在绝缘栅型双极晶体管开始从导通状态转移至非导通状态时，在绝缘栅型双极晶体管（ＩＧＢＴ１）的集电极与发射极之间，会产生与截断开关时流过线圈（Ｌ１）的电流（Ｉ１）时的电流变化率（ｄＩ／ｄｔ）的大小和变换器电路内部的电极布线电感成比例的浪涌电压。在绝缘栅型双极晶体管（ＩＧＢＴ１）关断的时间（关断时间）内使ＭＯＳ晶体管（ＦＥＴ１）暂时导通。如果使ＭＯＳ晶体管（ＦＥＴ１）暂时导通，则可使电流（Ｉ１）中的一部分电流被ＭＯＳ晶体管（ＦＥＴ１）旁路。于是，由于表观上的电流（Ｉ１）的电流变化率（ｄＩ／ｄｔ）趋于缓和，故抑制了绝缘栅型双极晶体管（ＩＧＢＴ１）中产生的浪涌电压。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率用半导体元件的过压保护。
技术介绍
为了有效地利用电能，采用了功率(power)用半导体元件的功率 变换器件得到广泛应用，例如，作为称之为电动机驱动用的功率变换 器件的功率电子器件，可举出变换器件(inverter device)等。作为该变换器件内的功率用半导体器件，近年来广泛地采用绝缘 栅型双极晶体管(IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor))。而且，采用了下述这样的方式将该功率用半导体元件即IGBT 用作开关元件，高速地切换电流等以控制较高电压和较大电流。在这 类器件中，由于半导体元件在开关时会产生大的电流变化(以下，用 电流变化率dl/dt来表示电流变化的程度)，所以起因于电路的浮置 电感的大的、浪涌电压(surge voltage)被施加在半导体元件上。在该浪涌电压的作用下， 一旦开关时的电流/电压轨迹超出半导体 元件的安全工作区(SOA)，则会引起元件击穿。因此，以往提出了抑制因浪涌电压造成的元件击穿的各种方式。 例如可列举如下特开平04 - 354156号公报、特开2000 - 3247ST7号公 报、特开平01 - 280355号公报、特开平07 - 2884%号公报、特开2002 - 135973号公报、特开2005 - 295653号公报和特开2006 - 42410号公 报。另一方面，由于如上所述浪涌电压依赖于半导体元件在开关时的 电流变化率dl/dt而增大，所以通过减緩电流截断速度可使浪涌电压减 少，但这是一种开关损耗也增大的折衷关系。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，其目的在于，提供一种可 更减少因过大的浪涌电压造成的元件击穿和开关损耗的半导体器件。 本专利技术的半导体器件具备半桥(half bridge )电路，具有笫l半导体开关元件，设置在第1电压与输出节点之间，响应于笫1控制信号的输入而驱动；以及第2半导体开关元件，与第1半导体开关元 件串联连接在输出节点与比第1电压低的第2电压之间，响应于第2 控制信号的输入而驱动；以及第IMOS晶体管，与第l半导体开关元 件相对应地设置，与笫1半导体开关元件并联连接，接收第3控制信 号的输入而导通或非导通。在第1半导体开关元件响应于第1控制信 号的输入而从导通状态移至非导通状态的期间，第IMOS晶体管响应 于第3控制信号的输入而暂时被设定为导通状态。在本专利技术的半导体器件中，在第1半导体开关元件从导通状态移 至非导通状态的期间，第IMOS晶体管暂时被设定为导通状态，由此 可使通过第1半导体开关元件的通过电流被第1 MOS晶体管旁路，使 流过第1半导体开关元件的通过电流的电流变化率减緩，从而可抑制 -)良涌电压。本专利技术的另一半导体器件具备半桥电路，具有第1半导体开 关元件，设置在第1电压与输出节点之间，响应于第1控制信号的输 入而驱动；以及第2半导体开关元件，与第1半导体开关元件串联连 接在输出节点与比第1电压低的第2电压之间，响应于第2控制信号 的输入而驱动；以及第IMOS晶体管，与第2半导体开关元件相对应 地设置，与笫2半导体开关元件并联连接，接收第3控制信号的输入 而导通或非导通。在第1半导体开关元件响应于第1控制信号的输入 而从非导通状态移至导通状态的期间，第1MOS晶体管响应于笫3控 制信号的输入而暂时被设定为导通状态。另外，在本专利技术的另一半导体器件中，在笫1半导体开关元件从 非导通状态移至导通状态的期间，第IMOS晶体管暂时被设定为导通 状态，由此可使第1半导体开关元件导通时依赖于所通过的通过电流 而产生的复原电流(recovery current)被第1 MOS晶体管旁路，使复 原电流的电流变化率减緩，从而可抑制浪涌电压。本专利技术的上述和其它的目的、特征、方面和优点可从结合附图而 被理解的与本专利技术相关的下述详细说明中得知。附图说明图l是本专利技术的实施例1的变换器件的电路结构图。图2是说明在绝缘栅型双极晶体管1导通时抑制成为非导通时的浪涌电压的情况的图。图3是本专利技术的实施例1的变形例的变换器件的电路结构图。图4是本专利技术的实施例2的变换器件的电路结构图。图5是说明在绝缘栅型双极晶体管1为非导通状态时抑制成为导通状态时的浪涌电压的情况的图。图6是本专利技术的实施例2的变形例的变换器件的电路结构图。具体实施例方式以下，参照附图详细说明本专利技术的实施例。再有，对图中相同或 相当的部分标以相同的符号而不重复其说明。 实施例1参照图1，在本例中作为本专利技术实施例1的变换器件1的一例，说明对于将直流变换为交流的半桥电路抑制浪涌电压的方式。在此处， 示出了形成半桥电路的绝缘栅型双极晶体管IGBT1、 IGBT2与电源VI 串联连接，并对与节点NO连接的线團Ll的负栽供给电流Il的情形。 电容器Cl是电源电容。绝缘栅型双极晶体管IGBT1的集电极经电极 布线电感Ls3与电源VI的正側的节点Nl连接，发射极经电极布线电 感Ls5与节点NO连接。另外，绝缘栅型双极晶体管IGBT2的集电极 经电极布线电感Ls7与节点NO连接，发射极经电极布线电感Ls9与电 源VI的负侧的节点N2连接。另外，与绝缘栅型双极晶体管IGBT1对应地分别并联设置二极管 Dl和MOS晶体管FET1 (也称为上臂)。具体地说，二极管D1的阴 极侧经电极布线电感Ls4与节点Nl连接，二极管Dl的阳极侧经电极 布线电感Ls6与节点N0连接。另外，MOS晶体管FET1与二极管Dl 并联设置在节点Nl与节点NO之间，其栅极接收后述的脉冲信号的输 入。另外，与绝缘栅型双极晶体管IGBT2对应地分别并联设置二极管 D2和MOS晶体管FET2 (也称为下臂)。具体地说，二极管D2的阴 极侧经电极布线电感Ls8与节点NO连接，二极管D2的阳极侧经电极 布线电感LslO与节点N2连接。MOS晶体管FET2与二极管D2并联 设置在节点NO与节点N2之间，其栅极接收后述的脉冲信号的输入。另外，电极布线电感Lsl被设置在电源V1与节点N1之间。另夕卜，电极布线电感Ls2被设置在接地电压GND与节点N2之间。再有，电极布线电感Lsl、 Ls2的电感值大于电极布线电感Ls3~ LslO各自的电感值。在本例中，例如将电极布线电感Lsl、 Ls2的电感 值之和设定为电极布线电感Ls3-LslO的总计程度的电感值。借助于开关工作控制上述绝缘栅型双极晶体管IGBT1，由此将所 希望的电流供给作为负载的线圏Ll。由于该开关(switching)工作是 一般性的技术，故省略其说明。用图2说明在绝缘栅型双极晶体管IGBT1导通时抑制成为非导通 时的浪涌电压的情况。参照图2，在时刻tl绝缘栅型双极晶体管开始从导通状态转移至 非导通状态。即，绝缘栅型双极晶体管IGBT1被设定为非导通状态， 绝缘栅型双极晶体管IGBT1的集电极与发射极之间被设定为电压 VI。此时，在绝缘栅型双极晶体管IGBT1的集电极与发射极之间，会 产生与截断开关时流过线圈Ll的电流Il时的电流变化率dl/dt的大小 和变换器电路内部的电极布线电感成比例的浪涌电压。在本例中，在 时刻t2超过电压Vl，产生浪涌电压。再有，所谓浪涌电压是指从浪涌 峰值电压超出电压VI的电压。在本实施例中，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，其具备： 半桥电路（１），具有：第１半导体开关元件（ＩＧＢＴ１），设置在第１电压（Ｖ１）与输出节点（Ｎ０）之间，响应于第１控制信号的输入而驱动；以及第２半导体开关元件（ＩＧＢＴ２），与上述第１半导体开关元件串联连接在上述输出节点和比第１电压低的第２电压（ＧＮＤ）之间，响应于第２控制信号的输入而驱动；以及 第１ＭＯＳ晶体管（ＦＥＴ１），与上述第１半导体开关元件相对应地设置，与上述第１半导体开关元件并联连接，接收第３控制信号的输入而导通或非导通， 在上述第１半导体开关元件响应于上述第１控制信号的输入而从导通状态移至非导通状态的期间中，上述第１ＭＯＳ晶体管响应于上述第３控制信号的输入而暂时被设定为导通状态。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丸武志，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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