功率晶体管驱动装置制造方法及图纸

功率晶体管驱动装置，具备：场效应型晶体管(30)；绝缘栅型双极晶体管(20)，相对于上述场效应型晶体管并联连接；第1驱动电路(11)，为了将上述绝缘栅型双极晶体管导通，产生向上述绝缘栅型双极晶体管的栅极施加的第一栅极电压；第2驱动电路(13)，调整向上述场效应型晶体管的栅极施加的第二栅极电压，将上述场效应型晶体管导通或截止；检测电路(12、15)，检测当上述第1驱动电路产生了上述第一栅极电压时上述绝缘栅型双极晶体管是否已导通。上述第2驱动电路以上述检测电路检测到上述绝缘栅型双极晶体管已导通为条件，产生用来将上述场效应型晶体管导通的上述第二栅极电压。

Power transistor driving device

Power transistor drive device includes a field effect transistor (30); insulated gate bipolar transistor (20), with respect to the field effect transistor connected in parallel; first drive circuit (11), in order to put the insulated gate bipolar transistor, generates a first gate voltage to the gate insulated gate bipolar transistor applied; second drive circuit (13), the second gate voltage adjustment to the gate field effect transistor is applied, the field effect transistor is turned on or off; the detection circuit (12, 15), detection when the first drive circuit generates the first gate voltage of the insulated gate bipolar transistor is has been conducting. The above second driving circuits above detect the circuit to detect that the above insulated gate bipolar transistor has been turned on as a condition, and generate the above second gate voltages which are used to conduct the above field effect transistors.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率晶体管驱动装置本申请基于2015年5月22日提出的日本专利申请第2015－104623号主张优先权，这里引用其记载内容。
本专利技术涉及将并联连接的绝缘栅型双极晶体管和场效应型晶体管进行驱动的功率晶体管驱动装置。
技术介绍
例如，在专利文献1中，表示了将绝缘栅型双极晶体管(以下称作IGBT)和场效应型晶体管(以下称作FET)并联连接的结构。在该专利文献1的专利技术中，为了使FET小型化、进而使装置整体小型化，使得在开关(switching)时的过渡状态下向IGBT侧流过全部电流。具体而言，在接通(turnon)时，使得IGBT先导通然后FET导通。此外，在关断(turnoff)时，使得FET截止后IGBT截止。在引用文献1中，记载了用来像这样将IGBT和FET的导通定时及截止定时错开的一些方法。第1方法是，将IGBT的阈值电压设定为比FET的阈值电压低。另外，阈值电压的设定通过制造时的沟道注入的杂质量来进行。第2方法是，将FET的栅极连接电阻的电阻值设定为比IGBT的栅极连接电阻的电阻值大，并对FET的栅极连接电阻反并联地连接二极管。第3方法是，将IGBT和MOSFET分别地连接到栅极控制电路，并使对IGBT赋予的栅极控制信号和对FET赋予的栅极控制信号产生时间差。但是，不论是在专利文献1中记载的哪种方法，足够长地取得FET的导通时间都是困难的，有由FET带来的低损失化的效果减弱的问题。例如，在上述第2方法的情况下，IGBT和FET的导通定时的错开受到各自的栅极电容的偏差、栅极连接电阻的电阻值的偏差的影响。由于这些偏差，即使在IGBT的导通定时和FET的导通定时最接近的情况下，也需要取余量以使得在IGBT成为稳定状态(饱和状态)后FET导通。因此，不得不与余量相应地推迟使FET导通的定时，结果FET的导通时间变短。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013－125806号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供能够在绝缘栅型双极晶体管导通后较早地将场效应型晶体管导通的功率晶体管驱动装置。有关本专利技术的一技术方案的功率晶体管驱动装置，具备：场效应型晶体管；绝缘栅型双极晶体管，相对于上述场效应型晶体管并联连接；第1驱动电路，为了将上述绝缘栅型双极晶体管导通，产生向上述绝缘栅型双极晶体管的栅极施加的第一栅极电压；第2驱动电路，调整向上述场效应型晶体管的栅极施加的第二栅极电压，将上述场效应型晶体管导通或截止；检测电路，检测当上述第1驱动电路产生了第一栅极电压时上述绝缘栅型双极晶体管是否已导通。此外，上述第2驱动电路以上述检测电路检测到上述绝缘栅型双极晶体管已导通为条件，产生用来将上述场效应型晶体管导通的第二栅极电压。因此，能够在绝缘栅型双极晶体管导通后尽可能早地将场效应型晶体管导通。另一方面，当绝缘栅型双极晶体管截止时、或绝缘栅型双极晶体管没有完全导通时，第2驱动电路不产生用来将场效应型晶体管导通的栅极电压，所以当绝缘栅型双极晶体管没有导通时，能够可靠地防止场效应型晶体管导通。关于本专利技术的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会变得明确。附图说明图1是表示第1实施方式的功率晶体管驱动装置的结构的结构图。图2是表示IGBT的发射极－集电极间电压及FET的源极－漏极间电压、与IGBT的集电极电流及FET的漏极电流之间的关系的曲线图。图3是用来说明功率晶体管的接通时及关断时的各部的动作的波形图。图4是表示第3实施方式的功率晶体管驱动装置的结构的结构图。图5是表示第4实施方式的功率晶体管驱动装置的结构的结构图。图6是表示第5实施方式的功率晶体管驱动装置的结构的结构图。具体实施方式以下，参照附图对有关本专利技术的功率晶体管驱动装置的实施方式详细地说明。另外，在以下说明的各实施方式中，被功率晶体管驱动装置驱动的功率晶体管是能够在高电压、大电流下使用的，例如适合被用作作为电力变换装置的逆变器、变换器、斩波器等中的开关元件。(第1实施方式)首先，参照图1～图3，对有关第1实施方式的功率晶体管驱动装置1进行说明。在本实施方式中，如图1所示，作为功率晶体管，具有绝缘栅型双极晶体管(以下称作IGBT)20、和相对于该IGBT20并联连接的场效应型晶体管(以下称作FET)30。即，IGBT20的发射极和FET30的源极被连接，IGBT20的集电极和FET30的漏极分别被连接。另外，作为FET30，例如可以使用MOSFET、JFET、HEMT等。在IGBT20的栅极上连接着IGBT栅极驱动电路11，该IGBT栅极驱动电路11为了按照从外部提供的驱动信号使IGBT20导通或截止而产生向IGBT20的栅极施加的电压。此外，在FET30的栅极上连接着FET栅极驱动电路13，该FET栅极驱动电路13基于上述驱动信号及后述的从IGBT栅极电压监视电路12输出的导通许可信号，调整向FET30的栅极施加的栅极电压，使FET30导通或截止。进而，本实施方式的功率晶体管驱动装置1具备监视向IGBT20的栅极施加的栅极电压的IGBT栅极电压监视电路12。在通过由IGBT栅极驱动电路11产生的电压而向IGBT20的栅极施加了规定电压以上的电压时，IGBT栅极电压监视电路12视为IGBT20已导通即IGBT20成为了稳定状态(饱和状态)，向FET栅极驱动电路13输出导通许可信号。为此，规定电压被设定为比IGBT20的导通阈值电压高的值。这样，IGBT栅极电压监视电路12监视向IGBT20的栅极的施加电压，当该施加电压成为了规定电压以上时检测出IGBT20已导通。因此，能够通过IGBT栅极电压监视电路12可靠地检测IGBT20是否导通。这里，IGBT20的基本构造如周知那样，例如是在n沟道MOSFET的漏极侧追加了p+层的结构。因此，在已导通时，发生从追加的p+层向n－层(漂移层)注入空穴的电导率调制，n－层的电阻减小。结果，在IGBT20中，能够通过大电流，并且能够实现导通损失的减少及芯片尺寸的缩小。并且，如上述那样，通过将FET30相对于IGBT20并联连接并使它们导通，能够由FET30和IGBT20分担电流，作为功率晶体管，能够实现进一步的导通损失的减少。特别是，通过使FET30成为用SiC或GaN等宽带隙半导体构成的MOSFET、JFET、HEMT，能够抑制FET30自身的导通损失，所以能够实现进一步的损失的降低。但是，由于FET30为单极驱动，所以如果要实现与IGBT20同等的大电流化，则不得不使芯片尺寸变大。在此情况下，包括IGBT20和FET30的功率晶体管的体积变大。因此，在本实施方式中，如图2所示，将流过FET30的电流设定为比IGBT20的额定电流小的值，使得能够不使FET30的芯片尺寸大型化。另外，图2表示IGBT20的发射极－集电极间电压及FET30的源极－漏极间电压、与IGBT20的集电极电流及FET30的漏极电流之间的关系。但是，在这样将FET30的可通过电流设定得比IGBT20的额定电流小的情况下，在功率晶体管的接通时或关断时的过渡时，如果FET30比IGBT20稍早导通、或FET30的截止比IGBT20的截止晚，则有可能在FET30中流过过剩的电流而使FET30损伤。为了该问题解决，也可以考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率晶体管驱动装置，其特征在于，具备：场效应型晶体管(30)；绝缘栅型双极晶体管(20)，相对于上述场效应型晶体管并联连接；第1驱动电路(11)，为了将上述绝缘栅型双极晶体管导通，产生向上述绝缘栅型双极晶体管的栅极施加的第一栅极电压；第2驱动电路(13)，调整向上述场效应型晶体管的栅极施加的第二栅极电压，将上述场效应型晶体管导通或截止；以及检测电路(12、15)，检测当上述第1驱动电路产生了上述第一栅极电压时上述绝缘栅型双极晶体管是否已导通；上述第2驱动电路，以上述检测电路检测到上述绝缘栅型双极晶体管已导通为条件，产生用来将上述场效应型晶体管导通的上述第二栅极电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.22 JP 2015-1046231.一种功率晶体管驱动装置，其特征在于，具备：场效应型晶体管(30)；绝缘栅型双极晶体管(20)，相对于上述场效应型晶体管并联连接；第1驱动电路(11)，为了将上述绝缘栅型双极晶体管导通，产生向上述绝缘栅型双极晶体管的栅极施加的第一栅极电压；第2驱动电路(13)，调整向上述场效应型晶体管的栅极施加的第二栅极电压，将上述场效应型晶体管导通或截止；以及检测电路(12、15)，检测当上述第1驱动电路产生了上述第一栅极电压时上述绝缘栅型双极晶体管是否已导通；上述第2驱动电路，以上述检测电路检测到上述绝缘栅型双极晶体管已导通为条件，产生用来将上述场效应型晶体管导通的上述第二栅极电压。2.如权利要求1所述的功率晶体管驱动装置，其特征在于，上述检测电路是监视在上述绝缘栅型双极晶体管的栅极上施加的上述第一栅极电压的电压监视电路(12)，上述电压监视电路当规定电压以上的上述第一栅极电压被施加在栅极上时检测到上述绝缘栅型双极晶体管已导通。3.如权利要求2所述的功率晶体管驱动装置，其特征在于，上述规定电压被设定为，在上述绝缘栅型双极晶体管的状态转移到饱和区后作为上述第二栅极电压而达到的值。4.如权利要求2或3所述的功率晶体管驱动装置，其特征在于，还具备检测上述绝缘栅型双极晶体管的温度的温度检测装置；上述电压监视电路，基于由上述温度检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：长濑拓生，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP