半导体装置、半导体模块、继电器单元、电池单元以及车辆制造方法及图纸

本发明专利技术的半导体装置包括电池侧的第一端子、逆变电路侧的第二端子和晶体管。半导体装置构成为，通过对施加于晶体管的控制端子的电压进行控制，容许从第一端子向第二端子的电流的供给，并且容许从第二端子向第一端子的电流的供给。第一端子与第二端子之间的耐压为电池电压以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、半导体模块、继电器单元、电池单元以及车辆
本专利技术涉及半导体装置、半导体模块、继电器单元、电池单元以及车辆。
技术介绍
例如在混合动力汽车、电动汽车等电动车辆中，如图53所示，在电池210的正极与对驱动电动车辆的电动机220进行控制的逆变电路230之间设置有继电器单元200。继电器单元200具备作为机械触点式继电器的主继电器201和与主继电器201并联连接的预充电用的继电器电路202(例如，参照专利文献1)。在继电器单元200与逆变电路230之间设置有电容器240。预充电用的继电器电路202是用于避免冲击电流从电池向逆变电路流动的电路，是机械触点式继电器203与限流电阻204串联连接的电路。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-161009号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题通过预充电用的继电器电路202进行从电池210向电容器240的冲击电流的电流限制的情况下的功耗的大半被限流电阻204消耗。因此，为了抑制冲击电流，需要使用电阻值大的限流电阻204，该电阻的功耗变大，因此需要增大限流电阻204的尺寸。另外，成为机械触点式的主继电器201及预充电用的继电器电路202自身的体型大、重。此外，由于在流过高电压大电流时主继电器201的触点部分熔敷而无法切断电流、电弧放电、以及开闭次数存在限制，因此作为继电器的可靠性低。并且，主继电器201及预充电用的继电器电路202还有在开闭时发出声音的问题。本专利技术的目的在于提供一种能够分别抑制可靠性的降低和噪音的产生并且实现继电器单元的小型化以及轻量化的半导体装置、半导体模块、继电器单元、电池单元以及车辆。用于解决课题的手段解决上述课题的半导体装置包括电池侧的第一端子、逆变电路侧的第二端子和晶体管。该半导体装置构成为，通过对施加于所述晶体管的控制端子的电压进行控制，容许从所述第一端子向所述第二端子的电流的供给，并且容许从所述第二端子向所述第一端子的电流的供给，所述第一端子与所述第二端子之间的耐压为所述电池电压以上。根据该结构，具有晶体管的半导体装置能够实现主继电器以及预充电用的继电器电路的功能。即，能够从继电器单元中省略用于抑制来自电池的冲击电流的限流电阻、预充电用的继电器电路的机械触点式的继电器、以及机械触点式的主继电器。因此，能够抑制因机械触点式的主继电器的触点部分熔敷而无法切断电流、电弧放电和开闭次数存在限制导致的作为继电器的可靠性降低的问题以及主继电器和预充电用的继电器电路在开闭时发出声音的问题的产生。因此，能够分别抑制可靠性的降低和噪音的产生，并且能够实现继电器单元的小型化及轻量化。在上述半导体装置中，优选所述晶体管为IGBT，所述半导体装置还具备与所述IGBT反并联连接的二极管，所述IGBT的集电极成为所述第一端子，所述IGBT的发射极成为所述第二端子。另外，解决上述课题的半导体装置具备：IGBT，其设置在电池的正极与逆变电路之间，所述逆变电路与所述电池电连接；以及RB-IGBT，其与所述IGBT反并联连接。根据该结构，IGBT以及RB-IGBT能够实现主继电器以及预充电用的继电器电路的功能。即，能够从继电器单元中省略用于抑制来自电池的冲击电流的限流电阻、预充电用的继电器电路的机械触点式的继电器、以及机械触点式的主继电器。因此，能够抑制因机械触点式的主继电器的触点部分熔敷而无法切断电流、电弧放电和开闭次数存在限制导致的作为继电器的可靠性降低的问题以及主继电器和预充电用的继电器电路在开闭时发出声音的问题的产生。因此，能够分别抑制可靠性的降低和噪音的产生，并且能够实现继电器单元的小型化及轻量化。专利技术效果根据上述半导体装置、半导体模块、继电器单元、电池单元以及车辆，能够分别抑制可靠性的降低和噪音的产生，并且能够实现继电器单元的小型化以及轻量化。附图说明图1是示意性地表示具备第一实施方式的半导体装置的车辆的一部分的电气结构的框图。图2是示意性地表示图1的继电器单元及其周边的电气结构的电路图。图3A是表示车辆动力运行时的半导体装置的IGBT中流过的集电极电流与集电极-发射极间电压的关系的曲线图。图3B是表示车辆再生时的半导体装置的二极管中流动的电流与正向电压的关系的曲线图。图4A是第一实施方式的IGBT的示意性剖视图。图4B是比较例的IGBT的示意性剖视图。图5是二极管的示意性剖视图。图6是具备半导体装置的半导体模块的立体图。图7是表示半导体装置的配置结构的半导体模块的图解性的俯视图。图8是沿图7的8-8线剖切的半导体模块的剖视图。图9是半导体模块的仰视图。图10是半导体单元的侧视图。图11是表示第一比较例的预充电控制中的集电极-发射极间电压以及电容器的端子间电压的推移的曲线图。图12是表示第一比较例的预充电控制中的流过半导体模块的电流的推移的曲线图。图13是表示第二比较例的预充电控制中的集电极-发射极间电压以及电容器的端子间电压的推移的曲线图。图14是表示第二比较例的预充电控制中的流过半导体模块的电流的推移的曲线图。图15是表示第一实施方式的预充电控制中的集电极-发射极间电压以及电容器的端子间电压的推移的曲线图。图16是表示第一实施方式的预充电控制中的流过半导体模块的电流的推移的曲线图。图17是比较例的半导体装置的电路图。图18是第二实施方式的半导体单元的电路图。图19是半导体模块的立体图。图20是表示半导体装置的配置结构的半导体模块的图解性的俯视图。图21是表示IGBT的电极焊盘(電極パッド)的配置结构的IGBT的俯视图。图22是表示二极管的电极焊盘的配置结构的二极管的俯视图。图23是作为第三实施方式的半导体装置的RC-IGBT的立体剖视图。图24是RC-IGBT的仰视图。图25是表示半导体装置的配置结构的半导体模块的图解性的俯视图。图26A是表示在RC-IGBT的IGBT以及二极管中流动的电流和RC-IGBT的温度的推移的曲线图。图26B是在单独地形成IGBT和二极管的比较例中，上段是表示流过IGBT的电流和IGBT的温度的推移的曲线图，下段是表示流过二极管的电流和二极管的温度的推移的曲线图。图27是第四实施方式的半导体单元的电路图。图28是表示半导体装置的配置结构的半导体模块的图解性的俯视图。图29是第五实施方式的半导体单元的电路图。图30是表示半导体装置的配置结构的半导体模块的图解性的俯视图。图31A是表示在IGBT及MOSFET中流动的情况下的动力运行电流的大小与半导体模块的端子间电压的关系的曲线图。图31B是表示车辆再生时的半导体装置的二极管中流动的电流与正向电压的关系的曲线图。图32是第六实施方式的半导体单元的电路图。图33是表示各IGBT的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其具备电池侧的第一端子、逆变电路侧的第二端子以及晶体管，其特征在于，/n该半导体装置构成为，通过控制对所述晶体管的控制端子施加的电压，容许从所述第一端子向所述第二端子的电流的供给，并且容许从所述第二端子向所述第一端子的电流的供给，/n所述第一端子与所述第二端子之间的耐压为所述电池与所述逆变电路之间的电压以上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181102 JP 2018-2074331.一种半导体装置，其具备电池侧的第一端子、逆变电路侧的第二端子以及晶体管，其特征在于，
该半导体装置构成为，通过控制对所述晶体管的控制端子施加的电压，容许从所述第一端子向所述第二端子的电流的供给，并且容许从所述第二端子向所述第一端子的电流的供给，
所述第一端子与所述第二端子之间的耐压为所述电池与所述逆变电路之间的电压以上。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述晶体管是IGBT，
所述半导体装置还具备与所述IGBT反并联连接的二极管，
所述IGBT的集电极成为所述第一端子，所述IGBT的发射极成为所述第二端子。


3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
所述IGBT和所述二极管被设置为单独的半导体芯片。


4.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
所述IGBT和所述二极管由同一半导体基板形成。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体装置还具备与所述IGBT并联连接的MOSFET，
所述MOSFET包括作为续流二极管的体二极管。


6.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，
所述IGBT和所述MOSFET同时导通，同时截止。


7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述晶体管是IGBT，
所述半导体装置还具备与所述IGBT并联连接的MOSFET，
所述MOSFET包括作为续流二极管的体二极管。


8.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，
所述IGBT和所述MOSFET同时导通，同时截止。


9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述晶体管是MOSFET，
所述半导体装置还具备与所述MOSFET反并联连接的二极管。


10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，
所述MOSFET和所述二极管被设置为单独的半导体芯片。


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【专利技术属性】
技术研发人员：三浦峰生，林口匡司，寺田润，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本;JP