构成电力变换部的上下臂电路的半导体元件具有作为控制电极的栅极电极和作为主电极的漏极电极及源极电极。栅极电极与漏极电极之间的寄生电容Cgd具有对应于漏极电极与源极电极之间的电压Vds而变化的特性。电压Vds为击穿电压BV的80％时的寄生电容Cgd的值即电容值C1大于电压Vds为击穿电压BV的20％～40％的范围中的寄生电容Cgd的任意的值即电容值C2。中的寄生电容Cgd的任意的值即电容值C2。中的寄生电容Cgd的任意的值即电容值C2。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
[0001]关联申请的相互参照
[0002]本申请基于2020年7月21日在日本提出申请的日本专利申请第2020－124638号为基础，这里通过参照而引用基础申请的整体内容。
[0003]本说明书的公开涉及半导体装置。
技术介绍
[0004]专利文献1公开了构成电力变换部的上下臂电路的半导体装置。现有技术文献的记载内容作为该说明书中的技术要素的说明而通过参照被引用。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2017－59920号公报
技术实现思路
[0008]在专利文献1中，为了减小在关断(turn off)时产生的浪涌电压，除了半导体元件之外，需要外装的电容器及电容调整开关元件。电容器相对于半导体元件的控制电极与高电位侧的主电极之间的寄生电容并联地连接。电容调整开关元件连接在电容器与控制电极之间。在该结构下，例如，半导体装置的大型化、控制的复杂化成为问题。根据上述观点，或者根据没有言及的其他观点，对于半导体装置，要求进一步的改良。
[0009]本公开是鉴于这样的问题而做出的，目的在于提供能够以简单的结构减小浪涌电压并且减小关断损耗的半导体装置。
[0010]这里公开的半导体装置，是具备构成电力变换部的上下臂电路的半导体元件的半导体装置，半导体元件具有控制电极和作为主电极的高电位侧电极及低电位侧电极；控制电极与高电位侧电极之间的寄生电容具有对应于高电位侧电极与低电位侧电极的电位差而变化的特性；电位差为半导体元件的击穿电压的80％时的寄生电容的值即第1电容值大于电位差为击穿电压的20％以上40％以下的范围中的寄生电容的任意的值即第2电容值。
[0011]根据公开的半导体装置，控制电极与高电位电极之间的寄生电容当电位差为击穿电压的80％时表现出比电位差处于击穿电压的20％以上40％以下的范围时大的值。即，寄生电容的值在电位差较大的区域中变大，在电位差较小的区域中变小。由此，能够以简单的结构减小浪涌电压并且减小关断损耗。
[0012]这里公开的半导体装置，是具备构成电力变换部的上下臂电路的半导体元件的半导体装置，半导体元件具有：第1导电型的漏极区域；第1导电型的低浓度层，形成在漏极区域上，杂质浓度比漏极区域低；第1导电型的JFET部，形成在低浓度层上，在与半导体元件的板厚方向正交的第1方向上延伸设置，并且与板厚方向及第1方向正交的第2方向上的宽度比低浓度层窄；第1导电型的电流分散层，形成在JFET部上，在第2方向上宽度比JFET部宽；
第2导电型区域，是形成在低浓度层上的第2导电型的半导体区域，在第2方向上夹着JFET部，并且将电流分散层包围地还配置在电流分散层上；第1导电型的源极区域，形成在第2导电型区域上，杂质浓度比低浓度层高；沟槽构造的栅极电极，将源极区域及第2导电型区域贯通而达到电流分散层；源极电极，与源极区域电连接；以及漏极电极，与漏极区域电连接；设半导体元件的击穿电压为BV，则JFET部的宽度为591.53
×
BV
－0.997
以上且278.52
×
BV
－0.767
以下。
[0013]根据公开的半导体装置，JFET部成为被第2导电型区域夹着的宽度窄的构造。如果将JFET部的宽度在上述的范围内设定，则在漏极电极与源极电极的电位差为击穿电压的40％以上80％以下的范围内，第2导电型区域中的夹着JFET部的两侧的部分完全耗尽。通过该耗尽，栅极电极与漏极电极之间的寄生电容急剧地增加。即，栅极电极与漏极电极之间的寄生电容在电位差为击穿电压的80％时表现出比电位差处于击穿电压的20％以上40％以下的范围时大的值。由此，能够以简单的结构减小浪涌电压并且减小关断损耗。
[0014]本说明书中公开的多个形态为了达成各自的目的而采用相互不同的技术手段。权利要求及其项目中记载的括号内的标号例示性地表示与后述实施方式的部分的对应关系，并不意欲限定技术范围。本说明书所公开的目的、特征及效果通过参照后续的详细说明及附图会更加明确。
附图说明
[0015]图1是表示应用了第1实施方式的半导体装置的电力变换装置的图。
[0016]图2是关于第1实施方式的半导体装置而表示半导体元件的Vds－Cgd特性的图。
[0017]图3是表示关断时的开关波形的图。
[0018]图4是表示使比C1/C2相互不同的两个开关波形的图。
[0019]图5是表示比C1/C2与关断损耗Eoff的关系的图。
[0020]图6是表示半导体装置具备的半导体元件的构造的剖视图。
[0021]图7是用来说明关断动作和电容Cgd的变化的图。
[0022]图8是表示击穿电压BV与JFET部的宽度的关系的图。
[0023]图9是表示半导体元件的变形例的局部剖视图。
[0024]图10是表示第2实施方式的电力变换装置的图。
[0025]图11是表示输入电压高时的开关波形的图。
[0026]图12是表示输入电压低时的开关波形的图。
具体实施方式
[0027]以下，基于附图说明多个实施方式。在多个实施方式中，有对于在功能上及/或构造上对应的部分及/或建立关联的部分赋予相同标号的情况。关于对应的部分及/或建立关联的部分，能够参照其他实施方式的说明。
[0028]本实施方式的半导体装置例如应用于以旋转电机为驱动源的移动体的电力变换装置。移动体例如是电动汽车(EV)、混合动力汽车(HV)、燃料电池车(FCV)等电动车辆、无人机等飞行体、船舶、建设机械、农业机械。以下，对应用于车辆的例子进行说明。
[0029](第1实施方式)
[0030]首先，基于图1对应用电力变换装置的车辆的驱动系统的概略结构进行说明。
[0031]<车辆的驱动系统>
[0032]如图1所示，车辆的驱动系统1具备直流电源2、电动发电机3和电力变换装置4。
[0033]直流电源2是由可充放电的二次电池构成的直流电压源。二次电池例如是锂离子电池、镍氢电池。电动发电机3是三相交流式的旋转电机。电动发电机3作为车辆的行驶驱动源即电动机发挥功能。电动发电机3在再生时作为发电机发挥功能。电力变换装置4在直流电源2与电动发电机3之间进行电力变换。
[0034]<电力变换装置的电路结构>
[0035]接着，基于图1对电力变换装置4的电路结构进行说明。如图1所示，电力变换装置4具备平滑电容器5和作为电力变换部(电力变换电路)的逆变器6。
[0036]平滑电容器5主要将从直流电源2供给的直流电压平滑化。平滑电容器5连接于作为高电位侧的电力线的P线7和作为低电位侧的电力线的N线8。P线7连接于直流电源2的正极，N线8连接于直流电源2的负极。平滑电容器5的正极在直流电源2与逆变器6之间连接于P线7。同样，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，具备构成电力变换部(6、15)的上下臂电路(9)的半导体元件(10)，其特征在于，上述半导体元件具有控制电极(13g)和作为主电极的高电位侧电极(13d)及低电位侧电极(13s)；上述控制电极与上述高电位侧电极之间的寄生电容具有对应于上述高电位侧电极与上述低电位侧电极的电位差而变化的特性；上述电位差为上述半导体元件的击穿电压的80％时的上述寄生电容的值即第1电容值大于上述电位差为上述击穿电压的20％以上且40％以下的范围中的上述寄生电容的任意的值即第2电容值。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述第1电容值相对于上述第2电容值的比是2以上。3.如权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，上述半导体元件具有：第1导电型的漏极区域(21)；第1导电型的低浓度层(22)，形成在上述漏极区域上，杂质浓度比上述漏极区域低；第1导电型的JFET部(23)，形成在上述低浓度层上，在与上述半导体元件的板厚方向正交的第1方向上延伸设置，并且与上述板厚方向及上述第1方向正交的第2方向上的宽度比上述低浓度层窄；第1导电型的电流分散层(25)，形成在上述JFET部上，在上述第2方向上宽度比上述JFET部宽，第2导电型区域(24、26、27、29)，是形成在上述低浓度层上的第2导电型的半导体区域，在上述第2方向上夹着上述JFET部，并且将上述电流分散层包围地还配置在上述电流分散层上；第1导电型的源极区域(28)，形成在上述第2导电型区域上，杂质浓度比上述低浓度层高；沟槽构造的栅极电极(32)，是上述控制电极，将上述源极区域及上述第2导电型区域贯通而达到上述电流分散层；源极电极(33)，是上述主电极，与上述源极区域电连接；以及漏极电极(35)，是上述主电极，与上述漏极区域电连接；设击穿电压为BV，则上述JFET部的宽度为591.53
×
BV
－0.997
以上。4.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，上述JFET部的宽度为278.52
【专利技术属性】
技术研发人员：安部瑛美夏，长濑拓生，三轮亮太，森野友生，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：
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