【技术实现步骤摘要】
具有减小振荡的功率开关模块及其制造方法
本文所描述的实施例涉及减小振荡的功率开关模块,并且涉及用于制造功率开关模块的方法。
技术介绍
续流二极管用于保护功率半导体器件不受在功率半导体器件开关电感负载时产生的电压尖峰的影响。当通过关断活动器件而使电感负载与电源突然断开时,存储在电感负载中的磁能由于电流的突然改变而感生高电压。续流二极管提供导电路径以承载由电感负载所驱动的电流,这减轻了电流改变并且防止由于感应而产生的电压峰值在功率半导体器件处出现。通常,pn二极管用作续流二极管。从减小开关损耗的观点来看,因为肖特基二极管由于与pn二极管相比明显更小的存储电荷量而允许较快的开关,所以肖特基二极管提供了对pn二极管的替代。然而,肖特基二极管在例如用作IGBT的续流二极管时的快速开关在开关期间产生强烈振荡。振荡导致了不期望的电子噪声。为了减小这样的振荡,可以减小IGBT开关的开关速度,即速率di/dt。然而,这增加了IGBT内的开关损耗。鉴于上述,存在改进的需要。
技术实现思路
根据实施例,一种功率开关模块包括设计用于额定电流的三端子功率半导体器件以及续流单元。续流单元包括集成在具有第一带隙的第一半导体材料中的pn二极管、以及集成在具有比第一带隙大的第二带隙的第二半导体材料中的肖特基二极管。肖特基二极管并联地电连接到pn二极管。pn二极管能够操作为在功率半导体器件的额定电流时具有反向峰值电流,该反向峰值电流是肖特基二极管的电容电流峰值的约0.5到约1.8倍。根据实施例,一种功率开关模块包括三端子功率半导体器件以及续流单元。续流单元包括集成在具有第一带隙的第一半导体材料中 ...
【技术保护点】
一种功率开关模块,包括:三端子功率半导体器件,所述三端子功率半导体器件被设计用于额定电流;以及续流单元,所述续流单元包括集成在具有第一带隙的第一半导体材料中的pn二极管、以及集成在具有第二带隙的第二半导体材料中的肖特基二极管,其中,所述第二带隙比所述第一带隙大,其中,所述肖特基二极管并联地电连接到所述pn二极管,并且其中,所述pn二极管能够操作为在所述功率半导体器件的所述额定电流时具有反向峰值电流,所述反向峰值电流是所述肖特基二极管的电容电流峰值的约0.5到约1.8倍。
【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/837,8841.一种功率开关模块,包括:三端子功率半导体器件,所述三端子功率半导体器件被设计用于额定电流;以及续流单元,所述续流单元包括集成在具有第一带隙的第一半导体材料中的pn二极管、以及集成在具有第二带隙的第二半导体材料中的肖特基二极管,其中,所述第二带隙比所述第一带隙大,其中,所述肖特基二极管并联地电连接到所述pn二极管,并且其中,所述pn二极管能够操作为在所述功率半导体器件的所述额定电流时具有反向峰值电流,所述反向峰值电流是所述肖特基二极管的电容电流峰值的0.5到1.8倍。2.根据权利要求1所述的功率开关模块,其中,所述三端子功率半导体器件是绝缘栅双极晶体管。3.根据权利要求2所述的功率开关模块,其中,所述续流单元反并联地连接到所述绝缘栅双极晶体管。4.根据权利要求1所述的功率开关模块,其中,所述第一半导体材料是硅。5.根据权利要求1所述的功率开关模块,其中,所述第二半导体材料是碳化硅。6.根据权利要求1所述的功率开关模块,其中,所述pn二极管包括由p掺杂区和n掺杂区形成的pn结,并且其中,所述p掺杂区包括比所述n掺杂区更高密度的复合中心。7.根据权利要求6所述的功率开关模块,其中,所述复合中心由植入的氦离子形成。8.根据权利要求6所述的功率开关模块,其中,所述复合中心由金掺杂和铂掺杂中的至少一个形成。9.根据权利要求1所述的功率开关模块,其中,所述续流单元进一步包括与所述pn二极管串联连接的电感器。10.根据权利要求1所述的功率开关模块,其中,所述pn二极管包括由p掺杂阳极区和n掺杂漂移区形成的pn结,其中,集成在所述p掺杂阳极区中的高p掺杂区具有比所述p掺杂阳极区高的掺杂浓度。11.根据权利要求1所述的功率开关模块,其中,所述pn二极管具有总pn结面积,并且所述肖特基二极管具有总肖特基结面积,并且其中,所述总pn结面积与所述总肖特基结面积之间的比率是从0.08到0.3。12.根据权利要求1所述的功率开关模块,其中,所述pn二极管和所述三端子功率半导体器件被集成在单个半导体本体中。13.根据权利要求1所述的功率开关模块,进一步包括:第一接合线,所述第一接合线与所述肖特基二极管电连接;以及第二接合线,所述第二接合线与所述pn二极管电连接,其中,所述第一接合线的长度是所述第二接合线的长度的30%到200%。14.根据权利要求1所述的功率开关模块,进一步包括:共同导电引线结构,所述共同导电引线结构电连接到所述功率半导体器件的集电极金属化和所述肖特基二极管的阴极金属化,以形成所述功率开关模块的共集电极端子。15.一种功率开关模块,包括:三端子功率半导体器件;以及续流单元,所述续流单元包括集成在具有第一带隙的第一半导体材料中的pn二极管、以及集成在具有第二带隙的第二半导体材料中的肖特基二极管,其中,所述第二带隙比所述第一带隙大,其中,所述肖特基二极管并联地电连接到所述pn二极...
【专利技术属性】
技术研发人员:J卢茨,HJ舒尔策,
申请(专利权)人:英飞凌科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:德国;DE
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