功率器件制造技术

本发明专利技术提供一种功率器件，其能够容易地设计在维持开关速度不变的同时应对高频噪声的开关电路。功率器件(10、10A～10D)包括：常导通型第一晶体管(12)、常关断型第二晶体管(14)、以及在第一晶体管(12)与第二晶体管(14)之间构建共源共栅连接且包含电感元件(32)的电通路(16)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率器件
本专利技术涉及将常导通型第一晶体管和常关断型第二晶体管共源共栅连接而构成的功率器件。
技术介绍
现有技术中，一直在开发适于将电力作为驱动源的移动体例如电动车辆的电源系统的功率变换装置(以下称作功率器件)。最近，提出各种用于弥补利用宽带隙(WBG)半导体的晶体管的缺点并谋求小型化、高效率化的安装技术。在专利文献1中，提出如下装置：将常导通型第一晶体管(SiC-JFET)和常关断型第二晶体管(Si-MOSFET)共源共栅连接(cascodeconnection)，并在第一晶体管的栅极与第二晶体管的源极之间设置用于调节开关速度的RC电路。并且记载了能通过开关速度的时间控制来抑制谐振(例如浪涌(surge))的发生并降低开关损耗的意思。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5012930号公报(图1、图3、图5～图8等)
技术实现思路
专利技术要解决的课题在这种功率器件中，为了高速稳定地执行开关动作，应对因各种原因而发生的高频噪声是重要的。今后伴随安装对象(例如电动车辆)的高性能化，功率器件的工作频率的上升不可避免，可预测该噪声应对的重要性会进一步增加。根据专利文献1中提出的控制方法，通过在开关期间的后半段使共源共栅连接的常导通器件的开关速度变慢来抑制浪涌。然而，在该控制方法中，由于在开关期间的后半段使开关速度变慢，所以，不言而喻，会以相应程度发生开关损耗。作为进一步的问题，在专利文献1所示的电路结构中包含作为高通滤波器发挥作用的RC电路。高通滤波器为了使属于高频段的频率成分大量通过，因此随着要应对的噪声成分的频率增加，每次都需要设计截止频率得以提高的滤波器。由此出现开关电路的设计变得极其烦杂等不良状况。另外，作为其他现有技术的浪涌对策，是在渥尔曼电路(CascodeCircuit)的栅极插入铁氧体磁珠，抑制该栅极的浪涌，由此将漏极电流的浪涌也包括在内进行抑制。然而，在利用GaN系化合物半导体的器件中，即使在渥尔曼电路的栅极插入铁氧体磁珠，使栅极的浪涌得以抑制，但与之相反，漏极电流的浪涌变大，从而，电路整体的浪涌抑制效果不充分。本专利技术鉴于上述的课题而提出，目的在于，提供一种能够容易地设计开关电路的功率器件，该开关电路维持开关速度不变且采用了高频噪声对策。用于解决课题的手段本专利技术所涉及的“功率器件”包括：常导通型第一晶体管，其具有第一栅极、第一源极以及第一漏极，并利用GaN系化合物半导体；常关断型第二晶体管，其具有第二栅极、第二源极以及第二漏极；以及电通路(electricalpath)，其在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间构建将所述第一栅极和所述第二源极连接且将所述第一源极和所述第二漏极连接而成的共源共栅连接，并且在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间包含电感元件。如此，由于在第一晶体管与第二晶体管之间，构建共源共栅连接的电通路包含电感元件，因此在共源共栅连接侧施加有作用使电感元件的频率特性得到反映的滤波器、即较多地截止属于高频段的频率成分的高频滤波器的电压。如此，即使在要应对的噪声成分的频率增加的情况下，只要是比截止频率高的值，也不需要大幅变更滤波器。由此，能够容易地设计在维持高的开关速度不变的同时实现了应对高频噪声的开关电路。另外更优选，所述电感元件设置于所述第一晶体管的所述第一栅极与所述第二晶体管的所述第二源极之间的所述电通路。通过将电感元件配置于该电通路，能够在不损害开关速度的情况下，得到抑制栅极端子和漏极端子双方的浪涌的效果。另外优选，所述电感元件是具有对伴随开关动作产生的浪涌进行抑制或去除的频率特性的电感器。由此难以受到伴随开关动作的浪涌的影响。另外优选，所述电感元件是所述频率特性不同的多个电感器，所述多个电感器在所述电通路上并联连接，整流作用方向不一致的朝向的多个二极管与所述多个电感器分别串联连接。通过二极管的整流作用，能对应于充放电的方向选择不同的高频滤波器。另外，还有防止电感器的反向电压变小、在第二晶体管的第二源极施加过度电压的效果。另外优选，所述电感元件是所述频率特性不同的多个电感器，所述多个电感器在所述电通路上串联连接。能将频率特性的范围相互包罗，并且高频滤波器的有效频带宽度实质扩大。另外优选，所述电感元件是配置或成膜在所述第一晶体管所具有的栅极电极焊盘上的磁性构件。还优选，取而代之，所述电感元件是形成在所述第一晶体管所具有的栅极电极焊盘上的微带线(micro-stripline)。还优选，取而代之，所述电感元件是所述电通路中所含的电气布线的一部分，所述电气布线的一部分具有与剩余的部位不同的粗度、长度、线宽或形状。任一种形态中，电子元件的件数都较少，因此能高效地进行配置，且能实现装置尺寸的小型化以及制造成本的降低。专利技术效果根据本专利技术所涉及的功率器件，能够容易地设计在维持开关速度不变的同时实现了应对高频噪声的开关电路。附图说明图1是各实施方式中通用的功率器件的电路图。图2是第一实施方式所涉及的功率器件的电路图。图3是表示图2的第一晶体管的结构例的截面图。图4是第二实施方式所涉及的功率器件的电路图。图5是表示图4的第一晶体管的结构例的截面图。图6是表示电感元件所带来的第一效果的示意图。图7是表示电感元件所带来的第二效果的示意图。图8是第三实施方式所涉及的功率器件的电路图。图9是第四实施方式所涉及的功率器件的电路图。图10是表示图9的各电感器的频率特性的示意图。具体实施方式以下举出本专利技术所涉及的功率器件的优选实施方式，并参考附图来进行说明。[各实施方式中通用的功率器件10的构成]图1是各实施方式中通用的功率器件10的电路图。该功率器件10例如是适于以电力为驱动源的电动车辆的电源系统的装置，构成以及用途并不限于此。功率器件10包含常导通型第一晶体管12、常关断型第二晶体管14构件以及构建第一晶体管12与第二晶体管14之间的共源共栅连接的电通路16(更详细而言，为路径部18、20)而构成。第一晶体管12具有第一栅极(G)、第一源极(S)以及第一漏极(D)，第二晶体管14具有第二栅极(G)、第二源极(S)以及第二漏极(D)。在此，所谓“常导通型”，是指在不对栅极(G)施加电压的状态(通常的状态)下，在源极(S)-漏极(D)间“流过”电流的方式。反之，所谓“常关断型”，是指在不对栅极(G)施加电压的状态(通常的状态)下，在源极(S)-漏极(D)间“不流过”电流的方式。第一晶体管12例如由利用含有氮化镓(GaN)的GaN系化合物半导体、即宽带隙(WBG)半导体的结型场效应晶体管(JFET；JunctionFieldEffectTransistor)构成。或者第一晶体管12也可以是高电子迁移率晶体管(HEMT；HighElectronMobilityTransistor)。第二晶体管14例如由利用硅(Si)的MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物半导体)型FET构成。pn结型的寄生二极管15插入至第二晶体管14的第二源极(S)与第二漏极(D)之间。如从图1理解的那样，第一晶体管12的第一漏极(D)与漏极端子21连接，第二晶体管14的第二源极(S)与源极端子22连接，第二晶体管14的第二栅极(G)与栅极端子23连接。另外，第一晶体管12的第一源极(S)经由路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率器件，其特征在于，包括：常导通型第一晶体管，其具有第一栅极、第一源极以及第一漏极，并利用GaN系化合物半导体；常关断型第二晶体管，其具有第二栅极、第二源极以及第二漏极；以及电通路，其在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间构建将所述第一栅极和所述第二源极连接且将所述第一源极和所述第二漏极连接的共源共栅连接，并且在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间包含电感元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.10 JP 2015-1783751.一种功率器件，其特征在于，包括：常导通型第一晶体管，其具有第一栅极、第一源极以及第一漏极，并利用GaN系化合物半导体；常关断型第二晶体管，其具有第二栅极、第二源极以及第二漏极；以及电通路，其在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间构建将所述第一栅极和所述第二源极连接且将所述第一源极和所述第二漏极连接的共源共栅连接，并且在所述第一晶体管与所述第二晶体管之间包含电感元件。2.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于，所述电感元件设于所述第一晶体管的所述第一栅极与所述第二晶体管的所述第二源极之间的所述电通路。3.根据权利要求2所述的功率器件，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村亮佑，杉本薰，贺屋秀介，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，古河AS株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP