半导体装置及电力转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半导体装置及电力转换装置，半导体装置具备单极型开关元件，该单极型开关元件具有漏极端子、栅极端子、源极端子，在漏极端子与栅极端子之间连接有电容器与电阻的串联连接体，电力转换装置具备上述半导体装置，根据上述的半导体装置及电力转换装置，能够抑制电流、电压的振动，并抑制电路的大型化。

Semiconductor device and power conversion device

The present invention relates to a semiconductor device and power conversion device, semiconductor device with unipolar switching element, the unipolar switching element has a drain terminal, a gate terminal, a source terminal and between the drain terminal and the gate terminal is connected with a series capacitor and resistor are connected, power conversion device with the semiconductor device according to the above, semiconductor device and power conversion device, can suppress the vibration of current and voltage, and large-scale suppression circuit.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及电力转换装置
本专利技术涉及半导体装置及电力转换装置。本申请主张在2016年9月1日提出申请的日本国专利申请第2016-171286号的优先权，并将其内容援引于此。
技术介绍
作为电能的转换手段之一，通常使用逆变器等电力转换装置。电力转换装置是通过对应于用途或电力的大小对IGBT(绝缘栅极型双极晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件、与开关元件反并联地连接的回流二极管(续流二极管)、或者单独动作的回流二极管等电力转换用的半导体装置进行组合而构成的。由于电力转换装置要求高效率且稳定的动作，因此在作为其构成要素的半导体装置中，无论是开关元件及回流二极管中的哪一个，都要求低损失且难以发生误动作等的稳定动作。在电力转换装置中，主要通过配线、开关元件、寄生于回流二极管等的电阻分量、电感分量及电容器分量来形成LCR串联电路。已知在向LCR串联电路施加直流电压的情况下，电压、电流发生振动，指数函数性地衰减并成为恒定值。因此，在电力转换装置中的半导体装置的开关时，必然会产生电流的振动、电压的振动。由于近年来的半导体制造技术的进步，对于由Si(硅)主体构成的半导体装置，根据其材料特性的优点，可以使用SiC(碳化硅)并通过开关元件、回流二极管构成半导体装置。使用了SiC的半导体装置已知因高速开关动作而开关时的dv/dt、di/dt变得陡峭，会助长电流的振动、电压的振动。为了解决此种问题，例如在日本国专利第5572962号公报、日本国专利第5453848号公报中公开了如下内容：在半导体装置中，在进行单极性动作的开关元件的高压侧端子(漏极端子)与低压侧端子(源极端子)之间并联地连接电容器与电阻的串联连接体，构成CR缓冲电路。尤其是在日本国专利第5572962号公报中，提出了电容器的静电电容相对于回流二极管与开关元件的在断开状态下的静电电容的总和之比为0.1以上的方案。在上述在先技术中，构成CR缓冲电路的电容器在开关元件的每次开关动作时进行充电、放电，因此产生式(1)所示的损失E。根据上述在先技术，需要通过CR缓冲电路的电阻来消耗该损失E，但是该损失E与电容器的电容C及频率f成比例地增大，因此电阻及散热机构的大型化不可避免。E＝CV2f……(1)此外，开关时的dv/dt、di/dt自身仍陡峭，因此电涌电压自身的降低效果小。
技术实现思路
本专利技术提供一种能够抑制开关动作时的电流、电压的振动并抑制电路的大型化的半导体装置及电力转换装置。本专利技术的一形态涉及一种半导体装置，其中，所述半导体装置具备开关元件，该开关元件具有高压侧端子、控制端子及低压侧端子，在所述高压侧端子与所述控制端子之间连接有电容器与电阻的串联连接体。另外，根据本专利技术的一形态，在上述的半导体装置中，所述串联连接体中的所述电容器的电容为寄生在所述开关元件的所述高压侧端子与所述控制端子之间的反馈电容以上，且为所述反馈电容的10倍以下。另外，根据本专利技术的一形态，上述的半导体装置具备：在内部包含所述开关元件的封装体；以及在所述封装体内对所述开关元件进行支承的基板，所述串联连接体中的所述电容器及所述电阻配置在所述基板上。另外，根据本专利技术的一形态，上述的半导体装置具备能够将所述开关元件的所述控制端子向所述封装体外引出而使所述控制端子与外部的电路连接的外部连接用控制端子，在所述封装体内，在所述开关元件的所述控制端子与所述外部连接用控制端子之间连接有电阻。另外，根据本专利技术的一形态，上述的半导体装置具备：作为所述开关元件的、进行双极性动作的双极型开关元件；以及作为所述开关元件的、进行单极性动作的单极型开关元件，在所述双极型开关元件的所述高压侧端子与所述控制端子之间、及在所述单极型开关元件的所述高压侧端子与所述控制端子之间分别连接有所述串联连接体。另外，本专利技术的一形态涉及一种电力转换装置，其具备上述的半导体装置。另外，本专利技术的一形态涉及一种半导体装置，其具备：具有高压侧端子、控制端子及低压侧端子的开关元件；以及在内部包含所述开关元件的封装体，本专利技术的半导体装置分别具备两个以上的外部连接用端子和外部连接用控制端子，该外部连接用端子能够将所述高压侧端子向所述封装体外引出而使所述高压侧端子与外部的电路连接，该外部连接用控制端子能够将所述控制端子向所述封装体外引出而使所述控制端子与外部的电路连接。另外，本专利技术的一形态涉及一种电力转换装置，其中，所述电力转换装置具备上述的半导体装置，在一个所述外部连接用高压侧端子与一个所述外部连接用控制端子之间连接有电容器与电阻的串联连接体。另外，根据本专利技术的一形态，在上述的电力转换装置中，所述串联连接体中的所述电容器及所述电阻被设定成对谐振特性进行抑制的时间常数，该谐振特性是由连接有所述半导体装置的电路中存在的电感分量及电容分量、及寄生在所述开关元件的所述高压侧端子与所述低压侧端子之间的输出电容而产生的谐振特性。根据上述的半导体装置及电力转换装置，能够抑制电流、电压的振动，并抑制电路的大型化。附图说明图1是表示第一实施方式的电力转换装置的电路结构的图。图2是表示第一实施方式的半导体装置的电路结构的图。图3是示意性地表示第一实施方式的半导体装置的构造的图。图4是说明第一实施方式的串联连接体的功能的第一图。图5是说明第一实施方式的串联连接体的功能的第二图。图6是说明第一实施方式的串联连接体的特性的第一图。图7是说明第一实施方式的串联连接体的特性的第二图。图8是表示第二实施方式的电力转换装置的电路结构的图。图9是表示第二实施方式的半导体装置及串联连接体的电路结构的图。图10A是示意性地表示第三实施方式的半导体装置的电路结构的图。图10B是示意性地表示第三实施方式的半导体装置的构造的图。图11是表示第四实施方式的半导体装置的电路结构的图。图12是表示第五实施方式的半导体装置的电路结构的图。图13是表示第六实施方式的半导体装置的电路结构的图。具体实施方式<第一实施方式>以下，关于第一实施方式的电力转换装置及半导体装置，参照图1～图7进行说明。(电力转换装置的电路结构)图1是表示第一实施方式的电力转换装置的电路结构的图。如图1所示，电力转换装置1连接在送出直流电的直流电源2与以三相交流电进行驱动的感应电动机3之间。电力转换装置1将从直流电源2供给的直流电转换成用于使感应电动机3驱动的三相交流电。电力转换装置1是具有多个半导体装置10的倒相电路。具体而言，电力转换装置1对应于三相交流的各相而具备各2个总计6个半导体装置10。与三相交流的各相对应的2个半导体装置10分别作为“上支路”及“下支路”而串联地连接在直流电源2的高电位输出侧与低电位输出侧之间。半导体装置10基于来自未图示的控制电路的PWM(PulseWidthModulation：脉冲宽度调制)控制信号而进行开关动作(从ON(导通)状态向OFF(切断)状态的转变及从OFF状态向ON状态的转变)。电力转换装置1的6个半导体装置10分别基于PWM控制信号进行开关动作，由此将从直流电源2送出的直流电转换成交流电。如图1所示，第一实施方式的半导体装置10具有单极型开关元件100和串联连接体11。以下，参照图2及图3，详细地说明第一实施方式的半导体装置10的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其中，所述半导体装置具备开关元件，该开关元件具有高压侧端子、控制端子以及低压侧端子，在所述高压侧端子与所述控制端子之间连接有电容器与电阻的串联连接体。

【技术特征摘要】
2016.09.01 JP 2016-1712861.一种半导体装置，其中，所述半导体装置具备开关元件，该开关元件具有高压侧端子、控制端子以及低压侧端子，在所述高压侧端子与所述控制端子之间连接有电容器与电阻的串联连接体。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述串联连接体中的所述电容器的电容为寄生在所述开关元件的所述高压侧端子与所述控制端子之间的反馈电容以上，且为所述反馈电容的10倍以下。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述半导体装置具备：在内部包含所述开关元件的封装体；以及在所述封装体内对所述开关元件进行支承的基板，所述串联连接体中的所述电容器及所述电阻配置在所述基板上。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述半导体装置具备能够将所述开关元件的所述控制端子向所述封装体外引出而使所述控制端子与外部的电路连接的外部连接用控制端子，在所述封装体内，在所述开关元件的所述控制端子与所述外部连接用控制端子之间连接有电阻。5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其中，所述半导体装置具备：作为所述开关元件的、进行双极性动作的双极型开关元件；以及作为所述开关元件的、进行单极性动作的单极型开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：兼田博利，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP