一种电力变换装置(100)，具备开关元件(101)和相对所述开关元件(101)串联连接的整流元件(102)，其中所述电力变换装置(100)具有对所述开关元件(101)和所述整流元件(102)的连接点连接外部的电气负载(103)的结构，所述开关元件(101)由具有第一栅极端子(105)和第二栅极端子(106)的绝缘栅极型半导体元件构成，所述整流元件(102)由使用碳化硅作为半导体基体的具有肖特基接触的二极管构成，对所述第一栅极端子(105)和所述第二栅极端子(106)分别施加相互不同的驱动信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力变换装置
本专利技术涉及电力变换装置。
技术介绍
在专利文献1中记载了组合有在半导体基体中使用Si(硅)的IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅极型半导体装置、以下适当称为“IGBT”或者“Si-IGBT”)和在半导体基体中使用SiC(碳化硅，金刚砂)的肖特基势垒二极管(以下适当称为“SiC-SBD”)的电力变换装置。在专利文献1中，公开了如下变换器电路的技术：“[课题]提供一种改善与现有的变换器电路有关的缺点的类型的变换器电路。[解决手段]变换器电路包括至少1个开关设备(5、6)和配置成在设备为关断时导通并且在设备为连通时反向地偏置的二极管。该二极管由碳化硅构成。(参照[摘要])”。现有技术文献专利文献1：日本特开2006-149195号公报
技术实现思路
然而，在上述专利文献1公开的技术中存在如下的课题。在专利文献1公开的技术的变换器电路(电力变换装置)中，存在当Si-IGBT进行了接通时Si-IGBT和SiC-SBD各自的电压、电流振动(过渡振动)的问题(课题)。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够使用具有高耐压性和低恢复损失的特性的SiC-SBD并且抑制电压、电流的振动(过渡振动)的电力变换装置。为了解决上述课题而实现本专利技术的目的，构成为以下那样。即，本专利技术的电力变换装置是具备开关元件以及相对所述开关元件串联连接的整流元件的电力变换装置，其特征在于，所述电力变换装置具有对所述开关元件和所述整流元件的连接点连接外部的电气负载的结构，所述开关元件由具有第一栅极端子和第二栅极端子的绝缘栅极型半导体元件构成，所述整流元件由使用碳化硅作为半导体基体的具有肖特基接触的二极管构成，对所述第一栅极端子和所述第二栅极端子分别施加相互不同的驱动信号。另外，在具体实施方式中说明其它方式。根据本专利技术，能够提供一种能够对具有高耐压性和低恢复损失的特性的整流元件使用SiC-SBD并且抑制电压、电流的振动的电力变换装置。附图说明图1是示出本专利技术的第一实施方式的电力变换装置的电路结构例的图。图2是示出作为比较例的电力变换装置的电路结构例的图。图3是示出在比较例的电力变换装置中开关元件从截止状态向导通状态切换时的电路各部分的电压、电流波形的图，(a)示出开关元件的Vg，(b)示出开关元件的Vs和电流Is，(c)示出对整流元件施加的Vd和Id。图4是示出在图2的电力变换装置中开关元件进行接通而图3所示的Is、Vd、Id中产生振动时的等价电路的图。图5是示意地表示图1所示的具有两个绝缘栅极端子的绝缘栅极型半导体元件的剖面构造的一个例子的图。图6是示出在本专利技术的第一实施方式的电力变换装置中开关元件从截止状态向导通状态切换时的电路各部分的电压、电流波形的图，(a)示出开关元件的第一栅电极的Vg1，(b)示出开关元件的第二栅电极的Vg2，(c)示出开关元件的Vs和Is，(d)示出整流元件的Vd和Id。图7是示意地示出在本专利技术的第二实施方式的电力变换装置中使用的开关元件的剖面构造的一个例子的图。图8是示意地示出在本专利技术的第三实施方式的电力变换装置中使用的开关元件的剖面构造的一个例子的图。图9是示意地示出在本专利技术的第四实施方式的电力变换装置中使用的开关元件的平面构造的一个例子的图。图10是示意地示出在本专利技术的第五实施方式的电力变换装置中使用的开关元件的平面构造的一个例子的图。图11是示意地示出在本专利技术的第六实施方式的电力变换装置中使用的开关元件的平面构造的一个例子的图。图12是示意地示出在本专利技术的第七实施方式的电力变换装置中使用的开关元件的平面构造的一个例子的图。图13是示意地示出在本专利技术的第八实施方式的电力变换装置中使用的开关元件的剖面构造的一个例子的图。图14是示意地示出图13所示的本专利技术的第八实施方式的开关元件的沟槽的延伸方向上的n型源极区域的配置例的图。图15是示出本专利技术的第九实施方式的电力变换装置的电路结构例的图。图16是示出SiC-SBD的剖面构造的一个例子的图。(符号说明)100、200、300：电力变换装置；101、201：开关元件；102、202：整流元件；103、203：电气负载(感性负载)；104、204：电压源；105、106：栅极端子(绝缘栅极端子)；107、108、205、U11、U12、U21、U22、V11、V12、V21、V22、W11、W12、W21、W22：驱动信号源；401：寄生电感；402：接触电容；403：可变电阻；405：电流源；406：理想二极管；501：漂移层(第一导电类型的第一半导体层)；502：沟道层(第二导电类型的第二半导体层)；503：沟槽；504：导电体；505：绝缘膜；506、507：栅电极(绝缘栅电极)；510：集电极层(第二导电类型的第四半导体层)；511：发射极电极；512：集电极电极；513：源极区域(第一导电类型的第三半导体层)；601：高浓度的n型半导体层；602：低浓度的n型半导体层；603：阳电极；604：p型半导体层；605：阴电极。具体实施方式以下，参照附图，适当地说明用于实施本专利技术的方式(以下记载为“实施方式”)。《第一实施方式：其一》参照图1、图5、图6，说明本专利技术的第一实施方式的电力变换装置。图1是示出本专利技术的第一实施方式的电力变换装置的电路结构例的图。在图1中，电力变换装置100具备开关元件(IGBT)101和整流元件(SiC-SBD)102，该开关元件101具有第一栅极端子(绝缘栅极端子)105和第二栅极端子106。另外，电力变换装置100构成为从电压源104供给电力，开关元件101高速地重复进行接通、断开，从而控制对与整流元件102并联连接的电气负载(感性负载)103供给的电力。此外，电气负载(感性负载)103例如是作为感性负载的马达(电动机)。在说明图1所示的电力变换装置100的详细的结构和动作以及效果之前，为了有助于理解本专利技术的目的和效果，先说明图2所示的比较例的结构和问题。之后，再返回到图1，详细说明本专利技术的第一实施方式的电力变换装置。<比较例>如上所述，为了有助于理解本专利技术的目的和效果，通过说明比较例的电力变换装置的结构和动作来说明发生电压、电流的振动的原因。图2是示出作为比较例的电力变换装置的电路结构例的图。在图2中，作为比较例的电力变换装置200具备开关元件201和整流元件202，从电压源204供给直流电压(电力)。电力变换装置200通过开关元件201高速地重复进行接通、断开，控制对与整流元件202并联连接的感性负载203供给的电力。图2的电力变换装置200对整流元件202使用SiC-SBD。整流元件202的SiC-SBD通过使用SiC作为半导体基体，与使用Si作为半导体基体的Si-pn二极管相比具有高耐压，能够以约1/10的厚度实现相同耐压的元件，其结果是能够减少整流元件202的导通损失。因此，电力变换装置200通过使用SiC-SBD，与对整流元件202使用Si-pn二极管作为半导体基体的情况相比，能够抑制在开关元件201进行接通时在整流元件202中产生的恢复电流。其结果，能够减少整流元件202的恢复损失和开关元件201的接通损失。另外，图2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力变换装置，其特征在于，具备：开关元件；以及整流元件，相对所述开关元件串联连接，所述电力变换装置具有对所述开关元件和所述整流元件的连接点连接外部的电气负载的结构，所述开关元件由具有第一栅极端子和第二栅极端子的绝缘栅极型半导体元件构成，所述整流元件由使用碳化硅作为半导体基体的具有肖特基接触的二极管构成，对所述第一栅极端子和所述第二栅极端子分别施加相互不同的驱动信号。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.20 JP 2015-2060561.一种电力变换装置，其特征在于，具备：开关元件；以及整流元件，相对所述开关元件串联连接，所述电力变换装置具有对所述开关元件和所述整流元件的连接点连接外部的电气负载的结构，所述开关元件由具有第一栅极端子和第二栅极端子的绝缘栅极型半导体元件构成，所述整流元件由使用碳化硅作为半导体基体的具有肖特基接触的二极管构成，对所述第一栅极端子和所述第二栅极端子分别施加相互不同的驱动信号。2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，所述绝缘栅极型半导体元件具备：第一导电类型的第一半导体层；第二导电类型的第二半导体层，配置于该第一半导体层的第一表面；多个沟槽，从该第二半导体层的不与所述第一半导体层相接的一侧的表面贯通所述第二半导体层而到达至所述第一半导体层；多个栅电极，构成为包括配置于所述多个沟槽各自的内侧的导电体及配置于导电体的周围的绝缘膜；第一导电类型的第三半导体层，与所述栅电极相邻地配置在所述第二半导体层的不与所述第一半导体层相接的一侧的表面；第二导电类型的第四半导体层，配置于所述第一半导体层的第二表面；发射极电极，配置于所述第二半导体层的不与所述第一半导体层相接的一侧的表面和所述第三半导体层的表面；以及集电极电极，配置于所述第四半导体层的不与所述第一半导体层相接的一侧的表面，所述多个栅电极构成为包括：第一栅电极，与所述第一栅极端子连接；以及第二栅电极，与所述第二栅极端子连接。3.根据权利要求2所述的电...
【专利技术属性】
技术研发人员：竹内悠次郎，森睦宏，
申请(专利权)人：株式会社日立功率半导体，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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