(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電流を通電する一対の主端子と、前記主電流を制御する制御端子を有する絶縁ゲート半導体素子と、前記絶縁ゲート半導体素子を駆動する駆動回路と、前記主電流が一定の値を超えたときに、前記制御端子の電圧を制御して前記主電流を制限する電流制御回路と、前記一対の主端子の電圧を検出する電圧監視回路と、前記電圧監視回路の出力を受けて、前記駆動回路から前記制御端子に流れる電流を制御する制御電流調整回路とを備えることを特徴とする車載イグナイタ。
【請求項２】
前記電圧監視回路が、前記一対の主端子間に接続された少なくとも２個以上の抵抗の直列回路と、この直列回路の接続点の電位を出力することを特徴とする請求項１に記載の車載イグナイタ。
【請求項３】
前記制御電流調整回路が、前記制御端子に接続された制御電極抵抗と、前記制御電極抵抗と並列に接続され、前記電圧監視回路から信号が出力されているときに電流を流すバイパス回路とからなることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の車載イグナイタ。
【請求項４】
前記バイパス回路が、ドレインが前記制御電極抵抗の一方の端子に、ソースが前記制御電極抵抗の他方の端子に、ゲートが前記電圧監視回路の出力に接続されたＭＯＳＦＥＴを備えていることを特徴とする請求項３に記載の車載イグナイタ。
【請求項５】
前記バイパス回路のＭＯＳＦＥＴのドレインと前記制御電極抵抗の一方の端子との間に、抵抗とダイオードの直列回路が接続されたことを特徴とする請求項４に記載の車載イグナイタ。
【請求項６】
前記ＭＯＳＦＥＴのゲートと、前記一対の主端子の電位の低い方の端子との間に、前記ゲートの電位を一定に制限するダイオードを接続したことを特徴とする請求項４乃至５のいずれかに記載の車載イグナイタ。
【請求項７】
前記制御電流調整回路が、ドレインが電源回路に、ソースが前記制御端子に、ゲートが前記電圧監視回路の出力に接続されたＭＯＳＦＥＴを備えていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の車載イグナイタ。
【請求項８】
前記電圧監視回路が、前記一対の主端子の電位の高い方の端子と前記制御端子の間に接続された少なくとも２個以上の抵抗の直列回路であり、この直列回路の接続点の電位を出力することを特徴とする請求項１に記載の車載イグナイタ。
【請求項９】
前記バイパス回路のＭＯＳＦＥＴのドレインと前記制御電極抵抗の一方の端子の間に、抵抗とダイオードと電流制限用ＭＯＳＦＥＴの直列回路が接続され、前記電流制限用ＭＯＳＦＥＴのゲートが定電圧電源の出力に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の車載イグナイタ。
【請求項１０】
前記絶縁ゲート半導体素子が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(ＩＧＢＴ)であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の車載イグナイタ。
【請求項１１】
一対の主表面を有する半導体基体と前記半導体基体の一方の主表面に隣接する一方導電型の第１の層（ｐ型コレクタ層）と前記半導体基体の、他方の主表面と前記第１の層に隣接して形成された第２導電型の第２の層（ｎ型ドリフト層）を備え、
この半導体基体は互いに隣接する第１の領域（ＩＧＢＴ領域）と第２の領域（回路領域）とを有し、
第１の領域および第２の領域の他方の主表面には第１の電極（コレクタ電極）を設け、
第１の領域には、その第１の層内に一方の主表面に隣接して選択的に形成される他方導電型の第３の層（ｐ型ベース層）と、第３の層内に一方の主表面に隣接して選択的に形成される一方導電型の第４の層（ｎ型ソース層）と、第１の層内に一方の主表面に隣接して、他方導電型の第３の層内に一方導電型の第４の層と離れて選択的に形成される一方導電型の第５の層（ｎ型ソース層）と、
一方の主表面において第３の層と第４の層に接触する第２の電極（エミッタ電極）と、一方の主表面の第２電極と反対側の第３の層の露出部分に絶縁膜（ゲート酸化膜）を介して形成される第１の制御端子（ゲート電極）とを設け、
第２の領域には、第１の層内に一方の主表面に隣接して形成される絶縁膜を介して第１の半導体層（Ｐｏｌｙ−ｓｉ層）が形成され、前記第１の半導体層に選択的に形成される他方導電型の第７の層（ＭＯＳＦＥＴのｎ型ソース層）及び第８の層（ＭＯＳＦＥＴのｎ型ドレイン層）と、他方導電型の第７の層と第８の層に挟まれる一方導電型の第９の層（ＭＯＳＦＥＴのチャネル層）が形成され、前記第１の半導体層と離れて第２の半導体層（Ｐｏｌｙ−ｓｉ層）が形成され、前記第２の半導体層に選択的に形成される一方導電型の第１０の層（Ｐｏｌｙ−ｓｉ抵抗）と、第１の主表面に隣接して選択的に形成される一方導電型の第１１の層（チャネルストッパ）を設け、
一方の主表面の第１の半導体層において第７の層に接触する第３の電極（ＭＯＳＦＥＴのソース電極）と、一方の主表面の第１の半導体層において第８の層に接触する第４の電極（ＭＯＳＦＥＴのドレイン電極）と、第９の層の露出部分に絶縁膜を介して形成される第２の制御端子（ＭＯＳＦＥＴのゲート電極）と、一方の主表面の第２の半導体層において一方に第１０の層に接触する第５の電極（Ｐｏｌｙ−ｓｉ抵抗電極）と、他方に第１０の層に接触し第１１の層と接続する第６の電極（Ｐｏｌｙ−ｓｉ抵抗電極）と、第５の電極と第６の電極に挟まれる第１０の層に接触する第７の電極（Ｐｏｌｙ−ｓｉ抵抗中間電極）を設け、
第１の領域の第２の電極と第２の半導体層の第５の電極が接続され、第１の領域の第１の制御端子と第１の半導体層の第３の電極が接続され、第２の半導体層の第７の電極が第２の制御端子に接続される構成であることを特徴とした車載イグナイタ用ＩＧＢＴ。
【請求項１２】
前記電圧監視回路が、前記一対の主端子間に接続された少なくとも２個以上のコンデンサの直列回路であり、この直列回路の接続点の電位を出力することを特徴とする請求項１に記載の車載イグナイタ。
【請求項１３】
前記電圧監視回路がツェナーダイオードの一部から電位を検出する構成となっていることを特徴とする、請求項１に記載の車載イグナイタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の点火装置であるイグナイタと、それに使用する絶縁ゲート型半導体装置とに係り、特に定電流制御機能を有する絶縁ゲート型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車の点火装置であるイグナイタのスイッチには絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が広く使用されており、中でも近年は、保護機能を内蔵したイグナイタ用ＩＧＢＴが増えてきている。保護機能を内蔵したＩＧＢＴが、特開平９−２８０１４７号公報に開示されている。
【０００３】
前記特開平９−２８０１４７号公報には、電流制限機能を内蔵したＩＧＢＴの電流振動の抑制方法が開示されている。図２に特開平９−２８０１４７号公報に開示のＩＧＢＴ及びその電流制限回路を示す。図２において、符号２０１はバッテリー、２０２はイグニッションコイル、２０３はＩＧＢＴ、２０４はスパークプラグ、２０５は抵抗、２０６は高耐圧定電流素子、２０７はツェナーダイオード、２０８はダイオード、２０９，２１０は抵抗、２１１はコンデンサ、２１２はトランジスタ、２１３は抵抗、２１４は駆動回路である。
【０００４】
この回路の動作を説明する。はじめにＩＧＢＴ２０３がオフの状態を考える。この状態では駆動回路２１４からは信号が出ておらず、ＩＧＢＴ２０３のゲートは０Ｖになっている。一方、ＩＧＢＴ２０３がオフであるのでバッテリー２０１からイグニッションコイル２０２を介してＩＧＢＴ２０４に至るいわゆる主回路には電流が流れておらず、ＩＧＢＴ２０４のコレクタとエミッタの間にはバッテリー電圧が印加されている。
【０００５】
次にＩＧＢＴのオン状態を説明する。駆動回路２１４からオンの信号が
ＩＧＢＴ２０４のゲートに入力されると、ＩＧＢＴ２０３がオンし、主回路に電流が流れはじめる。次にＩＧＢＴを再びオフにすると、主回路の電流が急激に遮断されるために、イグニッションコイル２０２の１次端子の両端には数百Ｖの高電圧が発生する。この電圧がイグニッションコイルの２次時側に数万Ｖに昇圧されて伝わり、スパークプラグを放電させる。
【０００６】
前記回路には二種類の保護回路が記載されている。一つは過電圧保護回路である。前述のＩＧＢＴがオン状態からオフ状態に移る時、スパークプラグに何らかのトラブルがあって放電できなかった場合には、イグニッションコイル２０２の１次端子の電圧は増大し続ける。このため、予め定められた所定の電圧以上になると電圧を制限するツェナーダイオード２０７がＩＧＢＴのコレクタとゲートの間に設けられている。
【０００７】
二つ目は電流制限回路である。ＩＧＢＴに流れる電流の最大値は駆動回路によりＩＧＢＴがオンしている時間に比例して大きくなるが、何らかのトラブルでこの時間が長くなった場合にＩＧＢＴに大電流が流れる場合がある。そこで、IGBTの電流が予め定められた電流値を超えると、２０５の両端に発生する電圧がトランジスタ２１２をオンさせてＩＧＢＴのゲート電圧を引き下げ、ＩＧＢＴに流れる電流を制限する機能を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この電流制限回路には電流振動が起こりやすいと言う問題があったが、特開平９−２８０１４７号公報では、電流制限動作時にコレクタからゲートに低電流を供給する回路、すなわち高耐圧低電流素子２０６，抵抗２０９を付加する事でこの問題を解決している。
【０００９】
しかしながら、特開平９−２８０１４７号公報では、振動抑制のためにコレクタからゲートへ電流を供給する構成となっているため、コレクタからゲートへの漏れ電流が大きい問題がある。この漏れ電流とは、ＩＧＢＴがオフしている状態でバッテリーから流れ続ける電流や、スパークプラグの放電時の高い電圧印加時などにコレクタからゲートに流れる電流を指す。
【００１０】
漏れ電流を減らすためにはコレクタからゲートへの電流供給量を低減すればよいが、一方で電流振動を抑制するためには、コレクタからゲートにある程度の電流を供給する必要がある。ある程度の電流とは、電流振動の原因となるゲート電圧の振動が発生しそうになった時にこれを押さえ込めるだけの電流であり、これは駆動回路のインピーダンスやＩＧＢＴのゲートエミッタ間の容量などにより決まる。特に大きいＩＧＢＴチップになるとゲートエミッタ間の容量も大きくなるために、これに応じた大きな電流をコレクタから供給する必要が生じ、漏れ電流も増大する。この漏れ電流が増大すると、オフ状態での損失が増大し、バッテリーに蓄えられた電気を消費する問題がある。また、スパークプラグへの点火の際に漏れ電流による損失の分だけ点火エネルギーが減少し、自動車の燃焼効率の悪化などの原因となる。さらに、ＩＧＢＴの初期不良の選別の際に実施するコレクタとエミッタ間の漏れ電流チェックができなくなり、信頼性が低下する問題も有している。
【００１１】
本発明の目的は上記の問題を解決し、損失が少なく信頼性の高い内燃機関用点火回路を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のイグナイタは、コレクタ端子とエミッタ端子とゲート端子を有する絶縁ゲート半導体素子と、絶縁ゲート半導体素子に流れる電流が一定の値を超えたときにゲート端子の電圧を制御して電流を制限する電流制御回路と、コレクタの電位を検出する電圧監視回路と、電圧監視回路の出力をうけてゲート端子に流れる電流を制御する制御電流調整回路を備える。
【００１３】
本発明のイグナイタによれば、コレクタ端子からは電圧監視回路による信号だけにし、この信号に応じて振動抑制電流をゲートから供給するため、コレクタの漏れ電流を低減でき、漏れ電流による損失を削減できる。また、漏れ電流を低減できると、ＩＧＢＴの漏れ電流検査を実施できるので、ＩＧＢＴの信頼性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳しく説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１に本実施例のイグナイタの等価回路を示す。図１において図２と同一の構成要素には同じ符号が付してある。図１の構成を説明すると、バッテリー２０１とイグニッションコイル２０２の１次側コイルと電流検出端子を有するIGBT100とが直列接続されている。イグニッションコイル２０２の２次側はスパークプラグ２０４に接続されている。ＩＧＢＴ１００の電流検出端子には、電流検出用の抵抗２０５が接続されており、ＩＧＢＴ１００と抵抗２０５との接続点がコンパレータ１１０に入力されている。コンパレータ１１０には基準電圧を生成する定電圧電源１１１からの信号も入力されている。一方、コンパレータ１１０の出力はＩＧＢＴのゲートとエミッタの間に接続されたＭＯＳＦＥＴ１０４のゲートに接続されている。ＩＧＢＴ１００のゲートは抵抗１０７と１０８とを介してゲート端子に接続されている。抵抗１０７にはダイオード１０６が並列に接続されている。抵抗１０１と抵抗１０２の直列接続回路はＩＧＢＴ１００と並列に接続され、この直列接続された抵抗の中点がＭＯＳＦＥＴ１０４のゲートに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１０４のソースはＩＧＢＴ１００のゲートに接続され、ドレインは、抵抗１０５を介して駆動回路２１４に接続されている。
【００１６】
本実施例では、振動抑制電流をコレクタ電圧に同期して駆動回路から供給した。この動作を図１の等価回路図および図３の動作波形図で説明する。
【００１７】
初めにＩＧＢＴがオフの状態を説明する。駆動回路の出力は０Ｖになっており、ＩＧＢＴはオフしている。この時、ＩＧＢＴ１００の両端にはバッテリー電圧が印加しており、ＭＯＳＦＥＴ１０４のゲートには抵抗１０１と１０２で分圧された電圧が印加され、ＭＯＳＦＥＴ１０４はオンしている。しかし、入力電力が０Ｖであるため、ＭＯＳＦＥＴ１０４には電流は流れない。
【００１８】
次に時刻ｔ１で、ＩＧＢＴがオンした状態を説明する。図３において時刻ｔ１で駆動回路からゲートに駆動電圧が出力されると、ＩＧＢＴがオンし、バッテリーからイグニッションコイルの１次側を通ってＩＧＢＴに電流が流れる。
ＩＧＢＴ１００に電流が流れると、コレクタ電圧は急激に減少し、数Ｖ程度まで低下する。このとき、抵抗１０１，１０２の接続点の電圧は、非常に小さな値になり、ＭＯＳＦＥＴ１０４のしきい値電圧以下になるよう設定してあるため、
ＭＯＳＦＥＴ１０４は動作しない。
【００１９】
ＩＧＢＴがオンの状態で電流値が増加し続け、予め定められた所定の電流値を超えると、抵抗２０５の両端に発生する検出電圧が定電圧電源１１１により生成される基準電圧より高くなり、コンパレータ１１０が信号を出力し、MOSFET109 がオンする。ＭＯＳＦＥＴ１０９がオンするとＩＧＢＴのゲート電圧が低減し、ＩＧＢＴの電流の増加が制限される。コレクタ電流が一定値に制限されるとコレクタ電圧が急激に増大し振動が発生する。しかしながら、本実施例によれば、コレクタ電圧が増大すると抵抗１０１と１０２の中点の電位も増加し、MOSFET104をオンさせる。ＭＯＳＦＥＴ１０４がオンすると、抵抗１０７，１０８とダイオードを通して、ゲート端子からＩＧＢＴのゲートに電流が流れ込み、ゲート電圧を増大させ、コレクタ電圧の増大を抑制して振動を防止する。
【００２０】
この時に供給される振動抑制電流が大きいほど振動抑制の効果が高い。しかし、供給電流が大きすぎるとＩＧＢＴのゲート電圧が過剰に増大するため一定電流に制御できなくなる。発明者の実験によればゲート電流制御回路である
ＭＯＳＦＥＴ１０９の出力電流の最小値及び最大値は図４のような範囲である。図４はゲート端子からＭＯＳＦＥＴ１０４を通して供給される振動抑制電流と、イグニッションコイルの２次側に発生する電圧の関係を示す。振動抑制電流を増大するとイグニッションコイルの２次側に発生する電圧を抑制できる。この２次側の電圧が１０００Ｖを越えると、点火プラグが放電し、エンジンの誤動作を引き起こす。このため、振動抑制電流を１μＡ以上にすることが好ましい。一方、この供給電流を増加させてゆくとＩＧＢＴのゲート電圧そのものが増大し、精度が高い定電流制御が困難になる。
【００２１】
次にＩＧＢＴがオン状態からオフ状態になる、所謂ターンオフ時の説明をする。ＩＧＢＴをオフするために入力電圧を０Ｖもしくは負の電圧にすると、IGBTがオフしコレクタ電流が減少する。コレクタ電流が減少し始めるとイグニッションコイルのインダクタンス成分により、ＩＧＢＴのコレクタ端子側に高い電圧が発生し、ＩＧＢＴに印加される。印加された電圧は抵抗１０１と１０２の中点の電位を増大させＭＯＳＦＥＴ１０４をオンさせる。しかしこの時、入力電圧が０Ｖもしくは負の電圧になっているためＭＯＳＦＥＴ１０４がオンしてもゲート端子からＩＧＢＴのゲートには電流が流れず、ＩＧＢＴが誤動作することはない。
【００２２】
以上説明したように本実施例によれば、振動の発生する電流制限開始時だけに、コレクタ電圧の増加に呼応した電流が駆動回路からＩＧＢＴのゲートに供給されることで振動を抑制できる。この構成によれば、振動抑制のためにＩＧＢＴに供給する電流をコレクタから供給するのではなくゲートから供給することで、コレクタの漏れ電流を極めて小さくできる。コレクタの漏れ電流を小さくできるためにＩＧＢＴ本体のコレクタ漏れ電流による選別が可能になり、ＩＧＢＴの信頼性が向上する。
【００２３】
（実施例２）
図５に本実施例のイグナイタの回路図を示す。図５において図１乃至図４と同一の構成要素には同じ符号が付してある。本実施例では振動抑制電流を外部の電源から供給するための端子５０１を設けた。振動抑制電流を駆動回路から供給する方法では、駆動電圧が何らかの原因で低下した場合に、十分な振動抑制電流を供給できなくなる場合がある。特に、ＩＧＢＴの制御の応答性を向上させるためにマイクロコントローラなどにより直接ＩＧＢＴを駆動する場合には、駆動電圧が５Ｖ程度と低く、振動抑制電流を供給しにくい。本実施例によれば、外部の別電源より振動抑制電流を供給することで常に十分な振動抑制電流を供給できるために、安定した振動抑制動作を実現できる。
【００２４】
（実施例３）
図６に本実施例のイグナイタを示す。図６において図１乃至図５と同一の構成要素には同じ符号が付してある。本実施例では抵抗１０１と１０２とをＩＧＢＴのゲートに接続し、コレクタからの電流をゲートに供給できるようにした。このような構成で、駆動回路からの振動抑制電流の供給に加えて、コレクタからも直接振動抑制電流が供給されるので、実施例２で説明したように駆動電圧が低下して振動抑制電流の供給が減少したときでも、コレクタからの直接電流の供給があるために、安定した振動抑制動作を維持できる。また、従来技術と異なり、振動抑制電流は駆動回路から大部分は供給される構成となっているために、コレクタからゲートへの供給電流は十分に小さくてもよく、従って、コレクタの漏れ電流は最小限に抑制できる。また、本実施例はＭＯＳＦＥＴ１０４に生じる若干の遅れ時間の間に、抵抗１０１と１０２とから、直接振動抑制電流を供給することで、時間応答の早い動作を実現できる。
【００２５】
（実施例４）
図７に本実施例のイグナイタの等価回路を示す。図７において図１乃至図６と同一の構成要素には同じ符号を付してある。本実施例ではＭＯＳＦＥＴ７０１のゲートを定電圧電源１１１の出力端子に接続し、ＭＯＳＦＥＴ１０４に流れる電流を一定に保つ。
【００２６】
本実施例の動作を説明する。入力電圧が印加されるとＩＧＢＴが動作しコレクタ電流が流れはじめる。コレクタ電流が所定の電流値を超えると定電流制御回路が動作しコレクタ電流を一定に制限すると、抵抗１０１と、１０２との接続点に電圧が発生しＭＯＳＦＥＴ１０４がオンし振動抑制電流を流す。この振動抑制電流はＭＯＳＦＥＴ７０１のゲート電圧が、定電圧電源１１１の出力より決まるため一定の電流を供給できる。このような構成により、安定した振動抑制電流を供給でき制限電流値のばらつきを抑えることができるためＩＧＢＴの電流容量を小さくでき、チップサイズを小型化できる。
【００２７】
（実施例５）
図８は本実施例のイグナイタ用ＩＧＢＴの断面図を示す。本実施例では、チップ表面の酸化膜上に回路を構成したことにより、通常の製造工程によってワンチップ化ができ、回路素子が酸化膜によって分離されているため寄生動作がない。
【００２８】
図８において、符号１２０１はエミッタ電極、１２０２はゲート電極、1203は層間絶縁膜、１２０４はゲート酸化膜、１２０５はＭＯＳＦＥＴのソース電極、１２０６はＭＯＳＦＥＴのゲート電極、１２０７はＭＯＳＦＥＴのドレイン電極、１２０８は抵抗のエミッタ側電極、１２０９は抵抗の中間電極、１２１０はガードリング、１２１１はＩＧＢＴのｎ型ソース層、１２１２はｐ型ベース層、１２１３はｐ型ＦＬＲ層、１２１４はＭＯＳＦＥＴのｎ型ソース層、１２１５はＭＯＳＦＥＴのチャネル層、１２１６はｎ型ドレイン層、１２１８はＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗、１２１９はｎ型チャネルストッパー層、１２２０はｎ型ドリフト層、１２２１はｎ型バッファ層、１２２２はｐ型コレクタ層、１２２３はコレクタ電極、１２２４はＩＧＢＴ領域、１２２５は耐圧保持領域、１２２６は振動抑制電流供給回路、１２２７はコレクタ電圧監視回路である。ｎ型ドリフト層１２２０にｐ型ベース層１２１２を形成し、このｐ型ベース層１２１２内にｎ型ソース層１２１１を形成する。ｎ型ドリフト層１２２０上にゲート酸化膜１２０４を介して、ゲート電極１２０２を形成する。さらにゲート電極１２０２上に層間絶縁膜１２０３を形成し、その上にエミッタ電極１２０１をｐ型ベース層１２１２とｎ型ソース層１２１１を短絡するように形成する。以上がＩＧＢＴ領域１２２４である。
【００２９】
次にＩＧＢＴの動作の説明をする。エミッタ電極１２０１に対して、コレクタ電極１２２３、及びゲート電極１２０２に正の電圧を印加すると、ゲート酸化膜１２０４を介してゲート電極１２０２下に形成されているｐ型ベース層１２１２表面部分にチャネル領域が形成され、ｎ型ソース層１２１１からチャネル領域を通りｎ型ドリフト層１２２０に電子電流が流れる。この電子電流はｐ型ベース層１２１２,ｎ型ドリフト層１２２０,ｐ型コレクタ層１２２２で形成されるｐｎｐバイポーラトランジスタのベース電流となり、このｐｎｐバイポーラトランジスタがオンして正孔がコレクタ電極１２２３からエミッタ電極１２０１に流れる。この正孔電流と電子電流がＩＧＢＴの導通電流となる。
【００３０】
ＩＧＢＴをオフする場合には、ゲート電極１２０２の電位を０もしくは負にする。これによりゲート電極１２０２下のチャネル領域が消滅し、電子電流が遮断される。電子電流の供給が止まると正孔電流も遮断されＩＧＢＴはオフする。このようにＩＧＢＴがオンの時にはｐ型コレクタ層１２２２からｎ型ドリフト層１２２０に正孔が注入され、高抵抗のｎ型ドリフト層１２２０内に正孔が蓄積される。この蓄積した正孔により高抵抗のｎ型ドリフト層１２２０の抵抗が大幅に低減される、いわゆる電導度変調現象が起こり、オン電圧を低減できる。
【００３１】
コレクタ電圧監視回路１２２７はｎ型ドリフト層１２２０の上に酸化膜1217を形成する。さらにその酸化膜１２１７上にＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８を形成し、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８の一方をガードリング１２１０に接するように形成し、他方をＩＧＢＴのゲート電極１２０２と同電位になるように電極を形成する。また、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８の中点に電極を形成し、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極１２０６と接続するように形成する。
【００３２】
コレクタ電圧監視回路１２２７の動作を説明する。コレクタ電圧が増大するとｐ型コレクタ層１２２２，ｎ型バッファ層１２２１，ｎ型ドリフト層，ｎ型チャネルストッパ層を通りガードリングにコレクタ電圧が発生しＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８に加わるとＰｏｌｙ−Ｓｉ抵抗１２１８の中点に電圧信号が発生する。
【００３３】
振動抑制電流供給ＭＯＳＦＥＴはｎ型ドリフト層１２２０上に酸化膜１２１７を形成し、その酸化膜１２１７上にＰｏｌｙ−Ｓｉを形成する。そのＰｏｌｙ−Ｓｉに選択的に形成されたＭＯＳＦＥＴのｎ型ソース層１２１４，ＭＯＳＦＥＴのｎ型ドレイン層１２１６を形成する。ＭＯＳＦＥＴのｎ型ソース層１２１４とＭＯＳＦＥＴのｎ型ドレイン層１２１６に挟まれる領域にｐ型チャネル層1215を形成する。
【００３４】
振動抑制電流供給ＭＯＳＦＥＴの動作を説明する。コレクタ電圧監視回路1227より信号が加わると振動抑制電流供給ＭＯＳＦＥＴがオンし電流が供給される。電流が供給される期間は入力電圧が印加されていて、コレクタ電圧が高くなっている期間のみである。
【００３５】
以上説明したように、本実施例によれば回路素子が酸化膜上に形成できるため回路の寄生動作がなくなるため回路の構成要素の自由度が増し、回路を小さくすることができチップサイズを小さくできる。
【００３６】
（実施例６）
図９は本実施例のイグナイタの回路図を示す。図９において図１乃至図８と同一の構成要素には同じ符号が付してある。図９の構成を説明すると、ＩＧＢＴのコレクタとエミッタの間にコンデンサ９０１と９０２を直列接続し、この接続点をＭＯＳＦＥＴ１０４のゲートに接続する。本実施例ではコレクタ，エミッタ間の電圧をコンデンサで分圧した。コンデンサ分圧することによりコレクタからの漏れ電流が問題となるＩＧＢＴオフ状態での漏れ電流を除去できる。
【００３７】
（実施例７）
図１０は本実施例のイグナイタの等価回路を示す。図１０において図１乃至図９と同一の構成要素には同じ符号が付してある。図１０の構成を説明する。ツェナーダイオード２０７は１段あたり数Ｖ程度のダイオードを逆直列に数十段接続した構成となっている。数段分の所に端子を設けゲート電流制御MOSFET104 のゲート端子に接続する構成となっている。本実施例ではクランプダイオードの一部に端子を設けコレクタ電圧監視回路として使うことにより、回路面積が小さくなりチップサイズが小さくできる。また、コレクタリーク電流も低減できることからＩＧＢＴのスクリーニングが可能となり初期不良の検出ができる。
【００３８】
このように本実施例によれば回路面積が小さくなり、チップサイズが低減でき低コスト化できる。また、コレクタリーク電流が低減できるため、ＩＧＢＴ本体の特性が評価できるため不良の検出が可能となり信頼性が向上する。さらにコレクタリーク電流が低減されることにより、点火エネルギーが増大し燃焼効率が良くなる。このため燃料の消費量が減少する。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のイグナイタによれば、コレクタリーク電流が低減でき、ＩＧＢＴのスクリーニングが可能になり信頼性が向上する。また、コレクタリーク電流が低減できることにより放電エネルギーが増大し、燃焼効率が向上するため省エネルギーの効果がある。また、定電流制御値のばらつきを低減できるためにイグニッションコイルの小型化によりイグナイタシステムに小型化，低コスト化に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のイグナイタの回路図である。
【図２】従来技術のイグナイタの回路図である。
【図３】実施例１のイグナイタの動作波形である。
【図４】実施例１における振動抑制回路の回路条件を示すグラフである。
【図５】実施例２のイグナイタの回路図である。
【図６】実施例３のイグナイタの回路図である。
【図７】実施例４のイグナイタの回路図である。
【図８】実施例５のＩＧＢＴの断面模式図である。
【図９】実施例６のイグナイタの回路図である。
【図１０】実施例７のイグナイタの回路図である。
【符号の説明】
１００，２０３…ＩＧＢＴ、１０１，１０２，１０５，１０７,１０８,２０５，２０９，２１０,２１３…抵抗、１０３,２０７…ツェナーダイオード、１０４，１０９，７０１…ＭＯＳＦＥＴ、１０６，２０８…ダイオード、１１０…コンパレータ、１１１…定電圧電源、１１２…ゲート端子、１１３…コレクタ端子、１１４…エミッタ端子、２０１…バッテリー、２０２…イグニッションコイル、２０４…スパークプラグ、２０６…高耐圧定電流素子、２１１，９０１，９０２…コンデンサ、２１２…トランジスタ、２１４…駆動回路、５０１…端子、1201…エミッタ電極、１２０２…ゲート電極、１２０３…層間絶縁膜、１２０４…ゲート酸化膜、１２０５…ＭＯＳＦＥＴのソース電極、１２０６…ＭＯＳＦＥＴのゲート電極、１２０７…ＭＯＳＦＥＴのドレイン電極、１２０８…抵抗のエミッタ側電極、１２０９…抵抗の中間電極、１２１０…ガードリング、１２１１…ＩＧＢＴのｎ型ソース層、１２１２…ｐ型ベース層、１２１３…ｐ型ＦＬＲ層、１２１４…ＭＯＳＦＥＴのｎ型ソース層、１２１５…ＭＯＳＦＥＴのチャネル層、１２１６…ｎ型ドレイン層、１２１８…Ｐｏｌｙ−Ｓｉ抵抗、１２１９…ｎ型チャネルストッパー層、１２２０…ｎ型ドリフト層、１２２１…ｎ型バッファ層、１２２２…ｐ型コレクタ層、１２２３…コレクタ電極、１２２４…ＩＧＢＴ領域、１２２５…耐圧保持領域、１２２６…振動抑制電流供給回路、１２２７…コレクタ電圧監視回路。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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