CN107800305B - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明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。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
本发明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。
本发明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，根据本发明的一形态，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，根据本发明的一形态，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，根据本发明的一形态，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，根据本发明的一形态，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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，根据本发明的一形态，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(Pulse Width Modulation：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的结构。
(半导体装置的电路结构)
图2是表示第一实施方式的半导体装置的电路结构的图。
而且，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。
如图2、图3所示，半导体装置10具备单极型开关元件100和串联连接体11。
单极型开关元件100是所谓半导体芯片，在内部一体地形成有进行单极性动作的晶体管即MOS-FET(以下，简记为“晶体管TR1”)、回流二极管FD(参照图2)。在单极型开关元件100的内部，回流二极管FD以从源极至漏极成为正方向的方式连接在晶体管TR1的漏极-源极间。
另外，单极型开关元件100具有漏极端子D(高压侧端子)、栅极端子G(控制端子)、源极端子S(低压侧端子)这3个端子。漏极端子D是与晶体管TR1的漏极连接的端子。而且，栅极端子G是与晶体管TR1的栅极连接的端子。而且，源极端子S是与晶体管TR1的源极连接的端子。
在单极型开关元件100的各端子间存在起因于MOS-FET(晶体管TR1)的构造而产生的寄生电容。具体而言，如图2所示，在单极型开关元件100的源极端子S与栅极端子G之间存在输入电容Cin。而且，在单极型开关元件100的源极端子S与漏极端子D之间存在输出电容Cout。此外，在单极型开关元件100的漏极端子D与栅极端子G之间存在反馈电容Cr。在此，本实施方式的晶体管TR1是通常的功率型MOS-FET，因此反馈电容Cr[pF]与输出电容Cout[pF]、输入电容Cin[pF]相比小约1～2位数。
另外，串联连接体11具备串联地连接在单极型开关元件100的漏极端子D与栅极端子G之间的电容器CDG及电阻RDG。在本实施方式中，电容器CDG及电阻RDG分别由独立的(与单极型开关元件100分体的)电容器元件及电阻元件构成。而且，在本实施方式中，电容器CDG不是具有特别的非线性特性的结构，而是具有通常的线性特性(根据施加的电压而电容值不变化的特性)的电容器元件。
如图3所示，半导体装置10具备基板10A和封装体10B。封装体10B在内部包含单极型开关元件100等并进行封装，由此保护该单极型开关元件100。而且，基板10A是在绝缘基板上具有导电性电极图案P的基板，在封装体10B内对半导体芯片即单极型开关元件100进行支承。而且，在基板10A上也分别配置有构成串联连接体11的电容器CDG及电阻RDG。
如图2、图3所示，半导体装置10具备外部连接用控制端子TG、外部连接用高压侧端子TD、外部连接用低压侧端子TS。
外部连接用控制端子TG是能够将单极型开关元件100的栅极端子G向封装体10B外引出而将该栅极端子G与外部的电路(电力转换装置1的倒相电路)连接的端子。具体而言，外部连接用控制端子TG从封装体10B的内部延伸至外部，在封装体10B的内部，经由接合线WB及导电性电极图案P而与单极型开关元件100的栅极端子G电连接。
另外，外部连接用高压侧端子TD是能够将单极型开关元件100的漏极端子D向封装体10B外引出而将该漏极端子D与外部的电路连接的端子。
另外，外部连接用低压侧端子TS是能够将单极型开关元件100的源极端子S向封装体10B外引出而将该源极端子S与外部的电路连接的端子。
外部连接用高压侧端子TD及外部连接用低压侧端子TS也具有与上述的外部连接用控制端子TG同样的结构。
(作用、效果的说明)
图4、图5分别是说明第一实施方式的串联连接体的功能的第一图、第二图。
图4、图5都示意性地示出半导体装置10中的晶体管TR1的源极-栅极间电位VGS、源极-漏极间电位VDS的时间变化。图4示出晶体管TR1中的从Off状态向On状态的转变(接通)，图5示出从On状态向Off状态的转变(关断)。
另外，图4、图5所示的实线的坐标图示出单极型开关元件100具备串联连接体11时的行为。而且，图4、图5所示的虚线的坐标图示出单极型开关元件100不具备串联连接体11时的行为。
在接通时，如图4所示，通过将蓄积于输出电容Cout(参照图2)的电荷放电，从而源极-漏极间电位VDS从电源电压(VDD)下降至导通时电压(VDS(ON))。此时的下降的速度(dv/dt)不仅与输出电容Cout的电容有关，而且与反馈电容Cr的电容也有关。
具体而言，反馈电容Cr作为等价电路而处于与输出电容Cout并联连接状态。因此，伴随着输出电容Cout的放电，并联连接的反馈电容Cr也放电。由此，产生根据来自栅极端子G的控制信号而处于充电过程的反馈电容Cr的施加电压(即源极-栅极间电位VGS)成为大致恒定的期间(密勒期间Δt(图4))。在本实施方式中，通过连接在栅极端子G与漏极端子D之间的串联连接体11的放电时间常数来调整密勒期间Δt，由此调整源极-漏极间电位VDS的下降速度(dv/dt)，抑制波形振动/电涌电压。
即，由于串联连接体11的放电时间常数而密勒期间Δt变长，源极-漏极间电位VDS的下降速度(dv/dt)也变小(参照图4的实线)。
关断时的动作可以通过与上述的接通时的动作相反的过程进行说明。即，在关断时，如图5所示，在空的状态的输出电容Cout蓄积电荷(充电)，源极-漏极间电位VDS从导通时电压(VDS(ON))上升至电源电压(VDD)。此时的上升的速度(dv/dt)不仅与输出电容Cout的电容相关，而且也与处于与该输出电容Cout并联连接状态的反馈电容Cr的电容相关。因此，伴随着输出电容Cout的充电，并联连接的反馈电容Cr也被充电。由此，产生根据来自栅极端子G的控制信号而处于放电过程的源极-栅极间电位VGS成为大致恒定的期间(密勒期间Δt(图5))。在本实施方式中，通过连接在栅极端子G与漏极端子D之间的串联连接体11的充电时间常数来调整密勒期间Δt，由此调整源极-漏极间电位VDS的上升速度(dv/dt)，抑制波形振动/电涌电压。
即，由于串联连接体11的充电时间常数而密勒期间Δt变长，源极-漏极间电位VDS的下降速度(dv/dt)也变小(参照图5的实线)。
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6所示的电力转换装置1仅图示出与三相中的一相对应的2个半导体装置10。
如上所述，说明了通过设置串联连接体11，基于其时间常数而适当地调整密勒期间Δt，抑制源极-漏极间电位VDS的陡峭的变化的情况(参照图4、图5)。在此，参照图6，具体地说明如何设定串联连接体11的时间常数τ(电容器CDG的电容与电阻RDG的电阻值之积)为好。
如图6所示，电力转换装置1具有将2个半导体装置10、直流电源2及感应电动机3电连接的配线A。而且，图6图示出具有电感分量L1及电容分量C1的等价电路，电感分量L1寄生于电力转换装置1的配线A而存在。
如图6所示，通过电感分量L1、电容分量C1、分别寄生于2个半导体装置10而存在的输出电容Cout，形成通过了配线A的串联LC谐振电路。该串联LC谐振电路的谐振频率f0通过
Figure GDA0002624878210000081
计算(在此，L＝L1，1/C＝1/C1+2×1/Cout)。因此，在半导体装置10的开关动作时，产生该谐振频率f0的波形振动。
为了抑制该谐振频率f0的谐振特性，串联连接体11的时间常数τ(＝RDG×CDG)需要满足以下的条件式(2)。
Figure GDA0002624878210000082
这样，以成为对如下的谐振特性进行抑制的时间常数τ的方式来设定串联连接体11的电容器CDG及电阻RDG，所述谐振特性是由如下两者产生的，其一是连接有半导体装置10的电路(电力转换装置1的配线A)中存在的电感分量L1及电容分量C1，其二是寄生于单极型开关元件100的漏极端子D与源极端子S之间的输出电容Cout。
需要说明的是，在上述的说明中，作为式(2)的“L”，仅考虑了寄生于配线A的电感分量L1，但是在其他的实施方式中，还可以将其他的电感分量包含于“L”。例如，可以还考虑寄生在单极型开关元件100的漏极端子D与源极端子S之间的电感分量(以下，将其设为“L2”)(即，可以为L＝L1+2×L2)。
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7的(a)～(d)都是表示源极-栅极间电位VGS、源极-漏极间电位VDS、及漏极电流ID的时间变化的实测波形。图7的(a)～(d)的横轴是时间，纵轴是电压及电流。图7的(a)、(c)是在栅极端子G与漏极端子D之间不具备RC电路(串联连接体11)的半导体装置的实测波形，图7的(b)、(d)是在栅极端子G与漏极端子D之间具备RC电路(串联连接体11)的半导体装置10的实测波形。而且，图7的(a)、(b)示出Off动作时(关断时)的波形，图7的(c)、(d)示出On动作时(接通时)的波形。
在此，图7的(b)、(d)的构成串联连接体11的电容器CDG的电容及电阻RDG的电阻值分别为470pF及15Ω。根据图7的(a)～(d)可知，通过具备串联连接体11，无论是在On动作时还是在Off动作时都能够抑制波形振动。
需要说明的是，取得了图7的(a)～(d)的实测波形的半导体装置的开关元件(单极型开关元件100)的反馈电容Cr为300pF左右。这样，通过使串联连接体11的电容器CDG的电容成为反馈电容Cr的几倍(1～10倍)程度，或者成为与反馈电容Cr同级程度，能够得到波形振动的显著的抑制效果。
在此，为了说明本实施方式的半导体装置10的效果，作为对比而说明在单极型开关元件100的漏极端子D与源极端子S之间并联地连接电容器与电阻的串联连接体并构成CR缓冲电路的现有技术。在使用该CR缓冲电路的情况下，为了得到有效的振动抑制效果，CR缓冲电路的电容器的电容需要成为以寄生在漏极端子D与源极端子S之间的输出电容Cout为基准的值。在此，已知在通常的单极型开关元件中，输出电容Cout的电容相比反馈电容Cr大2位数左右。这样的话，在现有技术的情况下，需要使构成CR缓冲电路的电容器及电阻元件(以及电阻元件的散热机构)大型化。
相对于此，根据本实施方式的半导体装置10，如上所述，通过串联连接体11的反馈电容Cr的几倍程度(在图7所示的例子中为1.5倍程度)的电容，能够显著地抑制波形振动。因此，能够抑制电流、电压的振动并抑制电路的大型化。
另外，在现有技术的设置于漏极端子D与源极端子S之间的CR缓冲电路中，无法控制源极-漏极间电位VDS的上升速度、下降速度(dv/dt)。因此，无法抑制接通时或关断时的源极-漏极间电位VDS等的陡峭的变动，因而，波形振动的峰值依然大，电涌电压自身的抑制效果低。
另一方面，根据本实施方式的半导体装置10，由于调整源极-栅极间电位VGS的密勒期间Δt(参照图4、图5)，因此源极-漏极间电位VDS的上升速度、下降速度(dv/dt)也被调整(降低)。因此，根据本实施方式的半导体装置10，能够抑制波形振动的峰值其本身。
<第二实施方式>
接下来，关于第二实施方式的电力转换装置及半导体装置，参照图8及图9进行说明。
(电力转换装置的电路结构)
图8是第二实施方式的电力转换装置的电路结构。
如图8所示，第二实施方式的电力转换装置1与第一实施方式同样，具有6个单极型开关元件100(半导体装置10)和与各单极型开关元件100对应地设置的6个串联连接体11。然而，与第一实施方式不同，各串联连接体11设置在半导体装置10的外部。
(半导体装置及串联连接体的电路结构)
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。
第二实施方式的半导体装置10与第一实施方式不同，在封装体10B(参照图3)的内部不具备串联连接体11。另一方面，第二实施方式的半导体装置10新具备用于与外部的串联连接体11连接的外部连接用端子。
具体而言，半导体装置10具备能够将半导体装置10内部的单极型开关元件100的漏极端子D向封装体10B(参照图3)外引出而将该漏极端子D与外部的电路连接的2个外部连接用端子(外部连接用高压侧端子TD、TD_RC)。而且，半导体装置10具备能够将单极型开关元件100的栅极端子G向封装体10B(参照图3)外引出而将该栅极端子G与外部的电路连接的2个外部连接用端子(外部连接用控制端子TG、TG_RC)。
外部连接用高压侧端子TD、外部连接用控制端子TG及外部连接用低压侧端子TS是为了将半导体装置10与电力转换装置1的主要的电路(倒相电路)连接而使用的通常的端子。另一方面，外部连接用高压侧端子TD_RC及外部连接用控制端子TG_RC是为了将半导体装置10与外部的串联连接体11连接而设置的端子。
这样，通过将串联连接体11作为半导体装置10的外部电路并设为能够外装的结构，从而能够根据电力转换装置1的固有的特性(例如，寄生于配线A(参照图6)的电感分量L1或电容分量C1)而适当地变更电容器CDG的电容及电阻RDG的电阻值。
<第三实施方式>
接下来，关于第三实施方式的半导体装置，参照图10A～图10B进行说明。
(半导体装置的电路结构及构造)
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。
第三实施方式的半导体装置10与第二实施方式同样，设为在半导体装置10的外部外装串联连接体11的形态。然而，半导体装置10具备构成上支路、下支路的2个单极型开关元件100a、100b，这一点与第二实施方式不同。
如图10A所示，第三实施方式的半导体装置10在封装体内部具备作为上支路发挥功能的单极型开关元件100a和作为下支路发挥功能的单极型开关元件100b。
另外，如图10A的电路图及图10B的电极图案配置例所示，第三实施方式的半导体装置10具备多个外部连接用端子。
具体而言，半导体装置10具备：用于将直流电源2的高电位输出侧与上支路(单极型开关元件100a)连接的外部连接用高压侧端子TD1；用于将直流电源2的低电位输出侧与下支路(单极型开关元件100b)连接的外部连接用低压侧端子TS2。而且，具备连接于上支路与下支路的中间连接点并用于向感应电动机3送出交流电的外部连接用端子TS1D2。
半导体装置10具备能够将半导体装置10内部的单极型开关元件100a的漏极端子D向封装体外引出而将该漏极端子D与外部的电路连接的2个外部连接用端子(外部连接用高压侧端子TD1、TD1_RC)。
另外，半导体装置10具备能够将单极型开关元件100a的栅极端子G向封装体外引出而将该栅极端子G与外部的电路连接的2个外部连接用端子(外部连接用控制端子TG1、TG1_RC)。
另外，半导体装置10具备能够将半导体装置10内部的单极型开关元件100b的栅极端子G向封装体外引出而将该栅极端子G与外部的电路连接的2个外部连接用端子(外部连接用控制端子TG2、TG2_RC)。
另外，半导体装置10具备能够将单极型开关元件100b的漏极端子D向封装体外引出而将该漏极端子D与外部的电路连接的1个外部连接用端子(外部连接用高压侧端子TD2_RC)。
外部连接用高压侧端子TD1、外部连接用控制端子TG1、TG2及外部连接用低压侧端子TS2是为了将半导体装置10与电力转换装置1的主要的电路(倒相电路)连接而使用的端子。另一方面，外部连接用高压侧端子TD1_RC及外部连接用控制端子TG1_RC是为了将半导体装置10连接于与单极型开关元件100a对应的外部的串联连接体11a而设置的端子。
另外，外部连接用高压侧端子TD2_RC及外部连接用控制端子TG2_RC是为了将半导体装置10连接于与单极型开关元件100b对应的外部的串联连接体11b而设置的端子。
另外，半导体装置10具备用于将单极型开关元件100a、100b的各个源极端子引出的另行的外部连接用端子(外部连接用低压侧端子TS1’、TS2’)。
这样，第三实施方式的半导体装置10具有将构成上支路的单极型开关元件100a与构成下支路的单极型开关元件100b一体地封装的模块构造。并且，半导体装置10具有能够将与该2个单极型开关元件100a、100b分别对应的串联连接体11a、11b分别独立地外装的结构。
需要说明的是，在第二实施方式、第三实施方式中，说明了半导体装置10分别具备2个外部连接用控制端子TG及外部连接用高压侧端子TD的形态，但是在其他的实施方式中，没有限定为此形态。即，其他的实施方式的半导体装置10可以是出于还与另外的外部电路连接的目的而分别具备3个以上的外部连接用控制端子TG及外部连接用高压侧端子TD的形态。
<第四实施方式>
接下来，关于第四实施方式的半导体装置，参照图11进行说明。
(半导体装置的电路结构)
图11是表示第四实施方式的半导体装置的电路结构的图。
如图11所示，第四实施方式的半导体装置10与第一实施方式同样，将串联连接体11安装于内部(封装体内)。但是，第四实施方式的半导体装置10在封装体内，在单极型开关元件100的栅极端子G与外部连接用控制端子TG之间连接有电阻RG，这一点与第一实施方式不同。
设置电阻RG是为了抑制与向单极型开关元件100的栅极端子G施加的控制信号相对应的开关动作的各元件的特性不均。
在将用于抑制各元件的特性不均的电阻RG设置于封装体内的情况下，串联连接体11的一端连接在电阻RG与单极型开关元件100的栅极端子G之间。
通过设为这样的结构，电荷向晶体管TR1的栅极的蓄积速度通过电阻RG实现均匀化，因此能够抑制开关动作的各元件的特性不均，并且能够抑制开关动作时的波形振动。
<第五实施方式>
接下来，关于第五实施方式的半导体装置，参照图12进行说明。
(半导体装置的电路结构)
图12是表示第五实施方式的半导体装置的电路结构的图。
如图12所示，第五实施方式的半导体装置10具备双极型开关元件101。
双极型开关元件101是所谓半导体芯片，在内部形成有进行双极性动作的晶体管即IGBT(以下，简记为“晶体管TR2”)(参照图12)。
双极型开关元件101具有集电极端子C(高压侧端子)、栅极端子G(控制端子)、发射极端子E(低压侧端子)这3个端子。集电极端子C是与晶体管TR2的集电极连接的端子。而且，栅极端子G是与晶体管TR2的栅极连接的端子。而且，发射极端子E是与晶体管TR2的发射极连接的端子。
此外，第五实施方式的半导体装置10具备二极管元件102，该二极管元件102是与构成双极型开关元件101的半导体芯片分体且形成有回流二极管FD的半导体芯片。
二极管元件102具备连接端子D1、D2。二极管元件102的内部的回流二极管FD以从连接端子D2至连接端子D1成为正方向的方式形成。
二极管元件102的连接端子D1与双极型开关元件101的集电极端子C连接，二极管元件102的连接端子D2与双极型开关元件101的发射极端子E连接。
需要说明的是，在双极型开关元件101的集电极端子C与发射极端子E之间存在输出电容Cout。而且，在二极管元件102的连接端子D1与连接端子D2之间存在寄生电容Cout’。
另外，第五实施方式的半导体装置10与第一实施方式同样，设为在封装体的内部具备串联连接体11的形态。
构成串联连接体11的电容器CDG的电容及电阻RDG的电阻值与第一实施方式同样，被调整为满足式(2)。但是，在第五实施方式中，可以不仅考虑双极型开关元件101的输出电容Cout，也考虑存在于二极管元件102的连接端子D1、D2间的寄生电容Cout’，来调整电容器CDG的电容及电阻RDG的电阻值。
<第六实施方式>
接下来，关于第六实施方式的半导体装置，参照图13进行说明。
(半导体装置的电路结构)
图13是表示第六实施方式的半导体装置的电路结构的图。
如图13所示，第六实施方式的半导体装置10将双极型开关元件101与单极型开关元件100并联连接。
在双极型开关元件101形成有晶体管TR2(IGBT)和回流二极管FD。而且，在单极型开关元件100形成有晶体管TR1(MOS-FET)和回流二极管FD。
第六实施方式的半导体装置10具备：2个外部连接用控制端子TG1、TG2；外部连接用高压侧端子TD；外部连接用低压侧端子TS。
外部连接用控制端子TG1是用于将双极型开关元件101的栅极端子G与封装体外的外部的电路(电力转换装置1的倒相电路)连接的外部连接用端子。而且，外部连接用控制端子TG2是用于将单极型开关元件100的栅极端子G与封装体外的外部的电路连接的端子。
另外，外部连接用高压侧端子TD是用于能够将双极型开关元件101的集电极端子C及单极型开关元件100的漏极端子D与封装体外的外部的电路连接的端子。而且，外部连接用低压侧端子TS是用于将双极型开关元件101的发射极端子E及单极型开关元件100的源极端子S与封装体外的外部的电路连接的端子。
另外，如图13所示，第六实施方式的半导体装置10在双极型开关元件101的集电极端子C与栅极端子G之间、及在单极型开关元件100的漏极端子D与栅极端子G之间分别连接有串联连接体11、11’。
在此，串联连接体11调整电容器CDG的电容和电阻RDG的电阻值，以降低以单极型开关元件100的输出电容Cout的电容为起因而产生的谐振特性。而且，串联连接体11’调整电容器CDG的电容和电阻RDG的电阻值，以降低以双极型开关元件101的输出电容Cout的电容为起因而产生的谐振特性。
由此，无论在单极型开关元件100及双极型开关元件101的哪个中进行开关动作的情况下，都能够适当地抑制开关动作时的波形振动。
需要说明的是，虽然说明了第三～第六实施方式的半导体装置10，但是第三～第六实施方式的各半导体装置10与第一实施方式(参照图1)或第二实施方式(参照图8)同样，能够适用于电力转换装置1。
以上，虽然说明了本发明的若干的实施方式，但是这些实施方式是作为例子而提示的实施方式，没有对发明的范围进行限定。上述实施方式能够以其他的各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含于发明的范围或主旨同样地包含于权利要求书记载的发明及其等同的范围。

Claims (7)

1.一种电力转换装置，其具备半导体装置，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，
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。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，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所述的电力转换装置，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所述的电力转换装置，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中任一项所述的电力转换装置，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。
6.根据权利要求1所述的电力转换装置，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，
所述半导体装置分别具备两个以上的外部连接用高压侧端子和外部连接用控制端子，该外部连接用高压侧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。
7.根据权利要求6所述的电力转换装置，其中，
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所述串联连接体。
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