[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP6530199B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6530199B2
JP6530199B2 JP2015031796A JP2015031796A JP6530199B2 JP 6530199 B2 JP6530199 B2 JP 6530199B2 JP 2015031796 A JP2015031796 A JP 2015031796A JP 2015031796 A JP2015031796 A JP 2015031796A JP 6530199 B2 JP6530199 B2 JP 6530199B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistors
transistor
power supply
gate electrode
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015031796A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016154182A (ja
Inventor
圭亮 門脇
圭亮 門脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2015031796A priority Critical patent/JP6530199B2/ja
Priority to US15/045,515 priority patent/US9917501B2/en
Publication of JP2016154182A publication Critical patent/JP2016154182A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6530199B2 publication Critical patent/JP6530199B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Description

本発明は、半導体装置に関する。
従来、DC/DCコンバータ等にMOSFET(MOS電界効果トランジスタ)等のパワートランジスタが使用される。
パワートランジスタを用いた従来のDC/DCコンバータの構成例を図9に示す。図9に示したDC/DCコンバータ10は、入力電圧Vinから出力電圧Voutを生成して出力する降下型のスイッチング電源回路(同期整流型レギュレータ)である。
DC/DCコンバータ10は、pチャネルMOSFETのパワートランジスタであるトランジスタQ1と、nチャネルMOSFETのパワートランジスタであるトランジスタQ2と、インダクタL1と、コンデンサC1と、プリドライバPD1及びPD2と、制御ロジック部CL1及びCL2を備えている。これらのDC/DCコンバータ10を構成する各部は一つのICチップ(電源チップ)に集積化され、半導体装置を構成している。
入力電圧Vinの印加端と接地端の間に、上側のトランジスタQ1と下側のQ2が直列に接続されてブリッジ(スイッチ出力段)を構成している。具体的に説明すると、トランジスタQ1のソースは入力電圧Vinの印加端に接続され、トランジスタQ1のドレインはトランジスタQ2のドレインに接続され、トランジスタQ2のソースが接地端に接続される。
トランジスタQ1とQ2のドレイン同士の接続点は、インダクタL1の一端に接続される。インダクタL1の他端は、出力電圧Voutの出力端と共にコンデンサC1の一端に接続される。コンデンサC1の他端は接地端に接続される。
トランジスタQ1のゲートに駆動信号を出力するプリドライバPD1は、pチャネルMOSFETであるトランジスタM11と、nチャネルMOSFETであるトランジスタM12を備えている。上側のトランジスタM11と下側のトランジスタM12は、電源電圧Vddの印加端と接地端の間に直列に接続されてブリッジを構成する。
トランジスタQ2のゲートに駆動信号を出力するプリドライバPD2は、pチャネルMOSFETであるトランジスタM21と、nチャネルMOSFETであるトランジスタM22を備えている。上側のトランジスタM21と下側のトランジスタM22は、電源電圧Vddの印加端と接地端の間に直列に接続されてブリッジを構成する。
トランジスタM11とM12が制御ロジック部CL1によって相補的(排他的)にオン/オフされることにより、プリドライバPD1から駆動信号が生成されてトランジスタQ1のゲートに出力される。なお、また、トランジスタM21とM22が制御ロジック部CL2によって相補的(排他的)にオン/オフされることにより、プリドライバPD2から駆動信号が生成されてトランジスタQ2のゲートに出力される。プリドライバPD1及びPD2からの各駆動信号により、トランジスタQ1とQ2は相補的(排他的)にオン/オフされる。これにより、入力電圧Vinからパルス状のスイッチ電圧Vswが生成される。
なお、上記で用いられている「相補的(排他的)」という文言は、二つのトランジスタのオン/オフが完全に逆転している場合のほか、貫通電流防止の観点から二つのトランジスタの同時オフ期間が設けられている場合も含む。
また、インダクタL1及びコンデンサC1は、スイッチ電圧Vswを整流・平滑して所望の出力電圧Voutを生成する整流・平滑回路として機能する。
ここで、従来のトランジスタQ1の概略的な上面図を図10に示す。なお、図10は、トランジスタQ1のプリドライバPD1との接続関係も示す。図10に示すように、トランジスタQ1は、X方向に延在してX方向に略垂直なY方向に複数配列された延在部11Aを含んだ櫛状のゲート電極11を有している。図10では図示していないが、隣接する延在部11Aの間には、Y方向に交互にドレイン領域及びソース領域が配置される。なお、図10に示す延在部11Aの本数は図示の便宜上10本としているが、実際には例えば100本程度としてもよい。
また、図10に示すように、プリドライバPD1を構成する上側のトランジスタM11のドレインと下側のトランジスタM12のドレインが、メタルで形成された配線21によりゲート電極11に接続される。配線21を介して駆動信号がゲート電極11に送られる。
なお、パワートランジスタに関連する従来技術の一例は特許文献1に開示されている。
特開2005−123486号公報
図10のように、パワートランジスタとしてのトランジスタQ1において大きな電流量を確保するために(即ち、オン抵抗を低くするために)、トランジスタQ1の構造としてゲート電極11の延在部11Aの延在方向(X方向)の長さを長くしている。そして、ゲート電極11をメタル以外の材料(ポリシリコン等)にて形成した場合、トランジスタQ1は、回路図としては図11のように表すことができる。
図11に示すトランジスタQ1では、図10のX方向に分割した場合の各領域に対応したトランジスタQ1−1〜Q1−10が並列に接続された構成となっている。そして、トランジスタQ1−1〜Q1−10の各ゲートに接続されるライン上で抵抗R1〜R10が直列に接続される構成となる。
このような構成により、抵抗R1側から抵抗R10側へゆくほど、駆動信号における単位時間当たりの電荷量が少なくなる。従って、各トランジスタにおけるゲート容量により、例えば図12に示すように、トランジスタQ1−1からQ1−10へゆくほど、ゲート電圧の立ち上がりの遅れが大きくなる(なお、図12ではQ1−1〜Q1−10の間のトランジスタとしてQ1−5のみについて便宜的に表示)。即ち、図10におけるトランジスタQ1の右端部で最もゲート電圧の応答に遅延が生じる。
従って、メタル以外の材料にて形成されたゲート電極の延在部の長さを長くした場合、トランジスタの高速なスイッチングが困難になるといった問題があった。これはpチャネルMOSFETであるトランジスタQ1のみでなく、nチャネルMOSFETのトランジスタQ2についても同様のことが言える。
上記問題点に鑑み、本発明は、大きな電流量を確保しつつ、高速なスイッチングが可能となる半導体装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る半導体装置は、所望の周波数でのスイッチングに支障の生じるゲート電極の長さを分割した長さを有した延在部を含んだゲート電極を備えると共に、互いの電流流入端同士及び電流流出端同士が接続される複数のトランジスタを備えることとしている(第1の構成)。
また、上記第1の構成において、前記複数のトランジスタの各々に対して設けられ、前記トランジスタの前記ゲート電極と配線によって接続される複数のドライバを更に備えることとしてもよい(第2の構成)。
また、上記第2の構成において、前記複数のドライバは各々、上側のトランジスタと下側のトランジスタを含むこととしてもよい(第3の構成)。
また、上記第1〜第3のいずれかの構成において、前記複数のトランジスタの各々における前記延在部は、同じ延在方向の長さ及び同じ複数の配列数を有していることとしてもよい(第4の構成)。
また、上記第1〜第4のいずれかの構成において、前記複数のトランジスタの各々が備える前記ゲート電極は、複数配列された前記延在部を接続する部分を含んだ櫛状で形成されることとしてもよい(第5の構成)。
また、上記第1〜第5のいずれかの構成において、前記複数のトランジスタの各々に対して設けられ、前記トランジスタの前記ゲート電極と配線によって接続される複数の第1のドライバと、
前記第1のドライバが含む上側のトランジスタの各々に対して設けられる複数の第2のドライバと、
前記第1のドライバが含む下側のトランジスタの各々に対して設けられる複数の第3のドライバと、を更に備えることとしてもよい(第6の構成)。
また、上記第1〜第6のいずれかの構成において、前記複数のトランジスタの各々が備える前記ゲート電極は、メタル以外の材質にて形成されることとしてもよい(第7の構成)。
また、上記第1〜第7のいずれかの構成において、前記複数のトランジスタを含んだスイッチング素子を有したスイッチング電源回路を備えたこととしてもよい(第8の構成)。
また、上記第8の構成において、前記スイッチング電源回路は、スイッチ出力段に設けられる前記スイッチング素子に接続されるインダクタとコンデンサを備える同期整流方式の電源回路であることとしてもよい(第9の構成)。
また、本発明の他の態様である電子機器は、上記いずれかの構成の半導体装置を備えることとしている。
本発明の半導体装置によれば、大きな電流量を確保しつつ、高速なスイッチングが可能となる。
本発明の第1実施形態に係るパワートランジスタ及びそれを駆動するプリドライバの構成を示す図である。 本発明の第1実施形態に係るパワートランジスタの回路図である。 本発明の第2実施形態に係るパワートランジスタ及びそれを駆動するプリドライバの構成を示す図である。 本発明の第3実施形態に係るパワートランジスタ及びそれを駆動するプリドライバの構成を示す図である。 本発明の第4実施形態に係るパワートランジスタ及びそれを駆動するプリドライバの構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電子機器のブロック構成を示す図である。 本発明の電子機器の一例に係るタブレット端末を示す図である。 本発明の適用対象例を表形式で示した図である。 従来例に係るDC/DCコンバータの構成を示す図である。 従来例に係るパワートランジスタ及びそれを駆動するプリドライバの構成を示す図である。 従来例に係るパワートランジスタの回路図である。 従来例に係るパワートランジスタのゲート電圧の応答例を示す図である。
<第1実施形態>
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態に係るパワートランジスタの概略的な上面図を図1に示す。なお、図1には、当該パワートランジスタを駆動するためのプリドライバも示している。
図1に示したパワートランジスタQ10は、別個であるトランジスタQ101とトランジスタQ102とから構成されるものであり、先述した従来のDC/DCコンバータ10(図9)における上側のトランジスタQ1に対応するものである。
図10に示したトランジスタQ1におけるゲート電極11の延在部11AをX方向(延在方向)に2つに分割したそれぞれのものを延在部101Aと延在部102Aとし、延在部101Aを含む櫛状のゲート電極101をトランジスタQ101が備え、延在部102Aを含む櫛状のゲート電極102をトランジスタQ102が備えるようにしている。ゲート電極101及び102は、メタル以外の材料(ポリシリコン等)により形成される。
そして、図1では図示していないが、トランジスタQ101とQ102それぞれにおいて、隣接する延在部101A及び102Aの間には、延在部の配列方向(Y方向)に交互にソース領域とドレイン領域が配置されており、トランジスタQ101とQ102のソース領域(電流流入端)同士が接続され、トランジスタQ101とQ102のドレイン領域(電流流出端)同士が接続される。
そして、図1では、プリドライバPD11を構成する上側のトランジスタM111(pチャネルMOSFET)と下側のトランジスタM112(nチャネルMOSFET)の各ドレインが、メタルで形成された配線103によってゲート電極101及び102に接続される。
図1に示したパワートランジスタQ10を回路図として表記すれば図2のようになる。図2に示すように、トランジスタQ101においては、延在部101Aの延在方向(X方向)に分割した場合の各領域に対応したトランジスタ(pチャネルMOSFET)Q101−1〜Q101−5が並列に接続された構成となる。また、トランジスタQ101−1〜Q101−5の各ゲートに接続されるライン上において抵抗R11〜R15が直列に接続される。
同様に、トランジスタQ102においては、延在部102Aの延在方向(X方向)に分割した場合の各領域に対応したトランジスタ(pチャネルMOSFET)Q102−1〜Q102−5が並列に接続された構成となる。また、トランジスタQ102−1〜Q102−5の各ゲートに接続されるライン上において抵抗R21〜R25が直列に接続される。
そして、トランジスタQ101−1〜Q101−5と、トランジスタQ102−1〜Q102−5の各ソース同士が接続されると共に、各ドレイン同士が接続される。
先述した図10に示したゲート電極11における延在部11Aのように延在方向に長く引き伸ばすと、ゲート電圧の応答遅延が大きくなり、所望の周波数での高速スイッチングに支障が生じる。これに対し、図1に示したトランジスタQ101及びQ102であれば、延在部101A及び102Aの延在方向の長さをそれぞれ上記延在部11Aの長さを分割したものとしているので、トランジスタQ101及びQ102のそれぞれにおいて抵抗R11〜R15及びR21〜R25によるゲート電圧の応答遅延を抑えることができ、上記所望の周波数での高速スイッチングが可能となる。そして、トランジスタQ101とQ102のソース同士、ドレイン同士が接続されているので、電流量を確保できる。従って、パワートランジスタQ10として、大きな電流量を確保しつつ(即ち低いオン抵抗)、高速スイッチングが可能となる。
なお、ゲート電極の延在部の延在方向での分割数は2つに限ることはなく、それ以上でも勿論よい。即ち、分割数に応じた個数のトランジスタからパワートランジスタが構成されるようにすればよい。これは、以降の実施形態でも同様のことである。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について述べる。上記第1実施形態では、図1に示すように、トランジスタQ101及びQ102に対して、共通のプリドライバPD11を設けるようにしていたので、配線103のレイアウト上、長さが長くなる部分が存在し、その分、配線103を太くする必要があった。
そこで、本実施形態では、図3に示すように、トランジスタQ101に対してはプリドライバPD21を設け、トランジスタQ102に対してはプリドライバPD22を設けるようにしている。プリドライバPD21は、上側のトランジスタM211と下側のトランジスタM212から構成され、トランジスタQ101とメタルで形成された配線1031により接続される。同様に、プリドライバPD22は、上側のトランジスタM221と下側のトランジスタM222から構成され、トランジスタQ102とメタルで形成された配線1032により接続される。トランジスタQ101とQ102についての構成は、上記第1実施形態と同様である。
このような本実施形態によれば、トランジスタQ101に対してプリドライバDP21を、トランジスタQ102に対してプリドライバPD22をそれぞれ近くに設けることができるので、配線1031及び1032を短くすることができ、配線が細くてもよい。
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態について述べる。本実施形態に係るパワートランジスタの概略的な上面図を図4に示す。図4に示すパワートランジスタQ20は、別個のトランジスタQ201、Q202、Q203、及びQ204から構成される。
本実施形態では、図10に示した長く引き伸ばされた延在部11Aを延在方向(X方向)及び配列方向(Y方向)にそれぞれ2分割したものをそれぞれ延在部201A、202A、203A及び204Aとし、これらをそれぞれ含む櫛状のゲート電極201、202、203及び204をトランジスタQ201〜Q204がそれぞれ備える。トランジスタQ201〜Q204のソース同士、ドレイン同士はそれぞれ接続される。
そして、トランジスタQ201〜Q204のそれぞれに対して、プリドライバPD31〜PD34が設けられる。
このような本実施形態によれば、第1実施形態及び第2実施形態と同様の効果を奏することができる。また、延在部201A〜204Aのそれぞれを同じ延在方向の長さ、同じ配列数とすれば、パワートランジスタQ20を形成して半導体装置を製造するときに形成が容易となる。
なお、図10での延在部11Aの配列数を図示における便宜上10個としていたので、図4では、各トランジスタにおける延在部の配列数を2分割として5個ずつとしているが、実際には例えば図10の状態で100個の配列であれば、本実施形態では、それを例えば4分割して25個ずつの配列とすることもできる(即ち図4と同様に表記すると、縦4×横2の計8個のトランジスタからパワートランジスタが構成される)。
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態について述べる。本実施形態に係るパワートランジスタ及び当該パワートランジスタを駆動するための構成を図5に示す。
図5に示したトランジスタQ201〜Q204から構成されるパワートランジスタQ20の構成と、上記各トランジスタに対応したプリドライバPD31〜PD34の構成は、第3実施形態(図4)と同様である。
本実施形態では、プリドライバPD31を構成する上側トランジスタと下側トランジスタをそれぞれ駆動するためのプリドライバPPD311、PPD312が更に設けられる。プリドライバPPD311、PPD312もそれぞれ上側トランジスタと下側トランジスタから構成される。同様に、プリドライバPD32に対してはプリドライバPPD321、PPD322が、プリドライバPD33に対してはプリドライバPPD331、PPD332が、プリドライバPD34に対してはプリドライバPPD341、PPD342が更に設けられる。
このような本実施形態によれば、第3実施形態と同様の効果を奏することができると共に、プリドライバPD31〜PD34のみでは駆動信号を出力する制御ロジック部(図9参照)の電流能力として駆動に支障が生じる場合に、更に前段にプリドライバPPD311等を設けることで駆動が可能となる。
なお、以上説明した第1〜第4実施形態に係るパワートランジスタは、図9で示したDC/DCコンバータ10における上側のトランジスタQ1(pチャネルMOSFET)に対応するものとしていたが、下側のトランジスタQ2(nチャネルMOSFET)に対応するものとして適用してもよいことは言うまでもない。この場合、パワートランジスタを構成する各トランジスタは、nチャネルMOSFETとして構成される。
<電子機器への適用>
図6は、電子機器200の一構成例を示すブロック図である。本構成例における電子機器200は、バッテリ210と、レギュレータ220と、CPU[central processing unit]パッケージ230と、を有する。
バッテリ210は、電子機器200の電力供給源であり、例えば、リチウムイオン二次電池などを好適に用いることができる。
レギュレータ220は、バッテリ210から供給されるバッテリ電圧Vbatを外部電源電圧Vcc(例えば3.3V)に変換してCPUパッケージ230に供給する。
CPUパッケージ230は、複数(本図では3つ)の電源チップ231〜233と、CPUチップ234と、を含むマルチチップ型パッケージである。
電源チップ231〜233は、それぞれ、外部電源電圧Vccから内部電源電圧Vcc1〜Vcc3(例えば2.0V、1.5V、1.2V)を生成してCPUチップ234の各部に供給する。
CPUチップ234は、外部電源電圧Vccと内部電源電圧Vcc1〜Vcc3の供給を受けて動作し、電子機器200の全体動作を統括的に制御する。
ここで、先述した第1〜第4実施形態に係るパワートランジスタ、プリドライバ、及びプリドライバを駆動する制御回路を備えたDC/DCコンバータは、単一の電源チップ(半導体装置)に集積化される。そして、上記パワートランジスタは高速スイッチングが可能となっているので、DC/DCコンバータにおけるコンデンサやインダクタ等の構成部品を小型化することができ、電源チップを小型化できる。従って、このような電源チップを電源チップ231〜233として組み込めば、パッケージサイズの不要な増大を招くことなく、単一のCPUパッケージ230内に複数の電源チップ231〜233を搭載することができる。
このように、複数の電源チップ231〜233を搭載したCPUパッケージ230であれば、その駆動に際して複数系統の電源供給を受けずに済む。従って、CPUパッケージ230の外部に複数のレギュレータを用意する必要がなくなるので、電子機器200を小型化することが可能となる。
なお、本構成例では、電源チップ231〜233とCPUチップ234とが別チップとされているが、これらを単一のチップに集約することにより、CPUパッケージ230をさらにシュリンクすることが可能となる。
図7は、タブレット端末300を示す外観図である。タブレット端末300は、先に説明した電子機器200の一具体例である。その軽薄化が強く要求されているタブレット端末300は、本実施形態に係る電源チップの搭載先として好適である。
<その他の変形例>
図8は、本発明の適用対象例を示す図である。先の実施形態でも述べたように、本発明は、スイッチ出力段を駆動することにより入力電圧を降圧して出力電圧を生成する降圧型スイッチングレギュレータa(本図(a)欄を参照)に適用することが可能である。
ただし、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、本発明は、同期整流方式のスイッチングレギュレータ全般(例えば、スイッチ出力段を駆動することにより入力電圧を昇圧して出力電圧を生成する昇圧型スイッチングレギュレータb(本図(b)欄を参照))に適用することが可能であり、更には、スイッチ出力段を駆動してモータに駆動電流を供給するモータドライバc(本図(c)欄を参照)にも適用することが可能である。
また、本発明が適用されるアプリケーションについても、タブレット端末(図7)のほか、種々の電子機器(スマートフォンやパーソナルコンピュータなど)を適用対象とすることができる。
このように、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明は、MOSFETに限らず、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等に適用することも可能である。即ち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
本発明は、例えばスイッチング電源回路に広く利用することができる。
Q10 パワートランジスタ
Q101、Q102 トランジスタ
101、102 ゲート電極
101A、102A 延在部
103 配線
PD11 プリドライバ
M111、M112 トランジスタ
Q101−1〜Q101−5、Q102−1〜Q102−5 pチャネルMOSFET
R11〜R15、R21〜R25 抵抗

Claims (7)

  1. 在部を含んだゲート電極を備えると共に、互いの電流流入端同士及び電流流出端同士が接続される複数のトランジスタと、
    前記複数のトランジスタの各々に対して設けられ、前記トランジスタの前記ゲート電極と配線によって接続される複数の第1のドライバと、
    前記第1のドライバが含む上側のトランジスタの各々に対して設けられる複数の第2のドライバと、
    前記第1のドライバが含む下側のトランジスタの各々に対して設けられる複数の第3のドライバと、をえることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記複数のトランジスタの各々における前記延在部は、同じ延在方向の長さ及び同じ複数の配列数を有していることを特徴とする請求項に記載の半導体装置。
  3. 前記複数のトランジスタの各々が備える前記ゲート電極は、複数配列された前記延在部を接続する部分を含んだ櫛状で形成されることを特徴とする請求項1または請求項に記載の半導体装置。
  4. 前記複数のトランジスタの各々が備える前記ゲート電極は、メタル以外の材質にて形成されることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の半導体装置。
  5. 前記複数のトランジスタを含んだスイッチング素子を有したスイッチング電源回路を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の半導体装置。
  6. 前記スイッチング電源回路は、スイッチ出力段に設けられる前記スイッチング素子に接続されるインダクタとコンデンサを備える同期整流方式の電源回路であることを特徴とする請求項に記載の半導体装置。
  7. 請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
JP2015031796A 2015-02-20 2015-02-20 半導体装置 Active JP6530199B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015031796A JP6530199B2 (ja) 2015-02-20 2015-02-20 半導体装置
US15/045,515 US9917501B2 (en) 2015-02-20 2016-02-17 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015031796A JP6530199B2 (ja) 2015-02-20 2015-02-20 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016154182A JP2016154182A (ja) 2016-08-25
JP6530199B2 true JP6530199B2 (ja) 2019-06-12

Family

ID=56693174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015031796A Active JP6530199B2 (ja) 2015-02-20 2015-02-20 半導体装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9917501B2 (ja)
JP (1) JP6530199B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109861556A (zh) * 2018-02-06 2019-06-07 台达电子企业管理(上海)有限公司 电源转换装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4397210B2 (ja) 2003-10-20 2010-01-13 ローム株式会社 半導体装置
JP4212551B2 (ja) * 2003-12-18 2009-01-21 株式会社東芝 半導体集積回路装置
KR100873892B1 (ko) * 2007-02-27 2008-12-15 삼성전자주식회사 멀티 핑거 트랜지스터
CN102810991B (zh) * 2011-06-02 2017-09-15 通用电气公司 同步整流器驱动电路整流器
US9000497B2 (en) * 2012-09-14 2015-04-07 Renesas Electronics Corporation Trench MOSFET having an independent coupled element in a trench
US20150130429A1 (en) * 2013-11-14 2015-05-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Feeding apparatus and feeding method

Also Published As

Publication number Publication date
US20160248326A1 (en) 2016-08-25
JP2016154182A (ja) 2016-08-25
US9917501B2 (en) 2018-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10854500B2 (en) Gate driver circuitry for power transistors
US9966871B2 (en) Rectification device, alternator, and power conversion device
US9379699B2 (en) Switch driver with a low-cost cross-conduction-preventing circuit
JP2005304210A (ja) 電源ドライバ装置及びスイッチング電源装置
JP2006158067A (ja) 電源ドライバ回路
JP2005333691A (ja) 過電流検出回路及びこれを有する電源装置
JP6328056B2 (ja) 半導体集積回路装置および電源システム
JP6317269B2 (ja) 定電圧生成回路
JP2009272415A (ja) 半導体装置
JP2020068631A (ja) スイッチング素子の駆動回路及びスイッチング回路
TW201236348A (en) Bridge rectifier circuit
JP2020003913A (ja) ディスチャージ用半導体集積回路および電源システム
US11394288B2 (en) Negative voltage generation circuit and power conversion device using same
JP2009075957A (ja) 電源回路および半導体装置
JP2007201595A (ja) ドライブ装置
EP3484001A1 (en) Electric power converter
JP6530199B2 (ja) 半導体装置
US9318973B2 (en) Driving device
JP4311683B2 (ja) 半導体装置、降圧チョッパレギュレータ、電子機器
US10581329B2 (en) Synchronous rectification type DC/DC converter
Bellini et al. An integrated H-bridge circuit in a HV technology
JP4718389B2 (ja) 半導体装置
JP6202208B2 (ja) パワー半導体素子の電流検出装置
JP5644686B2 (ja) スイッチング素子の駆動回路
JP6677034B2 (ja) ゲート駆動回路、半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181011

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190516

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6530199

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250