半导体装置与使用了它的逆变器、转换器及功率转换装置制造方法及图纸

提供性能的波动小的半导体装置。升压电路具备并联连接的多个开关电路，各开关电路包含第1晶体管～第3晶体管(Q4、Q2、Q3)和电阻元件(R1)。第1晶体管(Q4)、电阻元件(R1)以及第2晶体管(Q2)串联连接在第1节点(N1)和第2节点(N2)之间，第3晶体管(Q3)连接到第1晶体管(Q4)的源极与第2节点(N2)之间。第2晶体管(Q2)的电导Gm(S)设定在1≤Gm≤1000的范围内，且电阻元件(R1)的电阻值r(Ω)设定在7×Gm‑1.6≤r≤170×Gm‑1的范围内。由于是使第2晶体管(Q2)导通而使得高耐压的晶体管(Q4)导通，因此，导通转变时间的波动变小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体装置与使用了它的逆变器、转换器及功率转换装置，特别是，涉及具备高耐压晶体管的半导体装置与使用了它的逆变器、转换器及功率转换装置。
技术介绍
以往，在功率转换装置中使用了高耐压晶体管。另外，为了增加功率转换装置的额定电流，也有使用并联连接的多个高耐压晶体管的方法。在该方法中，为了防止电流集中到多个高耐压晶体管中的阈值电压低的高耐压晶体管，而检测各高耐压晶体管的电流，在多个高耐压晶体管的电流之差大于规定值的情况下，使栅极电阻元件的电阻值比平常小而加快多个高耐压晶体管的导通(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2002-95240号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在现有的功率转换装置中，存在如下问题：高耐压晶体管的阈值电压的波动会导致导通转变时间出现波动，功率转换装置的性能也出现波动。另外，在专利文献1的方法中，要设置与高耐压晶体管相同数量的电流传感器，由可变电阻元件构成各栅极电阻元件，并需要基于电流传感器的检测结果控制栅极电阻元件的电阻值的控制部，存在装置构成复杂、成本高的问题。因此，本专利技术的主要目的是，提供性能的波动小的半导体装置与使用了它的逆变器、转换器及功率转换装置。用于解决问题的方案本专利技术所涉及的半导体装置具备并联连接在第1节点和第2节点间的多个开关电路，多个开关电路各自包含：第1开关元件，其第1电极连接到第1节点；第2开关元件，其第1电极连接到第1开关元件的第2电极，其第2电极连接到第2节点；以及第3开关元件，其与第2开关元件并联连接。第1开关元件的第1电极和第2电极间的耐压高于第2开关元件和第3开关元件各自的第1电极和第2电极间的耐压。第2开关元件的导通电阻值大于第3开关元件的导通电阻值。多个第1开关元件的控制电极均连接到第1控制端子，多个第2开关元件的控制电极均连接到第2控制端子，多个第3开关元件的控制电极均连接到第3控制端子。第1开关元件是第1晶体管，第2开关元件是串联连接的第1电阻元件和第2晶体管，第3开关元件是第3晶体管。当将第1电阻元件的电阻值设为r(Ω)，将第2晶体管的电导设为Gm(S)时，Gm设定在1≤Gm≤1000的范围内，且r设定在7×Gm-1.6≤r≤170×Gm-1的范围内。优选第1晶体管～第3晶体管均是常截止型晶体管。另外，优选第1晶体管是常导通型晶体管，第2晶体管和第3晶体管均是常截止型晶体管。另外，优选还具备：第2电阻元件，其与各第1开关元件对应设置，插入到对应的第1开关元件的控制电极与第1控制端子之间；第3电阻元件，其与各第2开关元件对应设置，插入到对应的第2开关元件的控制电极与第2控制端子之间；以及第4电阻元件，其与各第3开关元件对应设置，插入到对应的第3开关元件的控制电极与第3控制端子之间。另外，优选第1节点接受第1电压，第2节点接受第2电压，第1控制端子接受第3电压。用于对第2开关元件进行导通/截止控制的第1控制信号施加到第2控制端子，用于对第3开关元件进行导通/截止控制的第2控制信号施加到第3控制端子。另外，优选第1节点接受第1电压，第2节点接受第2电压，第1控制端子接受第3电压。第2开关元件的阈值电压低于第3开关元件的阈值电压，用于对第2开关元件和第3开关元件进行导通/截止控制的控制信号施加到第2控制端子和第3控制端子。另外，优选在使第1节点和第2节点间导通的情况下，先使多个第2开关元件导通而使得多个第1开关元件导通，然后使多个第3开关元件导通。另外，优选在使第1节点和第2节点间成为不导通的情况下，先使多个第3开关元件截止，然后使多个第2开关元件截止而使得多个第1开关元件截止。另外，本专利技术所涉及的另一半导体装置包含：第1开关元件，其第1电极连接到第1节点；第2开关元件，其第1电极连接到第1开关元件的第2电极，其第2电极连接到第2节点；以及第3开关元件，其与第2开关元件并联连接。第1开关元件的第1电极和第2电极间的耐压高于第2开关元件和第3开关元件各自的第1电极和第2电极间的耐压。第2开关元件的导通电阻值大于第3开关元件的导通电阻值。在使第1节点和第2节点间导通的情况下，先使第2开关元件导通而使得第1开关元件导通，然后使第3开关元件导通。第1开关元件是第1晶体管，第2开关元件是串联连接的电阻元件和第2晶体管，第3开关元件是第3晶体管。当将电阻元件的电阻值设为r(Ω)，将第2晶体管的电导设为Gm(S)时，Gm设定在1≤Gm≤1000的范围内，且r设定在7×Gm-1.6≤r≤170×Gm-1的范围内。另外，本专利技术所涉及的转换器具备上述半导体装置。另外，本专利技术所涉及的逆变器具备上述半导体装置。另外，本专利技术所涉及的功率转换电路具备上述半导体装置。专利技术效果在本专利技术所涉及的半导体装置中，各开关电路包含：第1开关元件和第2开关元件，其串联连接在第1节点和第2节点间；以及第3开关元件，其与第2开关元件并联连接，第1开关元件的第1电极和第2电极间的耐压高于第2开关元件和第3开关元件各自的第1电极和第2电极间的耐压，第2开关元件的导通电阻值大于第3开关元件的导通电阻值。因此，通过利用第2开关元件进行高耐压的第1开关元件的切换，能够减小第1开关元件的阈值电压的波动对第1开关元件的第1电极和第2电极间电流的波动产生的影响。因此，不设置电流传感器等就能够防止电流集中到1个开关电路，能够实现装置构成的简化、低成本化。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1的半导体装置的构成的电路图。图2是示出使用了图1所示的半导体装置的升压斩波器的构成的电路图。图3是示出图2所示的控制信号的波形的时序图。图4是示出实施方式1的比较例的电路图。图5是用于说明本申请专利技术的效果的时序图。图6是示出实施方式1的变更例的电路框图。图7是示出实施方式1的另一变更例的电路框图。图8是示出实施方式1的又一变更例的电路图。图9是示出实施方式1的再一变更例的电路图。图10是示出本专利技术的实施方式2的半导体装置的构成的电路图。图11是示出使用了图10所示的半导体装置的升压斩波器的构成的电路图。图12是示出本专利技术的实施方式3的半导体装置的构成的电路图。图13是示出使用了图12所示的半导体装置的升压斩波器的构成的电路图。图14是示出流到图13所示的2个高耐压晶体管的电流的波形的时序图。图15是示出实施方式3的比较例的电路图。图16是示出流到图15所示的2个高耐压晶体管的电流的波形的时序图。图17是示出实施方式3的变更例的时序图。图18是示出本专利技术的实施方式4的半导体装置的构成的电路图。图19是示出使用了图18所示的半导体装置的升压斩波器的构成的电路图。图20是示出本专利技术的实施方式5的升压电路的构成的电路图。图21是示出图20所示的电阻元件R1的电阻值与流到晶体管Q2a、Q2b的电流的波形的关系的时序图。图22是示出图20所示的电阻元件R1的电阻值、晶体管Q2a的电导以及流到晶体管Q2a的电流的峰值与绝对额定电流之比的关系的图。图23是用于说明为了利用图20所示的晶体管Q2a而需要的条件的图。图24是用于说明可用作图20所示的晶体管Q2a的晶体管的条件的图。图25是示出图20所示的电阻元件R1的电阻值和晶体管Q2a的电导的数值范围的图。附图标记说明Q1～Q3、Q10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备并联连接在第1节点和第2节点间的多个开关电路，上述多个开关电路各自包含：第1开关元件，其第1电极连接到上述第1节点；第2开关元件，其第1电极连接到上述第1开关元件的第2电极，其第2电极连接到上述第2节点；以及第3开关元件，其与上述第2开关元件并联连接，上述第1开关元件的第1电极和第2电极间的耐压高于上述第2开关元件和上述第3开关元件各自的第1电极和第2电极间的耐压，上述第2开关元件的导通电阻值大于上述第3开关元件的导通电阻值，多个上述第1开关元件的控制电极均连接到第1控制端子，多个上述第2开关元件的控制电极均连接到第2控制端子，多个上述第3开关元件的控制电极均连接到第3控制端子，上述第1开关元件是第1晶体管，上述第2开关元件是串联连接的第1电阻元件和第2晶体管，上述第3开关元件是第3晶体管，当将上述第1电阻元件的电阻值设为r(Ω)，将上述第2晶体管的电导设为Gm(S)时，Gm设定在1≤Gm≤1000的范围内，且r设定在7×Gm‑1.6≤r≤170×Gm‑1的范围内。

【技术特征摘要】
2015.09.30 JP 2015-1940871.一种半导体装置，其特征在于，具备并联连接在第1节点和第2节点间的多个开关电路，上述多个开关电路各自包含：第1开关元件，其第1电极连接到上述第1节点；第2开关元件，其第1电极连接到上述第1开关元件的第2电极，其第2电极连接到上述第2节点；以及第3开关元件，其与上述第2开关元件并联连接，上述第1开关元件的第1电极和第2电极间的耐压高于上述第2开关元件和上述第3开关元件各自的第1电极和第2电极间的耐压，上述第2开关元件的导通电阻值大于上述第3开关元件的导通电阻值，多个上述第1开关元件的控制电极均连接到第1控制端子，多个上述第2开关元件的控制电极均连接到第2控制端子，多个上述第3开关元件的控制电极均连接到第3控制端子，上述第1开关元件是第1晶体管，上述第2开关元件是串联连接的第1电阻元件和第2晶体管，上述第3开关元件是第3晶体管，当将上述第1电阻元件的电阻值设为r(Ω)，将上述第2晶体管的电导设为Gm(S)时，Gm设定在1≤Gm≤1000的范围内，且r设定在7×Gm-1.6≤r≤170×Gm-1的范围内。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，上述第1晶体管～第3晶体管均是常截止型晶体管。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，上述第1晶体管是常导通型晶体管，上述第2晶体管和上述第3晶体管均是常截止型晶体管。4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的半导体装置，其中，还具备：第2电阻元件，其与各上述第1开关元件对应设置，插入到对应的上述第1开关元件的控制电极与上述第1控制端子之间；第3电阻元件，其与各上述第2开关元件对应设置，插入到对应的上述第2开关元件的控制电极与上述第2控制端子之间；以及第4电阻元件，其与各上述第3开关元件对应设置，插入到对应的上述第3开关元件的控制电极与上述第3控制端子之间。5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的半导体装置，其中，上述第1节点接受第1电压，上述第2节点接受第2电压，上述第1控制端子接受第3电压，用于对上述第2开关元件进行导通/截止控制的第1控制信号施加到上述第2控制端子，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：若生周治，柴田晃秀，岩田浩，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP