JP3223673B2 - Three-phase full-wave rectifier for automotive alternator - Google Patents
Three-phase full-wave rectifier for automotive alternatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、MOSパワートランジ
スタを用いた車両用交流発電機の三相全波整流器に関す
る。本発明の車両用交流発電機の三相全波整流器は、エ
ンジン駆動のいわゆるオルタネータの他、車両制動時の
運動エネルギを電力として回生する発電電動可能なオル
タネータや電気自動車用走行モータに適用できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-phase full-wave rectifier for an automotive alternator using MOS power transistors. INDUSTRIAL APPLICABILITY The three-phase full-wave rectifier of the automotive alternator according to the present invention can be applied to a so-called alternator driven by an engine, an alternator capable of generating electric power for regenerating kinetic energy during vehicle braking as electric power, and a traveling motor for electric vehicles.
【0002】[0002]
【従来の技術】車両用交流発電機の三相電機子巻線の各
端とバッテリの高位端及び低位端をそれぞれ個別に接続
するハイサイドの半導体電力素子及びローサイドの半導
体電力素子を有する三相全波整流器と、各半導体電力素
子を同期断続するコントローラとを備え、前記三相全波
整流器は、三相電機子巻線の発電電圧を直流電圧に変換
してバッテリに給電する車両用交流発電機が公知であ
り、例えば特開平4ー138030号公報は、上記半導
体電力素子としてMOSパワートランジスタを用いるこ
とを開示している。2. Description of the Related Art A three-phase device having a high-side semiconductor power element and a low-side semiconductor power element for individually connecting each end of a three-phase armature winding of an automotive alternator with a high-order end and a low-order end of a battery, respectively. A three-phase full-wave rectifier, comprising: a full-wave rectifier; and a controller for synchronously connecting and disconnecting each semiconductor power element. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-138030 discloses that a MOS power transistor is used as the semiconductor power element.
【0003】すなわち上記公報に図示されるNチャンネ
ルMOSパワートランジスタ式三相全波整流器は、車両
用交流発電機の三相電機子巻線の各端とバッテリの高位
端とを接続する3個のハイサイドのMOSパワートラン
ジスタと、三相電機子巻線の各端とバッテリの低位端と
を接続する3個のローサイドのMOSパワートランジス
タとを有する。That is, an N-channel MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier shown in the above-mentioned publication discloses a three-phase armature winding of an automotive alternator and three ends connecting a high end of a battery. It has a high-side MOS power transistor and three low-side MOS power transistors connecting each end of the three-phase armature winding and the lower end of the battery.
【0004】この種のMOSパワートランジスタとして
は、耐圧確保及びオン抵抗低減のためにN型シリコン基
板をMOSパワートランジスタの一方の主電極とし、チ
ップの表面部に形成されたP型ウエル領域の表面部にも
う一方の主電極をなすN+ 型の領域を形成する縦型MO
Sパワートランジスタ構造を採用するのが通常である。In this type of MOS power transistor, an N-type silicon substrate is used as one main electrode of the MOS power transistor in order to secure a withstand voltage and reduce on-resistance, and a surface of a P-type well region formed on a surface of a chip is formed. Vertical MO that forms an N + type region forming the other main electrode
Usually, an S power transistor structure is adopted.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このMOSパワートラ
ンジスタを用いた三相全波整流器は、従来の三相全波整
流器のPN接合ダイオードの機能を果たす寄生ダイオー
ドとMOSパワートランジスタとを並列接続した構成を
有するので、従来のシリコンダイオードを用いた三相全
波整流器に比較して接合ダイオードの順方向電圧降下が
無い分だけ電力損失を低減できる可能性がある。The three-phase full-wave rectifier using the MOS power transistor has a structure in which a parasitic diode serving as a PN junction diode of a conventional three-phase full-wave rectifier and a MOS power transistor are connected in parallel. Therefore, there is a possibility that the power loss can be reduced by the absence of the forward voltage drop of the junction diode as compared with a conventional three-phase full-wave rectifier using a silicon diode.
【0006】しかしながら、本発明者らの解析により、
上記したMOSパワートランジスタ式三相全波整流器に
は以下の問題があることが判明した。車両用交流発電機
では、三相電機子巻線や界磁コイルの蓄積磁気エネルギ
量が大きいために発電機の出力端子が外れた時などに電
圧としてそれが瞬時に放出される事故に対する対策とし
て、三相全波整流器の各半導体電力素子の耐圧をバッテ
リ電圧すなわち三相全波整流器の出力整流電圧の20倍
以上例えば300V程度に設定する必要がある。However, according to the analysis of the present inventors,
It has been found that the MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier has the following problems. In vehicle alternators, as a measure against accidents in which voltage is instantaneously released when the output terminal of the generator comes off due to the large amount of magnetic energy stored in the three-phase armature winding or field coil, etc. The withstand voltage of each semiconductor power element of the three-phase full-wave rectifier needs to be set to be at least 20 times the battery voltage, that is, about 300 V, for example, the output rectified voltage of the three-phase full-wave rectifier.
【0007】エンハンスメント型MOSパワートランジ
スタでは、原理的に、ウエル領域とソース領域との間に
ソース接続側の寄生ダイオードDsが生じ、ウエル領域
とドレイン電極との間にドレイン接続側の寄生ダイオー
ドDdが生じる。ここで、NチャンネルMOSパワート
ランジスタを例として説明すると、P型ウエル領域への
電位付与の必要からP型ウエル領域とソース電極又はド
レイン電極のどちらかとを接続することが通常行われる
が、車両用交流発電機の三相全波整流器では、P型ウエ
ル領域とドレイン電極とを接続する(すなわちドレイン
接続側の寄生ダイオードDdを短絡する)必要がある。In the enhancement type MOS power transistor, in principle, a parasitic diode Ds on the source connection side is generated between the well region and the source region, and a parasitic diode Dd on the drain connection side is formed between the well region and the drain electrode. Occurs. Here, taking an N-channel MOS power transistor as an example, connection of the P-type well region to either the source electrode or the drain electrode is usually performed because a potential needs to be applied to the P-type well region. In the three-phase full-wave rectifier of the AC generator, it is necessary to connect the P-type well region to the drain electrode (that is, short-circuit the parasitic diode Dd on the drain connection side).
【0008】すなわち、車両用交流発電機の三相全波整
流器では、P型ウエル領域とソース電極とを接続してソ
ース接続側の寄生ダイオードDsを短絡すると、ハイサ
イドのMOSパワートランジスタのドレイン電極に接続
される発電電圧がバッテリ電圧より低下する場合にドレ
イン接続側の寄生ダイオードDdを通じて逆流電流(ダ
イオード順方向電流)が流れてしまう。同じく、ローサ
イドのMOSパワートランジスタのソース電極に接続さ
れる発電電圧がバッテリ低位端の電位(接地電位)電圧
より上昇すればドレイン接続側の寄生ダイオードDdを
通じて逆流電流(ダイオード順方向電流)が流れてしま
う。したがって、このような寄生ダイオードDdを通じ
た電流の逆流を防止するためには、P型ウエル領域をド
レイン電極に接続して、ソース接続側の寄生ダイオード
Dsにより上記逆流を阻止する必要が生じる。このこと
はPチャンネルMOSパワートランジスタでも同じであ
る。That is, in the three-phase full-wave rectifier of the automotive alternator, when the P-type well region and the source electrode are connected to short-circuit the parasitic diode Ds on the source connection side, the drain electrode of the high-side MOS power transistor is turned off. When the power generation voltage connected to is lower than the battery voltage, a reverse current (diode forward current) flows through the parasitic diode Dd on the drain connection side. Similarly, if the generated voltage connected to the source electrode of the low-side MOS power transistor rises above the voltage (ground potential) at the lower end of the battery, a reverse current (diode forward current) flows through the parasitic diode Dd on the drain connection side. I will. Therefore, in order to prevent the backflow of the current through the parasitic diode Dd, it is necessary to connect the P-type well region to the drain electrode and prevent the backflow by the parasitic diode Ds on the source connection side. This is the same for a P-channel MOS power transistor.
【0009】ところが、従来のMOSパワートランジス
タ構造では、図14又は図15に示すように、P型ウエ
ル領域103とその表面部のN+ 型領域104とを短絡
し、P型ウエル領域103とN型エピタキシャル耐圧層
105との間のPN接合の空乏層107をN型エピタキ
シャル耐圧層側に張り出してオフ時の耐圧を稼がざるを
得ない。However, in the conventional MOS power transistor structure, as shown in FIG. 14 or FIG. 15, the P-type well region 103 and the N + type region 104 on the surface thereof are short-circuited, and the P-type well region The depletion layer 107 of the PN junction between the N-type epitaxial breakdown voltage layer 105 and the N-type epitaxial breakdown voltage layer 105 has to be extended toward the N-type epitaxial breakdown voltage layer to increase the off-state breakdown voltage.
【0010】すなわち、上記したMOSパワートランジ
スタ構造で上記車両用交流発電機の三相全波整流器を構
成する場合、N+ 型基板106をソース領域、N+ 型領
域104をドレイン領域とせざるを得ない。しかしこの
ようにすると、N型耐圧層105の大きなソース寄生抵
抗Rsが実質的なソース端S’とソース電極との間に直
列接続されることになる。That is, when the three-phase full-wave rectifier of the automotive alternator is constituted by the MOS power transistor structure, the N + type substrate 106 must be a source region and the N + type region 104 must be a drain region. Absent. However, in this case, the large source parasitic resistance Rs of the N-type breakdown voltage layer 105 is connected in series between the substantial source end S ′ and the source electrode.
【0011】MOSトランジスタのドレイン飽和電流I
dsatは、しきい値電圧Vtを簡単化のために無視
し、Kを比例定数、ΔVgsをゲート・ソース間電圧
(Vg−Vs)、Vgをゲート電圧、Vs’=Vs+I
dsat・Rsを実質的なソース端S’の電位とすれ
ば、 Idsat=K(Vg−Vs’)2 =K(ΔVgs−Idsat・Rs)2 すなわち、ドレイン飽和電流(所定ゲート電圧印加時の
最大電流)Idsatは、Idsat・Rsの分だけゲ
ート電圧Vgが低くなったことに等しいことになる。な
お、基板効果によるしきい値電圧Vtの変化も無視す
る。The drain saturation current I of the MOS transistor
dsat ignores the threshold voltage Vt for simplicity, K is a proportional constant, ΔVgs is a gate-source voltage (Vg−Vs), Vg is a gate voltage, and Vs ′ = Vs + I
Assuming that dsat · Rs is substantially the potential of the source terminal S ′, Idsat = K (Vg−Vs ′) 2 = K (ΔVgs−Idsat · Rs) 2, that is, the drain saturation current (the maximum when a predetermined gate voltage is applied) The current Idsat is equivalent to the fact that the gate voltage Vg has decreased by the amount of Idsat · Rs. Note that changes in the threshold voltage Vt due to the substrate effect are also ignored.
【0012】例えばゲート電圧が+20V、ソース(バ
ッテリ)電位が+12V,電流が100A、ソース寄生
抵抗Rsが0.05オームとすれば、実際のソース電位
Vs’は17Vとなり、チャンネル電流はRsが0の場
合に比べて9/64まで低下することになる。すなわ
ち、わずかのソース寄生抵抗Rsの増加により、チャン
ネル電流が極端に減少することがわかる。以下、この電
流減少作用、言い換えればチャンネル抵抗増加作用をソ
ース抵抗帰還効果という。For example, if the gate voltage is +20 V, the source (battery) potential is +12 V, the current is 100 A, and the source parasitic resistance Rs is 0.05 ohm, the actual source potential Vs' is 17 V and the channel current is Rs 0 Is reduced to 9/64 as compared with the case of. That is, it can be understood that the channel current is extremely reduced by a slight increase in the source parasitic resistance Rs. Hereinafter, this current decreasing effect, in other words, the channel resistance increasing effect is referred to as a source resistance feedback effect.
【0013】上記式はドレイン電流飽和領域のものであ
るが、同様に非飽和領域においてもRsの増加により同
様にドレイン非飽和電流は減少する。このようなドレイ
ン電流の減少はチャンネル抵抗の増大を意味しており、
上記ソース寄生抵抗Rsの増加はそれ自身による電力損
失の他、チャンネル抵抗の増加による電力損失を招くの
で、全体として大幅な電力損失、発熱を招くことがわか
る。The above equation is for the drain current saturation region. Similarly, in the non-saturation region, the drain non-saturation current similarly decreases with an increase in Rs. Such a decrease in drain current means an increase in channel resistance,
It can be seen that an increase in the source parasitic resistance Rs causes a power loss due to an increase in channel resistance in addition to a power loss due to the source itself, resulting in a large power loss and heat generation as a whole.
【0014】もちろん、ソース寄生抵抗Rsの低減のた
めにN型耐圧層105を薄くすることは可能であるが、
上記したように車両用交流発電機では300Vといった
高耐圧を必要とするので、N型耐圧層105を薄くする
ことは困難である。すなわち、通常のシリコンMOSパ
ワートランジスタにおいて、シリコンの降伏電界強度は
約30V/μmであり、上記300Vの耐圧をN型耐圧
層105だけで稼ぐとすれば、N型耐圧層105中の電
界強度が一定と仮定しても10μmの厚さが必要とな
る。実際には、電界強度はPN接合近傍に集中するの
で、PN接合近傍の電界強度を約30V/μmとし、N
型耐圧層105が300Vを負担するには、その厚さが
約20μm以上必要となり、その不純物濃度を約1×1
0 15原子/cm3 以下とせねばならない。耐圧確保のた
めにこのような厚さ及び不純物濃度をもつN型耐圧層1
05を形成することは、上記したソース寄生抵抗Rsの
増加及びそれによる抵抗損失とともに上記したドレイン
電流の減少(チャンネル抵抗の大幅な増大)を招き、そ
の結果として、上記公報のMOSパワートランジスタ式
三相全波整流器は車両用交流発電機用途(すなわちリア
クタンス負荷分野)において、PN接合ダイオード式三
相全波整流器を凌駕することは理論的に無理であり、構
造及び制御が複雑という欠点だけが残るため実用化のメ
リットがなかった。Of course, the source parasitic resistance Rs can be reduced.
Although it is possible to make the N-type breakdown voltage layer 105 thinner,
As mentioned above, 300V is used for the vehicle alternator.
Since a high breakdown voltage is required, the N-type breakdown voltage layer 105 is thinned.
It is difficult. That is, a normal silicon MOS
In a power transistor, the breakdown field strength of silicon is
Approximately 30 V / μm.
If it is to be earned only by the layer 105, the voltage in the N-type
Even if the field strength is assumed to be constant, a thickness of 10 μm is required.
You. Actually, the electric field strength is concentrated near the PN junction.
The electric field strength near the PN junction is set to about 30 V / μm,
In order for the mold breakdown voltage layer 105 to bear 300 V,
About 20 μm or more is required, and the impurity concentration is about 1 × 1
0 FifteenAtom / cmThreeIt must be: To ensure pressure resistance
The N-type breakdown voltage layer 1 having such thickness and impurity concentration
05 is equivalent to the source parasitic resistance Rs described above.
Drain as described above with increase and therefore resistive loss
This leads to a decrease in current (a large increase in channel resistance),
As a result, the MOS power transistor type
Three-phase full-wave rectifiers are used in automotive alternator applications (ie, rear
In the field of inductance load), PN junction diode type
It is theoretically impossible to surpass a phase full-wave rectifier,
Since only the disadvantages of complex manufacturing and control remain,
There was no lit.
【0015】一方、上記した図14又は図15のMOS
パワートランジスタ構造において、N+ 型領域104を
ソース電極、N+ 型基板106をドレイン電極とし、P
型ウエル領域103とN+ 型ドレイン領域106とを短
絡することも考えられる。しかしながら、この方式では
ソース電極を構成するN+ 型領域104とP型ウエル領
域103との間に上記した300Vもの耐圧を確保し、
ゲート電極とP型ウエル領域107及びN+ 型領域10
4との間の耐圧をも確保することは極めて困難なことで
ある。On the other hand, the MOS shown in FIG.
In the power transistor structure, the N + type region 104 is used as a source electrode, the N + type substrate 106 is used as a drain electrode,
It is conceivable to short-circuit the type well region 103 and the N + type drain region 106. However, in this method, the withstand voltage of 300 V described above is secured between the N + type region 104 and the P type well region 103 constituting the source electrode,
Gate electrode, P-type well region 107 and N + type region 10
It is extremely difficult to secure a withstand voltage between the first and second embodiments.
【0016】本発明は、上記した車両用交流発電機用の
(高耐圧用途の)MOSパワートランジスタ式三相全波
整流器の上記欠点に鑑みなされたものであり、低損失で
冷却も簡単な車両用交流発電機のMOSパワートランジ
スタ式三相全波整流器を提供することにある。また本発
明の第二の目的は、構造が簡単な車両用交流発電機のM
OSパワートランジスタ式三相全波整流器を提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier (for high withstand voltage use) for a vehicle AC generator, and has a low loss and a simple cooling. It is an object of the present invention to provide a MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier for an AC generator. A second object of the present invention is to provide a vehicle alternator M having a simple structure.
An OS power transistor type three-phase full-wave rectifier is provided.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】第一発明の車両用交流発
電機の三相全波整流器は、車両用交流発電機の三相電機
子巻線の各端とバッテリの高位端とを接続するハイサイ
ドのNMOSパワートランジスタと、バッテリ電圧を阻
止する寄生ダイオードを有して前記車両用交流発電機の
三相電機子巻線の各端とバッテリの低位端とを接続する
ローサイドのNMOSパワートランジスタ又はダイオー
ドとを有するとともに、前記三相電機子巻線の発電電圧
を直流電圧に変換して前記バッテリに給電する車両用交
流発電機の三相全波整流器において、前記ハイサイドの
NMOSパワートランジスタのPウエル領域は、前記P
ウエル領域とは別に形成されて前記ハイサイドのNMO
Sパワートランジスタのバッテリ電圧阻止側の寄生ダイ
オードと並列に接続された高抵抗体を通じて前記バッテ
リの高位端から電位付与されていることを特徴としてい
る。The three-phase full-wave rectifier of the automotive alternator according to the first invention connects each end of the three-phase armature winding of the automotive alternator to a higher end of the battery. High-side NMOS power transistor and battery voltage
Having a parasitic diode to stop the vehicle alternator.
A low- side NMOS power transistor or diode that connects each end of the three-phase armature winding to the lower end of the battery.
And a three-phase full-wave rectifier of an automotive alternator for converting a generated voltage of the three-phase armature winding into a DC voltage and supplying power to the battery .
The P-well region of the NMOS power transistor is
The high side NMO is formed separately from the well region.
Parasitic die on battery blocking side of S power transistor
The battery through a high-resistance element connected in parallel with the
It is characterized in that a potential is applied from the high end of the rib .
【0018】第1態様において、前記ハイサイドのNM
OSパワートランジスタは、ドレイン電極を構成して前
記車両用交流発電機の各相交流出力端の一つに接続され
る高濃度N 型の基板と、前記基板上に形成された低濃
度N型の耐圧層と、前記耐圧層の表面部に形成されたP
型ウエル領域と、前記P型ウエル領域の表面部に形成さ
れて前記バッテリの高位端に接続されるソース電極を構
成する高濃度N 型のソース領域と、前記P型ウエル領
域の表面部に絶縁膜を介して配設されるとともに前記ソ
ース領域と前記耐圧層とを導通させるN型チャンネルを
形成するゲート電極とを備えている。第2態様におい
て、前記ウエル領域は単結晶SiCを素材として形成さ
れ、前記高抵抗体は、前記ウエル領域の表面に配設され
た金属電極と前記ウエル領域を構成するSiCとの合金
層からなる。In the first aspect, the high-side NM
The OS power transistor has a drain electrode
Connected to one of the AC output terminals of each phase of the vehicle alternator.
A high-concentration N-type substrate, and a low-concentration N-type substrate formed on the substrate.
A N-type breakdown voltage layer and a P formed on the surface of the breakdown voltage layer.
Formed in the surface of the P-type well region and the P-type well region.
To form a source electrode connected to the high end of the battery.
Forming a high-concentration N-type source region and the P-type well region;
On the surface of the region through an insulating film, and
N-type channel for conducting between the source region and the withstand voltage layer
And a gate electrode to be formed . In the second aspect, the well region is formed using single crystal SiC as a material, and the high-resistance body is formed of an alloy layer of a metal electrode provided on a surface of the well region and SiC forming the well region. .
【0019】第二発明の車両用交流発電機の三相全波整
流器は、バッテリ電圧を阻止する寄生ダイオードを有し
て車両用交流発電機の三相電機子巻線の各端とバッテリ
の高位端とを接続するハイサイドのNMOSパワートラ
ンジスタと、前記車両用交流発電機の三相電機子巻線の
各端とバッテリの低位端とを接続するローサイドのNM
OSパワートランジスタとを有するとともに、前記三相
電機子巻線の発電電圧を直流電圧に変換して前記バッテ
リに給電する車両用交流発電機の三相全波整流器におい
て、前記ローサイドのNMOSパワートランジスタのP
ウエル領域は、前記Pウエル領域とは別に形成されて前
記ローサイドのNMOSパワートランジスタのバッテリ
電圧阻止側の寄生ダイオードと並列に接続された高抵抗
体を通じて前記車両用交流発電機の前記三相電機子巻線
から電位付与されていることを特徴としている。 A three-phase full-wave rectifier for a vehicle alternator according to a second invention has a parasitic diode for blocking a battery voltage.
Each end of the three-phase armature winding of the vehicle alternator and the battery
High-side NMOS power transformer connecting
And a three-phase armature winding of the vehicle alternator.
Low-side NM connecting each end to the lower end of the battery
An OS power transistor;
The generated voltage of the armature winding is converted into a DC voltage to
The three-phase full-wave rectifier of a vehicle alternator that feeds power
The P of the low-side NMOS power transistor
The well region is formed separately from the P-well region and
Low side NMOS power transistor battery
High resistance connected in parallel with the voltage blocking parasitic diode
The three-phase armature winding of the vehicle alternator through the body
, And is supplied with a potential from
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【作用及び発明の効果】本発明の車両用交流発電機の三
相全波整流器において、ハイサイドのNMOSパワート
ランジスタのPウエル領域は、このハイサイドのNMO
Sパワートランジスタのバッテリ側の寄生ダイオードと
並列に接続された高抵抗体を通じて前記バッテリの高位
端から電位付与され、ローサイドの整流素子は、バッテ
リ電圧を阻止する寄生ダイオードを有するMOSトラン
ジスタ又はダイオードで構成されている。 In the three-phase full-wave rectifier of the automotive alternator according to the present invention , a high-side NMOS power supply is provided.
The p-well region of the transistor is the high-side NMO
The parasitic diode on the battery side of the S power transistor
The high level of the battery through a high resistance connected in parallel
The potential is applied from the end, and the low-side rectifier
MOS transistor having a parasitic diode for preventing re-voltage
It is composed of a resistor or a diode.
【0023】すなわち、この高抵抗体を有するMOSパ
ワートランジスタ(以下、高抵抗体内蔵MOSパワート
ランジスタという)は、この高抵抗体を通じてウエル領
域に電位が付与されることになる。この高抵抗体内蔵M
OSパワートランジスタを車両用交流発電機の三相全波
整流器のハイサイド側に用いると、三相電機子巻線の各
相出力端のどれかに接続されるドレインの電位がバッテ
リの高位端電位より低下する場合に、ウエル領域とドレ
イン領域との間の(ドレイン接続側の)寄生ダイオード
Ddと上記高抵抗体との直列回路を通じて逆流する電流
は高抵抗体の抵抗により非常に小さくなるので、実用上
の問題が生じない。That is, in the MOS power transistor having the high-resistance element (hereinafter, referred to as a high-resistance built-in MOS power transistor), a potential is applied to the well region through the high-resistance element. This high resistance built-in M
When the OS power transistor is used on the high side of the three-phase full-wave rectifier of the automotive alternator, the potential of the drain connected to any one of the output terminals of each phase of the three-phase armature winding is changed to the high terminal potential of the battery. When the current further decreases, the current flowing backward through the series circuit of the parasitic diode Dd (on the drain connection side) between the well region and the drain region and the high-resistance element becomes very small due to the resistance of the high-resistance element. There is no practical problem.
【0024】同様に、この高抵抗体内蔵MOSパワート
ランジスタを車両用交流発電機の三相全波整流器のロー
サイド側に用いると、三相電機子巻線の各相出力端のど
れかに接続されるドレインの電位がバッテリの低位端電
位より上昇する場合に、ウエル領域とドレイン領域との
間の(ドレイン接続側の)寄生ダイオードDdと上記高
抵抗体との直列回路を通じて逆流する電流は高抵抗体の
抵抗により非常に小さくなるので、実用上の問題が生じ
ない。Similarly, when this high-resistance built-in MOS power transistor is used on the low side of a three-phase full-wave rectifier of an automotive alternator, it is connected to one of the output terminals of each phase of a three-phase armature winding. When the drain potential rises above the low-potential of the battery, the current flowing backward through the series circuit of the parasitic diode Dd (on the drain connection side) between the well region and the drain region and the high-resistance element has a high resistance. Since it is very small due to body resistance, there is no practical problem.
【0025】したがって、この高抵抗体内蔵MOSパワ
ートランジスタでは、ウエル領域への電位付与のために
ウエル領域とドレイン領域とを短絡する必要がない。こ
のことは、以下の作用効果を奏する。まず、ウエル領域
とドレイン領域との間に耐圧層を設けることができる。
このことは、ソース電極とチャンネル始端との間に耐圧
層を設ける必要がないので、上記したようにソース寄生
抵抗Rsに基づく大きな電力損失及び発熱を格段に低減
できることを意味する。Therefore, in this MOS power transistor with a built-in high resistance element, it is not necessary to short-circuit the well region and the drain region in order to apply a potential to the well region. This has the following effects. First, a breakdown voltage layer can be provided between the well region and the drain region.
This means that there is no need to provide a breakdown voltage layer between the source electrode and the beginning of the channel, so that large power loss and heat generation based on the source parasitic resistance Rs can be significantly reduced as described above.
【0026】特に、ハイサイドのNMOSパワートラン
ジスタにおいて、ソース電位はバッテリの高位端電位に
ほぼ固定されるので、上記ソース抵抗帰還効果の減少に
基づいてその電力損失及び発熱を大幅に低減でき、冷
却、配置も簡単となる。また、ハイサイドのNMOSパ
ワートランジスタのPウエル領域がソース領域電位に等
しくかつ略一定のバッテリ電位に固定されるので、当
然、Pウエル領域電位が変動することによりPウエル領
域電位とソース領域電位との間の電位差や、Pウエル領
域電位とゲート電極電位との間の電位差が変動し、それ
によりハイサイドのNMOSパワートランジスタの特性
が変動するのを防止することができる上、各ハイサイド
のNMOSパワートランジスタのゲート制御電圧を略一
定のバッテリ電圧を規準として形成することができ、ゲ
ート制御電圧形成回路が簡単となる。また、ハイサイド
のMOSパワートランジスタに内蔵された上記高抵抗体
を通じて逆流した電流が、ローサイドのダイオード又は
ローサイドのMOSパワートランジスタの寄生ダイオー
ドにより阻止されるので、当然、バッテリが直流電力損
失を受けることも防止できる。 [0026] Particularly, in the NMOS power transistor of the high side, source over the ground potential so is substantially fixed to the high end potential of the battery, it can be significantly reduced its power loss and heat generation on the basis of the reduction of the source resistance feedback effect , Cooling and arrangement are also simplified. In addition, the NMOS transistor on the high side
P-well region of power transistor is equal to source region potential
Fixed to a substantially constant battery potential.
However, when the potential of the P-well region fluctuates, the P-well area is changed.
Potential difference between the region potential and the source region potential,
The potential difference between the ground potential and the gate electrode potential fluctuates,
Characteristics of high-side NMOS power transistor
Can be prevented from fluctuating, and each high side
Gate control voltage of the NMOS power transistor
Constant battery voltage as a reference,
The port control voltage forming circuit is simplified. Also high side
High-resistance body built in MOS power transistor
Current flowing back through the low-side diode or
Parasitic diode of low side MOS power transistor
Of the DC power loss
Loss can also be prevented.
【0027】第2態様のようにすると、高抵抗体を簡単
に形成することができ、しかもドレイン側の耐圧層によ
る抵抗損失も低減することができる。なお、高抵抗体と
してソース領域とウエル領域との接合界面に導電性イオ
ンを打ち込むことも可能であり、所定の抵抗率のポリシ
リコン層でウエル領域とソース電極とを接続することも
可能である。According to the second embodiment, a high-resistance element can be easily formed, and the resistance loss due to the drain-side breakdown voltage layer can be reduced. Note that conductive ions can be implanted into the junction interface between the source region and the well region as a high-resistance body, and the well region and the source electrode can be connected by a polysilicon layer having a predetermined resistivity. .
【0028】 なお、ここでいうハイサイド素子は三相全
波整流器のハイサイド側の半導体電力素子をいい、ロー
サイド素子は三相全波整流器のローサイド側の半導体電
力素子をいう。[0028] The high-side element referred to here is a three-phase
Refers to the semiconductor power element on the high side of the
The side element is the semiconductor power supply on the low side of the three-phase full-wave rectifier.
Refers to a force element.
【0029】 また、MOSパワートランジスタは、ドレ
イン電極を構成するN+ 型の基板と、N型耐圧層がドレ
イン側に配設できるので、ソース寄生抵抗Rsを増加す
ることなく耐圧を稼ぐことができる。[0029] In addition, the MOS power transistor
The N + type substrate constituting the in-electrode and the N-type
The source parasitic resistance Rs
The pressure resistance can be earned without the need.
【0030】 また、SiCの耐圧はSiのそれの10倍
以上あるので、そのドレイン耐圧層を薄くかつ高不純物
濃度に、すなわち耐圧層の抵抗を格段に低減することが
できる。車両用交流発電機の三相全波整流器を構成する
MOSパワートランジスタは上記したように100V以
上といった高耐圧を必要とするが、それにもかかわらず
SiCの耐圧層の電力損失を小さくすることができる。[0030] The withstand voltage of SiC is 10 times that of Si.
As described above, the drain withstand voltage layer is thin and has high impurity
Concentration, that is, the resistance of the breakdown voltage layer can be significantly reduced.
it can. Construct a three-phase full-wave rectifier for automotive alternators
MOS power transistor is 100V or less as described above.
It requires high withstand voltage such as above, but nevertheless
The power loss of the SiC breakdown voltage layer can be reduced.
【0031】[0031]
【実施例】(実施例1)車両エンジンにより駆動される
本実施例の車両用交流発電機いわゆるオルタネータの全
体構造を図2に基づき説明する。発電機外殻は一対のド
ライブフレーム1とリアフレーム2で構成されており、
複数のスタッドボルト15等により直接結合されてい
る。(Embodiment 1) The overall structure of a so-called alternator for a vehicle AC generator of this embodiment driven by a vehicle engine will be described with reference to FIG. The generator outer shell is composed of a pair of drive frame 1 and rear frame 2,
They are directly connected by a plurality of stud bolts 15 or the like.
【0032】前記フレーム1及び2の内周にはステータ
コア3が固定され、ステータコア3には三相電機子巻線
5が巻装されている。フレーム1及び2に固定されたベ
アリング13及び14はシャフト9を回転自在に支持し
ており、シャフト9にはステータコア3の内周に位置し
てロータコア6が固定されている。ロータコア6には界
磁コイル10が巻装されており、ポールコア7、8の両
端面には冷却ファン11、12が配設されている。ま
た、リアフレーム2の外部には、三相全波整流器19内
蔵の電圧調整器18が取り付けられている。A stator core 3 is fixed to the inner periphery of the frames 1 and 2, and a three-phase armature winding 5 is wound around the stator core 3. The bearings 13 and 14 fixed to the frames 1 and 2 rotatably support the shaft 9, and the rotor core 6 is fixed to the shaft 9 at the inner periphery of the stator core 3. A field coil 10 is wound around the rotor core 6, and cooling fans 11 and 12 are disposed on both end surfaces of the pole cores 7 and 8. Outside the rear frame 2, a voltage regulator 18 with a built-in three-phase full-wave rectifier 19 is attached.
【0033】次に、本実施例の車両用交流発電機の回路
構成について図1を用いて説明する。電圧調整器18
は、三相全波整流器19と電圧調整部20とで構成され
ている。三相全波整流器19は、単結晶SiCを素材と
するNチャンネルエンハンスメント形式のMOSパワー
トランジスタ19a〜19fからなる三相全波整流器で
あって、ハイサイドのトランジスタ19a〜19cは三
相電機子巻線5の各相出力端とバッテリ21の高位端と
を接続しており、ローサイドのトランジスタ19d〜1
9fは三相電機子巻線5の各相出力端とバッテリ21の
低位端とを接続している。Next, the circuit configuration of the automotive alternator of this embodiment will be described with reference to FIG. Voltage regulator 18
Is composed of a three-phase full-wave rectifier 19 and a voltage regulator 20. The three-phase full-wave rectifier 19 is a three-phase full-wave rectifier including N-channel enhancement type MOS power transistors 19a to 19f made of single crystal SiC, and the high-side transistors 19a to 19c are three-phase armature windings. Each phase output terminal of the line 5 is connected to the high-order terminal of the battery 21, and the low-side transistors 19d to 19d
9f connects the output terminal of each phase of the three-phase armature winding 5 to the lower end of the battery 21.
【0034】電圧調整部20は、ブラシ16、スリップ
リング17を介して界磁巻線10と接続されており、三
相全波整流器19と同一基板(図示せず)上に搭載され
ている。このような三相全波整流器19と電圧調整部2
0とを同一基板に搭載することは配線短縮を可能とす
る。また電圧調整部20は、三相電機子巻線5の各相出
力端から各相発電電圧を入力しており、これらの入力信
号に基づいてMOSパワートランジスタ19a〜19f
の各ゲート電極に印加するゲート電圧を制御している。The voltage adjusting section 20 is connected to the field winding 10 via the brush 16 and the slip ring 17 and is mounted on the same substrate (not shown) as the three-phase full-wave rectifier 19. Such a three-phase full-wave rectifier 19 and the voltage regulator 2
Mounting 0 on the same substrate enables wiring to be shortened. Further, the voltage adjusting unit 20 receives the generated voltages of the respective phases from the output terminals of the respective phases of the three-phase armature winding 5, and based on these input signals, the MOS power transistors 19a to 19f.
The gate voltage applied to each gate electrode is controlled.
【0035】以下、上記装置の動作を説明する。エンジ
ン(図示せず)によりロータコア6が回転し、電圧調整
器18の電圧調整部20がバッテリ21の電圧を読み取
り、それが一定となるように界磁コイル10をON、O
FF制御すると、三相電機子巻線5に三相交流電圧が誘
起され、それにより三相全波整流器19により全波整流
された直流電流がバッテリ21を充電し、また、車両電
子負荷等で消費される。冷却ファン11、12が回転
し、界磁コイル10、三相電機子巻線5及び電圧調整器
18などを冷却する。The operation of the above device will be described below. The rotor core 6 is rotated by an engine (not shown), and the voltage adjuster 20 of the voltage adjuster 18 reads the voltage of the battery 21 and turns on the field coil 10 so that the voltage becomes constant.
When the FF control is performed, a three-phase AC voltage is induced in the three-phase armature winding 5, whereby the DC current that is full-wave rectified by the three-phase full-wave rectifier 19 charges the battery 21, and is generated by the vehicle electronic load or the like. Consumed. The cooling fans 11, 12 rotate to cool the field coil 10, the three-phase armature winding 5, the voltage regulator 18, and the like.
【0036】次に、電圧調整部20による三相全波整流
器19の各MOSパワートランジスタ19a〜19fの
開閉制御について説明する。電圧調整部20は、各相の
三相電機子巻線5の出力端の電位である各相発電電圧V
u,Vv,Vwを読み込み、その相間発電電圧Vu−V
v,Vu−Vw,Vv−Vu,Vv−Vw,Vw−V
u,Vw−Vvの中から、最も大きい正値でかつバッテ
リ21の端子電圧より大きい相間発電電圧を選択し、こ
の選択した相間発電電圧がバッテリ21に印加されるよ
うに、ハイサイドのMOSパワートランジスタ19a〜
19cの中の一つのMOSパワートランジスタと、ロー
サイドのMOSパワートランジスタ19d〜19fの中
の一つのMOSパワートランジスタとをオンさせる。こ
れにより、選択された三相電機子巻線からバッテリ21
へ充電電流が給電される。Next, the opening / closing control of the MOS power transistors 19a to 19f of the three-phase full-wave rectifier 19 by the voltage adjusting unit 20 will be described. The voltage adjustment unit 20 outputs the generated voltage V of each phase, which is the potential of the output terminal of the three-phase armature winding 5 of each phase.
u, Vv, and Vw are read, and the interphase power generation voltage Vu−V
v, Vu-Vw, Vv-Vu, Vv-Vw, Vw-V
u, Vw-Vv, the interphase power generation voltage having the largest positive value and greater than the terminal voltage of the battery 21 is selected, and the high-side MOS power is selected so that the selected interphase power generation voltage is applied to the battery 21. Transistors 19a-
One of the MOS power transistors 19c and one of the low-side MOS power transistors 19d to 19f are turned on. Thereby, the battery 21 is transferred from the selected three-phase armature winding.
Is supplied with a charging current.
【0037】なお、ハイサイドのMOSパワートランジ
スタ19a〜19cの内、オフ動作のMOSパワートラ
ンジスタの寄生ダイオードDd及びそれに接続される高
抵抗体120を通じて逆流電流が流れる。例えば、各相
発電電圧Vvがバッテリ電圧より低ければ上記逆流電流
が流れる。しかし、この逆流電流は高抵抗体120(こ
のましくは150オーム以上とされる。)により制限さ
れるので実用上、支障とならない。A reverse current flows through the parasitic diode Dd of the off-operation MOS power transistor and the high-resistance element 120 connected thereto among the high-side MOS power transistors 19a to 19c. For example, if each phase power generation voltage Vv is lower than the battery voltage, the above-mentioned reverse current flows. However, this backflow current is limited by the high-resistance body 120 (preferably 150 ohms or more), so that there is no problem in practical use.
【0038】また、電圧調整部20は通常のレギュレー
タと同様に、バッテリ21の端子電圧を検出し、検出電
圧と予め設定してある基準電圧とを比較し、その大小に
基づいて励磁電流を断続制御してバッテリ21の端子電
圧を目標レベルに維持することは従前通りである。上記
したSiCを用いたMOSパワートランジスタ式三相全
波整流器19の詳細を図3及び図4、図5を参照して以
下、更に説明する。ただし、図3はこの実施例のMOS
パワートランジスタ式三相全波整流器の一相部分を示す
インバータ回路であり、(a)はNチャンネルMOSパ
ワートランジスタ、(b)はPチャンネルMOSパワー
トランジスタの場合である。図4、図5はMOSパワー
トランジスタ19a〜19fの断面構造の一部を示す。The voltage regulator 20 detects the terminal voltage of the battery 21 in the same manner as a normal regulator, compares the detected voltage with a preset reference voltage, and intermittently switches the exciting current based on the magnitude of the detected voltage. Controlling to maintain the terminal voltage of the battery 21 at the target level is the same as before. The details of the MOS power transistor type three-phase full-wave rectifier 19 using SiC will be described below with reference to FIGS. 3, 4 and 5. However, FIG. 3 shows the MOS of this embodiment.
FIG. 7A is an inverter circuit showing one phase portion of a power transistor type three-phase full-wave rectifier, where FIG. 7A shows an N-channel MOS power transistor and FIG. 4 and 5 show a part of the cross-sectional structure of the MOS power transistors 19a to 19f.
【0039】図3(a)のNチャンネルMOSパワート
ランジスタのインバータ回路は、ハイサイドのMOSパ
ワートランジスタ101のドレイン電極Dとローサイド
のMOSパワートランジスタ102のソース電極Sとが
三相電機子巻線5の一相出力端に接続され、ローサイド
のMOSパワートランジスタ102のドレイン電極Dが
バッテリ21の低位端に接続され、ハイサイドのMOS
パワートランジスタ101のソース電極Sはバッテリ2
1の高位端に接続される。なお、バッテリ充電時におけ
る充電電流の方向と電子の移動方向とは逆であり、ソー
ス電極はこの充電時におけるキャリヤ電荷をチャンネル
へ注入する側の電極をいう。In the inverter circuit of the N-channel MOS power transistor shown in FIG. 3A, the three-phase armature winding 5 has the drain electrode D of the high-side MOS power transistor 101 and the source electrode S of the low-side MOS power transistor 102. , The drain electrode D of the low-side MOS power transistor 102 is connected to the lower end of the battery 21, and the high-side MOS power transistor 102 is connected to the low-side MOS power transistor 102.
The source electrode S of the power transistor 101 is the battery 2
1 high end. Note that the direction of the charge current and the direction of electron movement during battery charging are opposite, and the source electrode refers to an electrode on the side that injects carrier charge into the channel during charging.
【0040】MOSパワートランジスタ101、102
では後述のP型ウエル領域103すなわちゲート電極1
01直下の領域とソース電極S又はドレイン電極Dとの
間にソース接続側の寄生ダイオードDsとドレイン接続
側の寄生ダイオードDdとが図示のように生じるが、P
型ウエル領域103への電位付与の必要から、ハイサイ
ドのMOSパワートランジスタ101のP型ウエル領域
103はソース電極Sに高抵抗体120を通じて接続さ
れる。一方、ローサイドのMOSパワートランジスタ
も、そのP型ウエル領域103への電位付与の必要か
ら、そのP型ウエル領域103とドレイン電極Dが短絡
されている。その理由については前述した通りである。
これにより、ローサイドのMOSパワートランジスタ1
02におけるソース接続側の寄生ダイオードDsがバッ
テリ21からの上記逆流を阻止する。MOS power transistors 101 and 102
In this case, a P-type well region 103 described later, that is, a gate electrode 1
A parasitic diode Ds on the source connection side and a parasitic diode Dd on the drain connection side are generated between the region immediately below P.01 and the source electrode S or the drain electrode D as shown in FIG.
The P-type well region 103 of the high-side MOS power transistor 101 is connected to the source electrode S through the high-resistance element 120 because of the need to apply a potential to the type well region 103. On the other hand, also in the low-side MOS power transistor, the P-type well region 103 and the drain electrode D are short-circuited because a potential needs to be applied to the P-type well region 103. The reason is as described above.
Thereby, the low-side MOS power transistor 1
The parasitic diode Ds on the source connection side at 02 prevents the backflow from the battery 21.
【0041】一方、例えば150オーム以上という高抵
抗値を有する高抵抗体120は、発電電圧すなわちハイ
サイドのMOSパワートランジスタ101のドレイン電
位がバッテリ電位より低下した場合又は他のMOSパワ
ートランジスタ(図示せず)がオンした場合において、
電流がドレイン接続側の寄生ダイオードDdを通じての
電流の逆流を許容範囲に圧縮する。On the other hand, the high-resistance element 120 having a high resistance value of, for example, 150 ohms or more is used when the generated voltage, that is, the drain potential of the high-side MOS power transistor 101 is lower than the battery potential, or when another MOS power transistor (not shown) is used. Is turned on,
The current compresses the backflow of the current through the parasitic diode Dd on the drain connection side to an allowable range.
【0042】次に、図3(a)の三相全波整流器19の
ハイサイドのMOSパワートランジスタ101の断面構
造の一部を図5を参照して説明する。SiCのN+ 型基
板106上にN型耐圧層105がエピタキシャル成長に
より形成され、N型耐圧層105の表面部にP型ウエル
領域103がアルミニウムをイオン注入することにより
形成され、更にP型ウエル領域103の表面部にN+型
領域104が窒素をイオン注入することにより形成され
る。そして、ウエハ表面のトレンチ形成予定領域だけを
開口してレジストや絶縁膜でマスクしつつ周知のR.
i.Eドライエッチングによりトレンチ108が凹設さ
れ、その後、トレンチ108の表面に熱酸化法によりシ
リコン酸化膜からなるゲート絶縁膜109を形成し、そ
の後、トレンチ108にドープドポリシリコンからなる
ゲート電極110を形成する。その後、ホトリソグラフ
ィによりフィールド絶縁膜(図示せず)を開口し、ニッ
ケル電極111をN+ 型領域(ソース電極)104及び
P型ウエル領域103にコンタクトし、金電極112を
N+ 型基板(ドレイン電極)106にコンタクトして素
子を完成する。Next, a part of the sectional structure of the high-side MOS power transistor 101 of the three-phase full-wave rectifier 19 shown in FIG. 3A will be described with reference to FIG. An N-type breakdown voltage layer 105 is formed on a SiC N + -type substrate 106 by epitaxial growth, a P-type well region 103 is formed on the surface of the N-type breakdown voltage layer 105 by ion implantation of aluminum, and a P-type well region is further formed. An N + -type region 104 is formed on the surface of 103 by ion-implanting nitrogen. Then, only a region where a trench is to be formed on the surface of the wafer is opened and masked with a resist or an insulating film while a well-known R.S.
i. A trench 108 is recessed by E dry etching. Thereafter, a gate insulating film 109 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the trench 108 by a thermal oxidation method. Thereafter, a gate electrode 110 made of doped polysilicon is formed in the trench 108. Form. Thereafter, a field insulating film (not shown) is opened by photolithography, the nickel electrode 111 is brought into contact with the N + type region (source electrode) 104 and the P type well region 103, and the gold electrode 112 is connected to the N + type substrate (drain). The device is completed by contacting the electrode 106.
【0043】このニッケル電極111は、スパッタリン
グや真空蒸着により形成され、ニッケル電極111とP
型ウエル領域103との間にニッケルとSiCの高抵抗
層(図示せず)が形成され、この高抵抗層が高抵抗体1
20を構成する。。更に、このようにして製造された図
5のハイサイドのMOSパワートランジスタ101は、
N+ 型領域104がソース電極Sを構成し、N+ 型基板
106がドレイン電極Dを構成し、N型耐圧層105が
ドレイン側に配置されるので、高い耐圧を確保しつつソ
ース寄生抵抗Rsを格段に低減でき、その結果、高耐圧
と低抵抗とを両立することができる。The nickel electrode 111 is formed by sputtering or vacuum evaporation, and
A high resistance layer (not shown) of nickel and SiC is formed between the mold well region 103 and the high resistance layer 1.
20. . Further, the high-side MOS power transistor 101 of FIG.
Since the N + -type region 104 forms the source electrode S, the N + -type substrate 106 forms the drain electrode D, and the N-type breakdown voltage layer 105 is disposed on the drain side, the source parasitic resistance Rs is ensured while ensuring a high breakdown voltage. Can be remarkably reduced, and as a result, both high breakdown voltage and low resistance can be achieved.
【0044】更に、N型耐圧層105もSiCの採用に
より大幅に低抵抗化でき、その電力損失も格段に改善す
ることができる。図4は図5の他例である。次に、図3
の三相全波整流器19のローサイドのMOSパワートラ
ンジスタ102の断面構造の一部を図15を参照して説
明する。SiCのN+ 型基板106上にN型耐圧層10
5がエピタキシャル成長により形成され、N型耐圧層1
05の表面部にP型ウエル領域103がアルミニウムを
イオン注入することにより形成され、更にP型ウエル領
域103の表面部にN+型領域104が窒素をイオン注
入することにより形成される。そして、ウエハ表面のト
レンチ形成予定領域だけを開口してレジストや絶縁膜で
マスクしつつ周知のR.i.Eドライエッチングにより
トレンチ108が凹設され、その後、トレンチ108の
表面に熱酸化法によりシリコン酸化膜からなるゲート絶
縁膜109を形成し、その後、トレンチ108にドープ
ドポリシリコンからなるゲート電極110を形成する。
その後、金属電極111をN+ 型領域(ドレイン電極)
104にコンタクトし、金属電極112をN+ 型基板
(ソース電極)106にコンタクトして素子を完成す
る。図14は図15の他例である。Further, the resistance of the N-type breakdown voltage layer 105 can be significantly reduced by employing SiC, and the power loss can be remarkably improved. FIG. 4 is another example of FIG. Next, FIG.
A part of the cross-sectional structure of the low-side MOS power transistor 102 of the three-phase full-wave rectifier 19 will be described with reference to FIG. N-type withstand voltage layer 10 on SiC N + -type substrate 106
5 is formed by epitaxial growth, and N-type breakdown voltage layer 1 is formed.
A P-type well region 103 is formed by ion-implanting aluminum into the surface portion of the substrate 05, and an N + -type region 104 is formed by ion-implanting nitrogen into the surface portion of the P-type well region 103. Then, only a region where a trench is to be formed on the surface of the wafer is opened and masked with a resist or an insulating film while a well-known R.S. i. A trench 108 is recessed by E dry etching. Thereafter, a gate insulating film 109 made of a silicon oxide film is formed on the surface of the trench 108 by a thermal oxidation method. Thereafter, a gate electrode 110 made of doped polysilicon is formed in the trench 108. Form.
After that, the metal electrode 111 is connected to an N + type region (drain electrode).
The device is completed by contacting the metal electrode 112 with the N + -type substrate (source electrode) 106. FIG. 14 is another example of FIG.
【0045】したがってこの実施例では、MOSパワー
トランジスタがオフしている場合に高電圧(例えば+3
00V)がソース電極106とドレイン電極111との
間に印加されると、主にN型耐圧層105に空乏層を張
り出してこの高電圧に耐えることになる。その結果、こ
のN型耐圧層105はソース帰還抵抗Rsとなり、上述
したようにそれ自身の抵抗とチャンネル抵抗増加効果と
により電力損失を発生する。しかし、この実施例では単
結晶SiCを素材とするので、N型耐圧層105の厚さ
及び不純者濃度を従来のSiに比較して大幅に向上する
ことができる。Therefore, in this embodiment, when the MOS power transistor is off, a high voltage (for example, +3
When (00V) is applied between the source electrode 106 and the drain electrode 111, a depletion layer mainly extends to the N-type breakdown voltage layer 105 to withstand this high voltage. As a result, the N-type breakdown voltage layer 105 becomes the source feedback resistance Rs, and generates power loss due to its own resistance and the effect of increasing the channel resistance as described above. However, in this embodiment, since single crystal SiC is used as a material, the thickness and impurity concentration of the N-type breakdown voltage layer 105 can be significantly improved as compared with conventional Si.
【0046】以下、N型耐圧層105の耐圧を300V
とする場合のN型耐圧層105の設計条件を考える。S
iの場合、その降伏電界強度は約30V/μmであり、
簡単にこの耐圧300VをN型耐圧層105で負担する
と考えると、耐圧層の必要厚さは約20μm、その不純
物濃度は1×1015原子/cm3 、抵抗率は約5Ω・c
mとなる。Hereinafter, the breakdown voltage of the N-type breakdown voltage layer 105 is set to 300V.
In this case, the design conditions of the N-type breakdown voltage layer 105 are considered. S
For i, the breakdown field strength is about 30 V / μm;
Assuming that the withstand voltage of 300 V is easily borne by the N-type withstand voltage layer 105, the required thickness of the withstand voltage layer is about 20 μm, the impurity concentration thereof is 1 × 10 15 atoms / cm 3 , and the resistivity is about 5Ω · c.
m.
【0047】一方、SiCの降伏電界強度を400V/
cmとすると、N型耐圧層105の必要厚さは約4μ
m、その不純物濃度は2×1016原子/cm3 、抵抗率
は約1.25Ω・cmとなる。したがって、SiCのM
OSパワートランジスタのN型耐圧層105の抵抗はS
iのMOSパワートランジスタのN型耐圧層105の抵
抗に比べて1/20にまで低減できることになる。On the other hand, the breakdown electric field strength of SiC is set to 400 V /
cm, the required thickness of the N-type breakdown voltage layer 105 is about 4 μm.
m, the impurity concentration is 2 × 10 16 atoms / cm 3 , and the resistivity is about 1.25 Ω · cm. Therefore, M of SiC
The resistance of the N-type breakdown voltage layer 105 of the OS power transistor is S
This means that the resistance can be reduced to 1/20 of the resistance of the N-type breakdown voltage layer 105 of the i-th MOS power transistor.
【0048】結局、上記ローサイドのSiCのMOSパ
ワートランジスタにおける上記ソース寄生抵抗RsはS
iに比較して1/20に低減することができ、またそれ
に応じて上記説明したようにチャンネル抵抗も大幅に減
少することができ、それらの相乗効果により極めて低損
失の車両用交流発電機用の三相全波整流器19を実現す
ることができる。After all, the source parasitic resistance Rs in the low-side SiC MOS power transistor is S
i can be reduced to 1/20 compared to i, and the channel resistance can be greatly reduced accordingly as described above. Of the three-phase full-wave rectifier 19 can be realized.
【0049】すなわち、SiCを採用したことによるN
型耐圧層105の降伏電界強度の改善することにより、
従来のものからは予測し得ない優れた効率をもつ三相全
波整流器19を実現できることがわかった。当然、上記
した関係はN型耐圧層105に300V以外の他の高電
圧を印加した場合も同じである。次に、同一チップサイ
ズ及び設計ルールで製造したSiダイオードとSiのM
OSパワートランジスタとSiCのMOSパワートラン
ジスタの電圧・電流特性を図6〜図8に示す。ただしそ
れらの耐圧は250Vとしている。図6はSiダイオー
ドの特性を示し、図7はSiのMOSパワートランジス
タの特性を示し、図8はSiCのMOSパワートランジ
スタの試験特性を示す。図6〜図8からわかるように、
出力電流75Aの条件において本実施例の三相全波整流
器19は従来の三相全波整流器に比較して電力損失を9
0%以上削減することが可能となった。That is, NC due to the use of SiC
By improving the breakdown electric field strength of the mold breakdown voltage layer 105,
It has been found that a three-phase full-wave rectifier 19 having excellent efficiency which cannot be predicted from the conventional one can be realized. Naturally, the above relationship is the same when a high voltage other than 300 V is applied to the N-type breakdown voltage layer 105. Next, the Si diode manufactured with the same chip size and the same design rule and the Si M
6 to 8 show voltage-current characteristics of the OS power transistor and the SiC MOS power transistor. However, their withstand voltage is set to 250V. 6 shows the characteristics of the Si diode, FIG. 7 shows the characteristics of the Si MOS power transistor, and FIG. 8 shows the test characteristics of the SiC MOS power transistor. As can be seen from FIGS.
Under the condition of an output current of 75 A, the three-phase full-wave rectifier 19 of the present embodiment has a power loss of 9 times as compared with the conventional three-phase full-wave rectifier.
It became possible to reduce it by 0% or more.
【0050】図9に、MOSパワートランジスタの要求
耐圧を変えた場合のオン抵抗率についての計算結果の一
例を示す。なお、このオン抵抗率はチャンネル抵抗とN
型耐圧層105の抵抗との和であるが、特にチャンネル
抵抗は各種ファクタにより変動するものの、図9からわ
かるように高耐圧領域ではN型耐圧層105の上記抵抗
が支配的となる。FIG. 9 shows an example of a calculation result of the on-resistance when the required breakdown voltage of the MOS power transistor is changed. Note that this on-resistance is determined by the channel resistance and N
The sum of the resistance of the N-type breakdown voltage layer 105 and the resistance of the N-type breakdown voltage layer 105 is dominant in the high breakdown voltage region as shown in FIG.
【0051】すなわち、耐圧が増加してもチャンネル抵
抗自体はほとんど変化しないが(ソース寄生抵抗Rsの
増加による上記帰還効果によるチャンネル抵抗の増加を
無視した場合)、N型耐圧層105の抵抗は耐圧に正の
相関関係を保ちつつ増加する。したがって、Siでは耐
圧25V近傍から耐圧増加とともにオン抵抗率が比例的
に増加するものの、SiCでは耐圧250VまではN型
耐圧層105の抵抗増加はほとんど無視でき、耐圧25
0Vを超えてはじめてオン抵抗率がゆっくりと増加する
ことがわかる。 (実施例2)本発明の他の実施例を図10を参照して説
明する。That is, although the channel resistance itself hardly changes even when the withstand voltage increases (when the increase in the channel resistance due to the feedback effect due to the increase in the source parasitic resistance Rs is ignored), the resistance of the N-type withstand voltage layer 105 is equal to the withstand voltage. While maintaining a positive correlation. Accordingly, although the on-resistance increases in proportion to the breakdown voltage in the vicinity of 25 V in the case of Si, the increase in the resistance of the N-type breakdown voltage layer 105 is almost negligible in the case of SiC up to the breakdown voltage of 250 V.
It can be seen that the ON resistivity slowly increases only after exceeding 0V. (Embodiment 2) Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0052】この実施例では、実施例1とは逆にローサ
イドのMOSパワートランジスタ19d〜19fに高抵
抗体120を内蔵したものであり、実施例1と同じ効果
が得られる。 (実施例3)本発明の他の実施例を図11を参照して説
明する。In this embodiment, contrary to the first embodiment, the high-resistance element 120 is incorporated in the low-side MOS power transistors 19d to 19f, and the same effects as in the first embodiment can be obtained. (Embodiment 3) Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0053】この実施例では、実施例1において、ロー
サイドのMOSパワートランジスタ19d〜19fをP
N接合ダイオードに置換したものであり、実施例1ほど
では無いが同様の効果が得られる。もちろん、実施例2
において、ハイサイドのMOSパワートランジスタ19
a〜19cをPN接合ダイオードに置換してもよい。 (実施例4)本発明の他の実施例を図12を参照して説
明する。In this embodiment, the low-side MOS power transistors 19d to 19f of the first embodiment are
This is replaced with an N-junction diode, and similar effects can be obtained although not as much as in the first embodiment. Of course, Example 2
, The high-side MOS power transistor 19
a to 19c may be replaced with PN junction diodes. (Embodiment 4) Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0054】この実施例では、実施例2(図10参照)
のハイサイドのMOSパワートランジスタ19a〜19
cを1チップ上に集積したものであり、N+ 型基板10
6はハイサイドの各MOSパワートランジスタ19a〜
19cの共通のソース電極Sを構成し、基板106上に
は各相のP型ウエル領域103a〜103cが互いにパ
ンチスルー不能な距離だけ充分離れて個別に形成され、
各P型ウエル領域103a〜103cの表面部にはそれ
ぞれN+ 型のドレイン領域104a〜104cが個別に
形成され、各P型ウエル領域103a〜103cの表面
部には絶縁膜109を介してゲート電極110a〜11
0cが配設され、各ドレイン領域104a〜104cは
ゲート電極110a〜110cにより耐圧層105に個
別に導通される。In this embodiment, the second embodiment (see FIG. 10)
High-side MOS power transistors 19a-19
c are integrated on one chip, and the N + type substrate 10
6 is a high-side MOS power transistor 19a-
19c, a common source electrode S is formed, and P-type well regions 103a to 103c of respective phases are individually formed on the substrate 106 sufficiently apart from each other by a distance that cannot be punched through.
N + -type drain regions 104a to 104c are individually formed on the surface of each of the P-type well regions 103a to 103c, and a gate electrode is formed on the surface of each of the P-type well regions 103a to 103c via an insulating film 109. 110a-11
0c is provided, and the drain regions 104a to 104c are individually connected to the breakdown voltage layer 105 by the gate electrodes 110a to 110c.
【0055】このようにすれば、1チップ上に3個のハ
イサイドのMOSパワートランジスタ19a〜19cか
らなるハーフブリッジをなんら工程を増加することなく
集積できるという優れた効果を奏する。また、各MOS
パワートランジスタ19a〜19cの電力損失が小さい
ので、上記集積により各素子が高温化することも回避で
きる。 (実施例5)本発明の他の実施例を図13を参照して説
明する。In this way, there is an excellent effect that a half bridge composed of three high-side MOS power transistors 19a to 19c can be integrated on one chip without increasing the number of steps. In addition, each MOS
Since the power loss of the power transistors 19a to 19c is small, it is also possible to prevent each element from becoming hot due to the integration. (Embodiment 5) Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0056】この実施例では、実施例2(図10参照)
のN+ 型基板106はローサイドの各MOSパワートラ
ンジスタ19d〜19fの共通のドレイン電極Dを構成
し、基板106上には各相のP型ウエル領域103d〜
103fが互いにパンチスルー不能な距離だけ充分離れ
て個別に形成され、各P型ウエル領域103d〜103
fの表面部にはそれぞれN+ 型のソース領域104d〜
104fが個別に形成され、各P型ウエル領域103d
〜103fの表面部には絶縁膜109を介してゲート電
極110d〜110fが配設され、各ドレイン領域10
4d〜104fはゲート電極110d〜110fにより
耐圧層105に個別に導通される。In this embodiment, the second embodiment (see FIG. 10)
The N + type substrate 106 constitutes a common drain electrode D of the low-side MOS power transistors 19d to 19f, and the P type well regions 103d to
103f are individually formed sufficiently apart from each other by a distance that cannot be punched through, and each P-type well region 103d to 103d is formed.
On the surface portion of f, N + -type source regions 104 d to
104f are individually formed, and each P-type well region 103d is formed.
Gate electrodes 110d to 110f are provided on the surface portions of to 103f through an insulating film 109.
4d to 104f are individually conducted to the breakdown voltage layer 105 by the gate electrodes 110d to 110f.
【0057】このようにすれば、1チップ上に3個のハ
イサイドのMOSパワートランジスタ19d〜19fか
らなるハーフブリッジをなんら工程を増加することなく
集積できるという優れた効果を奏する。また、各MOS
パワートランジスタ19d〜19fの電力損失が小さい
ので、上記集積により各素子が高温化することも回避で
きる。In this manner, there is an excellent effect that a half bridge composed of three high-side MOS power transistors 19d to 19f can be integrated on one chip without increasing the number of steps. In addition, each MOS
Since the power loss of the power transistors 19d to 19f is small, it is also possible to prevent each element from becoming hot due to the integration.
【0058】以上の説明では、車両用交流発電機の三相
全波整流器19について説明したが、本実施例の三相全
波整流器19はスイッチング可能であるので、三相交流
電圧を発生するスイッチングインバータ回路としても採
用又は兼用できることは当然である。 In the above description, the three-phase full-wave rectifier 19 of the automotive alternator has been described. However, since the three-phase full-wave rectifier 19 of the present embodiment can be switched, the switching for generating the three-phase AC voltage is performed. Obviously, it can be adopted or shared as an inverter circuit .
【0059】( Si−MOSパワートランジスタとSiC−MOSパ
ワートランジスタの耐圧と抵抗値との関係の解析) なお、上記した各実施例のMOSパワートランジスタ1
9a〜19fは6H−SiCを素材として耐圧250V
に設計しているが、この6H−SiCのMOSパワート
ランジスタ19a〜19fを用いた車両用交流発電機用
の三相全波整流器19と、SiのMOSパワートランジ
スタを用いた車両用交流発電機の三相全波整流器19と
の抵抗値の解析結果(図9参照)を以下に理論的に説明
する。ただし、ここではソース寄生抵抗Rsの帰還効果
によるチャンネル抵抗増加効果は無視するものとする。
また、回路構造は、図5の縦型構造とし、チップ面積は
等しくする。 ( Analysis of Relationship Between Breakdown Voltage and Resistance Value of Si-MOS Power Transistor and SiC-MOS Power Transistor) The MOS power transistor 1 of each of the above-described embodiments is analyzed.
9a to 19f are made of 6H-SiC and have a withstand voltage of 250V.
The three-phase full-wave rectifier 19 for a vehicle AC generator using the 6H-SiC MOS power transistors 19a to 19f, and the vehicle AC generator using a Si MOS power transistor. The analysis result of the resistance value with the three-phase full-wave rectifier 19 (see FIG. 9) will be theoretically described below. However, here, the effect of increasing the channel resistance due to the feedback effect of the source parasitic resistance Rs is neglected.
The circuit structure is the vertical structure shown in FIG. 5, and the chip area is equal.
【0060】トランジスタの抵抗Rは、チャンネル抵抗
rcとN+ 型耐圧層105の抵抗rbとの和であり、 rc=L/W・(1/μs・εs・εo)-1・(Tox/(Vg−Vt)) rb=4Vb2 ・(1/μ・εs・εo・Ec・A) とすると、SiのMOSパワートランジスタに比較して
SiCのMOSパワートランジスタは約1/15の抵抗
値となった。The resistance R of the transistor is the sum of the channel resistance rc and the resistance rb of the N + -type breakdown voltage layer 105, and rc = L / W · (1 / μs · εs · εo) −1 · (Tox / ( Vg−Vt)) If rb = 4Vb 2 · (1 / μ · εs · εo · Ec · A), the SiC MOS power transistor has a resistance value of about 1/15 compared to the Si MOS power transistor. Was.
【0061】ただし、降伏電界強度EcはSiが3×1
05 ,SiCは3×106 V/cm、比誘電率εsはS
iが11.8,SiCが10.0、面積Aは両者とも1
mm 2 、Vbはブレークダウン電(耐圧)である。更
に、μは電子のバルク移動度であって、Siが110
0、SiCは370cm2 /(V・S)、チャンネル長
Lは両者とも1μm、チャンネル幅Wは両者とも222
μm、μsは電子のチャンネル移動度であって、Siが
500、SiCは100cm2 /(V・S)とした。However, the breakdown electric field strength Ec is 3 × 1 for Si.
0Five, SiC is 3 × 106V / cm, the relative permittivity εs is S
i is 11.8, SiC is 10.0, and area A is 1 for both.
mm Two, Vb are breakdown voltages (breakdown voltage). Change
Μ is the bulk mobility of electrons, and Si is 110
0, SiC is 370cmTwo/ (VS), channel length
L is 1 μm for both, and channel width W is 222 for both.
μm and μs are electron channel mobilities, and Si is
500, 100 cm for SiCTwo/ (VS).
【0062】上記式から、耐圧50V以上ではSiCの
方が抵抗値が小さくなることがわかった。なお、上記計
算では基板をドレインとしているので、基板をソースと
する場合には上記説明したソース寄生抵抗Rsの帰還効
果によるチャンネル抵抗増加によりSiの抵抗は格段に
増大する筈である。したがって、設計ルールが多少変化
しても耐圧100V以上では確実にSiCのMOSパワ
ートランジスタが低抵抗となると推定することができ
る。From the above equation, it was found that the resistance value of SiC was smaller at a breakdown voltage of 50 V or more. In the above calculation, since the substrate is used as the drain, when the substrate is used as the source, the resistance of Si should increase significantly due to the increase in the channel resistance due to the feedback effect of the source parasitic resistance Rs described above. Therefore, even if the design rule slightly changes, it can be presumed that the SiC MOS power transistor has a low resistance when the breakdown voltage is 100 V or more.
【0063】なお、図12、図13ではP型ウエル領域
103a〜103fはイオン注入で形成したが、エピタ
キシャル成長で形成することもできる。Although the P-type well regions 103a to 103f are formed by ion implantation in FIGS. 12 and 13, they may be formed by epitaxial growth.
【図1】一実施例の車両用交流発電機の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an automotive alternator according to an embodiment.
【図2】図1の車両用交流発電機の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the vehicle alternator of FIG. 1;
【図3】図1の三相全波整流器の一相分を示すインバー
タ回路の等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of an inverter circuit showing one phase of the three-phase full-wave rectifier of FIG. 1;
【図4】図1の三相全波整流器を構成するMOSパワー
トランジスタの一例を示す一部拡大断面図である。FIG. 4 is a partially enlarged sectional view showing an example of a MOS power transistor constituting the three-phase full-wave rectifier of FIG.
【図5】図1の三相全波整流器を構成するMOSパワー
トランジスタの一例を示す一部拡大断面図である。FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of a MOS power transistor constituting the three-phase full-wave rectifier of FIG.
【図6】従来のSiを素材とするPNダイオードの電圧
−電流特性図である。FIG. 6 is a voltage-current characteristic diagram of a conventional PN diode made of Si.
【図7】従来のSiを素材とするMOSパワートランジ
スタの電圧−電流特性図である。FIG. 7 is a voltage-current characteristic diagram of a conventional MOS power transistor made of Si.
【図8】本実施例のSiCを素材とするMOSパワート
ランジスタの電圧−電流特性図である。FIG. 8 is a voltage-current characteristic diagram of a MOS power transistor using SiC as a material according to the present embodiment.
【図9】図7及び図8のMOSパワートランジスタの耐
圧とチャンネル抵抗との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a withstand voltage and a channel resistance of the MOS power transistors of FIGS. 7 and 8;
【図10】実施例2を示す等価回路図である。FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a second embodiment.
【図11】実施例3を示す等価回路図である。FIG. 11 is an equivalent circuit diagram showing a third embodiment.
【図12】実施例4を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing a fourth embodiment.
【図13】実施例5を示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing a fifth embodiment.
【図14】図1の三相全波整流器又は従来の三相全波整
流器を構成するMOSパワートランジスタの一例を示す
一部拡大断面図である。FIG. 14 is a partially enlarged sectional view showing an example of a MOS power transistor constituting the three-phase full-wave rectifier of FIG. 1 or a conventional three-phase full-wave rectifier.
【図15】図1の三相全波整流器又は従来の三相全波整
流器を構成するMOSパワートランジスタの一例を示す
一部拡大断面図である。FIG. 15 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of a MOS power transistor constituting the three-phase full-wave rectifier of FIG. 1 or a conventional three-phase full-wave rectifier.
5は三相電機子巻線、21がバッテリ、19a〜19c
はハイサイドのMOSパワートランジスタ、19d〜1
9fはローサイドのMOSパワートランジスタ、19は
三相全波整流器、20は電圧調整部、18は電圧調整
器、120は高抵抗体。5 is a three-phase armature winding, 21 is a battery, 19a to 19c
Is the high-side MOS power transistor, 19d-1
9f is a low-side MOS power transistor, 19 is a three-phase full-wave rectifier, 20 is a voltage regulator, 18 is a voltage regulator, and 120 is a high-resistance element.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−138030(JP,A) 特開 平5−90927(JP,A) 特開 平5−114606(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/219 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-138030 (JP, A) JP-A-5-90927 (JP, A) JP-A-5-114606 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H02M 7/219
Claims (4)
とバッテリの高位端とを接続するハイサイドのNMOS
パワートランジスタと、 バッテリ電圧を阻止する寄生ダイオードを有して前記車
両用交流発電機の三相電機子巻線の各端とバッテリの低
位端とを接続する ローサイドのNMOSパワートランジ
スタ又はダイオードと、 を有するとともに、前記三相電機子巻線の発電電圧を直
流電圧に変換して前記バッテリに給電する車両用交流発
電機の三相全波整流器において、前記ハイサイドのNMOSパワートランジスタのPウエ
ル領域は、 前記Pウエル領域とは別に形成されて前記ハイサイドの
NMOSパワートランジスタのバッテリ電圧阻止側の寄
生ダイオードと並列に接続された高抵抗体を通じて前記
バッテリの高位端から電位付与されている ことを特徴と
する車両用交流発電機の三相全波整流器。1. Each end of a three-phase armature winding of an automotive alternator
High-side NMOS connecting the high end of the battery
Power transistor and, The vehicle having a parasitic diode for blocking battery voltage
Each end of the three-phase armature winding of the dual-use alternator and the low battery
To connect Low-side NMOS power transition
StarOr a diode, And the generated voltage of the three-phase armature winding is directly controlled.
AC power supply for vehicles that converts the
In electric three-phase full-wave rectifiers,The P-well of the high-side NMOS power transistor
Area is The high side of the high side is formed separately from the P well region.
Near the battery voltage blocking side of the NMOS power transistor
Through a high-resistance element connected in parallel with the raw diode
Potential is applied from the high end of the battery It is characterized by
Three-phase full-wave rectifier for automotive alternators.
スタは、 ドレイン電極を構成して前記車両用交流発電機の各相交
流出力端の一つに接続される高濃度N 型の基板と、 前記基板上に形成された低濃度N型の耐圧層と、 前記耐圧層の表面部に形成されたP型ウエル領域と、 前記P型ウエル領域の表面部に形成されて前記バッテリ
の高位端に接続されるソース電極を構成する高濃度N
型のソース領域と、 前記P型ウエル領域の表面部に絶縁膜を介して配設され
るとともに前記ソース領域と前記耐圧層とを導通させる
N型チャンネルを形成するゲート電極と、 を備えていることを特徴とする請求項1記載の車両用交
流発電機の三相全波整流器。 2. The high-side NMOS power transistor
The star constitutes a drain electrode to form each of the alternating
A high-concentration N-type substrate connected to one of the flow output terminals, a low-concentration N-type breakdown voltage layer formed on the substrate, and a P-type well region formed on the surface of the breakdown voltage layer; The battery formed on the surface of the P-type well region;
High concentration N forming a source electrode connected to the high-order terminal of
A source region of the P type and a surface portion of the P type well region via an insulating film.
And makes the source region and the breakdown voltage layer conductive.
2. A vehicle communication system according to claim 1 , further comprising a gate electrode forming an N-type channel.
Three-phase full-wave rectifier for flow generators.
て形成され、前記高抵抗体は、前記ウエル領域の表面に
配設された金属電極と前記ウエル領域を構成するSiC
との合金層からなることを特徴とする請求項1又は2記
載の車両用交流発電機の三相全波整流器。3. The well region is formed using single-crystal SiC as a material, and the high-resistance body includes a metal electrode disposed on a surface of the well region and SiC forming the well region.
The three-phase full-wave rectifier for an automotive alternator according to claim 1 or 2, comprising an alloy layer of:
有して車両用交流発電機の三相電機子巻線の各端とバッAnd each end of the three-phase armature winding of the vehicle alternator and the battery
テリの高位端とを接続するハイサイドのNMOSパワーHigh-side NMOS power connecting high end of battery
トランジスタと、Transistors and 前記車両用交流発電機の三相電機子巻線の各端とバッテEach end of the three-phase armature winding of the vehicle alternator and the battery
リの低位端とを接続するローサイドのNMOSパワートLow-side NMOS power to connect to the lower end of the
ランジスタと、With a transistor, を有するとともに、前記三相電機子巻線の発電電圧を直And the generated voltage of the three-phase armature winding is directly controlled.
流電圧に変換して前記バッテリに給電する車両用交流発AC power supply for vehicles that converts the
電機の三相全波整流器において、In electric three-phase full-wave rectifiers, 前記ローサイドのNMOSパワートランジスタのPウエP-well of the low-side NMOS power transistor
ル領域は、Area is 前記Pウエル領域とは別に形成されて前記ローサイドのThe low side of the low side is formed separately from the P well region.
NMOSパワートランジスタのバッテリ電圧阻止側の寄Near the battery voltage blocking side of the NMOS power transistor
生ダイオードと並列に接続された高抵抗体を通じて前記Through a high-resistance element connected in parallel with the raw diode
車両用交流発電機の前記三相電機子巻線から電位付与さPotential is applied from the three-phase armature winding of the vehicle alternator.
れていることを特徴とする車両用交流発電機の三相全波Three-phase full-wave vehicle alternator characterized by
整流器。rectifier.
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