DE102007012034A1 - Leistungsumwandlungsvorrichtung - Google Patents

Leistungsumwandlungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102007012034A1
DE102007012034A1 DE102007012034A DE102007012034A DE102007012034A1 DE 102007012034 A1 DE102007012034 A1 DE 102007012034A1 DE 102007012034 A DE102007012034 A DE 102007012034A DE 102007012034 A DE102007012034 A DE 102007012034A DE 102007012034 A1 DE102007012034 A1 DE 102007012034A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power conversion
diode
conversion device
bipolar transistor
gate bipolar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007012034A
Other languages
English (en)
Inventor
Khalid Hassan Hussein
Masuo Itami Shinohara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE102007012034A1 publication Critical patent/DE102007012034A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0255—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using diodes as protective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0812—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit
    • H03K17/08128—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the control circuit in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • H03K17/08148—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0828—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/48139—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate with an intermediate bond, e.g. continuous wire daisy chain
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0027—Measuring means of, e.g. currents through or voltages across the switch

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Ein Insulated-Gate-Bipolartransistor (2) und eine Schutzschaltung (10) sind integriert. Die Schutzschaltung enthält eine erste und eine zweite Zenerdiode (21, 22), die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen das Gate und den Stromfühlanschluss des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind, und eine dritte und eine vierte Zenerdiode (23, 24), die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen das Gate und den Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung wie z.B. einen Zerhacker oder einen Wechselrichter und insbesondere auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die in der Lage ist, zu verhindern, dass ein Insulated-Gate-Bipolartransistor durch statische Elektrizität oder dergleichen zerstört wird.
  • Ein Spritzpressleistungsmodul (TPM = Transfer-Mold Power Modul), das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung mit großem Strom und hoher Spannungsfestigkeit ist, wird in intelligenten Leistungsmodulen (IPM = Intelligent Power Modul) für Motorfahrzeuge verwendet, weil es kompakt ist und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
  • 22 ist ein Schaltbild, das eine bekannte Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 und eine externe Schaltung 4 zeigt. Die Leistungsumwandlungsschaltung 1 enthält einen Insulated-Gate-Bipolartransistor 2 (IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor), und eine Freilaufdiode 3 (FWD = Free Wheeling Diode) in einem Spritzpressgehäuse. Die externe Schaltung 4 ist außerhalb der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 bereitgestellt. Das Gate, der Stromfühlanschluss und der Emitter des IGBT 2 sind jeweils über einen G-Anschluss 5 einen Es-Anschluss 6 und einen Ec-Anschluss 7 mit der externen Schaltung 4 verbunden. Der Kollektor und der Emitter des IGBT 2 sind jeweils mit Ausgangsanschlüssen verbunden, einem C-Anschluss 8 und einem E-Anschluss 9. Die Freilaufdiode 3 ist zwischen den C-Anschluss 8 und den E-Anschluss 9 geschaltet.
  • Die externe Schaltung 4 hat eine Funktion zum Treiben des IGBT 2 und eine Funktion zum Schützen des IGBT 2 vor einem großen Strom, der beispielsweise durch einen Kurzschluss bewirkt wird. Wenn die externe Schaltung 4 eine Funktion zum Schützen des IGBT 2 vor einem großen Strom aufweist, gibt es jedoch ein Problem, dass die Verzögerung der Reaktion auf einen großen Strom aufgrund eines Ansteigens der Länge zu dem IGBT 2 ansteigt. Es gibt auch ein Problem, dass eine Fehlfunktion durch Induktion von Störungen oder dergleichen auftritt.
  • Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Leistungsumwandlungsvorrichtung vorgeschlagen, die in der Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 mit dem IGBT 2 eine Schutzschaltung 10 zum Schützen des IGBT 2 vor einem großen Strom aufweist, wie sie in 23 gezeigt ist (s. z.B. Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 62-143450 ).
  • Diese Schutzschaltung 10 ist eine Echtzeitsteuerungsschaltung (RTC = Real Time Control) mit einem NMOS-Transistor 11, einem ersten Widerstand 12 und einer ersten Diode 13. Bei dem NMOS-Transistor 11 ist das Gate mit dem Stromfühlanschluss des IGBT 2 verbunden, seine Source ist mit dem Emitter des IGBT 2 verbunden und sein Drain ist über die erste Diode 13 mit dem Gate des IGBT 2 verbunden. Der erste Widerstand 12 ist zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des IGBT 2 geschaltet.
  • Der NMOS-Transistor 11 wird eingeschaltet, wenn ein großer Strom über den Stromfühlanschluss des IGBT 2 fließt, so dass an dem ersten Widerstand 12 eine Schwellenspannung erreicht wird. Der große Strom, der durch den IGBT 2 fließt, wird dadurch verringert oder abgeschaltet, wodurch ein Durchbruch des IGBT 2 verhindert wird.
  • Wie oben beschrieben ist in der bekannten Leistungsumwandlungsvorrichtung eine RTC-Schaltung eingegliedert, um zu verhindern, dass der Insulated-Gate-Bipolartransistor durch einen übermäßigen Strom zerstört wird sowie um eine Fehlfunktion aufgrund einer Induktion von Störungen zu verhindern. Bei der bekannten Leistungsumwandlungsvorrichtung kann jedoch nicht verhindert werden, dass der Insulated-Gate-Bipolartransistor durch statische Elektrizität zerstört wird, die während der Handhabung oder des Testens erzeugt wird.
  • Angesichts des oben beschriebenen Problems besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, zu verhindern, dass ein Insulated-Gate-Bipolartransistor durch statische Elektrizität zerstört wird.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 9. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.
  • In der Leistungsumwandlungsvorrichtung sind ein Insulated-Gate-Bipolartransistor und eine Schutzschaltung integriert. Die Schutzschaltung enthält eine erste und eine zweite Zenerdiode, die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen das Gate und den Stromfühlanschluss des Insulated-Gate- Bipolartransistors geschaltet sind, und eine dritte und eine vierte Zenerdiode, die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen das Gate und den Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors geschaltet sind.
  • Die vorliegende Erfindung macht es möglich, zu verhindern, dass ein Insulated-Gate-Bipolartransistor durch statische Elektrizität zerstört wird.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
  • 1 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 8 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 9 ist eine Draufsicht auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10A ist eine Draufsicht auf eine Schutzschaltung.
  • 10B ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
  • 10C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-XX in 10B.
  • 11A ist eine Draufsicht auf eine Schutzschaltung.
  • 11B ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
  • 11C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-XX in 11B.
  • 12 ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
  • 13 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 14 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 16A ist eine Draufsicht auf eine Schutzschaltung.
  • 16B ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
  • 16C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-XX in 16B.
  • 17A ist eine Draufsicht auf eine Schutzschaltung.
  • 17B ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
  • 17C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-XX in 17B.
  • 18 ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
  • 19 ist ein Schaltbild, das einen Halbbrückenzerhacker zeigt, bei dem die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
  • 20 ist ein Schaltbild, das einen einphasigen Vollbrückenwechselrichter zeigt, bei dem die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
  • 21 ist ein Schaltbild, das einen dreiphasigen Vollbrückenwechselrichter zeigt, bei dem die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
  • 22 ist ein Schaltbild, das eine bekannte Leistungsumwandlungsvorrichtung und eine externe Schaltung zeigt.
  • 23 ist ein Schaltbild, das eine bekannte Leistungsumwandlungsvorrichtung zeigt, die eine RTC-Schaltung enthält.
  • 1 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 enthält einen IGBT 2, eine Freilaufdiode 3 und eine Schutzschaltung 10 in einem Spritzpressgehäuse. Das Gate, der Stromfühlanschluss und der Emitter des IGBT 2 sind jeweils mit externen Anschlüssen verbunden, einem G-Anschluss 5, einem Es-Anschluss 6 und einem Ec-Anschluss 7. Der Kollektor und der Emitter des IGBT 2 sind jeweils mit Ausgangsanschlüssen verbunden, einem C-Anschluss 8 und einem E-Anschluss 9. Die Freilaufdiode 3 ist zwischen den C-Anschluss 8 und den E-Anschluss 9 geschaltet.
  • Die Schutzschaltung 10 enthält eine erste und eine zweite Zehnerdiode 21, 22, die einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen das Gate und den Stromfühlanschluss IGBT 2 geschaltet sind, sowie eine dritte und eine vierte Zehnerdiode 23, 24 die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen das Gate und den Emitter des IGBT 2 geschaltet sind. Die Zehnerspannung der ersten und der zweiten Zehnerdiode 21, 22 ist größer als eine Steuerspannung, die zwischen das Gate und den Stromfühlanschluss des IGBT 2 angelegt wird, und sie ist kleiner als die Durchbruchspannung zwischen dem Gate und dem Stromfühlanschluss. Die Zehnerspannung der dritten und der vierten Zehnerdiode 23, 24 ist größer als eine Steuerspannung, die zwischen dem Gate und dem Emitter des IGBT 2 angelegt wird, und sie ist kleiner als die Durchbruchspannung zwischen dem Gate und dem Emitter.
  • Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 einer statischen Elektrizität ausgesetzt ist, klemmen die erste bis vierte Zehnerdiode 21 bis 24 die Spannungen an den Anschlüssen auf sichere Werte, um einen Durchbruch des IGBT 2 zu verhindern. Das Verbinden des Stromfühlanschlusses mit einem externen Anschluss ermöglicht es, dass der Überschussstromauslösepegel von außen eingestellt wird.
  • 2 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schutzschaltung 10 enthält weiter einen NMOS-Transistor 11, dessen Gate mit dem Stromfühlanschluss des IGBT 2 verbunden ist, dessen Source mit dem Emitter des IGBT 2 verbunden ist und dessen Drain mit dem Gate des IGBT 2 verbunden ist, sowie einen ersten Widerstand 12, der zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des IGBT 2 geschaltet ist. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Der NMOS-Transistor 11 wird eingeschaltet, wenn ein großer Strom durch den Stromfühlanschluss des IGBT 2 fließt, so dass an dem ersten Widerstand 12 eine Schwellenspannung erreicht wird. Der große Strom, der durch den IGBT 2 fließt, wird dadurch verringert oder ausgeschaltet, um einen Durchbruch des IGBT 2 zu verhindern. Weil die Schutzschaltung 10 mit der Leistungswandlungsvorrichtung in einem Gehäuse integriert ist, ist auch die Länge der Verbindung zwischen dem Stromfühlanschluss des IGBT 2 und dem Gate des NMOS-Transistor 11 verringert, so dass die Reaktion auf einen großen Strom verbessert wird und eine Fehlfunktion aufgrund einer Induktion von Störungen verhindert werden kann.
  • 3 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schutzschaltung 10 enthält weiter eine erste Diode 13, die zwischen das Gate des IGBT 2 und den Drain des NMOS-Transistors 11 geschaltet ist. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der zweiten Ausführungsform. Diese Anordnung stellt sicher, dass der NMOS-Transistor auch vor dem Anlegen einer negativen Spannung zwischen dem G-Anschluss 5 und dem Ec-Anschluss 7 geschützt ist.
  • 4 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schutzschaltung 10 enthält weiter einen zweiten Widerstand 25, der zwischen den Stromfühlanschluss des IGBT 2 und das Gate des NMOS-Transistors 11 geschaltet ist. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der dritten Ausführungsform. Diese Anordnung stellt sicher, dass der NMOS-Transistor 11 vor einem großen Strom geschützt ist, der durch das Gate fließt.
  • 5 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schutzschaltung 10 enthält weiter eine erste Diodengruppe 26, die aus einer Mehrzahl von Dioden gebildet ist, die in Reihe zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des IGBT 2 geschaltet sind, und eine zweite Diodengruppe 27, die aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Dioden gebildet ist und die in einer der Anschlussrichtung der ersten Diodengruppe 26 entgegengesetzten Richtung parallel zu der ersten Diodengruppe 26 geschaltet ist. Der Minimalwert der Vorwärtsspannung an der ersten Diodengruppe 26 ist größer als die Schwellenspannung des NMOS-Transistors 11. Der Maximalwert der Vorwärtsspannung an der ersten Diodengruppe 26 ist kleiner als die Rückwärtsspannungsfestigkeit der zweiten Diodengruppe 27, und sie ist kleiner als die Durchbruchspannung zwischen dem Stromfühlanschluss und dem Emitter des IGBT 2. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der ersten, zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform.
  • Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 einer statischen Elektrizität ausgesetzt ist, klemmen die erste und die zweite Diodengruppe 26, 27 die Spannung zwischen dem Stromflussanschluss und dem Emitter des IGBT 2 auf einen sicheren Wert (z.B. in dem Bereich von 2 bis 3 V), um einen Durchbruch des IGBT 2 zu verhindern.
  • 6 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schutzschaltung 10 enthält weiter eine erste Diodengruppe 26, die aus einer Mehrzahl von Dioden gebildet ist, die in Reihe zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des IGBT 2 geschaltet sind, sowie eine einzelne zweite Diode 28, die in einer der Anschlussrichtung der ersten Diodengruppe 26 entgegengesetzten Richtung parallel zu der ersten Diodengruppe 26 geschaltet ist. Die Anode der zweiten Diode 28 ist mit dem Emitter des IGBT 2 verbunden, während die Kathode mit dem Stromfühlanschluss des IGBT 2 verbunden ist. Der Maximalwert der Vorwärtsspannung an der ersten Diodengruppe 26 ist kleiner als die Rückwärtsspannungsfestigkeit der zweiten Diode 28. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der ersten, zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform.
  • Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 einer statischen Elektrizität ausgesetzt ist, klemmen die erste Diodengruppe 26 und die zweite einzelne Diode 28 die Spannung zwischen dem Stromfühlanschluss und dem Emitter des IGBT 2 auf einen sicheren Wert, um einen Durchbruch des IGBT 2 zu verhindern.
  • 7 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schutzschaltung 10 enthält weiter eine fünfte und eine sechste Zehnerdiode 29, 30, die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des IGBT 2 geschaltet sind. Die Zehnerspannung der fünften und der sechsten Zehnerdiode 29, 30 ist größer als die Schwellenspannung des NMOS-Transistors 11, und sie ist kleiner als die Durchbruchspannung zwischen dem Stromfühlanschluss und dem Emitter des IGBT 2. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der ersten, zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform.
  • Wenn die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 einer statischen Elektrizität ausgesetzt ist, klemmen die fünfte und die sechste Zehnerdiode 29, 30 die Spannung zwischen dem Stromfühlanschluss und dem Emitter des IGBT 2 auf einen sicheren Wert, um einen Durchbruch des IGBT 2 zu verhindern.
  • 8 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein äußerer Widerstand 31 und/oder ein äußerer Kondensator 32, die parallel zu dem ersten Widerstand geschaltet sind, ist weiter bereitgestellt. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten oder siebten Ausführungsform. Über den externen Widerstand 31 kann der Widerstandswert des integrierten Widerstands 12 (d.h. der Hochstromauslösepegel) von außen eingestellt werden. Durch den externen Kondensator 32 können in dem Stromfühlsignal enthaltene Rauschkomponenten gefiltert werden.
  • 9 ist eine Draufsicht auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10A ist eine Draufsicht auf eine Schutzschaltung, 10B ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist, und 10C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-XX in 10B.
  • Der IGBT 2 und die Freilaufdiode 3 sind auf einem Metallblock 40 angebracht. Das Gate, der Stromfühlanschluss und der Emitter des IGBT 2 sind jeweils über Drähte 41 auf obere Oberflächen von äußeren Anschlüssen drahtgebondet, auf den G-Anschluss 5, den Es-Anschluss 6 und den Ec-Anschluss 7. Ein Schutzchip 42, auf dem die Schutzschaltung 10 gebildet ist, ist mittels Lötkugeln 43 direkt auf untere Oberflächen des G-Anschlusses 5, des Es-Anschlusses 6 und des Ec-Anschlusses 7 gebondet. All diese Komponenten sind in einem Gießharz 44 spritzgepresst. Der Schutzchip 42 ist somit direkt auf die äußeren Anschlüsse ge bondet, um zu ermöglichen, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung kompakt wird.
  • 11A ist eine Draufsicht auf eine Schutzschaltung, 11B ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist, und 11C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-XX in 11B.
  • Der Schutzchip 42, auf dem die Schutzschaltung 10 gebildet ist, ist mittels Lötkugeln 43 direkt in einem umgedrehten Zustand auf obere Oberflächen der äußeren Anschlüsse gebondet, d.h. auf den G-Anschluss 5, den Es-Anschluss 6 und den Ec-Anschluss 7, die jeweils mit dem Gate, dem Stromfühlanschluss und dem Emitter des IGBT 2 verbunden sind. Auf diese Weise kann der Schutzchip 42 im Vergleich zu der neunten Ausführungsform leichter direkt auf die äußeren Anschlüsse gebondet werden.
  • 12 ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist. Der Schutzchip, auf dem die Schutzschaltung 10 gebildet ist, ist auf einem getrennten Metallblock 45 angebracht und über Drähte 11 jeweils zu dem Gate, dem Stromfühlanschluss und dem Emitter des IGBT 2 und auf die externen Anschlüsse, den G-Anschluss 5, den Es-Anschluss 6 und den Ec-Anschluss 7 drahtgebondet. Somit kann die vorliegende Erfindung unabhängig von dem Kopplungsaufbau zwischen dem Schutzchip 42 und den externen Anschlüssen auf eine beliebige Vorrichtung angewendet werden, bei der der Schutzchip 42 und die externen Anschlüsse miteinander drahtgebondet sind.
  • 13 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schutzschaltung 10 enthält eine erste Diodengruppe 51, die aus einer Mehrzahl von Dioden gebildet ist, die in Reihe zwischen das Gate und den Stromfühlanschluss des IGBT 2 geschaltet sind, eine zweite Diodengruppe, die aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Dioden gebildet ist und die in einer der Anschlussrichtung der ersten Diodengruppe 51 entgegengesetzten Richtung parallel zu der ersten Diodengruppe 51 geschaltet ist, eine dritte Diodengruppe 53, die aus einer Mehrzahl von Dioden gebildet ist, die in Reihe zwischen das Gate und den Emitter des IGBT 2 geschaltet sind, und eine vierte Diodengruppe 54, die aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Dioden gebildet ist und die in einer der Anschlussrichtung der dritten Diodengruppe 53 entgegengesetzten Richtung parallel zu der dritten Diodengruppe 53 geschaltet ist.
  • Der Minimalwert der Vorwärtsspannung an der ersten und zweiten Diodengruppe 51 und 52 ist größer als eine Steuerspannung, die zwischen dem Gate und dem Stromfühlanschluss des IGBT 2 anliegt, und sie ist kleiner als die Durchbruchspannung zwischen dem Gate und dem Stromfühlanschluss des IGBT 2. Der Minimalwert der Vorwärtsspannung an der dritten und vierten Diodengruppe 53, 54 ist größer als eine Steuerspannung, die zwischen dem Gate und dem Emitter des IGBT 2 angelegt ist, und sie ist kleiner als die Durchbruchspannung zwischen dem Gate und dem Emitter des IGBT 2.
  • Es werden Gruppen von Dioden in Reihe auf diese Weise verwendet, um den Freiheitsgrad des Einstellens der Klemmspannung zwischen dem Gate und dem Stromfühlanschluss des IGBT 2 zu verbessern. Die Gruppen von Dioden in Serie ermöglichen im Vergleich zu den Zehnerdioden auch das Einstellen der Klemmspannung bei einem niedrigeren Verstärkung. Daher ist diese Ausführungsform in der Lage, einen Durchbruch des IGBT 2 wirkungsvoller zu erreichen als die erste Ausführungsform. Der Leckstrom durch die Gruppe von Dioden in Serie ist jedoch größer als derjenige durch die Zehnerdioden.
  • 14 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die erste und die zweite Diodengruppe 51, 52 sind mit dem IGBT 2 integriert. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der zwölften Ausführungsform. Diese Ausführungsform hat den selben Vorteil wie die zwölfte Ausführungsform.
  • 15 ist ein Schaltbild, das eine Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung 1 enthält weiter eine Temperaturmessdiode 55 in der Nähe des IGBT 2. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der sechsten Ausführungsform. Die Anode und die Kathode der Temperaturmessdiode sind jeweils mit externen Anschlüssen verbunden, mit einem A-Anschluss 56 und einem K-Anschluss 57, und sie sind von außen zugänglich. Die Schutzschaltung 10 enthält weiter eine dritte Diode 58, deren Kathode mit der Anode der Temperaturmessdiode 55 verbunden ist und deren Anode mit der Kathode der Temperaturmessdiode 55 verbunden ist. Die dritte Diode 58 schützt die Temperaturmessdiode 55 vor statischer Elektrizität.
  • 16A ist eine Draufsicht auf eine Schutzschaltung, 16B ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist, und 16C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-XX in 16B.
  • Der IGBT 2 und die Freilaufdiode 3 sind auf einem Metallblock 40 angebracht. Das Gate, der Stromfühlanschluss und der Emitter des IGBT 2 und die Anode und die Kathode der Temperaturmessdio de 55 sind jeweils über Drähte 41 auf obere Oberflächen der äußeren Anschlüsse, des G-Anschlusses 5, des Es-Anschlusses 6, des Ec-Anschlusses 7, des A-Anschlusses 56 und des K-Anschlusses 57 drahtgebondet. Der Schutzchip, auf dem die Schutzschaltung 10 gebildet ist, ist mittels Lötkugeln 43 direkt auf untere Oberflächen des G-Anschlusses 5, des Es-Anschlusses 6, des Ec-Anschlusses 7, des A-Anschlusses 56 und des K-Anschlusses 57 gebondet. Alle diese Komponenten sind in einem Gießharz 44 spritzgepresst. Der Schutzchip 42 ist somit direkt auf die Außenanschlüssen gebondet, um zu ermöglichen, dass die Leistungsumwandlungsvorrichtung kompakt wird.
  • 17A ist eine Draufsicht auf eine Schutzschaltung, 17B ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit einer Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist, und 17C ist eine Schnittansicht entlang einer Linie X-XX in 17B.
  • Der Schutzchip 42, auf dem die Schutzschaltung 10 gebildet ist, ist mittels Lötkugeln 43 direkt in einem umgedrehten Zustand auf die oberen Oberflächen der externen Anschlüsse, des G-Anschlusses 5, des Es-Anschlusses 6, des Ec-Anschlusses 7, des A-Anschlusses 56 und des K-Anschlusses 57 gebondet, die jeweils mit dem Gate, dem Stromfühlanschluss und dem Emitter des IGBT sowie mit der Anode und der Kathode der Temperaturmessdiode 55 verbunden sind. Auf diese Weise kann der Schutzchip 42 im Vergleich zu der fünfzehnten Ausführungsform einfacher direkt auf die äußeren Anschlüsse gebondet werden.
  • 18 ist eine Draufsicht in einem Zustand, in dem ein Schutzchip mit der Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden ist. Der Schutzchip 42, auf dem die Schutzschaltung 10 gebildet ist, ist auf einem getrennten Metallblock 45 angebracht und über Drähte 41 zu dem Gate, dem Stromfühlanschluss und dem Emitter des IGBT 2, zu der Anode und der Kathode der Temperaturmessdiode 55 und auf die äußeren Anschlüsse, den G-Anschluss 5, den Es-Anschluss 6, den Ec-Anschluss 7, den A-Anschluss 56 und den K-Anschluss 57 drahtgebondet. Somit kann die vorliegende Erfindung unabhängig von dem Kopplungsaufbau zwischen dem Schutzchip 42 und den externen Anschlüssen auf eine beliebige Vorrichtung angewendet werden, bei der der Schutzchip 42 und die äußeren Anschlüsse miteinander drahtgebondet sind.
  • 19 ist ein Schaltbild, das einen Halbbrückenzerhacker zeigt, bei dem die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Die Leistungsumwandlungsvorrichtungen 1a und 1b sind in Reihe geschaltet, um eine Halbbrückenschaltung 60 zu bilden. Der E-Anschluss der oberen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1a und der C-Anschluss der unteren Leistungsumwandlungsvorrichtung 1b sind miteinander verbunden, um einen mittleren Verbindungsanschluss 61 der Halbbrückenschaltung 60 zu bilden. Der C-Anschluss der oberen Leistungsumwandlungsvorrichtung 1a bildet einen Hochpotentialanschluss 62 der Halbbrückenschaltung 60 während der E-Anschluss der unteren Leistungsumwandlungsvorrichtung 1b einen Niedrigpotentialanschluss 63 der Halbbrückenschaltung 60 bildet.
  • Der Hochpotentialanschluss 62 ist extern mit einer ersten Gleichspannungsversorgung 64 auf deren Hochpotentialseite verbunden, während der Niedrigpotentialanschluss 63 extern mit der ersten Gleichspannungsversorgung 64 auf deren Niedrigpotentialseite verbunden ist. Der mittlere Verbindungsanschluss 61 ist extern mit einem Ende einer Last verbunden. Das andere Ende der Last 65 ist extern mit einer zweiten Gleichspannungsversorgung 66 auf deren Hochpotentialseite verbunden. Die zweite Gleichspannungsversorgung 66 ist extern auf ihrer Niedrigpotentialseite mit dem Niedrigpotentialanschluss 63 verbunden.
  • 20 ist ein Schaltbild, das einen einphasigen Vollbrückenwechselrichter zeigt, bei dem die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Zwei Halbbrückenschaltungen 60a und 60b sind parallel zueinander geschaltet. Die Hochpotentialanschlüsse 62a, 62b der zwei Halbbrückenschaltungen 60a, 60b sind miteinander verbunden, um einen Hochpotentialanschluss zu bilden, der extern mit einer ersten Gleichspannungsversorgung 64 auf deren Hochpotentialseite verbunden ist. Die Niedrigpotentialanschlüsse 63a, 63b der zwei Halbbrückenschaltungen 60a, 60b sind miteinander verbunden, um einen Niedrigpotentialanschluss zu bilden, der extern mit der ersten Gleichspannungsversorgung 64 auf deren Niedrigpotentialseite verbunden ist. Die mittleren Verbindungsanschlüsse 61a, 61b der zwei Halbbrückenschaltungen 60a, 60b sind extern jeweils mit verschiedenen Anschlüssen einer Last 65 verbunden.
  • 21 ist ein Schaltbild, das einen dreiphasigen Vollbrückenwechselrichter zeigt, bei dem die Leistungsumwandlungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet ist. Drei Halbbrückenschaltungen 60a, 60b, 60c sind parallel zueinander geschaltet. Die Hochpotentialanschlüsse 62a, 62b, 62c der drei Halbbrückenschaltungen 60a, 60b, 60c sind miteinander verbunden, um einen Hochpotentialanschluss zu bilden, der extern mit einer ersten Gleichspannungsversorgung 64 auf deren Hochpotentialseite verbunden ist. Die Niedrigpotentialanschlüsse 63a, 63b, 63c der drei Halbbrückenschaltungen 60a, 60b, 60c sind miteinander verbunden, um einen Niedrigpotentialanschluss zu bilden, der extern mit der ersten Gleichspannungsversorgung 64 auf deren Niedrigpotentialseite verbunden ist. Die mittleren Verbindungsanschlüsse 61a, 61b, 61c der Halbbrückenschaltungen 60a, 60b, 60c sind extern jeweils mit verschiedenen Anschlüssen einer dreiphasigen Last 65 verbunden.

Claims (11)

  1. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) mit einem Insulated-Gate-Bipolartransistor (2) und einer Schutzschaltung (10), wobei die Schutzschaltung (10) enthält: eine erste und eine zweite Zenerdiode (21, 22), die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen das Gate und den Stromfühlanschluss des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind, und eine dritte und eine vierte Zenerdiode (23, 24), die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen das Gate und den Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind.
  2. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der die Schutzschaltung (10) weiter enthält: einen NMOS-Transistor (11), dessen Gate mit dem Stromfühlanschluss des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) verbunden ist, dessen Source mit dem Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) verbunden ist und dessen Drain mit dem Gate des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) verbunden ist, und einen ersten Widerstand (12), der zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet ist.
  3. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, bei der die Schutzschaltung (10) weiter eine erste Diode (13) enthält, die zwischen das Gate des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) und den Drain des NMOS-Transistors (11) geschaltet ist.
  4. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Schutzschaltung (10) weiter einen zweiten Widerstand (25) enthält, die zwischen den Stromfühlanschluss des In sulated-Gate-Bipolartransistors (2) und das Gate des NMOS-Transistors (11) geschaltet ist.
  5. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Schutzschaltung (10) weiter enthält: eine erste Diodengruppe (26), die aus einer Mehrzahl von Dioden gebildet ist, die in Reihe zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind, und eine zweite Diodengruppe (27), die aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Dioden gebildet ist und die in einer der Anschlussrichtung der ersten Diodengruppe (26) entgegengesetzten Richtung parallel zu der ersten Diodengruppe (26) geschaltet ist.
  6. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Schutzschaltung (10) weiter enthält: eine erste Diodengruppe (26), die aus einer Mehrzahl von Dioden gebildet ist, die in Reihe zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind, und eine einzelne zweite Diode (28), die in einer der Anschlussrichtung der ersten Diodengruppe (26) entgegengesetzten Richtung parallel zu der ersten Diodengruppe (26) geschaltet ist.
  7. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Schutzschaltung (10) weiter eine fünfte und eine sechste Zenerdiode enthält, die in einander entgegengesetzter Richtung in Reihe zwischen den Stromfühlanschluss und den Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind.
  8. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Schutzschaltung (10) weiter einen ex ternen Widerstand (31) und/oder einen externen Kondensator (32) enthält, die parallel zu dem ersten Widerstand (12) geschaltet sind.
  9. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) mit einem Insulated-Gate-Bipolartransistor (2) und einer Schutzschaltung (10), wobei die Schutzschaltung (10) enthält: eine erste Diodengruppe (51), die aus einer Mehrzahl von Dioden gebildet ist, die in Reihe zwischen das Gate und den Stromfühlanschluss des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind, eine zweite Diodengruppe (52), die aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Dioden gebildet ist und die in einer der Anschlussrichtung der ersten Diodengruppe (51) entgegengesetzten Richtung parallel zu der ersten Diodengruppe (51) geschaltet ist, eine dritte Diodengruppe (53), die aus einer Mehrzahl von Dioden gebildet ist, die in Reihe zwischen das Gate und den Emitter des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) geschaltet sind, und eine vierte Diodengruppe (54), die aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Dioden gebildet ist und die in einer der Anschlussrichtung der dritten Diodengruppe (53) entgegengesetzten Richtung parallel zu der dritten Diodengruppe (53) geschaltet ist.
  10. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Stromfühlanschluss des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2) mit einem externen Anschluss (6) verbunden ist.
  11. Leistungsumwandlungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter mit einer Temperaturmessdiode (55) in der Nähe des Insulated-Gate-Bipolartransistors (2), wobei die Schutzschaltung (10) weiter eine dritte Diode (58) enthält, deren Kathode mit der Anode der Temperaturmessdiode (55) verbunden ist und deren Anode mit der Kathode der Temperaturmessdiode (55) verbunden ist.
DE102007012034A 2006-08-01 2007-03-13 Leistungsumwandlungsvorrichtung Withdrawn DE102007012034A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-209532 2006-01-08
JP2006209532A JP2008042950A (ja) 2006-08-01 2006-08-01 電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007012034A1 true DE102007012034A1 (de) 2008-02-14

Family

ID=38232510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007012034A Withdrawn DE102007012034A1 (de) 2006-08-01 2007-03-13 Leistungsumwandlungsvorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7414867B2 (de)
JP (1) JP2008042950A (de)
KR (1) KR100884782B1 (de)
CN (1) CN101119062B (de)
DE (1) DE102007012034A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2756598B1 (de) * 2011-11-07 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Schutzeinrichtung für einen spannungsgesteuerten halbleiterschalter

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008045410B4 (de) * 2007-09-05 2019-07-11 Denso Corporation Halbleitervorrichtung mit IGBT mit eingebauter Diode und Halbleitervorrichtung mit DMOS mit eingebauter Diode
WO2011077744A1 (ja) 2009-12-24 2011-06-30 パナソニック株式会社 半導体スイッチング素子を有する電力変換器
CN101819970B (zh) * 2010-04-08 2012-07-04 中国电力科学研究院 一种基于焊接型igbt与压接型二极管的串联结构模块
CN102237400B (zh) * 2010-04-30 2012-12-26 世界先进积体电路股份有限公司 静电放电防护装置
JP5485108B2 (ja) * 2010-10-28 2014-05-07 株式会社 日立パワーデバイス 半導体装置、およびそれを用いた超音波診断装置
US8767369B2 (en) * 2011-12-20 2014-07-01 General Electric Company Method, power unit, and power system having gate voltage limiting circuit
JP6070003B2 (ja) * 2012-09-20 2017-02-01 富士電機株式会社 半導体駆動装置
JP6168899B2 (ja) * 2013-08-01 2017-07-26 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP5800006B2 (ja) * 2013-10-31 2015-10-28 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
CN103545802B (zh) * 2013-11-01 2014-07-09 山东大学（威海） 一种新型igbt有源钳位保护电路
JP6156073B2 (ja) * 2013-11-08 2017-07-05 株式会社明電舎 半導体スイッチング素子の保護回路および電力変換装置
CN103606901B (zh) * 2013-11-25 2017-02-08 广东美的制冷设备有限公司 静电保护装置、智能功率模块和变频家电
WO2015074471A1 (zh) * 2013-11-25 2015-05-28 广东美的制冷设备有限公司 静电保护装置、智能功率模块和变频家电
JP5907199B2 (ja) * 2014-03-12 2016-04-26 トヨタ自動車株式会社 半導体装置及び半導体装置の制御方法
JP6455364B2 (ja) * 2015-08-28 2019-01-23 三菱電機株式会社 半導体装置、インテリジェントパワーモジュールおよび電力変換装置
WO2017141560A1 (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 富士電機株式会社 絶縁ゲート半導体装置
US10607949B2 (en) * 2017-05-30 2020-03-31 STMicroelectronics (Alps) SAS Electrostatic discharge (ESD) protection for a high side driver circuit
JP2020167915A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 矢崎総業株式会社 スイッチ制御回路
JP2021136241A (ja) * 2020-02-21 2021-09-13 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
US11942471B2 (en) * 2020-11-13 2024-03-26 Renesas Electronics Corporation Semiconductor chip, semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1004184B (zh) * 1985-05-15 1989-05-10 东芝株式会社 导电率调制型mos场效应管的过电流保护电路
JPH073854B2 (ja) 1985-12-18 1995-01-18 株式会社日立製作所 複合半導体装置
JP2893742B2 (ja) 1989-08-07 1999-05-24 株式会社ニコン 電子線装置
US5115369A (en) * 1990-02-05 1992-05-19 Motorola, Inc. Avalanche stress protected semiconductor device having variable input impedance
JP3180831B2 (ja) * 1991-03-22 2001-06-25 富士電機株式会社 絶縁ゲート制御半導体装置
JP3067448B2 (ja) * 1992-03-18 2000-07-17 富士電機株式会社 半導体装置
US5444591A (en) * 1993-04-01 1995-08-22 International Rectifier Corporation IGBT fault current limiting circuit
JPH098620A (ja) 1995-06-20 1997-01-10 Fuji Electric Co Ltd 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの過電流保護回路
KR100193631B1 (ko) 1996-11-29 1999-06-15 이형도 과도전압 보호회로
KR19980030805U (ko) * 1996-11-29 1998-08-17 양재신 도어트림 장착용 클립
JPH10289977A (ja) * 1997-04-14 1998-10-27 Hitachi Ltd 複合半導体装置
JPH1168535A (ja) 1997-08-25 1999-03-09 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US6172383B1 (en) * 1997-12-31 2001-01-09 Siliconix Incorporated Power MOSFET having voltage-clamped gate
JP3911566B2 (ja) * 1998-01-27 2007-05-09 富士電機デバイステクノロジー株式会社 Ｍｏｓ型半導体装置
JP3877428B2 (ja) * 1998-05-06 2007-02-07 三菱電機株式会社 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタモジュールおよび駆動回路付絶縁ゲート型バイポーラトランジスタモジュール
JP3255147B2 (ja) * 1998-06-19 2002-02-12 株式会社デンソー 絶縁ゲート型トランジスタのサージ保護回路
JP3514641B2 (ja) * 1998-10-30 2004-03-31 株式会社日立製作所 内燃機関用点火装置および点火制御システム
US6160691A (en) * 1998-12-21 2000-12-12 Semiconductor Components Industries, Llc Method of driving a load and semiconductor load driver circuit therefor
JP3590612B2 (ja) * 1999-09-20 2004-11-17 三菱電機株式会社 電力半導体素子の過電流制限回路
KR20020002490A (ko) * 2000-02-25 2002-01-09 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 파워 모듈
KR100423717B1 (ko) * 2000-02-25 2004-03-18 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 파워모듈
WO2001090572A1 (fr) * 2000-05-26 2001-11-29 Hitachi, Ltd. Dispositif d'allumage pour moteur à combustion interne
US6400204B1 (en) 2000-07-26 2002-06-04 Agere Systems Guardian Corp. Input stage ESD protection for an integrated circuit
JP2002157027A (ja) 2000-11-20 2002-05-31 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置及び半導体装置
JP4381592B2 (ja) * 2000-11-27 2009-12-09 三菱電機株式会社 半導体装置
JP4601874B2 (ja) * 2001-07-30 2010-12-22 三菱電機株式会社 半導体装置
JP3703435B2 (ja) * 2002-02-05 2005-10-05 三菱電機株式会社 半導体装置
JP2004117111A (ja) * 2002-09-25 2004-04-15 Toshiba Corp 半導体装置
KR100414976B1 (ko) * 2003-01-27 2004-01-16 (주)지엔텍 전기 집진기
JP2005175054A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
KR20050066122A (ko) 2003-12-26 2005-06-30 기아자동차주식회사 무선 주유 결재 방법
JP2005222855A (ja) * 2004-02-06 2005-08-18 Seiko Epson Corp レセプタクル
US7184281B2 (en) * 2004-10-21 2007-02-27 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Buck converter with high efficiency gate driver providing extremely short dead time

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2756598B1 (de) * 2011-11-07 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Schutzeinrichtung für einen spannungsgesteuerten halbleiterschalter

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080012123A (ko) 2008-02-11
CN101119062A (zh) 2008-02-06
JP2008042950A (ja) 2008-02-21
CN101119062B (zh) 2012-10-10
US20070159751A1 (en) 2007-07-12
US7414867B2 (en) 2008-08-19
KR100884782B1 (ko) 2009-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007012034A1 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE102016215889B4 (de) Halbleitervorrichtung, intelligentes Leistungsmodul und Leistungswandlervorrichtung
DE112015002001B4 (de) Halbleitermodul
DE112013007361B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102017207382B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102005053257A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE102014213541A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE102011003307A1 (de) Halbleiterleistungsmodul, Inverter/Konverter mit demselben und Verfahren zur Herstellung eines Kühlmantels für das Halbleiterleistungsmodul
DE112014004242T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102013101857A1 (de) Halbleitermodul mit Schaltelementen
DE102006047243A1 (de) Bordnetz mit mindestens einem Leistungstransistor und Verfahren zum Schutz eines Bordnetzes
DE112011101833T5 (de) Wechselrichtervorrichtung
DE112016005574B4 (de) Halbleitermodule
DE112016003111T5 (de) Leistungs-halbleitermodul
DE102017222481A1 (de) Leistungsmodul für Leistungsumwandlungseinrichtung, Leistungsumwandlungseinrichtung und elekktrische Rotationsvorrichtung mit integriertem Steuergerät
DE112015003784T5 (de) Halbleiter-Leistungsmodul und Halbleiteransteuerungsvorrichtung
DE102016103788A1 (de) Kunststoffkühler für Halbleitermodule
DE112015004684T5 (de) Halbleitermodul
DE10216015A1 (de) Überspannungsschutzschaltung
DE102020124764A1 (de) Intelligentes Hochspannungsrelais
DE102007047727B4 (de) Halbleitervorrichtung, welche eine integrierte Schaltung mit hoher Rückseiten-Spannungsfestigkeit verwendet
DE112013007243T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE112017001590T5 (de) Leistungsumwandlungsvorrichtung
DE102012209284A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE102016212032A1 (de) Halbleitermodul

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131001