DE102015108318A1

DE102015108318A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102015108318A1
Application number: DE102015108318.3A
Authority: DE
Inventors: Yosuke Osanai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2015-12-03
Also published as: US20150346038A1; JP6070635B2; JP2015228771A; CN105186837A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfasst ein Schaltelement; eine erste Rückflussdiode, die umgekehrt parallel zu dem Schaltelement geschaltet ist; einen Stromweg, der parallel zu der ersten Rückflussdiode geschaltet ist; eine zweite Rückflussdiode, die in den Stromweg in Reihe eingefügt ist; und ein Temperaturerfassungsteil, das konfiguriert ist zum Erfassen einer Temperatur basierend auf einer Differenzspannung zwischen einer Durchlassspannung der ersten Rückflussdiode und einer Durchlassspannung der zweiten Rückflussdiode. Eine Stromdichte der ersten Rückflussdiode und eine Stromdichte der zweiten Rückflussdiode sind voneinander verschieden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik
Es ist eine Halbleitervorrichtung bekannt, bei der eine Temperatur eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT: "Insulated Gate Bipolar Transistor") unter Verwendung einer Temperaturabhängigkeit der Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung einer Diode überwacht wird (siehe zum Beispiel japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2013-183595 ). Bei dieser Halbleitervorrichtung wird die Temperatur von dem IGBT, zu dem eine Rückflussdiode umgekehrt parallel geschaltet ist, als Folge der Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung einer Temperaturerfassungsdiode überwacht, die auf dem gleichen Chip installiert ist wie der der Erfassung unterzogene IGBT.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Halbleitervorrichtung ein Schaltelement; eine erste Rückflussdiode, die umgekehrt parallel zu dem Schaltelement geschaltet ist; einen Stromweg, der parallel zu ersten Rückflussdiode geschaltet ist; eine zweite Rückflussdiode, die in den Stromweg in Reihe eingefügt ist; und ein Temperaturerfassungsteil, das konfiguriert ist zum Erfassen einer Temperatur basierend auf einer Differenzspannung zwischen einer Durchlassspannung der ersten Rückflussdiode und einer Durchlassspannung der zweiten Rückflussdiode. Eine Stromdichte der ersten Rückflussdiode und eine Stromdichte der zweiten Rückflussdiode sind voneinander verschieden.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlicher, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine Konfiguration eines Beispiels einer Halbleitervorrichtung;
2 veranschaulicht ein Beispiel einer Temperaturabhängigkeit der Durchlassspannung einer Diode;
3 veranschaulicht ein Beispiel einer Temperaturabhängigkeit der Durchlassspannungsdifferenz zwischen Dioden mit unterschiedlichen Stromdichten;
4 veranschaulicht eine Konfiguration eines weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung;
5 veranschaulicht eine Konfiguration eines Beispiels einer Leistungswandlungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Halbleitervorrichtungen;
6 veranschaulicht eine Konfiguration eines noch weiteren Beispiels einer Halbleitervorrichtung; und
7 veranschaulicht eine Konfiguration eines weiteren Beispiels einer Leistungswandlungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Halbeitervorrichtungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im vorstehend beschriebenen Stand der Technik stellt eine Rückflussdiode, die umgekehrt parallel zu einem Schaltelement wie etwa einem IGBT geschaltet ist, eine Art Wärmeerzeugungsquelle dar. Daher kann im Stand der Technik, bei dem die Durchlassspannung der von der Rückflussdiode separaten Temperaturerfassungsdiode erfasst wird, die Temperaturerfassungsgenauigkeit herabgesetzt sein, da zur Übertragung von Wärme von der Rückflussdiode an die Temperaturerfassungsdiode Zeit erforderlich ist.
Weiterhin wird die Temperaturabhängigkeit der Durchlassspannung einer Diode stärker herabgesetzt, wenn die Stromdichte der Diode größer ist. Daher kann die Temperaturerfassungsgenauigkeit abhängig von der Stromdichte der Rückflussdiode herabgesetzt sein, wenn die Temperatur durch Erfassung der Durchlassspannung der Rückflussdiode erfasst wird, die umgekehrt parallel zu dem Schaltelement geschaltet ist.
Eine Aufgabe der Ausführungsbeispiele besteht darin, Halbleitervorrichtungen bereitzustellen, bei denen es möglich ist, eine Temperatur mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
Nachstehend werden die Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben.
1 veranschaulicht eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung, die ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung darstellt. Die Ansteuervorrichtung umfasst einen Transistor S1, eine erste Diode D1, einen Pfad bzw. Verbundungsweg 31, eine zweite Diode D2 und eine Temperaturerfassungsschaltung 50.
Der Transistor S1 stellt ein Beispiel eines Schaltelements dar. Die erste Diode D1 stellt ein Beispiel einer ersten Rückflussdiode dar, die umgekehrt parallel zu dem Transistor S1 geschaltet ist. Der Pfad 31 stellt ein Beispiel eines Stromwegs dar, der parallel zu der ersten Diode D1 geschaltet ist. Die zweite Diode D2 stellt ein Beispiel einer zweiten Rückflussdiode dar, die in den Pfad 31 in Reihe eingefügt bzw. eingebaut ist. Die Temperaturerfassungsschaltung 50 stellt ein Beispiel eines Temperaturerfassungsteils dar, das zum Erfassen einer Temperatur basierend auf der Differenzspannung ∆VF zwischen der Durchlassspannung VF1 der ersten Diode D1 und der Durchlassspannung VF2 der zweiten Diode D2 konfiguriert ist.
2 veranschaulicht ein Beispiel einer Temperaturabhängigkeit der Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung VF einer Diode. Wenn ein Strom durch eine Diode fließt, wird die Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung VF zwischen der Anode und der Kathode der Diode erzeugt. Die Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung VF der Diode hat eine negative bzw. fallende Temperaturcharakteristik, wobei sie fällt, wenn die Temperatur steigt. Auch ist die Temperaturabhängigkeit der Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung VF derart, dass sie reduziert wird, wenn die Stromdichte größer wird. Mit anderen Worten, wie es in 2 gezeigt ist, fällt die Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung VF bei der größeren Stromdichte im Vergleich zu der kleineren Stromdichte, selbst wenn die Temperatur steigt, nicht leicht bzw. zügig ab.
Daher, wie es in 2 gezeigt ist, steigt die Differenzspannung zwischen der Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung der Diode mit der größeren Stromdichte und der Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung der Diode mit der kleineren Stromdichte sukzessive, wenn die Temperatur steigt. Mit anderen Worten hat die Differenzspannung ∆VF zwischen der Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung der Diode mit der größeren Stromdichte und der Durchlass- bzw. Vorwärtsspannung der Diode mit der kleineren Stromdichte eine positive bzw. steigende Temperaturcharakteristik, wobei sie, wie es in 3 gezeigt, proportional steigt, wenn die Temperatur steigt.
Daher ist bei der Ansteuervorrichtung gemäß 1 die Stromdichte der zweiten Diode D2 kleiner eingestellt bzw. festegelegt als die Stromdichte der ersten Diode D1. Selbst unter einer Bedingung, in der die Temperatur relativ hoch ist, ist die Temperaturerfassungsschaltung 50 zur Erfassung der Temperatur mit hoher Genauigkeit basierend auf der Differenzspannung ∆VF zwischen der Durchlassspannung VF1 der ersten Diode D1 und der Durchlassspannung VF2 der zweiten Diode D2 fähig.
Ferner sind wohl die erste Diode D1 als auch die zweite Diode D2 Rückflussdioden, wobei der Rückflussstrom (der durch Durchlass- bzw. Vorwärtsstrom) während der Ausschaltperiode des Transistors S1 fließt. Daher sind die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 Selbst Wärmeerzeugungsquellen, wo große Wärmeverluste infolge der Durchlassspannungen und der Durchlassströme erzeugt werden. Durch Verwendung der Durchlassspannungen der Wärmeerzeugungsquellen selbst (mit anderen Worten der Durchlassspannung VF1 der ersten Diode D1 und der Durchlassspannung VF2 der zweiten Diode D2) zur Erfassung der Temperatur ist es daher möglich, eine Herabsetzung der Temperaturerfassungsgenauigkeit zu vermeiden, die ansonsten infolge einer Wärmeübertragungsverzögerung herabgesetzt wäre. Somit ist es möglich, die Temperaturerfassungsgenauigkeit zu verbessern.
Weiterhin haben sowohl die erste Diode D1 als auch die zweite Diode D2 die Funktion zum Fließenlassen der Durchlassströme und die Funktion zum Erfassen der Temperatur. Im Vergleich zu einem Fall der speziellen Bereitstellung von Dioden zum Erfassen der Temperatur separat von Rückflussdioden ist es daher möglich, die Ansteuervorrichtung 1 zu miniaturisieren und deren Kosten zu reduzieren.
Als Folge dessen, dass die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 auf einem Chip 20 installiert sind, auf dem der Transistor S1 installiert ist, ist es ferner möglich, die Temperatur des Transistors S1, der auf dem gleichen Chip installiert ist wie die erste Diode D1 und die zweite Diode D2, mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
Als Nächstes wird die Konfiguration gemäß 1 ausführlicher beschrieben.
Die Ansteuervorrichtung 1 ist zum Beispiel eine Halbleiteschaltung, die eine induktive Last (zum Beispiel eine Induktionsspule, einen Motor oder dergleichen) ansteuert bzw. antreibt, die zwischen einem ersten leitenden Teil 61 und einem zweiten leitenden Teil 62 verbunden ist, indem der Transistor S1 in einer Art und Weise angesteuert bzw. angetrieben wird, dass er eingeschaltet und ausgeschaltet wird.
Der leitende Teil 61 ist ein Stromweg, der leitend zum Beispiel mit einem Energiequellenteil höheren elektrischen Potentials wie etwa der positiven Elektrode einer Energiequelle verbunden ist, und der mit dem Energiequellenteil höheren elektrischen Potentials über ein weiteres Schaltelement oder eine Last indirekt verbunden sein kann. Der leitende Teil 62 ist ein Stromweg, der leitend zum Beispiel mit einem Energiequellenteil niedrigeren elektrischen Potentials wie etwa der negativen Elektrode der Energiequelle (zum Beispiel einem Teil mit elektrischem Massepotential) verbunden ist, und der mit dem Energiequellenteil niedrigeren elektrischen Potentials über ein weiteres Schaltelement oder eine Last indirekt verbunden sein kann.
Als eine Vorrichtung, in der ein oder mehrere der Ansteuervorrichtungen verwendet werden, kann zum Beispiel eine Leistungswandlungsvorrichtung bzw. ein Umrichter genannt werden, bei der durch eine Ansteuerung des Transistors S1 in einer Art und Weise, dass dieser eingeschaltet und ausgeschaltet wird, Leistung bzw. Energie zwischen einem Eingang und einem Ausgang gewandelt wird. Als spezielle Beispiele der Leistungswandlungsvorrichtung bzw. des Umrichters können ein Konverter, der Gleichstromleistung erhöht oder reduziert, ein Inverter, der Leistung zwischen Gleichstromleistung und Wechselstromleistung wandelt, und so weiter genannt werden.
Der Transistor S1 ist zum Beispiel ein IGBT mit dem Gateanschluss G, dem Kollektoranschluss C und dem Emitteranschluss E. Der Gateanschluss G ist zum Beispiel ein Steueranschluss, der mit einer Gateansteuerschaltung 40 verbunden ist. Der Kollektoranschluss C ist zum Beispiel ein erster Hauptanschluss, der mit einem Verbindungspunkt "a" verbunden ist, und der über den Verbindungspunkt "a" mit dem leitenden Teil 61 verbunden ist. Der Emitteranschluss E ist zum Beispiel ein zweiter Hauptanschluss, der mit einem Verbindungspunkt "d" verbunden ist, und der über den Verbindungspunkt "d" mit dem leitenden Teil 62 verbunden ist.
Die erste Diode D1 ist ein Gleichrichtungselement, das zum Beispiel die Anode mit dem Emitteranschluss E verbunden hat und die Kathode mit dem Kollektoranschluss C verbunden hat. Die Anode der ersten Diode D1 ist eine p-Typ-Elektrode, die mit dem Verbindungspunkt "d" verbunden ist, mit dem der Emitteranschluss E verbunden ist, und die über den Verbindungspunkt "d" mit dem leitenden Teil 62 verbunden ist. Die Kathode der ersten Diode D1 ist eine n-Typ-Elektrode, die mit dem Verbindungspunkt "a" verbunden ist, mit dem der Kollektoranschluss C verbunden ist, und die über den Verbindungspunkt "a" mit dem leitenden Teil 61 verbunden ist.
Der Pfad 31 ist zum Beispiel ein Stromweg, der ein Ende hat, das mit dem Verbindungspunkt "d" verbunden hat und über den Verbindungspunkt "d" mit den leitenden Teil 62 verbunden ist, und das andere Ende hat, das mit dem Verbindungspunkt "a" verbunden ist und über den Verbindungspunkt "a" mit dem leitenden Teil 61 verbunden ist.
Die zweite Diode D2 ist zum Beispiel ein Gleichrichtungselement mit der Anode, die über den Verbindungspunkt "b" mit dem Spannungserfassungsteil der Temperaturerfassungsschaltung 50 verbunden ist, und der Kathode, die über den Verbindungspunkt "a" mit dem Kollektoranschluss C verbunden ist.
Die Ansteuervorrichtung 1 umfasst zum Beispiel einen Widerstand R1, der in den Pfad 31 in Reihe eingefügt bzw. eingebaut ist. Dadurch wird/ist während einer Ausschaltperiode des Transistors S1 der Stromwert eines Stroms I₂, der von dem leitenden Teil 62 an die zweite Diode D2 zurückfließt, kleiner als der Stromwert eines Stroms I₁, der von dem leitenden Teil 62 an die erste Diode D1 zurückfließt. Als Folge hiervon ist es möglich, die Stromdichte der zweiten Diode D2 kleiner zu machen als diejenige der ersten Diode D1. Der Widerstand R1 ist zum Beispiel zwischen der Anode der zweiten Diode D2 und der Anode der ersten Diode D1 geschaltet. Der Strom I₁ ist ein Strom, der in der Durchlass- bzw. Vorwärtsrichtung der ersten Diode D1 fließt, und der Strom I₂ ist ein Strom, der in der Durchlass- bzw. Vorwärtsrichtung der zweiten Diode D2 fließt.
Durch Überwachen/-prüfen bzw. Beobachten einer Abfühlspannung Vse, die zum Beispiel als Folge dessen erzeugt wird, dass ein Strom durch den Widerstand R1 fließt, erfasst die Temperaturerfassungsschaltung 50 die Differenzspannung ∆VF zwischen der Durchlassspannung VF1 der ersten Diode D1 und der Durchlassspannung VF2 der zweiten Diode D2. Die Abfühlspannung Vse ist zum Beispiel eine Spannung, die zwischen den zwei Enden des Widerstands R1 als Folge des Stroms I₂ erzeugt wird, der durch den Widerstand R1 fließt.
Wenn die Spannung an dem Emitteranschluss E (mit anderen Worten dem Verbindungspunkt "d") als Referenzspannung angenommen wird, ist die Kollektorspannung Vm an dem Kollektoranschluss C (mit anderen Worten dem Verbindungspunkt "a") gleich –VF1 (Vm = –VF1), während die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 mit Energie versorgt werden/sind. Daher wird, während die erste Diode D1 und die zweite Diode D2 mit Energie versorgt werden/sind, die Abfühlspannung Vse (mit anderen Worten die Spannung an dem Verbindungspunkt "b") ausgedrückt durch: Vse = Vm + VF2 = VF2 – VF1 < 0
Daher ist es möglich, in der Temperaturerfassungsschaltung 50 die Differenzspannung ∆VF zwischen der Durchlassspannung VF1 und der Durchlassspannung VF2 zu erfassen, indem die Abfühlspannung Vse überwacht wird, die durch den Widerstand R1 erzeugt wird, der in den Pfad 31 in Reihe eingefügt bzw. eingebaut. Das heißt, dass der Widerstand R1 sowohl eine Funktion als ein Begrenzungswiderstand zum Verringern der Stromdichte der zweiten Diode D2 als auch eine Funktion als ein Erfassungswiderstand zum Erfassen der Differenzspannung ∆VF aufweist.
Beziehungen zwischen der Durchlassspannung VF der Diode und dem Durchlassstrom I, der durch die Diode fließt, können durch FORMEL 1 unter Verwendung der Shockley-Diodenformel ausgedrückt werden, wobei Is einen umgekehrten Sättigungsstrom bezeichnet und V_T eine Thermospannung bezeichnet.
Es ist zu beachten, dass "–1" in der Klammer {} von FORMEL 1 im Vergleich zu "Exp(VF/V_T)" hinreichend klein ist und daher ignoriert werden kann. Als Folge hiervon wird FORMEL 2 erhalten. Dann wird FORMEL 2 umgeformt, und dadurch kann die Durchlassspannung VF durch FORMEL 3 ausgedrückt werden.
Auch stimmt die Abfühlspannung Vse mit "VF2 – VF1" überein, wie es vorstehend erwähnt ist. Daher kann die Abfühlspannung Vse unter Verwendung von FORMEL 3 und FORMEL 4 durch FORMEL 5 ausgedrückt werden.
Dabei bezeichnet k die Boltzmann-Konstante; bezeichnet T die absolute Temperatur; bezeichnet q die elektrische Elementarladung; bezeichnet I₁ den Durchlassstrom, der durch die erste Diode D1 fließt; bezeichnet I₂ den Durchlassstrom, der durch die zweite Diode D2 fließt; bezeichnet Is₁ den umgekehrten Sättigungsstrom der ersten Diode D1; und bezeichnet Is₂ den umgekehrten Sättigungsstrom der zweiten Diode D2.
Ein umgekehrter Sättigungsstrom Is steht in Proportionalität zu der Übergangs- bzw. Sperrschichtfläche einer Diode. Daher bezeichnet (Is₁/Is₂) ein Übergangs- bzw. Sperrschichtflächenverhältnis zwischen der ersten Diode D1 und der zweiten Diode D2, d.h. das Größenverhältnis S. Daher kann, als Folge einer Umformung von FORMEL 5, die absolute Temperatur T durch FORMEL 6 ausgedrückt werden.
Dabei bezeichnet n (= I₁/I₂) das Verhältnis des Stroms I₁, der durch die erste Diode D1 fließt, und des Stroms I₂, der durch die zweite Diode D2 fließt (= Abfühlverhältnis) (wobei n > S gilt).
Somit sind q und k bekannte Werte, und sind auch n und S bekannte Konstruktionswerte. Somit ist die Temperaturerfassungsschaltung 50 fähig, die absolute Temperatur T gemäß FORMEL 6 durch Erfassung der Abfühlspannung Vse zu schätzen.
Die Temperaturerfassungsschaltung 50 gibt zum Beispiel eine Temperaturinformation gemäß der erfassten Abfühlspannung Vse aus. Als die Temperaturinformation kann zum Beispiel der Erfassungswert der Differenzspannung ∆VF (mit anderen Worten die Abfühlspannung Vse), der Schätzwert der absoluten Temperatur T oder dergleichen genannt werden.
Die Ansteuervorrichtung 1 umfasst zum Beispiel eine Gateansteuerschaltung 40. Die Gateansteuerschaltung 40 schaltet den Transistor S1 gemäß einem Ansteuersignal ein und aus. Das Ansteuersignal ist ein Befehlssignal zum Ein- und Ausschalten des Transistors S1 und ein Signal (zum Beispiel ein Pulsbreitenmodulationssignal), das durch eine externe Vorrichtung wie etwa einen Mikrocomputer geliefert wird, die eine Hostvorrichtung der Ansteuervorrichtung darstellt.
4 veranschaulicht eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung 2, die ein weiteres Beispiel einer Halbleitervorrichtung darstellt. Eine Beschreibung der gleichen Konfiguration und der gleichen vorteilhaften Effekte wie diejenigen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wird ausgelassen. Wie es in 4 gezeigt ist, kann der in den Pfad 31 in Reihe eingefügte bzw. eingebaute Widerstand R1 zwischen der Kathode der zweiten Diode D2 und der Kathode der ersten Diode D1 geschaltet sein.
Wenn die Spannung an dem Emitteranschluss E (mit anderen Worten dem Verbindungspunkt "d) als Referenzspannung angenommen wird, kann die Abfühlspannung Vse in dem Fall von 4, während die erste Diode D1 und die zweite Diode mit Energie versorgt werden/sind, ausgedrückt werden durch: Vse = –VF2 – (–VF1) = VF1 – VF2 > 0
Daher ist die Temperaturerfassungsschaltung 50 zum Erfassen der Differenzspannung ∆VF zwischen der Durchlassspannung VF1 und der Durchlassspannung VF2 fähig, indem die Abfühlspannung Vse überwacht wird, die durch den Widerstand R1 erzeugt wird, der in den Pfad 31 in Reihe eingefügt bzw. eingebaut ist. Das heißt, dass die Widerstand R1 sowohl eine Funktion als ein Begrenzungswiderstand zum Verringern der Stromdichte der zweiten Diode D2 als auch eine Funktion als Erfassungswiderstand zum Erfassen der Differenzspannung ∆VF aufweist.
5 veranschaulicht eine Konfiguration eines Beispiels einer Leistungswandlungsvorrichtung 101 mit einer Vielzahl von Halbleitervorrichtungen. Eine Beschreibung der gleichen Konfiguration und der gleichen vorteilhaften Effekte wie denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird ausgelassen.
Die Leistungswandlungsvorrichtung bzw. der Umrichter 101 umfasst zwei Ansteuervorrichtungen 3L und 3H, und sie umfasst eine Armschaltung 66, in der Transistoren, die auf einer oberen Seite und einer unteren Seite eines Zwischenknotens 65 bereitgestellt sind, mit dem eine induktive Last 70 verbunden ist, in Reihe geschaltet sind. Wenn die Leistungswandlungsvorrichtung 101 als ein Inverter zum Ansteuern bzw. Antreiben eines dreiphasigen Motors verwendet wird, umfasst die Leistungswandlungsvorrichtung 101 drei der Armschaltungen 66, die parallel bereitgestellt sind, wobei die Anzahl (drei) von diesen gleich der Anzahl von Phasen des dreiphasigen Motors ist.
Ein leitender Teil 61H, der mit dem Transistor S12 der oberen Seite verbunden ist, ist leitend mit einem Energiequellenteil höheren elektrischen Potentials 63 verbunden. Ein leitender Teil 62H, der mit dem Transistor S12 verbunden ist, ist über den Transistor S11 der unteren Seite oder die Last 70 indirekt mit einem Energiequellenteil niedrigeren elektrischen Potentials 64 verbunden. Andererseits ist ein leitender Teil 62L, der mit dem Transistor S11 der unteren Seite verbunden ist, leitend mit dem Energiequellenteil niedrigeren elektrischen Potentials 64 verbunden. Ein leitender Teil 61L, der mit dem Transistor S11 verbunden ist, ist über den Transistor S12 oder die Last 70 indirekt mit dem Energiequellenteil höheren elektrischen Potentials 63 verbunden.
Jede der Ansteuervorrichtungen 3L und 3H stellt ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung dar, und die Ansteuervorrichtungen 3L und 3H haben die gleichen Schaltungskonfigurationen zueinander. Als Folge hiervon wird eine ausführliche Beschreibung der Ansteuervorrichtung 3L nachstehend auch auf die Ansteuervorrichtung 3H anwendbar sein.
Die Ansteuervorrichtung 3L umfasst den Transistor S11 als ein Beispiel eines Schaltelements. Der Transistor S11 ist ein spannungsgesteuertes Schaltelement mit isoliertem Gate, das eine Stromabfühlfunktion aufweist, und er hat den Gateanschluss G, den Kollektoranschluss C, den Emitteranschluss E und einen Abfühlemitteranschluss SE.
Der Gateanschluss G ist ein Steueranschluss, der zum Beispiel mit der Gateansteuerschaltung 40 einer Steuerschaltung 91L verbunden ist. Der Kollektoranschluss C ist ein erster Hauptanschluss, der zum Beispiel mit einem Verbindungspunkt "a" verbunden ist, und der über den Verbindungspunkt "a" mit dem leitenden Teil 61L verbunden ist. Der Emitteranschluss E ist ein zweiter Hauptanschluss, der zum Beispiel mit einem Verbindungspunkt "d" verbunden ist, und der über den Verbindungspunkt "d" mit dem leitenden Teil 62L verbunden ist. Der Abfühlemitteranschluss SE ist ein Abfühlanschluss, der zum Beispiel mit einem Verbindungspunkt "b" verbunden ist, und der über den Verbindungspunkt "b" mit der Temperaturerfassungsschaltung 50 und einer Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 verbunden ist.
Der Transistor S11 umfasst einen Haupttransistor 12 und einen Abfühltransistor 13. Der Haupttransistor 12 und der Abfühltransistor 13 sind Schaltelemente wie etwa IGBTs. Der Abfühltransistor 13 ist mit dem Haupttransistor 12 parallel geschaltet. Jeder des Haupttransistors 12 und des Abfühltransistors 13 kann eine Vielzahl von Zellentransistoren umfassen.
Die jeweiligen Gateelektroden des Haupttransistors 12 und des Abfühltransistors 13 sind Steuerelektroden, die gemeinsam mit dem Gateanschluss G des Transistors S11 verbunden sind. Die jeweiligen Kollektorelektroden des Haupttransistors 12 und des Abfühltransistors 13 sind erste Hauptelektroden, die gemeinsam mit dem Kollektoranschluss C des Transistors S11 verbunden sind. Die Emitterelektrode des Haupttransistors 12 ist eine zweite Hauptelektrode, die mit dem Emitteranschluss E des Transistors S11 verbunden ist. Die Abfühlemitterelektrode des Transistors 13 ist eine Abfühlelektrode, die mit dem Abfühlemitteranschluss SE des Transistors S11 verbunden ist.
Der Haupttransistor 12 ist ein Beispiel eines Schaltelements. Der Abfühltransistor 13 ist ein Beispiel eines Abfühlschaltelements, das einen Strom erzeugt, der im Einklang steht mit einem Strom, der durch den Haupttransistor 12 fließt, sowie eines Abfühlelements, durch das ein größerer Strom fließt, wenn der durch den Haupttransistor 12 fließende Strom größer ist. Der Abfühltransistor 13 gibt zum Beispiel einen Abfühlstrom Ise in Proportionalität zu einem Hauptstrom Ie aus, der durch den Haupttransistor 12 fließt.
Zum Beispiel wird ein Kollektorstrom, der von dem Kollektoranschluss C in den Transistor S11 fließt, in den Hauptstrom Ie, der durch den Haupttransistor 12 fließt, und den Abfühlstrom Ise, der durch den Abfühltransistor 13 fließt, in einem Abfühlverhältnis "m" auf-/geteilt. Der Abfühlstrom Ise ist ein Strom, der in dem Abfühlverhältnis "m" gemäß dem Hauptstrom Ie fließt, und ein Strom, der in seinem Stromwert durch das Abfühlverhältnis "m" ausgehend von bzw. gegenüber dem Hauptstrom Ie reduziert ist. Das Abfühlverhältnis "m" wird zum Beispiel gemäß dem Verhältnis zwischen der Fläche der Emitterelektrode des Haupttransistors 12 und der Fläche der Abfühlemitterelektrode des Abfühltransistors 13 bestimmt.
Der Hauptstrom Ie fließt durch die Kollektorelektrode und die Emitterelektrode des Haupttransistors 12 und wird von dem Emitteranschluss E ausgegeben. Der Hauptstrom Ie, der von dem Emitteranschluss E ausgegeben wird, fließt dann über den Verbindungspunkt "d" durch den leitenden Teil 62L. Der Hauptstrom Ie ist ein Strom in einer Richtung, die umgekehrt zu einem Diodenstrom I₁ ist, der durch eine Hauptdiode D11 in deren Durchlass- bzw. Vorwärtsrichtung fließt.
Der Abfühlstrom Ise fließt durch die Kollektorelektrode und die Abfühlemitterelektrode des Abfühltransistors 13 und wird von dem Abfühlemitteranschluss SE ausgegeben. Der Abfühlstrom Ise, der von dem Abfühlemitteranschluss SE ausgegeben wird, fließt dann über den Widerstand R1 und den Verbindungspunkt "d" durch den leitenden Teil 62L. Der Abfühlstrom Ise ist ein Strom in einer Richtung, die umgekehrt zu einem Abfühldiodenstrom I₂ ist, der durch eine Abfühldiode D12 in deren Durchlass- bzw. Vorwärtsrichtung fließt.
Die Ansteuervorrichtung 3L umfasst die Hauptdiode D11 und die Abfühldiode D12. Die Hauptdiode D11 stellt ein Beispiel einer ersten Rückflussdiode dar, die umgekehrt parallel zu dem Haupttransistor 12 geschaltet ist.
Die Abfühldiode D12 stellt ein Beispiel einer zweiten Rückflussdiode dar, die in den Pfad 31 in Reihe eingefügt bzw. eingebaut ist, der parallel zu der Hauptdiode D11 geschaltet ist. Die Abfühldiode D12 stellt ein Beispiel einer Abfühldiode, die einen Abfühlstrom erzeugt, der im Einklang steht mit einem Strom, der durch die Hauptdiode D11 fließt, sowie eines Abfühlelements, durch das ein größerer Strom fließt, wenn der durch die Hauptdiode D11 fließende Strom größer ist, dar. Die Abfühldiode D12 gibt zum Beispiel den Abfühldiodenstrom I₂ aus, der proportional zu dem Diodenstrom I₁ ist, der durch die Hauptdiode D11 fließt.
Der Abfühldiodenstrom I₂ ist ein Strom, der mit einem Abfühlverhältnis "n" gemäß dem Diodenstrom I₁ fließt, und ein Strom, der in seinem Stromwert durch das Abfühlverhältnis "n" ausgehend von bzw. gegenüber dem Diodenstrom I₁ reduziert ist. Der Abfühldiodenstrom I₂ ist ein Strom, der in der Durchlass- bzw. Vorwärtsrichtung der Abfühldiode D12 fließt.
Die Anode der Abfühldiode D12 ist mit dem Verbindungspunkt "b" verbunden, mit dem der Abfühlemitteranschluss SE verbunden ist, und ist eine p-Typ-Elektrode, die über den Verbindungspunkt "b" mit dem Spannungserfassungsteil der Temperaturerfassungsschaltung 50 verbunden ist. Die Kathode der Abfühldiode D12 ist mit dem Verbindungspunkt "a" verbunden, mit dem der Kollektoranschluss C verbunden ist, und ist eine n-Typ-Elektrode, die über den Verbindungspunkt "a" mit dem leitenden Teil 61 verbunden ist.
Die Temperaturerfassungsschaltung 50 erfasst die Differenzspannung ∆VF zwischen der Durchlassspannung VF1 der Hauptdiode D11 und der Durchlassspannung VF2 der Abfühldiode D12 zum Beispiel durch Überwachung der negativen Abfühlspannung Vse, die als Folge dessen erzeugt wird, dass der Abfühldiodenstrom I₂ durch den Widerstand R1 fließt. In diesem Fall ist die Abfühlspannung Vse zum Beispiel eine Spannung, die zwischen den zwei Enden des Widerstands R1 als Folge des Abfühldiodenstroms I₂ erzeugt wird, der durch den Widerstand R1 fließt.
Während die Hauptdiode D11 und die Abfühldiode D12 mit Energie versorgt werden/sind, ist die Temperaturerfassungsschaltung 50 fähig, die absolute Temperatur T zum Beispiel durch Erfassung der Differenzspannung ∆VF zu schätzen, indem die negative Abfühlspannung Vse überwacht wird, die als Folge des durch den Widerstand R1 fließenden Abfühldiodenstroms I₂ erzeugt wird.
Die Ansteuervorrichtung 3L umfasst die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80. die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 stellt ein Beispiel eines Anormalitätserfassungsteils dar, das eine Anormalität in/von dem Hauptstrom Ie, der durch den Haupttransistor 12 fließt, basierend auf der positiven Abfühlspannung Vse erfasst, die als Folge des den Widerstand R1 passierenden Abfühlstroms Ise erzeugt wird. In diesem Fall ist die Abfühlspannung Vse zum Beispiel die Spannung, die zwischen den zwei Enden des Widerstands R1 als Folge dessen erzeugt wird, dass der Abfühlstrom Ise durch den Widerstand R1 fließt.
Während der Transistor S11 mit Energie versorgt wird/ist, ist die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 fähig zu bestimmen, ob der Hauptstrom Ie ein anormaler Strom ist (zum Beispiel ein Überstrom oder ein Kurzschlussstrom), indem sie zum Beispiel die positive Abfühlspannung Vse, die als Folge des durch den Widerstand R1 fließenden Abfühlstroms Ise erzeugt wird, und eine vorbestimmte Referenzspannung vergleicht. Zum Beispiel bestimmt die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80, dass der Hauptstrom Ie ein Überstrom ist, wenn die positive Abfühlspannung Vse die vorbestimmte Referenzspannung übersteigt.
Die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 gibt ein Anormalstrom-Erfassungssignal gemäß der erfassten Abfühlspannung Vse aus. Als spezielle Beispiele des Anormalstrom-Erfassungssignals können zum Beispiel ein Erfassungswert der Differenzspannung ∆VF (mit anderen Worten die Abfühlspannung Vse) und ein Bestimmungssignal für einen anormalen Strom genannt werden.
Wenn eine Anormalität des Hauptstroms Ie durch die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 erfasst wird, wird zum Beispiel der Transistor S11 durch die Gateansteuerschaltung 40 ausgeschaltet. Als Folge dessen, dass der Transistor S11 ausgeschaltet wird/ist, werden der Haupttransistor 12 und der Abfühltransistor 13 ausgeschaltet, und dadurch ist es möglich, den anormalen Fluss des Hauptstroms Ie abzuschneiden bzw. zu unterbrechen.
Somit weist der Abfühlemitteranschluss SE sowohl eine Funktion zur Temperaturerfassung als auch eine Funktion zur Stromanormalitätserfassung auf, und dadurch ist es möglich, die gleichen Anschlüsse sowohl als Temperaturerfassungsanschlüsse als auch als Stromanormalitätserfassungsanschlüsse gemeinsam zu benutzen. Als Folge der gemeinsamen Benutzung der gleichen Anschlüsse sowohl als Temperaturerfassungsanschlüsse als auch als Stromanormalitätserfassungsanschlüsse ist es auch möglich, auch Leitungen bzw. Verdrahtungen, die zur Verbindung der Anschlüsse erforderlich sind, gemeinsam zu benutzen.
Weiterhin, wenn der Diodenstrom I₁ fließt, der von der Hauptdiode D11 der unteren Seite über den Zwischenknoten 65 an die Last 70 zurückfließt, ist die Temperaturerfassungsschaltung 50 der Steuerschaltung 91L zum Beispiel zur Erfassung der Temperatur des Transistors S11 der unteren Seite fähig. Andererseits ist die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 der Steuerschaltung 91L zur Erfassung einer Anormalität des Hauptstroms Ie fähig, der in den Haupttransistor 12 der unteren Seite fließt, wenn der Hauptstrom Ie von der Last 70 über den Zwischenknoten 65 in den Haupttransistor 12 der unteren Seite fließt. Als Folge dessen, dass die Hauptdiode D11 und die Abfühldiode D12 auf einem Chip 21 installiert sind, auf dem der Haupttransistor 12 der unteren Seite und der Abfühltransistor 13 installiert sind, ist es möglich, den vorteilhaften Effekt der Erfassung der Temperatur des Transistors S11 der unteren Seite mit hoher Genauigkeit zu steigern.
Andererseits ist die Temperaturerfassungsschaltung 50 der Steuerschaltung 91H zur Erfassung der Temperatur des Transistors S12 der oberen Seite fähig, wenn zum Beispiel der Diodenstrom I₁ fließt, der von der Last 70 über den Zwischenknoten 65 an die Hauptdiode D21 der oberen Seite zurückfließt. Andererseits ist die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 der Steuerschaltung 91H zur Erfassung einer Anormalität des Hauptstroms Ie fähig, der aus dem Haupttransistor 12 der oberen Seite heraus fließt, wenn der Hauptstrom Ie fließt, der von dem Haupttransistor der oberen Seite 12 über den Zwischenknoten 65 an die Last 70 fließt. Als Folge dessen, dass die Hauptdiode D21 und die Abfühldiode D22 auf einem Chip 22 installiert sind, auf dem der Haupttransistor 12 der oberen Seite und der Abfühltransistor 13 installiert sind, ist es möglich, den vorteilhaften Effekt der Erfassung der Temperatur des Transistors 12 der oberen Seite mit hoher Genauigkeit zu steigern.
6 veranschaulicht eine Konfiguration einer Ansteuervorrichtung 4, die ein noch weiteres Beispiel einer Halbleitervorrichtung darstellt. Eine Beschreibung der gleichen Konfiguration und der gleichen vorteilhaften Effekte wie diejenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird ausgelassen. Auch die Ansteuervorrichtung 4 kann auf eine Leistungswandlungsvorrichtung angewandt werden, wie etwa diejenige, die in 5 gezeigt ist.
Als Folge dessen, dass der Abfühlstrom Ise durch den Widerstand R1 fließt, wird die Abfühlspannung Vse gemäß der Höhe bzw. Stärke des Hauptstroms Ie zwischen den zwei Enden des Widerstands R1 erzeugt. Zum Beispiel ist die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 zur Erfassung der Höhe bzw. Stärke des Hauptstroms Ie fähig, indem sie den positiven Spannungswert der Abfühlspannung Vse erfasst.
Die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 kann zum Beispiel auch einen Komparator 81 aufweisen, wie es in 6 gezeigt ist. Der Komparator 81 vergleicht die Abfühlspannung Vse mit einer positiven Referenzspannung Vref1 und gibt das Anormalstrom-Erfassungssignal aus, das im Einklang steht mit der Vergleichsergebnis. Der Komparator 81 bestimmt, dass ein Überstrom (oder ein Kurzschlussstrom) durch den Transistor S1 fließt, wenn erfasst wird, dass die Abfühlspannung Vse größer ist als die positive Referenzspannung Vref1, und gibt das Anormalstrom-Erfassungssignal eines hohen Pegels aus.
Wenn das Anormalstrom-Erfassungssignal des hohen Pegels von der Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 ausgegeben wird, wird zum Beispiel der Transistor S1 durch die Gateansteuerschaltung 40 ausgeschaltet. Als Folge dessen, dass der Transistor S1 ausgeschaltet wird/ist, werden der Haupttransistor 12 und der Abfühltransistor 13 ausgeschaltet, und dadurch ist es möglich, den anormalen Fluss des Hauptstroms Ie abzuschneiden bzw. zu unterbrechen.
Andererseits wird als Folge dessen, dass der Abfühldiodenstrom I₂ durch den Widerstand R1 fließt, die Abfühlspannung Vse gemäß der Höhe bzw. Stärke des Diodenstroms I₁ zwischen den zwei Enden des Widerstands R1 erzeugt. Zum Beispiel ist die Temperaturerfassungsschaltung 50 zur Erfassung der Temperaturen der ersten Diode D1 und der zweiten Diode D2 oder der Temperaturen des Haupttransistors 12 und des Abfühltransistors 13 durch Erfassung des negativen Spannungswerts der Abfühlspannung Vse fähig. Auch kann die Temperaturerfassungsschaltung 50 zum Beispiel die Höhe bzw. Stärke des Diodenstroms I₁ durch Erfassung des negativen Spannungswerts der Abfühlspannung Vse erfassen.
Die Temperaturerfassungsschaltung 50 kann zum Beispiel einen Komparator 51 aufweisen, wie es in 6 gezeigt ist. Der Komparator 51 vergleicht die Abfühlspannung Vse mit einer negativen Referenzspannung Vref2 und gibt ein Überhitzungserfassungssignal aus, das im Einklang steht mit dem Vergleichsergebnis. Der Komparator 51 bestimmt, dass die erste Diode D1 oder der Haupttransistor 12 anormal erhitzt werden/sind, wenn erfasst wird, dass die Abfühlspannung Vse kleiner ist als die negative Referenzspannung Vref2, und gibt ein Überhitzungserfassungssignal eines niedrigen Pegels aus.
Wenn das Überhitzungserfassungssignal des niedrigen Pegels durch die Temperaturerfassungsschaltung 50 ausgegeben wird, wird zum Beispiel der Transistor S1 durch die Gateansteuerschaltung 40 ausgeschaltet. Als Folge dessen, dass der Transistor S1 ausgeschaltet wird/ist, werden der Haupttransistor 12 und der Abfühltransistor 13 ausgeschaltet, und dadurch ist es möglich, einen anormalen Temperaturanstieg der ersten Diode D1 oder des Haupttransistors 12 zu vermeiden.
Somit können der Widerstand R1 und der Abfühlemitteranschluss SE sowohl eine Funktion zur Anormalitätserfassung des Hauptstroms Ie als auch eine Funktion zur Temperaturerfassung aufweisen, und daher ist es möglich, die Ansteuervorrichtung 4 zu miniaturisieren und deren Kosten zu reduzieren.
7 veranschaulicht eine Konfiguration eines weiteren Beispiels einer Leistungswandlungsvorrichtung 102 mit einer Vielzahl von Halbleitervorrichtungen. Eine Beschreibung der gleichen Konfiguration und der gleichen vorteilhaften Effekte wie diejenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird ausgelassen.
Jede von Ansteuervorrichtungen 5L und 5H stellt ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung dar, und die Ansteuervorrichtungen 5L und 5H haben die gleichen Schaltungskonfigurationen zueinander. Somit ist eine ausführliche Beschreibung der Ansteuervorrichtung 5L nachstehend auch auf die Ansteuervorrichtung 5H anwendbar.
Der Transistor S11 stellt zum Beispiel IGBTs mit eingebauter Diode dar, wobei der Haupttransistor 12, der Abfühltransistor 13, die Hauptdiode D11 und die Abfühldiode D12 auf einem gemeinsamen Chip 21 installiert sind. Die IGBTs mit eingebauter Diode weisen eine Konfiguration auf, in der die Elektroden als die Anodenelektroden der Dioden und die Emitterelektroden von IGBTs gemeinsam benutzt werden, und die Elektroden als die Kathodenelektroden der Dioden und die Kollektorelektroden der IGBTs gemeinsam benutzt werden. Die IGBTs mit eingebauter Diode werden auch als rückwärts leitende IGBTs (RC-IGBTs: "Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistors") bezeichnet. Der Abfühlemitteranschluss SE ist ein Abfühlanschluss, der zum Beispiel mit dem Verbindungspunkt "b" verbunden ist, und der über den Verbindungspunkt "b" mit der Temperaturerfassungsschaltung 50 und einer Energielieferrichtung-Bestimmungsschaltung 85 verbunden ist.
Die Energielieferrichtung-Bestimmungsschaltung 85 stellt ein Beispiel eines Ausschaltsteuerteils dar, das einen Ausschaltzustand des Haupttransistors 12 basierend auf der Abfühlspannung Vse beibehält, die als Folge des an die Abfühldiode D12 zurückfließenden Abfühldiodenstroms I₂ erzeugt wird, der den Widerstand R1 passiert. Die Energielieferrichtung-Bestimmungsschaltung 85 ist fähig zur Bestimmung, dass der Transistor S11 mit Energie versorgt wird/ist, wenn die positive Abfühlspannung Vse erfasst wird, und zur Bestimmung, dass die Hauptdiode D11 mit Energie versorgt wird/ist, wenn die negative Abfühlspannung Vse erfasst wird.
Die Gateansteuerschaltung 40 behält den ausgeschalteten Zustand des Transistors S11 selbst dann bei, wenn das Ansteuersignal zum Einschalten des Transistors S11 zugeführt wird, während das Bestimmungssignal, das angibt, dass die Hauptdiode D11 mit Energie vorsorgt wird/ist, eingegeben wird. Dadurch ist es möglich, ein Umschalten des Haupttransistors 12 und des Abfühltransistors 13 von deren Ausschaltzuständen in deren Einschaltzustände zu vermeiden, während der Diodenstrom I₁ fließt. Auch ist es möglich, einen Anstieg von Verlusten in der Hauptdiode D11 und der Abfühldiode D12 infolge eines Einschaltens des Haupttransistors 12 und des Abfühltransistors 13, während der Diodenstrom I₁ fließt, zu vermeiden.
Die Temperaturerfassungsschaltung 50 erfasst die Differenzspannung ∆VF zwischen der Durchlassspannung VF1 der Hauptdiode D11 und der Durchlassspannung VF2 der Abfühldiode D12, indem zum Beispiel die negative Abfühlspannung Vse überwacht wird, die als Folge des durch den Widerstand R1 fließenden Abfühldiodenstroms I₂ erzeugt wird. Während die Hauptdiode D11 und die Abfühldiode D12 mit Energie versorgt werden/sind, ist die Temperaturerfassungsschaltung 50 zur Schätzung der absoluten Temperatur T zum Beispiel durch Erfassung der Differenzspannung ∆VF fähig, indem die negative Abfühlspannung Vse überwacht wird, die als Folge des durch den Widerstand R1 fließenden Abfühldiodenstroms I₂ erzeugt wird.
Die Energielieferrichtung-Bestimmungsschaltung 85 kann eine Funktion als ein Anormalitätserfassungsteil (zum Beispiel die Funktion der vorstehend beschriebenen Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80) aufweisen, das eine Anormalität des Hauptstroms Ie, der durch den Haupttransistor 12 fließt, basierend auf der positiven Abfühlspannung Vse erfasst, die als Folge des den Widerstand R1 passierenden Abfühlstroms Ise erzeugt wird.
Damit wurden die Halbleitervorrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Es können verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden, wie etwa Kombinationen oder Ersetzungen mit Teilen oder der Gesamtheit von anderen Ausführungsbeispielen, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel kann eine Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Halbleitervorrichtung mit einer Konfiguration sein, die durch ein oder mehrere integrierte Schaltungen ausgebildet ist, oder eine Halbleitervorrichtung mit einer Konfiguration sein, die durch diskrete Bauteile ausgebildet ist.
Auch können in einer Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendete Transistoren andere Schaltelemente als IGBTs sein, zum Beispiel n-Kanal- oder p-Kanal-Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) oder npn-Typ- oder pnp-Typ-Bipolartransisoren. Wenn MOSFETs verwendet werden, können die vorstehenden Beschreibungen derart gelesen werden, dass jeweils "Kollektor" durch "Drain" ersetzt wird und "Emitter" durch "Source" ersetzt wird.
Wenn Bipolartransistoren verwendet werden, können die vorstehenden Beschreibungen derart gelesen werden, dass jeweils "Gate" durch "Basis" ersetzt wird.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele veranschaulichen Fälle, in denen die Stromdichte der zweiten Rückflussdiode kleiner ist als die Stromdichte der ersten Rückflussdiode. Es ist jedoch auch möglich, die Temperatur mit hoher Genauigkeit auch in einem Fall zu erfassen, in dem die Stromdichte der ersten Rückflussdiode kleiner ist als die Stromdichte der zweiten Rückflussdiode.
Zum Beispiel ist es gemäß 1 möglich, die Stromdichte der ersten Diode D1 kleiner zu machen als die Stromdichte der zweiten Diode D2, indem die Verbindung des Widerstands R1 von einer Reihenschaltung mit der zweiten Diode D2 in eine Reihenschaltung mit der ersten Diode D1 geändert wird. Auf ähnliche Weise ist es zum Beispiel gemäß 5 möglich, die Stromdichte der Hauptdiode D11 kleiner zu machen als die Stromdichte der Abfühldiode D12, indem die Verbindung des Widerstands R1 von einer Reihenschaltung mit der Abfühldiode D12 in eine Reihenschaltung mit der Hauptdiode D11 geändert wird, wenn eine notwendige Bedingung erfüllt ist, wie etwa, dass die Anormalstrom-Erfassungsschaltung 80 nicht umfasst.
Da gemäß einem Ausführungsbeispiel eine erste Rückflussdiode und eine zweite Rückflussdiode Wärmeerzeugungsquellen darstellen, wobei als Folge der Durchlassspannungen der Wärmerzeugungsquellen diese selbst zur Temperaturerfassung verwendet werden, ist es möglich, die Temperatur mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Auch wird gemäß dem Ausführungsbeispiel, wenn die Stromdichte der ersten Rückflussdiode und die Stromdichte der zweiten Rückflussdiode voneinander verschieden sind, die Temperaturabhängigkeit der vorgenannten Differenzspannung im Vergleich zu der Temperaturabhängigkeit der Durchlassspannung einer einzelnen Rückflussdiode nicht einfach bzw. zügig reduziert. Somit ist es möglich, die Temperatur mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf und beansprucht den Prioritätsvorteil von der am 2. Juni 2014 eingereichten japanischen Prioritätsanmeldung Nr. 2014-114209 , deren gesamter Inhalt hiermit mittels Bezugnahme hierin eingebunden ist.
Eine Halbleitervorrichtung umfasst ein Schaltelement; eine erste Rückflussdiode, die umgekehrt parallel zu dem Schaltelement geschaltet ist; einen Stromweg, der parallel zu der ersten Rückflussdiode geschaltet ist; eine zweite Rückflussdiode, die in den Stromweg in Reihe eingefügt ist; und ein Temperaturerfassungsteil, das konfiguriert ist zum Erfassen einer Temperatur basierend auf einer Differenzspannung zwischen einer Durchlassspannung der ersten Rückflussdiode und einer Durchlassspannung der zweiten Rückflussdiode. Eine Stromdichte der ersten Rückflussdiode und eine Stromdichte der zweiten Rückflussdiode sind voneinander verschieden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013-183595 [0002]
JP 2014-114209 [0095]

Claims

Halbleitervorrichtung mit: einem Schaltelement; einer ersten Rückflussdiode, die umgekehrt parallel zu dem Schaltelement geschaltet ist; einem Stromweg, der parallel zu der ersten Rückflussdiode geschaltet ist; einer zweiten Rückflussdiode, die in den Stromweg in Reihe eingefügt ist; und einem Temperaturerfassungsteil, das konfiguriert ist zum Erfassen einer Temperatur basierend auf einer Differenzspannung zwischen einer Durchlassspannung der ersten Rückflussdiode und einer Durchlassspannung der zweiten Rückflussdiode, wobei eine Stromdichte der ersten Rückflussdiode und eine Stromdichte der zweiten Rückflussdiode voneinander verschieden sind.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Stromdichte der zweiten Rückflussdiode kleiner ist als die Stromdichte der ersten Rückflussdiode.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Temperaturerfassungsteil konfiguriert ist zum Erfassen der Differenzspannung durch Überwachen einer Spannung, die als Folge eines Stroms erzeugt wird, der durch einen Widerstand fließt, der in den Stromweg in Reihe eingefügt ist.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Widerstand zwischen einer Anode der zweiten Rückflussdiode und einer Anode der ersten Rückflussdiode geschaltet ist.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4, mit: einem Abfühlschaltelement, das konfiguriert ist zum Erzeugen eines Abfühlstroms, der im Einklang steht mit einem Strom, der durch das Schaltelement fließt; und einem Anormalitätserfassungsteil, das konfiguriert ist zum Erfassen einer Anormalität in dem Strom, der durch das Schaltelement fließt, basierend auf einer Abfühlspannung, die als Folge des durch den Widerstand fließenden Abfühlstroms erzeugt wird.
Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, mit: einem Ausschaltsteuerteil, das konfiguriert ist zum Beibehalten eines Ausschaltzustands des Schaltelements basierend auf einer Abfühlspannung, die als Folge eines durch die zweite Rückflussdiode fließenden Rückflussstroms erzeugt wird, der den Widerstand passiert.
Halbleitervorrichtung gemäß einen der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Rückflussdiode und die zweite Rückflussdiode auf einem Chip installiert sind, auf dem das Schaltelement installiert ist.