JP4434510B2

JP4434510B2 - Fault detection method and fault detection apparatus for insulated gate semiconductor device

Info

Publication number: JP4434510B2
Application number: JP2001076612A
Authority: JP
Inventors: 幸夫渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP2002281736A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁ゲート型半導体素子の故障を検出する方法および装置に係り、特に素子の故障を速やかに検出できるようにした絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、絶縁型ゲートの半導体素子として、ＭＯＳ−ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ(Injection Enhanced Gate Transistor)等が知られている。
【０００３】
この種の素子は、絶縁ゲート型半導体素子と呼ばれ、電圧駆動型でゲート容量のキャパシタンスを充電・放電する電流がオン／オフ切替え時に瞬間的に流れるが、定常時にはゲート電流は流れない。
【０００４】
従って、ゲートパワーを非常に小さくすることができ、またＭＯＳ構造特有の高速動作が可能なことから、多方面で使用されてきている。
【０００５】
通常、ＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ等の絶縁ゲート型半導体素子の駆動は、トランジスタ等のスイッチング素子により、ゲート抵抗を介してゲート−エミッタ間に正負の電圧を供給することで、素子のオン・オフ制御を行なうようにしている。
【０００６】
これらの絶縁ゲート型半導体素子は、インバータ回路等のスイッチング素子として使用するが、何らかの異常によって素子の短絡故障が発生すると、他の健全な素子を破壊したり、電源系統が短絡して拡大破壊が拡がることがあることから、速やかに素子の故障を検知することが必要である。
【０００７】
そして、従来から、絶縁ゲート型半導体素子の素子故障を検出する方法としては、絶縁ゲート型半導体素子のゲート電圧を検出する方法が知られている。
【０００８】
図１４は、この種の従来の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法を実現するための故障検出装置の構成例を示す回路図である。
【０００９】
図１４において、１０は絶縁ゲート型半導体素子、１１は絶縁ゲート型半導体素子１０のゲートに一端が接続されたゲート抵抗、１２，１３は互いに直列接続され、かつ当該接続点にゲート抵抗１１の他端が接続されたゲートドライブ用のトランジスタ、１４Ｐ，１４Ｎは互いに直列接続され、かつトランジスタ１２，１３の直列回路に並列接続された電源、１５でゲート指令信号であるオン、オフ指令信号１６を受けてトランジスタ12,13に信号を与える増幅器である。
【００１０】
一方、１７は電圧比較器であり、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧と検出電圧１８とを比較して、ゲート電圧が検出電圧１８以上になれば出力「１」を発生する。
【００１１】
１９は不一致検出回路であり、電圧比較器１７からの出力信号とオン、オフ指令信号１６の出力とを比較して、一定時間以上両者の不一致が継続すれば素子故障と判定する。
【００１２】
すなわち、絶縁ゲート型半導体素子１０が正常状態では、オン、オフ指令信号１６はオフ信号状態で「０」を出力し、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧は、電源電圧１４Ｎの電圧(−１５Ｖ)になっている。
【００１３】
例えば、検出電圧１８を−５Ｖに設定すれば、電圧比較器１７からの出力は「０」信号を出力し、不一致検出回路１９は、オン、オフ指令信号１６の出力と電圧比較器１７からの出力とが一致しているとみなす。
【００１４】
一方、何らかの理由で、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間が短絡故障している場合には、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧は０Ｖとなり、電圧比較器１７からの出力は「１」となり、不一致検出回路１９は両者の信号の不一致を検出して、絶縁ゲート型半導体素子１０の素子故障を判別する。
【００１５】
オン、オフ指令信号１６がオン信号「１」を出力した場合には、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧は電源電圧１４Ｐの電位となり、電圧比較器１７からの出力は「１」で、不一致検出回路１９は両者の信号が一致していると見なす。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法においては、次のような問題点がある。
【００１７】
すなわち、絶縁ゲート型半導体素子１０では、増幅器１５の遅れ時間や素子のゲート−エミッタ間のキャパシタンス等によって、ゲート電圧波形がなまり、オン、オフ指令信号１６の出力信号に対して、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧検出の遅れが大きくなることである。
【００１８】
図１５は、この場合の様子を示す図であり、同図（ａ）はオン、オフ指令信号１６の出力信号、同図（ｂ）は絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧波形、同図（ｃ）は電圧比較器１７からの出力信号、同図（ｄ）は不一致検出回路１９の検出結果を示している。
【００１９】
ここで、不一致検出回路１９からの出力は、絶縁ゲート型半導体素子１０が正常な状態でも不一致検出するが、これは絶縁ゲート型半導体素子３の素子故障検出方法の遅れや絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧波形の遅れによるものである。
【００２０】
このため、不一致検出回路１９では、あらかじめこれらの遅れ時間を考慮して、オン、オフ指令信号１６の信号変化点からこの遅れ時間をマスクするなどしているが、この分素子故障検出時間が遅れることになる。
【００２１】
このことは、本来素子の異常を速やかに検出して、次の保護動作に結びつけるという機能喪失あるいは拡大被害につながるという問題がある。
【００２２】
本発明の目的は、素子の故障を速やかに検出することが可能な絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法において、絶縁ゲート型半導体素子のゲート電流を検出し、当該ゲート電流の立ち上がり信号からオン相当の時間を求め、当該時間をゲート指令信号と比較して両者の不一致を検出することで、素子の故障を検出するようにしている。
【００２４】
請求項２に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置において、絶縁ゲート型半導体素子の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得る整流手段と、整流手段により１方向化された電圧を所定の検出電圧設定値と比較し出力する比較手段と、比較手段からの比較出力を波形整形する波形整形手段と、波形整形手段により波形整形された信号とオン、オフ指令信号との不一致検出を行なうことで、素子の故障を検出する不一致検出手段とを備えている。
【００２７】
請求項３に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置において、絶縁ゲート型半導体素子の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得る整流手段と、整流手段により１方向化された電圧を所定の検出電圧設定値と比較し出力する比較手段と、比較手段からの比較出力のパルス幅が所定値を超えたことで、素子の故障を検出するパルス幅検出手段とを備えている。
【００２９】
請求項４に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法において、絶縁ゲート型半導体素子のゲート電流を検出し、オン、オフ指令信号の変化点に禁止帯を設け、当該禁止帯以外でゲート電流が流れたことを検出することで、素子の故障を検出するようにしている。
【００３０】
請求項５に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置において、絶縁ゲート型半導体素子の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得る整流手段と、整流手段により１方向化された電圧を所定の検出電圧設定値と比較し出力する比較手段と、オン、オフ指令信号の信号変化時点から出力が所定時間「０」となる禁止帯発生手段と、比較手段からの比較出力と禁止帯発生手段からの出力との論理積（ＡＮＤ）出力により、素子の故障を検出する論理積手段とを備えている。
【００３３】
請求項６に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置において、絶縁ゲート型半導体素子のオフゲート電流を検出した信号を所定の検出電圧設定値と比較し出力する比較手段と、比較手段からの比較出力のパルス幅が所定値を超えたことで、素子の故障を検出するパルス幅検出手段とを備えている。
【００３５】
請求項７に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法において、絶縁ゲート型半導体素子のオフ側のゲート電流を検出し、オン、オフ指令信号のオンからオフヘの変化点に禁止帯を設け、オン時および当該禁止帯以外でゲート電流が流れたことを検出することで、素子の故障を検出するようにしている。
【００３６】
請求項８に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置において、絶縁ゲート型半導体素子のオフゲート電流を検出した信号を所定の検出電圧設定値と比較し出力する比較手段と、オン、オフ指令信号のオンからオフになる信号変化時点から出力が所定時間「０」となるワンショット手段と、比較手段からの比較出力とワンショット手段からの出力との論理積（ＡＮＤ）出力により、素子の故障を検出する論理積手段とを備えている。
【００３８】
請求項９に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法において、絶縁ゲート型半導体素子のゲート電圧と当該ゲート電圧を微分した信号とを加算し、当該加算信号をゲート指令信号と比較して両者の不一致を検出することで、素子の故障を検出するようにしている。
【００３９】
請求項１０に対応する発明では、ゲート指令信号であるオン、オフ指令信号により、ゲートに所定の第１の電圧のオン信号が印加されて所定時間だけ導通し、ゲートに所定の第２の電圧の信号が印加されて所定時間だけ不導通となる絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置において、絶縁ゲート型半導体素子のゲート電圧を微分する微分手段と、微分手段からの微分信号と絶縁ゲート型半導体素子のゲート電圧とを加算した信号を所定の検出電圧設定値と比較し出力する比較手段と、比較手段からの比較出力とオン、オフ指令信号との不一致検出を行なうことで、素子の故障を検出する不一致検出手段とを備えている。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法を実現するための故障検出装置の構成例を示す回路図であり、図１４と同一部分には同一符号を付して適宜その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４３】
すなわち、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置は、図１に示すように、整流手段である単相ダイオードブリッジ２０と、比較手段である電圧比較器１７と、波形整形手段である２進カウンタ２２と、不一致検出回路１９とから構成している。
【００４４】
単相ダイオードブリッジ２０は、絶縁ゲート型半導体素子１０の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得る。
【００４５】
電圧比較器１７は、単相ダイオードブリッジ２０により１方向化された電圧を、所定の検出電圧１８設定値と比較し出力する。
【００４６】
２進カウンタ２２は、電圧比較器１７からの比較出力を波形整形する。
【００４７】
不一致検出回路１９は、２進カウンタ２２により波形整形された信号とオン、オフ指令信号１６との不一致検出を行なうことで、素子の故障を検出して素子故障検出信号を出力する。
【００４８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置による故障検出方法について、図２および図３を用いて説明する。
【００４９】
図１において、単相ダイオードブリッジ２０では、絶縁ゲート型半導体素子１０の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得、この電圧を、電圧比較器１７で所定の検出電圧１８設定値と比較する。
【００５０】
そして、この電圧比較器１７からの出力を２進カウンタ２２で波形整形し、この波形整形された信号とオン、オフ指令信号１６との不一致検出を、不一致検出回路１９で検出して、素子の故障を検出する。
【００５１】
図２のａ)は、オン、オフ指令信号１６の出力であり、このオン、オフ指令信号１６を受けて、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧は、図２のｂ)に示すように変化する。
【００５２】
図２のｃ)は、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電流を模擬的に示したものであり、ゲート抵抗１１にも同じ電流が流れる。
【００５３】
図２のｄ)は、ゲート抵抗１１の両端電圧をダイオードブリッジ２０で整流して得たゲート電流相当の電圧信号を、電圧比較器１７で検出電圧１８設定値と比較した出力信号を示し、図２のｅ)は、当該出力信号を２進カウンタ２２を通した出力信号を示す。
【００５４】
図２のｆ)は、図２のａ)の信号と図２のｅ)の信号との不一致部を示したものであり、オン、オフ指令信号１６の出力信号に対して、遅れ時間を大幅に短縮することができる。
【００５５】
図３は、オフ時に絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間が短絡した場合の各信号を示すものであり、ａ)〜ｆ)は図２のａ)〜ｆ)と同じ信号を示している。
【００５６】
図３において、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間短絡が発生すると、ｂ)のゲート電圧は０Ｖになり、ｃ)のゲート電流は継続して流れる。
【００５７】
その結果、ｆ)に示す不一致検出信号は連続して出力されるので、素子故障を検出することができる。
【００５８】
このようにして、本実施の形態では、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電流を検出することで、遅れ時間の短い素子故障検出を行なうことができる。
【００５９】
上述したように、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置では、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電流を検出し、当該ゲート電流の立ち上がり信号からオン相当の時間を求め、当該時間をゲート指令信号１６と比較して両者の不一致を検出することで、素子の故障を検出するようにしているので、素子の故障を速やかに検出することが可能となる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
図４は、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法を実現するための故障検出装置の構成例を示す回路図であり、図１４と同一部分には同一符号を付して適宜その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６１】
すなわち、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置は、図４に示すように、整流手段である単相ダイオードブリッジ２０と、比較手段である電圧比較器１７と、パルス幅検出回路２３とから構成している。
【００６２】
単相ダイオードブリッジ２０は、絶縁ゲート型半導体素子１０の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得る。
【００６３】
電圧比較器１７は、単相ダイオードブリッジ２０により１方向化された電圧を、所定の検出電圧１８設定値と比較し出力する。
【００６４】
パルス幅検出回路２３は、電圧比較器１７からの比較出力のパルス幅が所定値（設定時間Ｔｄ）を超えたことで、素子の故障を検出して素子故障検出信号を出力する。
【００６５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置による故障検出方法について、図５を用いて説明する。
【００６６】
図４において、単相ダイオードブリッジ２０では、絶縁ゲート型半導体素子１０の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得、この電圧を、電圧比較器１７で所定の検出電圧１８設定値と比較する。
【００６７】
そして、この電圧比較器１７からの出力のパルス幅をパルス幅検出回路２３で毛検出し、それが所定値（設定時間Ｔｄ）を超えたことを検出して、素子の故障を検出する。
【００６８】
図５のａ)〜ｄ)は、図２のａ)〜ｄ)と同じ信号であり、図５のｅ)は、パルス幅検出回路２３内で設定した設定時間Ｔｄとタイミングを示し、図５のｆ)は、パルス幅検出回路２３の出力信号を示す。
【００６９】
電圧比較器１７からの出力信号のパルス幅が、所定の設定時間Ｔｄよりも長くなると、素子故障を検出することができる。
【００７０】
また、この設定時間Ｔｄは、電流検出レベルを調整することにより、ゲート電圧検出に比較して、遅れ時間を短くすることができる。
【００７１】
さらに、本実施の形態の場合には、オン中に絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間が短絡故障したような場合でも、素子故障検出を行なうことができる。
【００７２】
上述したように、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置では、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電流を検出し、当該ゲート電流の幅が所定時間以上であることを検出することで、素子の故障を検出するようにしているので、回路を簡略化できると共に、素子の故障を速やかに検出することが可能となる。
【００７３】
（第３の実施の形態）
図６は、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法を実現するための故障検出装置の構成例を示す回路図であり、図１４と同一部分には同一符号を付して適宜その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７４】
すなわち、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置は、図６に示すように、整流手段である単相ダイオードブリッジ２０と、比較手段である電圧比較器１７と、禁止帯発生回路２４と、論理積手段であるＡＮＤ回路２５とから構成している。
【００７５】
単相ダイオードブリッジ２０は、絶縁ゲート型半導体素子１０の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得る。
【００７６】
電圧比較器１７は、単相ダイオードブリッジ２０により１方向化された電圧を、所定の検出電圧１８設定値と比較し出力する。
【００７７】
禁止帯発生回路２４は、オン、オフ指令信号１６の信号変化時点（オン、オフ指令信号１６の出力信号がオフからオンに、またオンからオフになる変化点）から出力が所定時間（例えば５μｓ〜１５μｓ）だけ「０」となるように禁止時間帯を出力する。
【００７８】
ＡＮＤ回路２５は、電圧比較器１７からの比較出力と禁止帯発生回路２４からの出力との論理積（ＡＮＤ）出力により、素子の故障を検出して素子故障検出信号を出力する。
【００７９】
すなわち、ＡＮＤ回路２５は、禁止帯発生回路２４からの出力が禁止時間帯では、素子故障を検出しないように電圧比較器１７からの比較出力をブロックする。
【００８０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置による故障検出方法について、図７を用いて説明する。
【００８１】
図６において、単相ダイオードブリッジ２０では、絶縁ゲート型半導体素子１０の正負ゲート電流を整流して１方向化した電圧を得、この電圧を、電圧比較器１７で所定の検出電圧１８設定値と比較する。
【００８２】
禁止帯発生回路２４では、オン、オフ指令信号１６の出力信号がオフからオンに、またオンからオフになる変化点から、出力が所定時間（５μｓ〜１５μｓ）だけ「０」となるように禁止時間帯を出力する。
【００８３】
ＡＮＤ回路２５では、禁止帯発生回路２４からの出力が禁止時間帯では、素子故障を検出しないように電圧比較器１７からの比較出力をブロックする。
【００８４】
その結果、ＡＮＤ回路２５の出力では、禁止時間帯以外で絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間短絡が発生した場合には、遅れ時間がなく、素子故障検出信号を出力する。
【００８５】
図７のｅ)は、禁止帯発生回路２４の出力を示す。時間ｔoで、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間短絡が発生して、図７のｂ)に示すようにゲート−エミッタ間電圧が０Ｖになると、図７のｃ)に示すように時間ｔoでゲート電流が流れ、高速に素子故障を検出することができる。
【００８６】
このようにして、本実施の形態では、オフ時、オン時に絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間短絡が発生した場合、極めて高速に素子故障検出を行なうことができる。
【００８７】
上述したように、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置では、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電流を検出し、オン、オフ指令信号１６の変化点に禁止帯を設け、当該禁止帯以外でゲート電流が流れたことを検出することで、素子の故障を検出するようにしているので、素子の故障を速やかに検出することが可能となる。
【００８８】
（第４の実施の形態）
図８は、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法を実現するための故障検出装置の構成例を示す回路図であり、図１４と同一部分には同一符号を付して適宜その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８９】
すなわち、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置は、図８に示すように、電流検出手段である抵抗１１ａと、比較手段である電圧比較器１７と、パルス幅検出回路２３とから構成している。
【００９０】
抵抗１１ａは、絶縁ゲート型半導体素子１０のオフ側のゲート電流を検出する。
【００９１】
電圧比較器１７は、抵抗１１ａにより検出された信号を、所定の検出電圧１８設定値と比較し出力する。
【００９２】
パルス幅検出回路２３は、電圧比較器１７からの比較出力のパルス幅が所定値（設定時間Ｔｄ）を超えたことで、素子の故障を検出して素子故障検出信号を出力する。
【００９３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置による故障検出方法について、図９を用いて説明する。
【００９４】
図８において、抵抗１１ａでは、絶縁ゲート型半導体素子１０のオフ側のゲート電流を検出し、この電流信号を、電圧比較器１７で所定の検出電圧１８設定値と比較する。
【００９５】
そして、この電圧比較器１７からの出力のパルス幅をパルス幅検出回路２３で毛検出し、それが所定値（設定時間Ｔｄ）を超えたことを検出して、素子の故障を検出する。
【００９６】
図９のａ)〜ｆ)は、前記図５のａ)〜ｆ)と同じ信号を示すが、図９のｄ)に示すように電圧比較器１７からの出力は、ゲート電流が負になる時にのみ出力する。
【００９７】
その結果、オン中での絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間短絡の検出はできないが、回路を簡略化することができ、電圧比較器１７からの出力信号のパルス幅が所定の設定時間Ｔｄよりも長くなると、素子故障検出を行なうことができる。
【００９８】
また、この設定時間Ｔｄは、電流検出レベルを調整することにより、ゲート電圧検出に比較して、遅れ時間を短くすることができる。
【００９９】
上述したように、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置では、絶縁ゲート型半導体素子１０のオフ側のゲート電流を検出し、当該ゲート電流の幅が所定時間以上であることを検出することで、素子の故障を検出するようにしているので、回路を簡略化できると共に、素子の故障を速やかに検出することが可能となる。
【０１００】
（第５の実施の形態）
図１０は、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法を実現するための故障検出装置の構成例を示す回路図であり、図１４と同一部分には同一符号を付して適宜その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１０１】
すなわち、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置は、図１０に示すように、電流検出手段である抵抗１１ａと、比較手段である電圧比較器１７と、ワンショット回路２６と、論理積手段であるＡＮＤ回路２５とから構成している。
【０１０２】
抵抗１１ａは、絶縁ゲート型半導体素子１０のオフ側のゲート電流を検出する。
【０１０３】
電圧比較器１７は、抵抗１１ａにより検出された信号を、所定の検出電圧１８設定値と比較し出力する。
【０１０４】
ワンショット回路２６は、オン、オフ指令信号１６の出力信号がオンからオフになる信号変化時点から出力が所定時間（例えば５μｓ〜１５μｓ）だけ「０」となるように禁止帯を出力（一定のパルス幅の信号を出力）する。
【０１０５】
ＡＮＤ回路２５は、電圧比較器１７からの比較出力とワンショット回路２６からの出力との論理積（ＡＮＤ）出力により、素子の故障を検出して素子故障検出信号を出力する。
【０１０６】
すなわち、ＡＮＤ回路２５は、ワンショット回路２６からの出力が禁止帯では、素子故障を検出しないように電圧比較器１７からの比較出力をブロックする。
【０１０７】
次に、以上のように構成した本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置による故障検出方法について、図１１を用いて説明する。
【０１０８】
図１０において、抵抗１１ａでは、絶縁ゲート型半導体素子１０のオフ側のゲート電流を検出し、検出された信号を、電圧比較器１７で所定の検出電圧１８設定値と比較する。
【０１０９】
ワンショット回路２６では、オン、オフ指令信号１６の出力信号がオンからオフに変化した時に、一定のパルス幅を負論理出力でＡＮＤ回路２５に入力する。
【０１１０】
すなわち、ワンショット回路２６からの出力パルスが、故障検出の禁止帯となる。
【０１１１】
ＡＮＤ回路２５では、禁止帯発生回路２４からの出力が禁止帯では、素子故障を検出しないように電圧比較器１７からの比較出力をブロックする。
【０１１２】
その結果、ＡＮＤ回路２５の出力では、禁止帯以外で絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間短絡が発生した場合には、遅れ時間がなく、素子故障検出信号を出力する。
【０１１３】
図１１のｅ)は、ワンショット回路２６の出力を示す。時間toで、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間短絡が発生して、図１１のｂ)に示すようにゲート−エミッタ間電圧が０Ｖになると、図１１のｃ)に示すように時間toでゲート電流が流れ、高速に素子故障を検出することができる。
【０１１４】
この場合にも、前述した第４の実施の形態の場合と同様に、オン中での絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート−エミッタ間短絡の検出はできないが、回路を簡略化することができ、禁止帯以外の区間では、ほとんど遅れ時間なく、素子故障検出を行なうことができる。
【０１１５】
上述したように、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置では、絶縁ゲート型半導体素子１０のオフ側のゲート電流を検出し、オン、オフ指令信号１６のオンからオフヘの変化点に禁止帯を設け、オン時および当該禁止帯以外でゲート電流が流れたことを検出することで、素子の故障を検出するようにしているので、回路を簡略化できると共に、素子の故障を速やかに検出することが可能となる。
【０１１６】
（第６の実施の形態）
図１２は、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法を実現するための故障検出装置の構成例を示す回路図であり、図１４と同一部分には同一符号を付して適宜その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１１７】
すなわち、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置は、図１２に示すように、抵抗２１と、抵抗微分回路２７と、抵抗２８と、比較手段である電圧比較器１７と、不一致検出回路１９とから構成している。
【０１１８】
抵抗２１は、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧を検出する。
微分回路２７は、抵抗およびコンデンサを直列接続してなり、抵抗２１により検出された絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧を微分する。
【０１１９】
抵抗２８は、抵抗２１に比較して十分小さい抵抗値を有しており、抵抗２１により検出された絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧と、微分回路２７からの微分電圧とを加算した電流信号を検出する。
電圧比較器１７は、抵抗２８により加算された電流信号を、所定の検出電圧１８設定値と比較し出力する。
【０１２０】
不一致検出回路１９は、電圧比較器１７からの比較出力とオン、オフ指令信号１６との不一致検出を行なうことで、素子の故障を検出して素子故障検出信号を出力する。
【０１２１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置による故障検出方法について、図１３を用いて説明する。
【０１２２】
図１２において、抵抗２１では、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧を検出し、この絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧と、このゲート電圧を微分回路２７で微分した電圧とを加算した電流が、抵抗２８に流れて検出する。
【０１２３】
そして、この検出信号を、電圧比較器１７で検出電圧１８設定値と比較する。
【０１２４】
この結果、抵抗２８の両端電圧が検出電圧１８設定値を上回ると、電圧比較器１７からの比較出力信号は「１」となり、この信号とオン、オフ指令信号１６の出力との不一致検出を、不一致検出回路１９で検出して、素子の故障を検出する。
【０１２５】
図１３は、この様子を示すものでする。
【０１２６】
図１３のｃ)は、抵抗２８の両端電圧を模擬的に示したもので、図１３のｂ)に示すゲート電圧にその微分信号を加算した波形、図１３のｄ)は、電圧比較器１７からの出力を示し、図１３のａ)に示すオン、オフ指令信号１６出力に対して若干遅れ時間があるが、ゲート電圧を微分した分だけ、遅れ時間が短縮される。
【０１２７】
不一致検出回路１９では、この遅れ分は、図１３のｅ)に示すようにあらかじめ禁止帯を設けて、素子故障検出をしないようにしている。
【０１２８】
時間toで、絶縁ゲート型半導体素子10のゲート−エミッタ間で短絡故障が発生すると、電圧比較器１７からの出力は直ちに立ち上がり、素子故障を検出することができる。
【０１２９】
上述したように、本実施の形態による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置では、絶縁ゲート型半導体素子１０のゲート電圧と当該ゲート電圧を微分した信号とを加算し、当該加算信号をゲート指令信号１６と比較して両者の不一致を検出することで、素子の故障を検出するようにしているので、遅れ時間を少なくして、素子の故障を速やかに検出することが可能となる。
【０１３０】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
また、各実施の形態は可能な限り適宜組合わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出方法および故障検出装置によれば、素子の故障を速やかに検出することが可能となり、さらに回路を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】同第１の実施の形態の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置における故障検出方法を説明するための図。
【図３】同第１の実施の形態の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置における故障検出方法を説明するための図。
【図４】本発明による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置の第２の実施の形態を示す回路図。
【図５】同第２の実施の形態の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置における故障検出方法を説明するための図。
【図６】本発明による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置の第３の実施の形態を示す回路図。
【図７】同第３の実施の形態の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置における故障検出方法を説明するための図。
【図８】本発明による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置の第４の実施の形態を示す回路図。
【図９】同第４の実施の形態の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置における故障検出方法を説明するための図。
【図１０】本発明による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置の第５の実施の形態を示す回路図。
【図１１】同第５の実施の形態の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置における故障検出方法を説明するための図。
【図１２】本発明による絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置の第６の実施の形態を示す回路図。
【図１３】同第７の実施の形態の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置における故障検出方法を説明するための図。
【図１４】従来の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置の構成例を示す回路図。
【図１５】同従来の絶縁ゲート型半導体素子の故障検出装置における故障検出方法を説明するための図。
【符号の説明】
１０…絶縁ゲート型半導体素子
１１…ゲート抵抗
１１ａ，２１，２８…抵抗
１２，１３…トランジスタ
１４Ｐ，１４Ｎ…電源
１５…増幅器
１６…オン、オフ指令信号
１７…電圧比較器
１８…検出電圧
１９…不一致検出回路
２０…ダイオードブリッジ
２２…２進カウンタ
２３…パルス幅検出回路
２４…禁止帯発生回路
２５…論理積（ＡＮＤ）回路
２６…ワンショット回路
２７…微分回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for detecting a failure of an insulated gate semiconductor element, and more particularly to a failure detection method and a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element that can quickly detect an element failure.
[0002]
[Prior art]
In general, MOS-FETs, IGBTs, IEGTs (Injection Enhanced Gate Transistors), and the like are known as semiconductor elements with insulated gates.
[0003]
This type of device is called an insulated gate type semiconductor device, and a current for charging / discharging the capacitance of the gate capacitance in a voltage drive type instantaneously flows at the time of on / off switching, but no gate current flows in a steady state.
[0004]
Therefore, the gate power can be made very small, and the high speed operation peculiar to the MOS structure is possible, so that it has been used in various fields.
[0005]
Usually, an insulated gate semiconductor device such as IGBT or IEGT is driven by switching on / off of the device by supplying a positive / negative voltage between a gate and an emitter via a gate resistor by a switching device such as a transistor. I am doing so.
[0006]
These insulated gate type semiconductor elements are used as switching elements such as inverter circuits. However, if a short circuit failure occurs due to some abnormality, other healthy elements may be destroyed, or the power supply system may be shorted to cause an extended destruction. Since it may spread, it is necessary to detect the failure of the element promptly.
[0007]
Conventionally, as a method for detecting an element failure of an insulated gate semiconductor element, a method for detecting a gate voltage of the insulated gate semiconductor element is known.
[0008]
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of a failure detection apparatus for realizing this type of conventional failure detection method for an insulated gate semiconductor device.
[0009]
In FIG. 14, 10 is an insulated gate semiconductor element, 11 is a gate resistor having one end connected to the gate of the insulated gate semiconductor element 10, 12 and 13 are connected in series, and other than the gate resistor 11 at the connection point. Transistors for gate drive, 14P and 14N, which are connected at their ends, are connected in series with each other and connected in parallel to the series circuit of transistors 12 and 13, and 15 receives an on / off command signal 16 which is a gate command signal. This is an amplifier that gives signals to the transistors 12 and 13.
[0010]
On the other hand, 17 is a voltage comparator, which compares the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10 with the detection voltage 18 and generates an output “1” when the gate voltage becomes equal to or higher than the detection voltage 18.
[0011]
Reference numeral 19 denotes a mismatch detection circuit, which compares the output signal from the voltage comparator 17 with the output of the on / off command signal 16 and determines that a device failure has occurred if the mismatch between the two continues for a certain period of time.
[0012]
That is, when the insulated gate semiconductor element 10 is in a normal state, the on / off command signal 16 outputs “0” in the off signal state, and the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10 is the voltage (−15V) of the power supply voltage 14N. )It has become.
[0013]
For example, if the detection voltage 18 is set to −5V, the output from the voltage comparator 17 outputs a “0” signal, and the mismatch detection circuit 19 outputs the ON / OFF command signal 16 and the voltage comparator 17. Assume that the output matches.
[0014]
On the other hand, when the gate-emitter of the insulated gate semiconductor element 10 is short-circuited for some reason, the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10 is 0 V, and the output from the voltage comparator 17 is “1”. The mismatch detection circuit 19 detects a mismatch between the two signals and determines an element failure of the insulated gate semiconductor element 10.
[0015]
When the on / off command signal 16 outputs the on signal “1”, the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10 becomes the potential of the power supply voltage 14P, and the output from the voltage comparator 17 is “1”, which is inconsistent. The detection circuit 19 considers that both signals match.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional failure detection method for an insulated gate semiconductor device has the following problems.
[0017]
In other words, in the insulated gate semiconductor device 10, the gate voltage waveform is distorted due to the delay time of the amplifier 15, the capacitance between the gate and the emitter of the device, and the like, and the insulated gate semiconductor device with respect to the output signal of the on / off command signal 16. The delay in the gate voltage detection of the element 10 is increased.
[0018]
FIG. 15 is a diagram showing the situation in this case. FIG. 15A shows an output signal of the on / off command signal 16, FIG. 15B shows a gate voltage waveform of the insulated gate semiconductor element 10, and FIG. c) shows an output signal from the voltage comparator 17, and FIG. 9 (d) shows a detection result of the mismatch detection circuit 19.
[0019]
Here, the output from the mismatch detection circuit 19 detects mismatch even when the insulated gate semiconductor element 10 is in a normal state. This is because of a delay in the element failure detection method of the insulated gate semiconductor element 3 and the insulated gate semiconductor element 10. This is due to the delay in the gate voltage waveform.
[0020]
For this reason, the mismatch detection circuit 19 takes these delay times into consideration in advance and masks this delay time from the signal change point of the on / off command signal 16, but the element failure detection time is delayed by this amount. It will be.
[0021]
This has a problem of inherently leading to loss of function or expansion damage by detecting an element abnormality promptly and linking it to the next protection operation.
[0022]
An object of the present invention is to provide a failure detection method and a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device capable of quickly detecting a failure of the device.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention corresponding to claim 1, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal which is a gate command signal, and the switch is turned on for a predetermined time. In a failure detection method for an insulated gate semiconductor device, in which a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate and becomes non-conductive for a predetermined time, a gate current of the insulated gate semiconductor device is detected, and the rise of the gate current is detected. A time corresponding to ON is obtained from the signal, the time is compared with the gate command signal, and a mismatch between the two is detected, thereby detecting an element failure.
[0024]
In the invention corresponding to claim 2, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the gate is turned on for a predetermined time, and a predetermined second voltage is applied to the gate. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is turned off only for a predetermined time when the above signal is applied, rectifying means for rectifying positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element to obtain a unidirectional voltage, and rectifying means Comparing means for comparing the voltage unidirectionally with a predetermined detection voltage set value and outputting it, waveform shaping means for shaping the comparison output from the comparing means, and on the signal shaped by the waveform shaping means, Disparity detection means for detecting a failure of the element by detecting a mismatch with the OFF command signal is provided.
[0027]
Claim 3 In the invention corresponding to the above, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the signal is turned on for a predetermined time, and a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate. In a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element that is turned off for a predetermined time after being applied, a rectifier that rectifies positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element to obtain a unidirectional voltage, Comparing means for comparing and outputting the converted voltage to a predetermined detection voltage set value, and pulse width detection means for detecting an element failure when the pulse width of the comparison output from the comparison means exceeds a predetermined value. I have.
[0029]
Claim 4 In the invention corresponding to the above, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the signal is turned on for a predetermined time, and a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate. In a method for detecting a failure of an insulated gate semiconductor element that is turned off for a predetermined time after being applied, the gate current of the insulated gate semiconductor element is detected, and a forbidden band is provided at the change point of the on / off command signal. The failure of the element is detected by detecting that the gate current has flowed in other than the above.
[0030]
Claim 5 In the invention corresponding to the above, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the signal is turned on for a predetermined time, and a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate. In a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element that is turned off for a predetermined time after being applied, a rectifier that rectifies positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element to obtain a unidirectional voltage, A comparison means that compares and outputs the converted voltage with a predetermined detection voltage setting value, a forbidden band generation means that outputs a predetermined time “0” from the signal change point of the on / off command signal, and a comparison from the comparison means AND means for detecting a failure of the element by a logical product (AND) output of the output and the output from the forbidden band generating means.
[0033]
Claim 6 In the invention corresponding to the above, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the signal is turned on for a predetermined time, and a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is turned off for a predetermined time after being applied, a comparison means for comparing a signal that detects an off-gate current of the insulated gate semiconductor element with a predetermined detection voltage setting value, and comparing Pulse width detecting means for detecting a failure of the element when the pulse width of the comparison output from the means exceeds a predetermined value.
[0035]
Claim 7 In the invention corresponding to the above, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the signal is turned on for a predetermined time, and a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate. In the failure detection method of an insulated gate semiconductor element that is turned off for a predetermined time after being applied, the gate current on the off side of the insulated gate semiconductor element is detected and prohibited at the on / off command signal change point from on to off. A band is provided, and a failure of the element is detected by detecting that the gate current flows when the band is on and other than the prohibited band.
[0036]
Claim 8 In the invention corresponding to the above, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the signal is turned on for a predetermined time, and a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate. In a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element that is turned off for a predetermined time after being applied, a comparison unit that compares and outputs a signal that detects an off-gate current of the insulated gate semiconductor element with a predetermined detection voltage setting value, The one-shot means whose output is “0” from the signal change time point when the OFF command signal is turned off and the logical output (AND) of the comparison output from the comparison means and the output from the one-shot means AND means for detecting a failure of the element.
[0038]
Claim 9 In the invention corresponding to the above, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the signal is turned on for a predetermined time, and a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate. In a failure detection method for an insulated gate semiconductor element that is applied and becomes non-conductive for a predetermined time, the gate voltage of the insulated gate semiconductor element and a signal obtained by differentiating the gate voltage are added, and the added signal is used as a gate command signal. A failure of the element is detected by detecting a mismatch between the two in comparison.
[0039]
Claim 10 In the invention corresponding to the above, an ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and the signal is turned on for a predetermined time, and a signal of a predetermined second voltage is applied to the gate. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is turned off for a predetermined time after being applied, a differentiating means for differentiating the gate voltage of the insulated gate semiconductor element, a differential signal from the differentiating means, and a gate of the insulated gate semiconductor element Comparison means for comparing and outputting a signal obtained by adding a voltage to a predetermined detection voltage setting value, and mismatch detection for detecting a failure of an element by detecting a mismatch between a comparison output from the comparison means and an on / off command signal Detecting means.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0042]
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a failure detection apparatus for realizing the failure detection method for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and only different parts are described here.
[0043]
That is, as shown in FIG. 1, the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to this embodiment includes a single-phase diode bridge 20 that is a rectifier, a voltage comparator 17 that is a comparator, and a waveform shaping unit. A binary counter 22 and a mismatch detection circuit 19 are included.
[0044]
The single-phase diode bridge 20 rectifies the positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element 10 to obtain a unidirectional voltage.
[0045]
The voltage comparator 17 compares the voltage unidirectionally generated by the single-phase diode bridge 20 with a predetermined set value of the detection voltage 18 and outputs the result.
[0046]
The binary counter 22 shapes the comparison output from the voltage comparator 17.
[0047]
The mismatch detection circuit 19 detects a failure of the element by outputting a mismatch between the signal shaped by the binary counter 22 and the on / off command signal 16, and outputs an element failure detection signal.
[0048]
Next, a failure detection method by the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0049]
In FIG. 1, the single-phase diode bridge 20 obtains a unidirectional voltage by rectifying the positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element 10, and this voltage is converted into a predetermined detection voltage 18 set value by the voltage comparator 17. Compare.
[0050]
Then, the output from the voltage comparator 17 is waveform-shaped by the binary counter 22, and the mismatch detection between the waveform-shaped signal and the on / off command signal 16 is detected by the mismatch detection circuit 19. Detect failure.
[0051]
2a shows the output of the on / off command signal 16. In response to the on / off command signal 16, the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10 changes as shown in FIG. 2b). To do.
[0052]
FIG. 2 c) schematically shows the gate current of the insulated gate semiconductor element 10, and the same current flows through the gate resistor 11.
[0053]
FIG. 2d) shows an output signal obtained by comparing a voltage signal corresponding to the gate current obtained by rectifying the voltage across the gate resistor 11 with the diode bridge 20 with the set value of the detected voltage 18 with the voltage comparator 17. 2e) shows an output signal obtained by passing the output signal through the binary counter 22.
[0054]
FIG. 2 f) shows a mismatched portion between the signal in FIG. 2 a) and the signal in FIG. 2 e). The delay time is greatly increased with respect to the output signal of the on / off command signal 16. Can be shortened.
[0055]
FIG. 3 shows each signal when the gate-emitter of the insulated gate semiconductor device 10 is short-circuited at the time of OFF, and a) to f) show the same signals as a) to f) in FIG. Yes.
[0056]
In FIG. 3, when the gate-emitter short circuit of the insulated gate semiconductor element 10 occurs, the gate voltage of b) becomes 0V, and the gate current of c) continues to flow.
[0057]
As a result, the mismatch detection signal shown in f) is output continuously, so that an element failure can be detected.
[0058]
In this manner, in the present embodiment, element failure detection with a short delay time can be performed by detecting the gate current of the insulated gate semiconductor element 10.
[0059]
As described above, in the failure detection method and the failure detection device for the insulated gate semiconductor device according to the present embodiment, the gate current of the insulated gate semiconductor device 10 is detected, and the time corresponding to the on-time is detected from the rising signal of the gate current. The device failure is detected by comparing the time with the gate command signal 16 and detecting a mismatch between the two, so that the device failure can be detected quickly.
[0060]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a failure detection apparatus for realizing the failure detection method for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and only different parts are described here.
[0061]
That is, as shown in FIG. 4, the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to this embodiment includes a single-phase diode bridge 20 that is a rectifier, a voltage comparator 17 that is a comparator, and a pulse width detection circuit. 23.
[0062]
The single-phase diode bridge 20 rectifies the positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element 10 to obtain a unidirectional voltage.
[0063]
The voltage comparator 17 compares the voltage unidirectionally generated by the single-phase diode bridge 20 with a predetermined set value of the detection voltage 18 and outputs the result.
[0064]
The pulse width detection circuit 23 detects an element failure and outputs an element failure detection signal when the pulse width of the comparison output from the voltage comparator 17 exceeds a predetermined value (set time Td).
[0065]
Next, a failure detection method by the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to this embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
[0066]
In FIG. 4, the single-phase diode bridge 20 obtains a unidirectional voltage by rectifying the positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element 10, and this voltage is converted to a predetermined detection voltage 18 set value by the voltage comparator 17. Compare.
[0067]
Then, the pulse width of the output from the voltage comparator 17 is detected by the pulse width detection circuit 23, and it is detected that it exceeds a predetermined value (set time Td) to detect a failure of the element.
[0068]
5 are the same signals as a) to d) in FIG. 2, and e) in FIG. 5 shows the set time Td and timing set in the pulse width detection circuit 23. FIG. F) shows an output signal of the pulse width detection circuit 23.
[0069]
When the pulse width of the output signal from the voltage comparator 17 becomes longer than the predetermined set time Td, an element failure can be detected.
[0070]
Further, the set time Td can be shortened by adjusting the current detection level as compared with the gate voltage detection.
[0071]
Furthermore, in the case of the present embodiment, element failure detection can be performed even when a short circuit failure occurs between the gate and the emitter of the insulated gate semiconductor element 10 during the on-state.
[0072]
As described above, in the failure detection method and the failure detection apparatus for the insulated gate semiconductor device according to the present embodiment, the gate current of the insulated gate semiconductor device 10 is detected, and the width of the gate current is equal to or longer than a predetermined time. By detecting this, the failure of the element is detected, so that the circuit can be simplified and the failure of the element can be detected promptly.
[0073]
(Third embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of a failure detection apparatus for realizing the failure detection method for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and only different parts are described here.
[0074]
That is, the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment includes a single-phase diode bridge 20 that is a rectifier, a voltage comparator 17 that is a comparator, and a forbidden band generating circuit, as shown in FIG. 24 and an AND circuit 25 which is a logical product means.
[0075]
The single-phase diode bridge 20 rectifies the positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element 10 to obtain a unidirectional voltage.
[0076]
The voltage comparator 17 compares the voltage unidirectionally generated by the single-phase diode bridge 20 with a predetermined set value of the detection voltage 18 and outputs the result.
[0077]
The forbidden band generating circuit 24 outputs the signal for a predetermined time (for example, 5 μs) from the signal change time of the on / off command signal 16 (the change point at which the output signal of the on / off command signal 16 changes from off to on and from on to off) The prohibited time zone is output so that it becomes “0” only for ˜15 μs).
[0078]
The AND circuit 25 detects an element failure by a logical product (AND) output of the comparison output from the voltage comparator 17 and the output from the forbidden band generation circuit 24 and outputs an element failure detection signal.
[0079]
That is, the AND circuit 25 blocks the comparison output from the voltage comparator 17 so that no element failure is detected when the output from the forbidden band generation circuit 24 is in the forbidden time period.
[0080]
Next, a failure detection method using the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to this embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
[0081]
In FIG. 6, the single-phase diode bridge 20 obtains a unidirectional voltage by rectifying the positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element 10, and this voltage is converted into a predetermined detection voltage 18 set value by the voltage comparator 17. Compare.
[0082]
In the forbidden band generation circuit 24, the output signal of the on / off command signal 16 is prohibited so that the output becomes “0” only for a predetermined time (5 μs to 15 μs) from the change point from the off to the on and from the on to the off. Output the time zone.
[0083]
The AND circuit 25 blocks the comparison output from the voltage comparator 17 so that an element failure is not detected when the output from the inhibition band generation circuit 24 is in the inhibition time period.
[0084]
As a result, when the gate-emitter short circuit of the insulated gate semiconductor element 10 occurs outside the prohibited time zone, the output of the AND circuit 25 has no delay time and outputs an element failure detection signal.
[0085]
FIG. 7 e shows the output of the forbidden band generation circuit 24. When the gate-emitter short-circuit of the insulated gate semiconductor element 10 occurs at time to and the gate-emitter voltage becomes 0 V as shown in FIG. 7b), the time as shown in c) of FIG. A gate current flows at to and an element failure can be detected at high speed.
[0086]
Thus, in this embodiment, when a gate-emitter short-circuit occurs in the insulated gate semiconductor element 10 at the time of off and on, the element failure can be detected very quickly.
[0087]
As described above, in the failure detection method and the failure detection apparatus for the insulated gate semiconductor device according to the present embodiment, the gate current of the insulated gate semiconductor device 10 is detected, and the on / off command signal 16 changes at the change point. And the failure of the element is detected by detecting that the gate current has flowed outside the prohibited band, so that the failure of the element can be detected promptly.
[0088]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a failure detection apparatus for realizing the failure detection method for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and only different parts are described here.
[0089]
That is, as shown in FIG. 8, the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment includes a resistor 11a as current detection means, a voltage comparator 17 as comparison means, and a pulse width detection circuit 23. Consists of.
[0090]
The resistor 11 a detects an off-side gate current of the insulated gate semiconductor element 10.
[0091]
The voltage comparator 17 compares the signal detected by the resistor 11a with a predetermined set value of the detected voltage 18 and outputs the result.
[0092]
The pulse width detection circuit 23 detects an element failure and outputs an element failure detection signal when the pulse width of the comparison output from the voltage comparator 17 exceeds a predetermined value (set time Td).
[0093]
Next, a failure detection method by the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to this embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
[0094]
In FIG. 8, the resistor 11 a detects the off-side gate current of the insulated gate semiconductor element 10, and this current signal is compared with a predetermined detection voltage 18 set value by the voltage comparator 17.
[0095]
Then, the pulse width of the output from the voltage comparator 17 is detected by the pulse width detection circuit 23, and it is detected that it exceeds a predetermined value (set time Td) to detect a failure of the element.
[0096]
9 a) to f) show the same signals as a) to f) in FIG. 5, but the output from the voltage comparator 17 has a negative gate current as shown in FIG. 9 d). Output only at times.
[0097]
As a result, the short circuit between the gate and the emitter of the insulated gate semiconductor element 10 during the ON state cannot be detected, but the circuit can be simplified, and the pulse width of the output signal from the voltage comparator 17 has a predetermined set time. When it becomes longer than Td, element failure detection can be performed.
[0098]
Further, the set time Td can be shortened by adjusting the current detection level as compared with the gate voltage detection.
[0099]
As described above, in the failure detection method and the failure detection apparatus for the insulated gate semiconductor device according to the present embodiment, the gate current on the off side of the insulated gate semiconductor device 10 is detected, and the width of the gate current is greater than or equal to a predetermined time. By detecting this, the failure of the element is detected, so that the circuit can be simplified and the failure of the element can be detected quickly.
[0100]
(Fifth embodiment)
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a failure detection apparatus for realizing the failure detection method for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and only different parts are described here.
[0101]
That is, as shown in FIG. 10, the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment includes a resistor 11a as a current detection means, a voltage comparator 17 as a comparison means, a one-shot circuit 26, The AND circuit 25 is a logical product means.
[0102]
The resistor 11 a detects an off-side gate current of the insulated gate semiconductor element 10.
[0103]
The voltage comparator 17 compares the signal detected by the resistor 11a with a predetermined set value of the detected voltage 18 and outputs the result.
[0104]
The one-shot circuit 26 outputs a forbidden band so that the output becomes “0” only for a predetermined time (for example, 5 μs to 15 μs) from the time when the output signal of the on / off command signal 16 changes from on to off. Output a pulse width signal).
[0105]
The AND circuit 25 detects an element failure by a logical product (AND) output of the comparison output from the voltage comparator 17 and the output from the one-shot circuit 26, and outputs an element failure detection signal.
[0106]
That is, the AND circuit 25 blocks the comparison output from the voltage comparator 17 so as not to detect an element failure when the output from the one-shot circuit 26 is in a prohibited band.
[0107]
Next, a failure detection method by the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to this embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
[0108]
In FIG. 10, the resistor 11 a detects the off-side gate current of the insulated gate semiconductor element 10, and the detected signal is compared with a predetermined detection voltage 18 set value by the voltage comparator 17.
[0109]
In the one-shot circuit 26, when the output signal of the on / off command signal 16 changes from on to off, a constant pulse width is input to the AND circuit 25 as a negative logic output.
[0110]
That is, the output pulse from the one-shot circuit 26 becomes a failure detection prohibited zone.
[0111]
In the AND circuit 25, when the output from the forbidden band generation circuit 24 is in the forbidden band, the comparison output from the voltage comparator 17 is blocked so that no element failure is detected.
[0112]
As a result, when the gate-emitter short-circuit of the insulated gate semiconductor element 10 occurs outside the prohibited band, the output of the AND circuit 25 has no delay time and outputs an element failure detection signal.
[0113]
FIG. 11 e shows the output of the one-shot circuit 26. When the gate-emitter short circuit of the insulated gate semiconductor element 10 occurs at time to and the gate-emitter voltage becomes 0 V as shown in FIG. 11 b), the time as shown in c) of FIG. The gate current flows with to, and device failure can be detected at high speed.
[0114]
Also in this case, as in the case of the fourth embodiment described above, a short circuit between the gate and the emitter of the insulated gate semiconductor element 10 during the ON state cannot be detected, but the circuit can be simplified. In a section other than the prohibited band, element failure detection can be performed with almost no delay time.
[0115]
As described above, in the failure detection method and the failure detection apparatus for the insulated gate semiconductor device according to the present embodiment, the gate current on the off side of the insulated gate semiconductor device 10 is detected and the on / off command signal 16 is turned on. By providing a forbidden band at the off-change point and detecting that a gate current has flowed when the switch is on and other than the forbidden band, the failure of the element is detected, so that the circuit can be simplified and the element It becomes possible to quickly detect the failure of the.
[0116]
(Sixth embodiment)
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration example of a failure detection apparatus for realizing the failure detection method for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. The description is omitted, and only different parts are described here.
[0117]
That is, as shown in FIG. 12, the failure detection device for an insulated gate semiconductor device according to the present embodiment is inconsistent with the resistor 21, the resistance differentiating circuit 27, the resistor 28, and the voltage comparator 17 as a comparison means. It comprises a detection circuit 19.
[0118]
The resistor 21 detects the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10.
The differentiating circuit 27 includes a resistor and a capacitor connected in series, and differentiates the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10 detected by the resistor 21.
[0119]
The resistor 28 has a resistance value sufficiently smaller than that of the resistor 21, and a current signal obtained by adding the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10 detected by the resistor 21 and the differential voltage from the differentiating circuit 27. Is detected.
The voltage comparator 17 compares the current signal added by the resistor 28 with a predetermined detection voltage 18 set value and outputs it.
[0120]
The mismatch detection circuit 19 detects a failure of the element by outputting a mismatch between the comparison output from the voltage comparator 17 and the on / off command signal 16 and outputs an element failure detection signal.
[0121]
Next, a failure detection method by the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to this embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
[0122]
In FIG. 12, the resistor 21 detects the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10, and a current obtained by adding the gate voltage of the insulated gate semiconductor element 10 and the voltage obtained by differentiating the gate voltage by the differentiating circuit 27 is obtained. Then, the current flows through the resistor 28 and is detected.
[0123]
Then, the detection signal is compared with the set value of the detection voltage 18 by the voltage comparator 17.
[0124]
As a result, when the voltage across the resistor 28 exceeds the detection voltage 18 set value, the comparison output signal from the voltage comparator 17 becomes “1”, and the mismatch detection between this signal and the output of the on / off command signal 16 is detected. The mismatch detection circuit 19 detects the failure of the element.
[0125]
FIG. 13 shows this state.
[0126]
FIG. 13 c) schematically shows the voltage across the resistor 28, the waveform obtained by adding the differential signal to the gate voltage shown in FIG. 13 b, and FIG. 13 d) shows the voltage comparator 17. Although there is a slight delay time with respect to the output of the on / off command signal 16 shown in a) of FIG. 13, the delay time is shortened by differentiating the gate voltage.
[0127]
In the inconsistency detection circuit 19, for this delay, as shown in e) of FIG. 13, a forbidden band is provided in advance to prevent element failure detection.
[0128]
When a short-circuit failure occurs between the gate and the emitter of the insulated gate semiconductor device 10 at time to, the output from the voltage comparator 17 immediately rises, and the device failure can be detected.
[0129]
As described above, in the failure detection method and the failure detection apparatus for the insulated gate semiconductor device according to the present embodiment, the gate voltage of the insulated gate semiconductor device 10 and a signal obtained by differentiating the gate voltage are added, and the added signal Is compared with the gate command signal 16 to detect the mismatch between the two, so that the failure of the element is detected. Therefore, the delay of the element can be reduced and the failure of the element can be detected quickly. .
[0130]
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation.
In addition, the embodiments may be implemented in appropriate combinations as much as possible, and in that case, combined effects can be obtained.
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem (at least one) described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect of the invention can be solved. When (at least one of) the effects described in the column can be obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0131]
【The invention's effect】
As described above, according to the failure detection method and the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device of the present invention, it is possible to quickly detect a failure of the device and further simplify the circuit. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram for explaining a failure detection method in the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element according to the first embodiment;
FIG. 3 is a diagram for explaining a failure detection method in the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element according to the first embodiment;
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present invention;
FIG. 5 is a diagram for explaining a failure detection method in the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element according to the second embodiment;
FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present invention;
7 is a diagram for explaining a failure detection method in the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element according to the third embodiment; FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present invention;
FIG. 9 is a diagram for explaining a failure detection method in the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element according to the fourth embodiment;
FIG. 10 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of a failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present invention;
FIG. 11 is a view for explaining a failure detection method in the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element according to the fifth embodiment;
FIG. 12 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the present invention;
FIG. 13 is a diagram for explaining a failure detection method in the failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor device according to the seventh embodiment;
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element.
FIG. 15 is a view for explaining a failure detection method in the conventional failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element;
[Explanation of symbols]
10: Insulated gate type semiconductor device
11 ... Gate resistance
11a, 21, 28 ... resistance
12, 13 ... Transistor
14P, 14N ... Power supply
15 ... Amplifier
16: ON / OFF command signal
17 ... Voltage comparator
18 ... Detection voltage
19: mismatch detection circuit
20 ... Diode bridge
22 ... Binary counter
23. Pulse width detection circuit
24. Forbidden band generation circuit
25 ... Logical product (AND) circuit
26. One-shot circuit
27: Differentiation circuit.

Claims

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In the failure detection method of an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
By detecting the gate current of the insulated gate semiconductor element, obtaining a time corresponding to ON from the rising signal of the gate current, comparing the time with the gate command signal, and detecting a mismatch between the two, failure of the element A method for detecting a failure in an insulated gate semiconductor device, wherein:

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
Rectifying means for rectifying positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element to obtain a unidirectional voltage;
A comparing means for comparing the voltage unidirectionally output by the rectifying means with a predetermined detection voltage setting value;
Waveform shaping means for shaping the comparison output from the comparison means;
A mismatch detection means for detecting a failure of an element by detecting a mismatch between the signal shaped by the waveform shaping means and the on / off command signal;
A failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element, comprising:

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
Rectifying means for rectifying positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element to obtain a unidirectional voltage;
A comparing means for comparing the voltage unidirectionally output by the rectifying means with a predetermined detection voltage setting value;
A pulse width detection means for detecting a failure of the element when the pulse width of the comparison output from the comparison means exceeds a predetermined value;
A failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element, comprising:

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In the failure detection method of an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
Detecting the gate current of the insulated gate semiconductor element, providing a forbidden band at the change point of the on / off command signal, and detecting that the gate current has flowed outside the forbidden band, thereby preventing the failure of the element. A fault detection method for an insulated gate semiconductor device, characterized by detecting the fault.

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
Rectifying means for rectifying positive and negative gate currents of the insulated gate semiconductor element to obtain a unidirectional voltage;
A comparing means for comparing the voltage unidirectionally output by the rectifying means with a predetermined detection voltage setting value;
A forbidden band generating means for which the output is “0” for a predetermined time from the signal change time of the on / off command signal;
A logical product means for detecting a failure of the element by a logical product (AND) output of a comparison output from the comparison means and an output from the forbidden band generation means;
A failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element, comprising:

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
A comparison means for comparing and outputting a signal obtained by detecting an off-gate current of the insulated gate semiconductor element with a predetermined detection voltage setting value;
A pulse width detection means for detecting a failure of the element when the pulse width of the comparison output from the comparison means exceeds a predetermined value;
A failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element, comprising:

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In the failure detection method of an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
An off-side gate current of the insulated gate semiconductor element is detected, and a forbidden band is provided at a change point from on to off of the on / off command signal, and the gate current flows when on and other than the forbidden band A failure detection method for an insulated gate semiconductor device, wherein the failure of the device is detected by detecting the failure.

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
A comparison means for comparing and outputting a signal obtained by detecting an off-gate current of the insulated gate semiconductor element with a predetermined detection voltage setting value;
One-shot means for which the output is “0” for a predetermined time from a signal change point when the on / off command signal is turned on to off;
A logical product means for detecting a failure of the element by a logical product (AND) output of the comparison output from the comparison means and the output from the one-shot means;
A failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element, comprising:

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In the failure detection method of an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
The gate voltage of the insulated gate semiconductor device and a signal obtained by differentiating the gate voltage are added, and the sum signal is compared with the gate command signal to detect a mismatch between the two, thereby detecting a failure of the device. A fault detection method for an insulated gate semiconductor device, characterized in that

An ON signal of a predetermined first voltage is applied to the gate in response to an ON / OFF command signal that is a gate command signal, and is conducted for a predetermined time. A signal of a predetermined second voltage is applied to the gate for a predetermined time. In a failure detection device for an insulated gate semiconductor element that is only non-conductive,
Differentiating means for differentiating the gate voltage of the insulated gate semiconductor element;
Comparing means for comparing and outputting a signal obtained by adding the differential signal from the differentiating means and the gate voltage of the insulated gate semiconductor element to a predetermined detection voltage setting value;
A mismatch detection means for detecting a failure of the element by detecting a mismatch between the comparison output from the comparison means and the on / off command signal;
A failure detection apparatus for an insulated gate semiconductor element, comprising: