０】
上記絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいては、接続部品により導通部品の第２端部と二つのチャンネル領域の一方との接触が維持されるため、接続部品が省略されたと仮定した構成と比較して、導通部品と二つのチャンネル領域の一方との導通が安定する。
【００１１】
（３）上記手段の一形態は「前記導通部品は、高熱膨張部品および前記高熱膨張部品の線膨張係数よりも小さい線膨張係数により形成された低熱膨張部品が互いに張り合わせられることにより形成され、前記低熱膨張部品は、前記チャンネル領域と接触し、前記高熱膨張部品は、前記低熱膨張部品に対して前記チャンネル領域とは反対側に位置する絶縁ゲート型電界効果トランジスタ」を有する。
【００１２】
（４）上記手段の一形態は「複数相のコイルを有する電動モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、スイッチング素子として前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタを複数個有し、一対の前記スイッチング素子が直列に接続されたスイッチングアームが各相の前記コイルに対応して並列に接続されるモータ駆動回路を有するモータ制御装置」を有する。
【００１３】
上記モータ制御装置においては、スイッチング素子の異常に際してドレイン領域とソース領域との導通が遮断されるため、ドレイン端子とソース端子との導通が遮断される。したがって、モータ制御装置は、スイッチング素子の異常による影響を小さく抑えた状態で電動モータの駆動を制御することができる。
【００１４】
（５）上記手段の一形態は「前記導通部品と前記二つのチャンネル領域の一方との導通が遮断されたとき、前記スイッチング素子の全てを用いて前記電動モータを駆動する第１駆動モードから、前記スイッチング素子のうち前記導通部品と前記チャンネル領域の一方との導通が遮断されたスイッチング素子以外を用いて前記電動モータを駆動する第２駆動モードに変更するモータ制御装置」を有する。
【００１５】
上記モータ制御装置においては、導通部品と二つのチャンネル領域の一方との導通が遮断されたスイッチング素子を通じた電動モータへの電力供給を遮断した状態で同スイッチング素子以外のスイッチング素子を用いて電動モータを駆動する。このため、モータ制御装置は、スイッチング素子に異常による影響を小さく抑えた状態で電動モータの駆動を制御することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタが異常のとき、同トランジスタのドレイン端子とソース端子との導通を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態のステアリング装置の構成を示す構成図。
【図２】実施形態の制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】実施形態の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの断面構造を示す断面図。
【図４】実施形態の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの断面図であり、導通部品およびその周辺の断面構造を示す断面図。
【図５】従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照して、ステアリング装置１の構成について説明する。
ステアリング装置１は、ステアリング本体１０、アシスト装置２０、および制御装置３０を有する。ステアリング装置１は、アシスト装置２０により操舵部品２の操作をアシストする。ステアリング装置１においては、制御装置３０によりアシスト装置２０の動作が制御される。なお、制御装置３０は「モータ制御装置」に相当する。
【００１９】
ステアリング本体１０は、コラムシャフト１１、インターミディエイトシャフト１２、ピニオンシャフト１３、ラックシャフト１４、ラックアンドピニオン機構１５、２個のタイロッド１６、およびトルク検出装置１７を有する。ステアリング本体１０は、操舵部品２の回転にともないコラムシャフト１１、インターミディエイトシャフト１２、およびピニオンシャフト１３が一体に回転する構成を有する。ステアリング本体１０は、ピニオンシャフト１３の回転によりラックシャフト１４を往復動させることにより車輪３の転舵角を変化させる。
【００２０】
ラックアンドピニオン機構１５は、ピニオンシャフト１３のピニオンギヤ１３Ａおよびラックシャフト１４のラックギヤ１４Ａが互いに噛み合わせられた構成を有する。ラックアンドピニオン機構１５は、ピニオンシャフト１３の回転をラックシャフト１４の往復動に変換する。
【００２１】
トルク検出装置１７は、コラムシャフト１１に取り付けられている。トルク検出装置１７は、コラムシャフト１１のトーションバー１１Ａのねじれに応じたトルク信号ＳＴを制御装置３０に出力する。トルク検出装置１７は、操舵部品２の操作によりコラムシャフト１１に付与された力（以下、「操舵トルクτ」）を検出する。
【００２２】
アシスト装置２０は、電動モータ２１および減速機構２２としてのウォームギヤを有する。アシスト装置２０は、減速機構２２を介して電動モータ２１の回転をコラムシャフト１１に伝達することによりコラムシャフト１１を回転させる力（以下、「アシスト力」）をコラムシャフト１１に付与する。このようにステアリング装置１は、コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置としての構成を有する。
【００２３】
電動モータ２１は、Ｕ相コイル２１Ｕ、Ｖ相コイル２１Ｖ、Ｗ相コイル２１Ｗ、および回転角度検出装置２１Ａ（ともに図２参照）を有する。回転角度検出装置２１Ａは、電動モータ２１の出力軸を含むロータ（図示略）の回転角度（以下、「回転角度θ」）に応じた回転角度信号を制御装置３０に出力する。
【００２４】
車速センサ４は、車両の駆動軸（図示略）の回転数、すなわち車両走行速度（以下、「車速Ｖ」）に応じた車速信号ＳＶを制御装置３０に出力する。
制御装置３０は、回転角度信号に基づいて回転角度θを算出する。そして、制御装置３０は、回転角度θに基づいて電動モータ２１の回転速度（以下、「モータ回転速度ω」）を算出する。また、制御装置３０は、トルク信号ＳＴに基づいて操舵トルクτの大きさおよび方向を算出する。制御装置３０は、車速信号ＳＶに基づいて車速Ｖを算出する。制御装置３０は、操舵トルクτおよび車速Ｖに基づいて、操舵をアシストするアシスト装置２０の動作を制御する。
【００２５】
図２を参照して、制御装置３０の詳細な構成について説明する。
制御装置３０は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン４０」）およびモータ駆動回路５０を有する。制御装置３０は、マイコン４０によりモータ駆動回路５０の動作を制御する。制御装置３０は、モータ駆動回路５０により電動モータ２１への駆動電力の供給状態を制御することにより電動モータ２１の駆動を制御する。
【００２６】
モータ駆動回路５０は、Ｕ相のスイッチングアーム５１Ｕ、Ｖ相のスイッチングアーム５１Ｖ、およびＷ相のスイッチングアーム５１Ｗが互いに並列に接続された構成を有する。モータ駆動回路５０は、各スイッチングアーム５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗのそれぞれが接続点５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗにおいて電力供給線５３Ｕ，５３Ｖ，５３Ｗに接続される構成を有する。モータ駆動回路５０は、電力供給線５３Ｕ，５３Ｖ，５３Ｗを介して電動モータ２１の各相コイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに接続されている。
【００２７】
スイッチングアーム５１Ｕは、一対のスイッチング素子としての絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ５４ＡおよびＦＥＴ５４Ｂ」）および電流センサ５７Ｕを有する。スイッチングアーム５１Ｕは、高電位側となる上段にＦＥＴ５４Ａが接続され、低電位側となる下段にＦＥＴ５４Ｂが接続される構成を有する。スイッチングアーム５１Ｕは、ＦＥＴ５４Ｂよりも接地側に電流センサ５７Ｕが接続される構成を有する。
【００２８】
スイッチングアーム５１Ｖは、一対のスイッチング素子としての絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ５５ＡおよびＦＥＴ５５Ｂ」）および電流センサ５７Ｖを有する。スイッチングアーム５１Ｖは、上段にＦＥＴ５５Ａが接続され、下段にＦＥＴ５５Ｂが接続される構成を有する。スイッチングアーム５１Ｖは、ＦＥＴ５５Ｂよりも接地側に電流センサ５７Ｖが接続される構成を有する。
【００２９】
スイッチングアーム５１Ｗは、一対のスイッチング素子としての絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ５６ＡおよびＦＥＴ５６Ｂ」）および電流センサ５７Ｗを有する。スイッチングアーム５１Ｗは、上段にＦＥＴ５６Ａが接続され、下段にＦＥＴ５６Ｂが接続される構成を有する。スイッチングアーム５１Ｗは、ＦＥＴ５６Ｂよりも接地側に電流センサ５７Ｗが接続される構成を有する。
【００３０】
マイコン４０は、モータ制御部４１、電流検出部４２、および異常検出部４３を有する。マイコン４０は、モータ制御部４１によりモータ駆動回路５０の動作を制御する。
モータ制御部４１においては、トルク信号ＳＴおよび車速信号ＳＶが入力される。モータ制御部４１は、電動モータ２１の各相コイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに印加する相電圧に対応する各ＤＵＴＹ指示値ＤＵ，ＤＶ，ＤＷを異常検出部４３に出力する。モータ制御部４１は、全てのＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂのスイッチング状態（オン状態およびオフ状態）を規定するゲートオン信号およびゲートオフ信号としてのモータ制御信号を全てのＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂに出力する。
【００３１】
電流検出部４２は、各相の電流センサ５７Ｕ，５７Ｖ，５７Ｗの電流信号に基づいて、電動モータ２１の各相コイル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに供給される電流値を検出する。電流検出部４２は、上記電流値をモータ制御部４１および異常検出部４３に出力する。なお、以下の説明では、電流検出部４２により検出された各相の電流値を「Ｕ相電流値ＩＵ」、「Ｖ相電流値ＩＶ」、および「Ｗ相電流値ＩＷ」として示す。
【００３２】
異常検出部４３は、モータ駆動回路５０から電動モータ２１までの各相の電力供給線の導通不良を検出する。具体的には、異常検出部４３においては、電流検出部４２の各相電流値ＩＵ，ＩＶ，ＩＷ、モータ制御部４１の各ＤＵＴＹ指示値ＤＵ，ＤＶ，ＤＷ、および回転角度検出装置２１Ａのモータ回転速度ωが入力される。異常検出部４３は、これらの状態量に基づいて、各相の電力供給線における導通不良の発生を検出する。そして、異常検出部４３は、導通不良を検出したとき、導通不良を示す信号（以下、「異常検出信号ＳＡ」）をモータ制御部４１に出力する。
【００３３】
制御装置３０の制御動作について説明する。
制御装置３０は、目標となるアシスト力（以下、「目標アシスト力」）を発生するために電動モータ２１に駆動電力を供給するアシスト制御と、異常検出部４３により導通不良を検出したときに電動モータ２１の駆動を継続させる継続制御とを有する。
【００３４】
制御装置３０は、アシスト制御において、操舵トルクτおよび車速Ｖに基づいて目標アシスト力に対応した電流指令値を演算する。詳細には、制御装置３０は、操舵トルクτが大きくなるにつれて、または車速Ｖが小さくなるにつれてより大きなアシスト力が発生するように各相の電流指令値を演算する。そして、制御装置３０は、各相電流値ＩＵ，ＩＶ，ＩＷが各相の電流指令値に追従するように電流フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号を生成する。そして、制御装置３０は、モータ制御信号をモータ駆動回路５０に出力することにより、目標アシスト力を発生するための駆動電力を電動モータ２１に供給する。
【００３５】
制御装置３０は、継続制御において、全ての相を通電相として電動モータ２１に対する駆動電力を供給する第１駆動モードおよび通電不良となる相以外の二相を通電相として電動モータ２１に対する駆動電力を供給する、いわゆる二相駆動となる第２駆動モードを有する。制御装置３０は、異常検出部４３の異常検出信号ＳＡがモータ制御部４１に入力されたとき、各相のうち通電不良となる相が一相か否かを判定する。そして、制御装置３０は、各相のうちの通電不良となる相が一相のとき、第１駆動モードから第２駆動モードに変更する。なお、各相電流値ＩＵ，ＩＶ，ＩＷ、各ＤＵＴＹ指示値ＤＵ，ＤＶ，ＤＷ、およびモータ回転速度ωに基づく通電不良の発生の検出、および通電不良となる相以外の二相を通電相とする二相駆動の詳細については、例えば特許文献２および特許文献３等の記載を参照されたい。
【００３６】
モータ駆動回路５０の各ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂのいずれかにショート故障が発生したと仮定した場合、不要なタイミングで電動モータ２１の特定の相に電力が供給されたり、必要なタイミングで電動モータ２１の特定の相に電力が供給されなかったり等、モータ駆動回路５０が適正に動作しないおそれがある。このため、各ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂの正常動作時と同様の駆動動作により電動モータ２１が適正に駆動されない。加えて、継続制御における二相駆動による電動モータ２１の駆動が適切に実行されないおそれがある。
【００３７】
この対策として、各電力供給線５３Ｕ，５３Ｖ，５３Ｗに通電を遮断するための機器（例えばリレー）を追加することが考えられる。そして、機器によりショート故障の発生時にショート故障の発生した電力供給線の通電が遮断される。ただし、この構成においては、制御装置３０の構成の複雑化、および部品点数の増加にともなうコストアップおよび故障率の上昇が生じる。
【００３８】
この点を踏まえて、本実施形態の制御装置３０においては、各ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂの構造として、各ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂに過度に大きな電流および電圧の少なくとも一方が供給されたとき、各ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂがオープン故障となるものが採用される。
【００３９】
図３を参照して、各ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂの詳細な構成について説明する。なお、各ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂは同一の構造であるため、ＦＥＴ５４Ａの構成のみを説明し、他のＦＥＴ５４Ｂ〜５６Ｂの構成の説明を省略する。
【００４０】
ＦＥＴ５４Ａは、Ｐ型のシリコン半導体６０、絶縁領域６４、ソース端子６５、ドレイン端子６６、２個のゲート電極６７Ａ，６７Ｂ、酸化膜としてのゲート絶縁膜６８Ａ，６８Ｂ、導通部品７０、および接続部品８０を有する。ＦＥＴ５４Ａは、シリコン半導体６０上にゲート絶縁膜６８Ａ，６８Ｂを介してソース端子６５、ドレイン端子６６、およびゲート電極６７Ａ，６７Ｂが配置された構成を有する。なお、ゲート絶縁膜６８Ａ，６８Ｂは、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）により形成されている。
【００４１】
シリコン半導体６０は、絶縁領域６４により第１分離部分６０Ａおよび第２分離部分６０Ｂに分離されている。すなわちシリコン半導体６０は、第１分離部分６０Ａが第２分離部分６０Ｂに対して間隔をおいて位置する構成を有する。
【００４２】
第１分離部分６０Ａは、Ｎ型のソース領域６１およびＰ型のチャンネル領域６３Ａを有する。第１分離部分６０Ａは、チャンネル領域６３Ａにおいてソース端子６５が配置される側にソース領域６１が形成されている。第１分離部分６０Ａにおいてソース端子６５が配置される側の表面の一部分は、ゲート絶縁膜６８Ａにより覆われている。第１分離部分６０Ａは、ソース端子６５が電気的に接続されている。なお、チャンネル領域６３Ａは「二つのチャンネル領域の他方」に相当する。
【００４３】
第２分離部分６０Ｂは、Ｎ型のドレイン領域６２およびＰ型のチャンネル領域６３Ｂを有する。第２分離部分６０Ｂは、チャンネル領域６３Ｂにおいてドレイン端子６６が配置される側にドレイン領域６２が形成されている。第２分離部分６０Ｂにおいてドレイン端子６６が配置される側の表面の一部分は、ゲート絶縁膜６８Ｂにより覆われている。第２分離部分６０Ｂは、ドレイン端子６６が電気的に接続されている。第２分離部分６０Ｂにおいては、第１分離部分６０Ａに対向する表面に酸化膜としての絶縁膜６０Ｃが形成されている。絶縁膜６０Ｃは、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）により形成されている。なお、チャンネル領域６３Ｂは「二つのチャンネル領域の一方」に相当する。
【００４４】
絶縁領域６４は、第１分離部分６０Ａにおいて第２分離部分６０Ｂと対向する表面および第２分離部分６０Ｂにおいて第１分離部分６０Ａと対向する表面との間の空間（以下、「空間６４Ａ」）を有する。絶縁領域６４は、チャンネル領域６３Ａ，６３Ｂにおけるドレイン領域６２およびソース領域６１の中間位置においてゲート電極６７Ａ，６７Ｂともども二つに分離している。
【００４５】
ソース端子６５は、ソース領域６１と電気的に接続されている。
ドレイン端子６６は、ドレイン領域６２と電気的に接続されている。ドレイン端子６６は、ソース端子６５と間隔をおいて位置している。
【００４６】
ゲート電極６７Ａは、第１分離部分６０Ａ上においてソース端子６５よりもドレイン端子６６側に位置している。ゲート電極６７Ｂは、第２分離部分６０Ｂ上においてゲート電極６７Ａおよびドレイン端子６６の間に位置している。
【００４７】
導通部品７０は、バイメタルにより形成されている。導通部品７０は、絶縁領域６４の空間６４Ａをまたぐ平板形状を有する。導通部品７０は、ゲート絶縁膜６８Ａ，６８Ｂの間に位置している。導通部品７０は、第１分離部分６０Ａのチャンネル領域６３Ａおよび第２分離部分６０Ｂのチャンネル領域６３Ｂを互いに導通する。
【００４８】
導通部品７０は、第１端部７１、第２端部７２、および導通本体７３を有する。導通部品７０は、第１端部７１、第２端部７２、および導通本体７３が一体に形成された構成を有する。導通部品７０は、第１端部７１において第１分離部分６０Ａのチャンネル領域６３Ａ上に溶着等により固定されている。導通部品７０は、第２端部７２において第２分離部分６０Ｂのチャンネル領域６３Ｂ上に接続されている。導通部品７０は、接続部品８０により第２端部７２が第２分離部分６０Ｂのチャンネル領域６３Ｂに接触した状態が維持される。接続部品８０は、例えばガラス膜が用いられている。
【００４９】
導通部品７０は、高熱膨張部品７０Ａおよび低熱膨張部品７０Ｂが張り合わせられることにより形成されている。導通部品７０は、低熱膨張部品７０Ｂが第１分離部分６０Ａのチャンネル領域６３Ａ上および第２分離部分６０Ｂのチャンネル領域６３Ｂ上にそれぞれ接触する構成を有する。導通部品７０は、高熱膨張部品７０Ａが低熱膨張部品７０Ｂに対してチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂとは反対側に位置する構成を有する。低熱膨張部品７０Ｂの線膨張係数は、高熱膨張部品７０Ａの線膨張係数よりも小さい。
【００５０】
図４を参照して、ＦＥＴ５４Ａが異常のときにＦＥＴ５４Ａがオープン故障となる過程について作用とともに説明する。なお、ＦＥＴ５４Ｂ〜５６ＢについてもＦＥＴ５４Ａと同様にオープン故障するため、その説明を省略する。
【００５１】
ＦＥＴ５４Ａに過度に大きい電流および電圧の少なくとも一方が供給される等によりＦＥＴ５４Ａの温度が高くなるとき、導通部品７０の温度が高くなる。このため、導通部品７０は以下のように変形する。
【００５２】
すなわち、導通部品７０は、温度が高くなるにつれて高熱膨張部品７０Ａが低熱膨張部品７０Ｂよりも延びる。このため、図４（ａ）に示されるように、導通部品７０は、チャンネル領域６３Ａ，６３Ｂに対してゲート電極６７Ａ，６７Ｂ側に変形する。このとき、導通部品７０は、各チャンネル領域６３Ａ，６３Ｂから離間する方向への力（以下、「第１の力」）が作用する。また導通部品７０は、各端部７１，７２の各チャンネル領域６３Ａ，６３Ｂに隣接する角部分を各チャンネル領域６３Ａ，６３Ｂに押し付ける力（以下、「第２の力」）が作用する。
【００５３】
導通部品７０においては、第１端部７１がチャンネル領域６３Ａに固定されているため、各力により第１端部７１がチャンネル領域６３Ａに対して移動しない。
一方、導通部品７０は、第１の力が接続部品８０に作用することにより第２端部７２において接続部品８０に対して空間６４Ａに向けて移動しようとする力が作用する。これにより、接続部品８０が破断される。このため、導通部品７０は、第２端部７２がチャンネル領域６３Ｂに対する移動が可能な状態となる。第２端部７２は、温度が高くなるにつれて空間６４Ａに向けて移動する。そして、第２端部７２がチャンネル領域６３Ｂから絶縁膜６０Ｃに位置したとき、二つのチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂの導通が遮断される。このため、ソース領域６１およびドレイン領域６２の導通が遮断されることにより、ソース端子６５およびドレイン端子６６の導通が遮断される。したがって、ＦＥＴ５４Ａは、オープン故障となる。
【００５４】
そして、図４（ｂ）に示されるように、導通部品７０が予め設定された高温領域になったとき、導通部品７０においては、第２の力により第２端部７２が絶縁領域６４の空間６４Ａ内に入り込む。この状態において、導通部品７０の温度が低下するとき、導通部品７０は、以下のように変形する。
【００５５】
すなわち、導通部品７０は、温度が低くなるにつれて高熱膨張部品７０Ａが低熱膨張部品７０Ｂよりも縮む。このため、図４（ｃ）に示されるように、導通部品７０は、図３に示される導通部品７０の状態に復元するように変形する。これにより、導通部品７０は、第２端部７２が空間６４Ａから抜ける方向に移動する。この場合、導通部品７０は、復元するための変形の途中で第２端部７２において絶縁領域６４の絶縁膜６０Ｃに接触する。これにより、導通部品７０は、導通部品７０の温度の低下にともない復元するための変形が抑制される。これにより、導通部品７０の温度が高温領域よりも低くなったとしても第２端部７２が空間６４Ａ内に位置する。このため、導通部品７０により二つのチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂの導通が遮断された状態が維持される。したがって、ＦＥＴ５４Ａは、オープン故障の状態が維持される。
【００５６】
なお、本実施形態のＦＥＴ５４Ａは、高温領域として、ＦＥＴ５４Ａのジャンクション温度が動作保証温度の上限温度（例えば、１５０℃）になる温度領域が設定される。詳細には、ＦＥＴ５４Ａのジャンクション温度が上記上限温度となる温度領域となるとき、導通部品７０の第２端部７２が絶縁領域６４の空間６４Ａに入り込むように、導通部品７０の形状および寸法および接続部品８０の形状および寸法が予め設定される。
【００５７】
本実施形態のステアリング装置１は以下の効果を奏する。
（１）ＦＥＴ５４Ａは、絶縁領域６４により二つのチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂに分離し、導通部品７０により二つのチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂが互いに導通する構成を有する。導通部品７０は、予め設定された高温領域のとき、第２端部７２がチャンネル領域６３Ｂから離間して絶縁領域６４の空間６４Ａに入り込む。この構成によれば、ＦＥＴ５４Ａに過度に大きい電流および電圧の少なくとも一方が供給される等によりＦＥＴ５４Ａの温度が高くなったとき、導通部品７０がチャンネル領域６３Ｂから離間するため、二つのチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂの間の導通が遮断される。したがって、ＦＥＴ５４Ａの異常に際して、ドレイン端子６６とソース端子６５との導通が遮断される。
【００５８】
加えて、導通部品７０は、第２端部７２が絶縁領域６４の空間６４Ａに入り込んだ状態において、高温領域から導通部品７０の温度が低下することにともない復元するように変形する。しかし、導通部品７０は、変形の途中でその一部分が絶縁膜６０Ｃに接触する。これにより、導通部品７０は、導通部品７０の温度の低下にともない変形することが抑制される。このため、導通部品７０は、二つのチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂを再び導通することが抑制される。したがって、ＦＥＴ５４Ａの異常に際して、ドレイン端子とソース端子との導通が遮断された状態が維持される。このため、導通部品７０が二つのチャンネル領域６３Ａ，６３Ｂを再び導通することにより、ＦＥＴ５４Ａが故障した状態でＦＥＴ５４Ａが通電することが可能な状態となることが抑制される。なお、ＦＥＴ５４Ｂ〜５６Ｂについても同様の効果を奏する。
【００５９】
（２）ＦＥＴ５４Ａは、導通部品７０の第２端部７２をチャンネル領域６３Ｂに接触した状態を維持する接続部品８０を有する。この構成によれば、接続部品８０が省略されたと仮定したＦＥＴの構成と比較して、導通部品７０とチャンネル領域６３Ｂとの導通が安定する。なお、ＦＥＴ５４Ｂ〜５６Ｂについても同様の効果を奏する。
【００６０】
（３）制御装置３０は、ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂを含むモータ駆動回路５０を有する。この構成によれば、ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂの異常に際してＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂをオープン故障にすることができる。したがって、制御装置３０は、ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂの異常による影響を小さく抑えた状態で電動モータ２１を駆動することができる。
【００６１】
（４）制御装置３０は、ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂのオープン故障時に、スイッチングアーム５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗの全てを用いて電動モータ２１に駆動電力を供給する第１駆動モードから、オープン故障となったＦＥＴを含むスイッチングアーム以外のスイッチングアームを用いて電動モータ２１に駆動電力を供給する第２駆動モードに変更する。したがって、ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂのいずれかに異常が生じた場合においても、その異常による影響を小さく抑えた状態で電動モータ２１を駆動することができる。
【００６２】
本絶縁ゲート型電界効果トランジスタおよびモータ制御装置は、上記実施形態とは別の実施形態を含む。以下、本絶縁ゲート型電界効果トランジスタおよびモータ制御装置のその他の実施形態としての上記実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は互いに組み合わせることもできる。
【００６３】
・実施形態の制御装置３０は、継続制御において、第２駆動モードとして通電不良となる相以外の二相を通電相として電動モータ２１に対する駆動電力を供給する。ただし、継続制御の第２駆動モードは実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の制御装置３０は、継続制御において、第２駆動モードとして通電不良となるＦＥＴ以外のＦＥＴを動作させることにより電動モータ２１に対する駆動電力を供給する。
【００６４】
・実施形態の導通部品７０は、第１端部７１が第１分離部分６０Ａのチャンネル領域６３Ａ上に固定され、第２端部７２が接続部品８０により第２分離部分６０Ｂのチャンネル領域６３Ｂ上に接続される構成を有する。ただし、導通部品７０とシリコン半導体６０との接続構造は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の導通部品７０は、第１端部７１が接続部品８０により第１分離部分６０Ａのチャンネル領域６３Ａ上に接続され、第２端部７２が第２分離部分６０Ｂのチャンネル領域６３Ｂ上に固定される構成を有する。なお、変形例のＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂにおいては、チャンネル領域６３Ａが「二つのチャンネル領域の一方」に相当し、チャンネル領域６３Ｂが「二つのチャンネル領域の他方」に相当する。
【００６５】
・実施形態の導通部品７０は、バイメタルにより形成されている。ただし、導通部品７０の構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の導通部品７０は、形状記憶合金または超弾性合金により形成される。要するに、導通部品７０は、温度上昇にともない変形する材料であれば、バイメタル以外の材料によって形成してもよい。
【００６６】
・実施形態の導通部品７０は、低熱膨張部品７０Ｂが第１分離部分６０Ａのチャンネル領域６３Ａ上および第２分離部分６０Ｂのチャンネル領域６３Ｂ上にそれぞれ接続される構成を有する。ただし、導通部品７０の構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の導通部品７０は、高熱膨張部品７０Ａが第１分離部分６０Ａのチャンネル領域６３Ａ上および第２分離部分６０Ｂのチャンネル領域６３Ｂ上にそれぞれ接続される構成を有する。変形例の導通部品７０は、温度が高くなるにつれて絶縁領域６４内の空間６４Ａに向かい湾曲状に変形する。
【００６７】
・実施形態のシリコン半導体６０は、チャンネル領域６３Ｂにおけるチャンネル領域６３Ａと対向する面に絶縁膜６０Ｃが形成されている。ただし、絶縁領域６４において絶縁膜６０Ｃが形成される範囲は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、絶縁膜６０Ｃは、チャンネル領域６３Ｂにおけるチャンネル領域６３Ａと対向する表面に加え、チャンネル領域６３Ａにおけるチャンネル領域６３Ｂと対向する表面に形成される。
【００６８】
・実施形態のシリコン半導体６０は、第１分離部分６０Ａおよび第２分離部分６０Ｂが間隔をおいて位置する構成を有する。ただし、シリコン半導体６０の形状は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のシリコン半導体６０は、第１分離部分６０Ａおよび第２分離部分６０Ｂを連結するチャンネル領域により形成された連結基板部分を有する。すなわちシリコン半導体６０は、凹形状を有する。
【００６９】
・実施形態のＦＥＴ５４Ａにおいて、接続部品８０を省略することもできる。なお、ＦＥＴ５４Ｂ〜５６Ｂについても同様に変更することができる。
・実施形態のＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂは、高温領域として、ジャンクション温度が動作保証範囲の上限温度になる温度領域に設定している。ただし、高温領域の設定は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂは、高温領域として動作保証範囲の上限温度未満の任意の温度領域に設定される。
【００７０】
・実施形態のＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂは、Ｐチャンネル型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタが用いられる。ただし、ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂの構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂは、Ｎチャンネル型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタが用いられる。
【００７１】
・実施形態のＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂは、制御装置３０のモータ駆動回路５０に用いられている。ただし、ＦＥＴ５４Ａ〜５６Ｂといった絶縁ゲート型電界効果トランジスタの用途は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例の絶縁ゲート型電界効果トランジスタは、制御装置３０のモータ駆動回路５０以外の装置の動作を制御する制御回路に用いられる。
【００７２】
・実施形態のステアリング装置１は、コラムアシスト型の構成を有する。ただし、ステアリング装置１の構成は実施形態に例示された内容に限られない。例えば、変形例のステアリング装置１は、ピニオンアシスト型、デュアルピニオンアシスト型、ラック同軸型、またはラックパラレル型の構成を有する。
【符号の説明】
【００７３】
２１…電動モータ、２１Ｕ…Ｕ相コイル、２１Ｖ…Ｖ相コイル、２１Ｗ…Ｗ相コイル、３０…制御装置（モータ制御装置）、５０…モータ駆動回路、５１Ｕ，５１Ｖ，５１Ｗ…スイッチングアーム、５４Ａ，５４Ｂ，５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ…ＦＥＴ（絶縁ゲート型電界効果トランジスタ、スイッチング素子）、６０…シリコン半導体、６０Ｃ…絶縁膜、６１…ソース領域、６２…ドレイン領域、６３Ａ，６３Ｂ…チャンネル領域、６４…絶縁領域、６４Ａ…空間、６５…ソース端子、６６…ドレイン端子、６７Ａ，６７Ｂ…ゲート電極、６８Ａ，６８Ｂ…ゲート絶縁膜、７０…導通部品、７０Ａ…高熱膨張部品、７０Ｂ…低熱膨張部品、７１…第１端部、７２…第２端部、８０…接続部品。
【図１】
2014110339.tif 000003
【図２】
2014110339.tif 000004
【図３】
2014110339.tif 000005
【図４】
2014110339.tif 000006
【図５】
2014110339.tif 000007