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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmlicherweise ist eine Ausgestaltung, in der ein IGBT mit ausgezeichneter Leistungsfähigkeit in einem Bereich hoher Stromstärken mit einem MOSFET mit ausgezeichneter Leistungsfähigkeit in einem Bereich niedriger Stromstärken kombiniert ist, als ein einen elektrischen Leistungswandler bildendes Halbleitermodul bekannt.
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Zum Beispiel offenbaren die Druckschriften
JP 5863599 und
JP 5805513 jeweils ein mit einem IGBT und einem MOSFET, die zueinander parallel geschaltet sind, versehenes Halbleitermodul (Leistungsmodul).
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Dieses Halbleitermodul ist dadurch vorteilhaft, dass es sowohl ausgezeichnete Eigenschaften eines IGBTs als auch eines MOSFETs aufweist.
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Beim Entwurf eines mit sowohl dem IGBT als auch dem MOSFET ausgestatteten Halbleitermoduls gibt es eine Anforderung, dass ein Auftreten thermischen Einflusses (auch als thermische Schädigung bezeichnet), sodass sich die beiden Schaltelemente gegenseitig thermisch beeinträchtigen, unterdrückt ist.
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In Reaktion auf diese Anforderung nimmt das in der Druckschrift
JP 58563599 offenbarte Halbleitermodul eine Struktur an, die den MOSFET mit hohem Wärmewiderstand nicht zwangsweise kühlt, sodass der IGBT wahrscheinlich thermischen Einfluss von dem MOSFET empfängt, wenn die Temperatur des MOSFETs hoch wird.
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Zudem ist das in der Druckschrift
JP 5805513 offenbarte Halbleitermodul so gebildet, dass ein Strom durch die Sammelschiene direkt unter dem MOSFET fließt, wenn der IGBT unter Spannung steht, und der MOSFET wahrscheinlich thermischen Einfluss von der sich in einem Zustand hoher Temperatur befindlichen Sammelschiene empfängt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme und hat zur Aufgabe, ein Halbleitermodul bereitzustellen, bei dem ein Schaltelement weniger wahrscheinlich thermischen Einfluss empfängt.
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Eine Ausgestaltung eines Halbleitermoduls beinhaltet einen IGBT und einen MOSFET, die zueinander parallel geschaltet sind, und auf demselben Gehäuserahmen bereitgestellt sind. Entweder ist der IGBT oder der MOSFET ein erstes Schaltelement und der verbleibende ist ein zweites Schaltelement, und das zweite Schaltelement ist an einer Position angeordnet, die von einem Leitungsweg des ersten Schaltelements in demselben Gehäuserahmen separiert ist.
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Eine andere Ausgestaltung eines Halbleitermoduls beinhaltet eine Vielzahl von Halbleiterelementpaaren, deren IGBTs und MOSFETs parallel zu einander geschaltet sind, wobei die Halbleiterelementpaare zwischen einer Hochpotentialseitenleitung und einer Niederpotentialseitenleitung einer Energieversorgung in Reihe geschaltet sind und auf demselben Gehäuserahmen bereitgestellt sind.
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Entweder ist eine Vielzahl von IGBTs oder eine Vielzahl von MOSFETs, die in der Vielzahl von Halbleiterelementpaaren beinhaltet sind, eine Vielzahl erster Schaltelemente und die verbleibende ist eine Vielzahl zweiter Schaltelemente.
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Die Vielzahl erster Schaltelemente wird vor der Vielzahl zweiter Schaltelemente angesteuert.
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Bei einem zwischen der Hochpotentialseitenleitung und einer Wechselstromausgangsleitung inmitten der Vielzahl von Halbleiterelementpaaren angeordneten Halbleiterelementpaar ist das zweite Schaltelement an einer von einem zwischen der Hochpotentialseitenleitung und der Wechselstromausgangsleitung über das erste Schaltelement ausgebildeten Leitungsweg separierten Position angeordnet.
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Bei einem zwischen der Niederpotentialseitenleitung und der Wechselstromausgangsleitung inmitten der Vielzahl von Halbleiterelementpaaren angeordneten Halbleiterelementpaar ist das zweite Schaltelement an einer von einem zwischen der Niederpotentialseitenleitung und der Wechselstromausgangsleitung über das erste Schaltelement ausgebildeten Leitungsweg separierten Position angeordnet.
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In dem Halbleitermodul der ersten im Obigen beschriebenen Ausgestaltung ist es weniger wahrscheinlich, dass das zweite Schaltelement durch in dem Leitungsweg des ersten Schaltelements erzeugte Wärme thermisch beeinflusst wird, wenn das erste Schaltelement angesteuert wird.
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Ebenso ist es weniger wahrscheinlich, dass das erste Schaltelement durch in dem Leitungsweg des zweiten Schaltelements erzeugte Wärme thermisch beeinflusst wird, wenn das zweite Schaltelement angesteuert wird.
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Das heißt, dass eine Beeinflussung durch den thermischen Einfluss, den die zwei Schaltelemente aufeinander haben können, unterdrückt werden kann.
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In dem Halbleitermodul der zweiten im Obigen beschriebenen Ausgestaltung ist es weniger wahrscheinlich, dass das zweite Schaltelement durch in dem Leitungsweg erzeugte Wärme thermisch beeinflusst ist, da das zweite Schaltelement nicht auf dem Leitungsweg des zuerst angesteuerten ersten Schaltelements angeordnet ist.
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Wie im obigen beschrieben ist es möglich ein Halbleitermodul, in dem es weniger wahrscheinlich ist, dass das Schaltelement thermischen Einfluss empfängt, gemäß jedem der im Obigen beschriebenen Ausgestaltungen bereitzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den zugehörigen Zeichnungen:
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1 zeigt einen schematischen Grundriss eines elektrischen Leistungswandlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des elektrischen Leistungswandlers aus 1;
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3 ist eine Seitenansicht des Halbleitermoduls aus 1 in einer Dickenrichtung;
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4 zeigt ein entlang einer Linie IV-IV aus 3 aufgezeichnetes Schnittbild;
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5 zeigt ein Wechselrichterschaltbild des elektrischen Leistungswandlers aus 1;
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6 zeigt ein Ersatzschaltbild des Halbleitermoduls aus 5;
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7 zeigt eine Abwandlung der Ersatzschaltung aus 6;
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8 zeigt ein Diagramm zur Erklärung einer Schaltsteuerung;
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9 ist ein Diagramm zur Erklärung eines Verlustes des Halbleiterelements;
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10 zeigt eine Seitenansicht, die eine Beziehung zwischen dem Halbleitermodul aus 5 und einem Fluss eines Kühlmittels in einem Kühlmittelkanal einer Kühlvorrichtung anzeigt;
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11 zeigt eine Abwandlung von 10;
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12 zeigt eine weitere Abwandlung von 10;
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13 ist eine Seitansicht eines Halbleitermoduls in einer Dickenrichtung in einem elektrischen Leistungswandler gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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14 ist ein entlang einer Linie XIV-XIV aus 13 aufgezeichnetes Schnittbild;
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15 ist ein Ersatzschaltbild des Halbleitermoduls aus 13;
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16 zeigt eine Abwandlung der Ersatzschaltung aus 15;
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17 zeigt eine Seitansicht, die eine Beziehung zwischen dem Halbleitermodul aus 13 und einem Fluss eines Kühlmittels in einem Kühlmittelkanal einer Kühlvorrichtung anzeigt; und
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18 zeigt eine Abwandlung von 17.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel bezüglich eines elektrischen Leistungswandlers unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass in den Zeichnungen der vorliegenden Spezifikation sofern nicht anders spezifiziert eine erste Richtung, die eine Stapelrichtung von Halbleitermodulen und Kühlleitungen ist, durch einen Pfeil X angezeigt ist, eine zweite Richtung, die eine longitudinale Richtung der Kühlleitung ist, durch einen Pfeil Y angezeigt ist, und eine dritte Richtung, die sowohl zu der ersten Richtung als auch zu der zweiten Richtung orthogonal ist, durch einen Pfeil Z angezeigt ist.
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Ein elektrischer Leistungswandler des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist ein Gerät, das elektrische Leistung umwandelt.
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Dieser elektrische Leistungswandler ist zum Beispiel in einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder ähnlichem eingebaut, und wird als ein Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichstromleistung in zum Antreiben eines Antriebsmotors notwendige Wechselstromleistung verwendet, und wird zudem als Umwandler zur Umwandlung von Gleichstromleistung in erhöhte oder gestufte Gleichstromleistung verwendet.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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Wie in 1 und 2 gezeigt beinhaltet ein elektrischer Leistungswandler 1 des ersten Ausführungsbeispiels eine Vielzahl von Bauteilen einschließlich einer laminierten Halbleitereinheit 10 und einer Steuerplatine 30.
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Diese Bauteile sind in einem durch ein Gehäuse 1a unterteilten Bereich untergebracht.
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Das Gehäuse 1a ist ein Automobilbauteil, das eine Leichtbauweise und hohe Maßgenauigkeit erfordert, und wird durch ein Aluminiumdruckgussverfahren unter Verwendung von Aluminium hergestellt.
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Die laminierte Halbleitereinheit 10 beinhaltet eine Vielzahl von Halbleitermodulen 11 und eine Kühlvorrichtung 20 zur Kühlung dieser Halbleitermodule 11.
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Die Kühlvorrichtung 20 beinhaltet eine Einlassleitung (Zuflussverteilerstück) 21, die sich in die erste Richtung X erstreckt und eine Abflussleitung (Abflussverteilerstück) 22, die sich in die erste Richtung X erstreckt, und eine Vielzahl von Kühlleitungen 23, von denen sich jede in die zweite Richtung Y erstreckt, die in einem vorbestimmten Bereich in der ersten Richtung X angeordnet sind.
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In der laminierten Halbleitereinheit 10 sind die Vielzahl von Halbleitermodulen 11 und die Vielzahl von Kühlleitungen 23 abwechselnd in der ersten Richtung X laminiert.
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In diesem Fall, hat jedes der Halbleitermodule 11 zwei äußere Oberflächen 11a, 11a, die sich parallel zueinander erstrecken, und jede der Kühlleitungen 23 ist so angeordnet, dass sie in Kontakt mit jeder der zwei äußeren Oberflächen 11a, 11a der Halbleitermodule 11 sind.
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Das heißt, dass jedes Halbleitermodul 11 von beiden Seiten zwischen zwei Kühlleitungen 23, 23 eingebracht ist.
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Es ist zu beachten, dass diese laminierte Halbleitereinheit 10 auch als ein elektrischer Leistungswandler oder ein Halbleitermodul bezeichnet werden kann.
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Jede einer Vielzahl von Steueranschlussklemmen (einer Vielzahl von Steueranschlussklemmen 14a, 15a wie später beschrieben wird) des Halbleitermoduls 11 ist mit der Steuerplatine 30 verbunden.
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Ein Steuerstrom zur Steuerung einer Schaltoperation eines Halbleiterelements des Halbleitermoduls 11 wird von der Steuerplatine 30 in das Halbleitermodul 11 durch diese Steueranschlussklemmen eingegeben.
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In der Kühlvorrichtung 20 sind entsprechende Zuflussabschnitte der Vielzahl von Kühlleitungen 23 mit der Einlassleitung 21 verbunden und entsprechende Abflussabschnitte der Vielzahl von Kühlleitungen 23 sind mit der Abflussleitung 22 verbunden.
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Ferner weist jede der Kühlleitungen 23 einen Kühlmittelkanal 24 in der Leitung auf.
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Daher kühlt ein in die Zuflussabschnitte der Kühlleitungen 23 von der Einlassleitung 21 fließendes Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal 24 in den Kühlleitungen 23 fließt, das Halbleitermodul 11, das mit den Kühlleitungen 23 in Kontakt steht, und wird dann von den Kühlleitungen 23 in die Abflussleitung 22 ausgeleitet.
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Die Kühlvorrichtung 20 setzt sich aus einem Material mit einer ausgezeichneten thermischen Leitfähigkeit wie Aluminium zusammen.
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Optional können zum Beispiel mit Wasser vermischtes Frostschutzmittel auf Basis von Ethylenglykol, natürliche Kühlmittel wie Wasser oder Ammoniak, Fluorkohlenstoffkühlmittel wie FLUORINERTTM, HCFC123, Fluorkohlenstoffkühlmittel wie HFC134a, alkoholbasierte Kühlmittel wie Methanol oder Alkohol, ketonbasierte Kühlmittel wie Aceton als ein in den Kühlmittelkanal 24 der Kühlleitung 23 fließendes Kühlmittel verwendet werden.
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Wie in 3 und 4 gezeigt ist das Halbleitermodul 11 mit einem IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode, engl.: Insulated Gate Bipolar Transistor) 14, einem MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, engl.: Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 15, und einem Gehäuserahmen 16 versehen.
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Dieses Halbleitermodul 11 ist mit einem aus dem IGBT 14 und dem MOSFET 15 zusammengesetzten Halbleiterelementpaar versehen und wird als „1 in 1 Modul” bezeichnet.
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Sowohl der IGBT 14 als auch der MOSFET 15 sind Schaltelemente. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der IGBT 14 ein aus einem Si-basierten (Silizium) Material ausgebildeter Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode und der MOSFET 15 ist ein aus einem Halbleiter mit breitem Bandabstand ausgebildeter Feldeffekttransistor.
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Der IGBT 14 weist ausgezeichnete Eigenschaften im Bereich hoher Stromstärken auf und ist im Vergleich zu dem MOSFET 15 kostengünstig.
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Der MOSFET 15 weist ausgezeichnete Eigenschaften im Bereich niedriger Stromstärken und im Hochgeschwindigkeitsschalten auf.
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Es ist zu beachten, dass vorzugsweise ein aus SiC-basiertem (Siliziumcarbid) Material, GaN-basiertem (Galliumnitrid) Material oder ähnlichem zusammengesetztes Halbleiterelement mit breiter Bandlücke als der aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke ausgebildete MOSFET 15 verwendet wird.
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Wie in 4 gezeigt ist das Halbleitermodul 11 aus einem Formharz 11b geformt.
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Eine der Elementoberflächen des IGBTs 14 ist über eine Lötschicht 11c mit dem Gehäuserahmen 16 zusammengefügt und eine andere der Elementoberflächen ist mit einer mit einem anderen Gehäuserahmen 17 über eine andere Lötschicht 11c zusammengefügte Anschlussklemme 18 zusammengefügt.
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Eine der Elementoberflächen des MOSFETs 15 ist über die Lötschicht 11c mit dem Gehäuserahmen 16 zusammengefügt und eine andere der Elementoberflächen ist mit einer anderen mit dem Gehäuserahmen 17 über die andere Lötschicht 11c zusammengefügten Anschlussklemme zusammengefügt.
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Die Gehäuserahmen 16 und 17 tragen und fixieren zugleich den IGBT 14 und den MOSFET 15, und stellen eine Eingabe-/Ausgabeanschlussklemme zur Eingabe von außen und zur Ausgabe nach außen dar.
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Diese Gehäuserahmen 16, 17 sind aus einer dünnen Platte aus metallischem Material wie einem Kupferlegierungsmaterial, einem Eisenlegierungsmaterial, oder anderem metallischem Material mit ausgezeichneter mechanischer Belastbarkeit, elektrischer Leitfähigkeit, thermischer Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und ähnlichem zusammengesetzt.
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Das Halbleitermodul 11 weist als Leistungsanschlussklemme eine P-Anschlussklemme 11p, die eine erste Anschlussklemme ist, und eine N-Anschlussklemme 11n, die eine zweite Anschlussklemme ist, auf, die sich parallel zueinander von den Gehäuserahmen 16 und 17 aus erstrecken.
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Die P-Anschlussklemme 11p erstreckt sich von dem Gehäuserahmen 16 entlang der dritten Richtung Z, und die N-Anschlussklemme 11n erstreckt sich von dem Gehäuserahmen 17 entlang der dritten Richtung Z.
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Gleichstromspannung ist über die P-Anschlussklemme 11p und die N-Anschlussklemme 11n an das Halbleitermodul 11 angelegt.
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In dem Halbleitermodul 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind der IGBT 14 und der MOSFET 15 auf demselben Gehäuserahmen 16 bereitgestellt.
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Alternativ kann man sagen, dass der IGBT 14 und der MOSFET 15 auf demselben Gehäuserahmen 17 bereitgestellt sind.
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In dem Halbleitermodul 11 sind die Steueranschlussklemmen 14a des IGBTs 14 und die Steueranschlussklemmen 15a des MOSFETs 15 jeweils mit der Steuerplatine 30 verbunden.
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Der IGBT 14 und der MOSFET 15 des Halbleitermoduls 11 sind Seite an Seite in einer sich mit einer Erstreckungsrichtung der P-Anschlussklemme 11p und der N-Anschlussklemme 11n (der dritten Richtung Z) kreuzenden Richtung (zweiten Richtung Y) angeordnet.
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Ferner ist entweder der IGBT 14 oder der MOSFET 15 ein erstes Schaltelement und der verbleibende ist ein zweites Schaltelement, und wenn das Halbleitermodul 11 aus einer Dickenrichtung (ersten Richtung X) des Elements betrachtet wird, es derart ausgebildet ist, dass das zweite Schaltelement an einer von einem Leitungsweg des ersten Schaltelements in demselben Gehäuserahmen 16 separierten Position angeordnet ist.
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Insbesondere ist der als das zweite Schaltelement verwendete MOSFET 15 an einer von dem Leitungsweg Pa des als das erste Schaltelement verwendeten IGBTs 14 separierten Position angeordnet (einer Position ohne Überlappung), wenn das Halbleitermodul 11 aus der Dickenrichtung des Elements betrachtet wird.
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Das heißt der MOSFET 15 ist nicht auf dem Leitungsweg Pa des IGBTs 14 angeordnet.
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Andererseits ist der IGBT 14 an einer von dem Leitungsweg Pb des MOSFETs 15 separierten Position (einer Position ohne Überlappung) angeordnet, wenn das Halbleitermodul 11 aus der Dickenrichtung des Elements betrachtet wird.
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Das heißt der IGBT 14 ist nicht auf dem Leitungsweg Pb des MOSFETs 15 angeordnet.
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Hier ist der Leitungsweg Pa ein zwischen der P-Anschlussklemme 11p und der N-Anschlussklemme 11n über den IGBT 14 ausgebildeter Leitungsweg und ist ein Bereich, in dem ein Strom im Wesentlichen zur Ansteuerung des IGBTs 14 fließt.
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Ferner ist der Leitungsweg Pb ein zwischen der P-Anschlussklemme 11p und der N-Anschlussklemme 11n über den MOSFET 15 ausgebildeter Leitungsweg und ist ein Bereich, in dem ein Strom im Wesentlichen zur Ansteuerung des MOSFETs 15 fließt.
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Das Halbleitermodul 11 ist derart eingerichtet, dass die Länge des Leitungsweges Pa des IGBTs 14 kürzer als die Länge des Leitungsweges Pb des MOSFETs 15 ist.
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In diesem Fall ist eine Induktivität des kürzeren Leitungsweges Pa kleiner als eine Induktivität des anderen Leitungsweges Pb.
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Wie in 5 gezeigt ist eine Wechselrichterschaltung 40 des elektrischen Leistungswandlers 1 durch Verwendung einer Vielzahl (acht in 5) von Halbleitermodulen 11 eingerichtet.
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Die acht Halbleitermodule 11 sind in zwei eine Spannungserhöhungschaltung zum Erhöhen der Spannung der Energieversorgung B bildende Module 11C, 11C und sechs eine Umwandlungsschaltung zur Umwandlung erhöhter Gleichstromleistung in Wechselstromleistung bildende Module gegliedert.
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Die sechs Module der Umwandlungsschaltung sind ferner in drei mit einer Hochpotentialseitenleitung Lp der Energieversorgung B verbundene Oberarmmodule 11H und drei mit einer Niederpotentialseitenleitung In der Energieversorgung B verbundene Unterarmmodule 11L gegliedert.
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In Bezug auf eine Ersatzschaltung aus 6 sind in dem Halbleitermodul 11 der IGBT 14 und der MOSFET 15 zueinander parallel geschaltet.
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Insbesondere sind ein Kollektor des IGBTs 14 und ein Abfluss des MOSFETs 15 verbunden und ein Emitter des IGBTs 14 und eine Zufluss des MOSFETs 15 sind verbunden.
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Eine Gateelektrode des IGBTs 14 und eine Gateelektrode des MOSFETs 15 sind mit der Steuerplatine 30 verbunden.
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Ein Dreiphasenwechselstrommotor M zum Antreiben des Fahrzeugs wird durch eine durch die Wechselrichterschaltung 40 gewonnene Wechselstromleistung angetrieben.
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Die Ersatzschaltung kann eine Struktur übernehmen, die für einen gleichen Rückstrom aus dem IGBT 14 und einer FWD (Schutzdiode, engl. Free Wheeling Diode) zusammengesetzt ist, oder separate Elemente (siehe eine in 7 gezeigte FWD 14D) oder eine Body-Diode des MOSFETs 15 oder ein synchrones Gleichrichten können ebenfalls übernommen werden.
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Wie in 8 gezeigt steuert die Steuerplatine 30 in dem Halbleitermodul 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels derart, dass der IGBT 14 vor dem MOSFET 15 angesteuert wird (angeschaltet wird) und der IGBT 14 ausgestellt wird, nachdem der MOSFET 15 ausgestellt wird.
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Das heißt, dass der IGBT 14 immer angeschaltet ist, wenn der MOSFET 15 schaltet.
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In diesem Fall wird der IGBT 14 ein Element, das hauptsächlich den Schaltvorgang durchführt (im Folgenden als Hauptelement bezeichnet), und der MOSFET 15 wird ein Element, das den IGBT 14 unterstützt oder dem IGBT 14 assistiert (im Folgenden als Nebenelement bezeichnet).
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Gemäß solch einer wie in 9 gezeigten Steuerung kann der MOSFET 15 in einen Zustand geschaltet werden, in dem der IGBT 14 angestellt ist und die an den MOSFGET 15 angelegte Spannung (ON-Spannung) verringert ist.
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Deshalb tritt in dem MOSFET 15 der Schaltverlust La nicht auf, obwohl in dem IGBT 14 der Schaltverlust La auftritt.
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Dadurch wird der Schaltverlust La durch den IGBT 14 getragen und der Leitungsverlust Lb von dem IGBT 14 und dem MOSFET 15 geteilt.
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In diesem Fall kann die Belastung des MOSFETs 15 reduziert werden und die Elementgröße des MOSFETs 15 kann entsprechend reduziert werden.
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Da ferner bekannt ist, dass in der Zeit niedriger Stromstärke, die einen Arbeitspunkt darstellt, bei dem der Einfluss auf einen Kraftstoffverbrauch (auch Elektrizitätskosten genannt) groß ist, und Ladung leicht zu dem MOSFET 15 fließt, der Widerstand des MOSFETs 15 niedriger als der Widerstand des IGBTs 14 ist, ist es wirkungsvoll, um die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauches zu verbessern.
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Hier ist ein Schaltverlust La ein Verlust (Produkt aus Spannung und Stromstärke) bei der Schaltzeit Δt des Schaltelements.
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Andererseits ist ein Leitungsverlust Lb ein Verlust (Produkt aus Spannung und Stromstärke) in der „ON-Zeitspanne” ausgenommen der Schaltzeit Δt des Schaltelements.
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Wie im Obigen beschrieben kann ferner der Schaltverlust durch den IGBT 14 niedrig gehalten werden und die Elementgröße des IGBTs 14 kann reduziert werden, da der Ladungsweg Pa des Hauptelements IGBT 14 kürzer als der Ladungsweg Pb des Nebenelement MOSFET 15 ist, und daher die Induktivität in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel niedriger wird.
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Im Übrigen steigt bei der im Obigen erwähnten Steuerung eine zeitliche Änderungsrate di/dt einer Hauptstromstärke i und es ist wahrscheinlich, dass eine hohe induzierte Stromstärke auftritt, falls die Schaltgeschwindigkeit erhöht wird, wenn der IGBT 14 vom OFF-Zustand zum ON-Zustand geschaltet wird (Anschalten).
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Daher ist das Halbleitermodul 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorzugsweise so eingerichtet, dass zu dieser Zeit der induzierte Strom in eine Richtung fließt, um den MOSFET 15 abzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung wird der MOSFET 15 nicht angestellt, selbst falls ein hoher induzierter Strom fließt.
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Daher ist es möglich ein Ansteigen des Schaltverlusts La des MOSFETs 15 durch gleichzeitiges Anstellen des MOSFETs 15 mit dem IGBT 14 zu unterdrücken.
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Zusätzlich tritt, wenn der IGBT 14 vom ON-Zustand zum OFF-Zustand geschaltet wird, ein Induktionsstrom bei der Steueranschlussklemme 15a des MOSFETs in gleicher Weise wie bei dem Anstellen des IGBTs 14 auf.
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Der induzierte Strom fließt in eine Richtung entgegen einer Richtung, als wenn der IGBT 14 angestellt wird (in der Zeit eines Hochgeschwindigkeitsschaltens).
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Das heißt der induzierte Strom fließt in die Richtung, um den MOSFET 15 anzustellen.
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Daher ist das Halbleitermodul 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorzugsweise dazu eingerichtet die Schaltgeschwindigkeit des IGBTs 14 zu verlangsamen, wenn der IGBT 14 ausgestellt wird.
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Gemäß der vorliegenden Anordnung kann die beim Ausstellen des IGBTs 14 auftretende induzierte Stromstärke reduziert werden und das Anstellen des MOSFETs 15 kann unterdrückt werden.
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Wie in 10 gezeigt sind die Kühlleitungen 23 der Kühlvorrichtung 20 indirekt über Isolatoren (nicht gezeigt) mit den die äußeren Oberflächen 11a, 11a des Halbleitermoduls 11 bildenden Gehäuserahmen 16, 17 in Berührung.
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Die äußeren Oberflächen 11a, 11a des Halbleitermoduls 11 bilden Wärmeabstrahlungsoberflächen und Oberflächen der Kühlleitungen 23 bilden Wärmeaufnahmeoberflächen.
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In diesem Fall ist der Kühlmittelkanal 24 der Kühlleitungen 23 derart angeordnet, dass er sich gegenüberliegend zu den Gehäuserahmen 16, 17 erstreckt.
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Dann ist das Halbleitermodul 11 derart eingerichtet, dass der zuerst angesteuerte IGBT 14 an einer flussaufwärts gelegenen Seite des MOSFETs 15 in Bezug auf einen Fluss F des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 angeordnet ist.
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Andersausgedrückt ist das Halbleitermodul 11 derart eingerichtet, dass der zuerst angesteuerte IGBT 14 nicht an der flussabwärts gelegenen Seite des MOSFETs 15 in Bezug auf den Fluss F des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 angeordnet ist.
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Die vorliegende Ausgestaltung wird durch geeignete Anpassung der Anordnungsbeziehung des IGBTs 14 und des MOSFETs 15 in dem Halbleitermodul 11, der Anordnung des Kühlmittelkanals 24 in der Kühlvorrichtung 20 und ähnlichem erzielt.
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Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung kann die Kühlung des IGBTs 14 verbessert werden, da der IGBT 14 vor dem MOSFET 15 gekühlt wird und der IGBT 14 nicht nach dem MOSFET 15 gekühlt wird.
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Als nächstes werden Funktionen und Effekte des elektrischen Leistungswandlers 1 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben werden.
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Gemäß dem elektrischen Leistungswandler 1 ist es weniger wahrscheinlich, dass der MOSFET 15 in dem Leitungsweg Pa des IGBTs 14 bei Ansteuerung des IGBTs 14 erzeugten thermischen Einfluss empfängt, da eines der Schaltelemente nicht auf dem Leitungsweg des anderen Schaltelements des Halbleitermoduls 11 angeordnet ist.
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Ebenso ist es weniger wahrscheinlich, dass der IGBT 14 in dem Leitungsweg Pb des MOSFETs 15 bei Ansteuerung des MOSFETs 15 erzeugten thermischen Einfluss empfängt.
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Das heißt, dass es möglich ist, den gegenseitigen thermischen Einfluss zwischen den zwei Schaltelementen dem IGBT 14 und dem MOSFET 15 zu unterdrücken.
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Zudem wird durch Unterdrückung dieses thermischen Einflusses die Leistungsfähigkeit sowohl des IGBTs 14 als auch des MOSFETs 15 erhöht und die Elementgröße eines jeden Schaltelements kann entsprechend reduziert werden.
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Gemäß dem im Obigen beschrieben elektrischen Leistungswandler 1 kann die Leistungsfähigkeit des IGBTs 14 hoch gehalten werden und die Elementgröße des IGBTs 14 kann dementsprechend reduziert werden, da der zuerst angesteuerte IGBT 14 vor dem MOSFET 15 gekühlt wird.
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In Verbindung mit der wie in 10 gezeigten Anordnung der Schaltelemente (IGBT 14, MOSFET 15) ist es möglich, wie in 11 und 12 gezeigte Anordnungen der Schaltelemente zu übernehmen.
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Das in 11 gezeigte Halbleitermodul 11 ist derart eingerichtet, dass der IGBT 14 in Bezug auf den Fluss F des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 an der gleichen Position wie der MOSFET 15 angeordnet ist.
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Selbst in diesem Fall analog zu dem Fall aus 10 ist der zuerst angesteuerte IGBT 14 nicht an einer flussabwärts gelegenen Seite des MOSFETs 15 in Bezug auf den Fluss F des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 angeordnet.
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Ferner ist in dem in 12 gezeigten Halbleitermodul 11 die Kühlleitung 23 der Kühlvorrichtung derart eingerichtet, dass vier verschiedene Kühlmittelflüsse Fa, Fb, Fc, und Fd in dem Kühlmittelkanal 24 ausgebildet sind.
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In dem Kühlmittelkanal 24 zweigt sich der Fluss Fa des in die Kühlleitung 23 fließenden Kühlmittels in zwei Flüsse Fb und Fc auf und fließt dann parallel zu dem MOSFET 15 und dem IGBT 14, und wird dann zum Fluss Fd des zusammengeführten Kühlmittels und fließt aus der Kühlleitung 23 heraus.
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Solche Flüsse werden durch eine Vielzahl von in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlleitung 23 bereitgestellten Abstrahlungsrippen 26 ausgebildet.
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Jede der Vielzahl von Abstrahlungsrippen 26 ist dazu eingerichtet, sich parallel in die dritte Richtung Z zu erstrecken, und hat einen Effekt das Kühlungsvermögen durch Vergrößerung von Kontaktflächen mit dem Kühlmittel, um die Wärmetauscheffizient effektiv zu erhöhen, zu verbessern.
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In diesem Fall wie auch in dem Fall aus 10 ist der zuerst angesteuerte IGBT 14 nicht an der flussabwärts gelegenen Seite des MOSFET 15 in Bezug auf die Kühlmittelflüsse Fa, Fb, Fc, Fd in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 angeordnet.
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Daher kann die Kühlung des IGBTs 14 wie auch im Fall der wie in 11 und 12 gezeigten Anordnung der Schaltelemente verbessert werden, da der eher anzutreibende IGBT 14 nicht nach dem MOSFET 15 gekühlt wird.
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[Zweites Ausführungsbeispiel]
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Es ist darauf hinzuweisen, dass Bauteile, die mit denen aus dem erste Ausführungsbeispiel identisch oder denen ähnlich sind, in dem zweiten Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszeichen versehen sind und zur Vermeidung redundanter Erklärungen zugehörige wiederholte Strukturen und Merkmale nicht beschriebenen sein werden.
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Ein elektrischer Leistungswandler 2 des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem elektrischen Leistungswandler 1 des ersten Ausführungsbeispiels in der Anzahl an aus einem IGBT 14 und einem MOSFET 15 zusammengesetzten Halbleiterelementpaaren.
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Das heißt ein Halbleitermodul 111 des elektrischen Leistungswandlers 2 ist mit zwei aus dem IGBT 14 und dem MOSFET 15 zusammengesetzten Halbleiterelementpaaren versehen.
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Dieses Halbleitermodul 111 ist mit zwei Halbleiterelementpaaren versehen, in denen der IGBT 14 und der MOSFET 15 parallel zu einander geschaltet sind, und diese zwei Halbleiterelementpaare sind in Reihe geschaltet und zwischen einer Hochpotentialseitenleitung Lp und einer Niederpotentialseitenleitung Ln einer Energieversorgung B angeordnet.
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Dieses Halbleitermodul 111 wird als „2 in 1 Modul” bezeichnet.
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Dieses Halbleitermodul 111 weist eine Ausgestaltung auf, in der ein einziges Oberarmmodul 11H und ein einziges Unterarmmodul 11L in 5 kombiniert sind.
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Es ist zu beachten, dass ein Halbleitermodul mit drei oder mehr Halbleiterelementpaaren wenn nötig ebenfalls angenommen werden kann.
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Andere Ausgestaltungen sind dieselben wie jene in dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Wie in 13 und 15 gezeigt ist das Halbleitermodul 111 mit einer P-Anschlussklemme 11p, einer N-Anschlussklemme 11n und einer O-Anschlussklemme 11o als Leistungsanschlussklemmen versehen.
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Die Gleichstromspannung ist über die P-Anschlussklemme 11p und die N-Anschlussklemme 11n an das Halbleitermodul 111 angelegt, und die Wechselstromleistung wird durch die O-Anschlussklemme 11o aus dem Halbleitermodul 111 ausgegeben.
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Eine in 15 gezeigte Ersatzschaltung kann eine Struktur übernehmen, die für einen gleichen Rückstrom aus dem IGBT 14 und einer FWD (Schutzdiode, engl. Free Wheeling Diode) zusammengesetzt ist, oder es können separate Elemente (siehe eine in 16 gezeigte FWD 14D), oder eine Body-Diode des MOSFETs 15, oder ein synchrones Gleichrichten ebenfalls übernommen werden.
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Wie in 14 gezeigt ist das Halbleitermodul 111 mit dem gleichen Formharz 11b wie das Halbleitermodul 11 geformt.
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Eine der Elementoberflächen des linksseitigen IGBTs 14 in 14 ist über eine Lötschicht 11c mit dem Gehäuserahmen 17 zusammengefügt.
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Zudem ist eine andere der Elementoberflächen des IGBTs 14 mit einer mit einem Gehäuserahmen 16 über eine andere Lötschicht 11c zusammengefügte Anschlussklemme 18 zusammengefügt.
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Eine der Elementoberflächen des rechtsseitigen IGBTs 14 in 14 ist über die Lötschicht 11c mit einem anderen Gehäuserahmen 16 zusammengefügt.
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Zudem ist eine andere der Elementoberflächen des IGBTs 14 mit einer anderen mit einem anderen Gehäuserahmen 17 über eine andere Lötschicht 11c zusammengefügte andere Anschlussklemme 18 zusammengefügt.
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Die aus zwei Rahmen bestehenden Gehäuserahmen 17 sind über eine andere Lötschicht 11c eingebunden.
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Eine der Elementoberflächen des linksseitigen MOSFETs 15 in 14 ist mit dem Gehäuserahmen 17 über eine Lötschicht 11c zusammengefügt.
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Zudem ist eine andere der Elementoberflächen des IGBT 15 in mit einer mit dem Gehäuserahmen 16 über eine andere Lötschicht 11c zusammengefügte Anschlussklemme 19 zusammengefügt.
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Eine der Elementoberflächen des rechtsseitigen MOSFETs 15 in 14 ist mit einem anderen Gehäuserahmen 16 über eine andere Lötschicht 11c zusammengefügt.
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Zudem ist eine andere der Elementoberflächen des MOSFETs 15 in mit einer anderen mit dem Gehäuserahmen 17 über eine andere Lötschicht 11c zusammengefügte Anschlussklemme 19 zusammengefügt.
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In dem Halbleitermodul 111 erstreckt sich die P-Anschlussklemme 11p von einem der Gehäuserahmen 16 entlang der dritten Richtung Z und die N-Anschlussklemme 11n erstreckt sich von einem anderen der Gehäuserahmen 16 entlang der dritten Richtung Z.
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In dem Halbleitermodul 111 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind der IGBT 14 und der MOSFET 15 eines Halbleiterelementpaars auf demselben Gehäuserahmen 16 angeordnet und der IGBT 14 und der MOSFET 15 des anderen Halbleiterelementpaars sind auf demselben Gehäuserahmen 17 angeordnet.
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Das Halbleitermodul 111 wird durch die Steuerplatine 30 so gesteuert, dass die beiden in den zwei Halbleiterelementpaaren beinhalteten IGBTs 14, 14 vor den beiden MOSFETs 15, 15 angesteuert werden.
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Das Halbleitermodul 111 ist Seite an Seite in der Richtung (zweiten Richtung Y), in der sich die zwei IGBTs 14, 14 und die beiden MOSFETs 15, 15 mit der Erstreckungsrichtung der P-Anschlussklemme 11p, der N-Anschlussklemme 11n und der O-Anschlussklemme 11o kreuzen (dritten Richtung Z), angeordnet.
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Insbesondere sind der MOSFET 15, der IGBT 14, der IGBT 14, und der MOSFET 15 in 13 in einer Ordnung von links aus angeordnet.
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Bei Betrachtung des Moduls aus der Dickenrichtung des Elements (der ersten Richtung X) hinsichtlich eines zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Wechselstromausgangsleitung Lo inmitten der zwei Halbleiterelementpaare angeordneten Halbleiterelements ist das Halbleitermodul 111 derart eingerichtet, dass der MOSFET 15 an einer Position angeordnet ist (einer Position ohne Überlappung), die sich nicht in dem zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Wechselstromsausgangsleitung Lo über den IGBT 14 ausgebildeten Leitungsweg Pc befindet.
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Dieser Leitungsweg Pc ist ein zwischen der P-Anschlussklemme 11p und der O-Anschlussklemme 11o über den IGBT 14 ausgebildeter Leitungsweg.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der MOSFET 15 an einer von dem Leitungsweg Pc des zuerst angesteuerten IGBT 14 separierten Position angeordnet.
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Das heißt der MOSFET 15 ist nicht auf dem Leitungsweg Pc des IGBTs 14 angeordnet.
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Ebenso ist bei Betrachtung des Moduls aus der Dickenrichtung des Elements (der ersten Richtung X) hinsichtlich eines zwischen der Niederpotentialseitenleitung Ln und der Wechselstromausgangsleitung Lo inmitten der zwei Halbleiterelementpaare angeordneten Halbleiterelements das Halbleitermodul 111 derart eingerichtet, dass der MOSFET 15 an einer Position angeordnet ist (einer Position ohne Überlappung), die sich nicht in dem zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Wechselstromausgangsleitung Lo über den IGBT 14 ausgebildeten Leitungsweg Pd befindet.
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Dieser Leitungsweg Pd ist ein zwischen der N-Anschlussklemme 11n und der O-Anschlussklemme 11o über den IGBT 14 ausgebildeter Leitungsweg.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der MOSFET 15 an einer von dem Leitungsweg Pd des zuerst angesteuerten IGBT 14 separierten Position angeordnet.
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Das heißt der MOSFET 15 ist nicht auf dem Leitungsweg Pd des IGBTs 14 angeordnet.
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Zudem ist das Halbleitermodul 111 derart eingerichtet, dass die Länge der Leitungswege der zwei zuerst angesteuerten IGBTs 14, 14 (zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Niederpotentialseitenleitung Ln ausgebildete Leitungswege, die die beiden IGBTs 14, 14 aufeinanderfolgend durchqueren) kürzer als die Leitungswege der beiden MOSFETs 15, 15 (zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Niederpotentialseitenleitung Ln ausgebildete Leitungswege, die die beiden MOSFETs 15, 15 aufeinanderfolgend durchqueren) ist.
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In diesem Fall ist die Induktivität der Leitungswege mit einer relativ kurzen Länge kleiner als die Induktivität der Leitungswege mit einer relativ langen Länge.
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Wie in 17 gezeigt ist das Halbleitermodul 111 derart eingerichtet, dass in demselben Gehäuserahmen 16 oder 17 der in beiden Halbleiterelementpaaren zuerst angesteuerte IGBT 14 nicht an der flussabwärts gelegenen Seite des MOSFETs 15 in Bezug auf den Fluss des Kühlmittels F in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 angeordnet ist.
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Insbesondere ist die Kühlleitung 23 der Kühlvorrichtung 20 so eingerichtet, dass vier verschiedene Kühlmittelflüsse Fa, Fb, Fc, und Fd in dem Kühlmittelkanal 24 ausgebildet werden.
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In dem Kühlmittelkanal 24 zweigt sich der Fluss Fa des in die Kühlleitung 23 fließenden Kühlmittels in zwei Flüsse Fb und Fc auf und fließt dann parallel zu den beiden Halbleiterelementpaaren und wird dann zum Fluss Fd des zusammengeführten Kühlmittels und fließt aus der Kühlleitung 23 heraus.
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Solche Flüsse werden durch Bereitstellung einer Vielzahl von Abstrahlungsrippen 26 ähnlich der im Obigen beschriebenen Abstrahlungsrippen 26 (siehe 12) in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlleitung 23 ausgebildet.
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In dieser Zeit werden der IGBT 14 und der MOSFET 15 eines Halbleiterelementpaars zur selben Zeit durch den Fluss Fb des Kühlmittels gekühlt.
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Ferner werden der IGBT 14 und der MOSFET 15 des anderen Halbleiterelementpaares zur selben Zeit durch den Fluss Fb des Kühlmittels gekühlt.
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Daher wird der zuerst angesteuerte IGBT 14 nicht nach dem MOSFET 15 gekühlt und die Kühlung des IGBTs 14 kann verbessert werden.
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Als nächstes werden Funktionen und Effekte des elektrischen Leistungswandlers 2 des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben werden.
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Gemäß dem elektrischen Leistungswandler 2 wird der Einfluss in dem Leitungsweg Pc erzeugter Wärme kaum durch den MOSFET 15 empfangen, da der MOSFET 15 nicht auf dem Leitungsweg Pc des zuerst angesteuerten IGBTs 14 in dem Halbleitermodul 111 angeordnet ist.
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Ebenso wird der Einfluss von in dem Leitungsweg Pc erzeugter Wärme kaum durch den MOSFET 15 empfangen, da der MOSFET 15 nicht auf dem Leitungsweg Pd des zuerst angesteuerten IGBTs 14 angeordnet ist.
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Da ferner der zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Niederpotentialseitenleitung Ln ausgebildete Leitungsweg, der nacheinander die beiden IGBTs 14, 14 durchquert, die Hauptelemente sind, kürzer ist und die Induktivität kleiner ist im Vergleich zu dem zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Niederpotentialseitenleitung Ln ausgebildeten Leitungsweg, der nacheinander die beiden MOSFETs 15, 15 durchquert, die die Nebenelemente sind, kann der Schaltverlust durch den IGBT 14 niedrig gehalten werden und die Elementgröße des IGBTs 14 kann gering gemacht werden.
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Es ist zu bemerken, dass eine Ausgestaltung, in der zwei in den zwei Halbleiterelementpaaren beinhaltete MOSFETs 15, 15 vor den zwei IGBTs 14, 14 angetrieben werden, wenn nötig angenommen werden kann.
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In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der IGBT 14 an der von dem Leitungsweg des zuerst angesteuerten MOSFETs 15 (wobei der Leitungsweg zwischen der P-Anschlussklemme 11p und der O-Anschlussklemme 11o ausgebildet ist oder der Leitungsweg zwischen der N-Anschlussklemme 11n und der O-Anschlussklemme 11o ausgebildet ist) abweichenden Position angeordnet ist.
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Dadurch ist es weniger wahrscheinlich, dass der IGBT 14 durch in dem Leitungsweg des MOSFETs 15 erzeugte Wärme thermisch beeinflusst wird.
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In diesem Fall ist es ferner vorzuziehen, dass die Länge der Leitungswege der zwei zuerst angesteuerten MOSFETs 15, 15 (wobei die zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Niederpotentialseitenleitung In ausgebildeten Leitungswege nacheinander durch die beiden MOSFETs 15, 15 führen) kürzer eingerichtet ist als die Länge des Leitungsweges der zwei IGBTs 14, 14 (wobei die zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Niederpotentialseitenleitung Ln ausgebildeten Leitungswege nacheinander durch die beiden IGBTs 14, 14 führen).
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Dadurch kann der Schaltverlust durch den MOSFET 15 niedrig gehalten werden und die Elementgröße des MOSFETs 15 kann reduziert werden.
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Zudem können dieselben Funktionen und Effekte wie jene aus dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
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Ferner ist es in Verbindung mit der wie in 17 gezeigten Anordnung der Schaltelemente (IGBT 14, MOSFET 15) möglich, die wie in 18. gezeigte Anordnung der Schaltelemente zu übernehmen.
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Das in 18 gezeigte Halbleitermodul 111 ist derart eingerichtet, dass in demselben Gehäuserahmen 16 der MOSFET 15 an der gleichen Position wie der IGBT 14 in Bezug auf den Fluss F des Kühlungsmittels in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 angeordnet ist, und dass in demselben Gehäuserahmen 17 der MOSFET 15 in Bezug auf den Fluss F des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung an der gleichen Position wie der IGBT 14 angeordnet ist.
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Selbst in diesem Fall wie im Fall von 17 ist der zuerst angesteuerte IGBT 14 nicht an einer flussabwärts gelegenen Seite des MOSFETs 15 in Bezug auf den Fluss F des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 in demselben Gehäuserahmen 16 oder 17 angeordnet.
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Daher wird auch im Fall der wie in 18 gezeigten Anordnung der Schaltelemente der zuerst angesteuerte IGBT 14 nicht nach dem MOSFET 15 gekühlt und die Kühlung des IGBTs 14 kann verbessert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die im Obigen beschriebenen typischen Ausführungsbeispiele beschränkt und verschiedene Anwendungen und Abwandlungen können ersonnen werden, ohne von dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Zum Beispiel ist es auch möglich jedes der folgenden Ausführungsbeispiele umzusetzen, auf die das obige Ausführungsbeispiel angewendet wird.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel wird der Fall veranschaulicht, in dem der IGBT 14 und der MOSFET 15 des Halbleitermoduls 11 Seite an Seite in der die verlängernde Richtung der P-Anschlussklemme 11p und der N-Anschlussklemme 11n schneidenden Richtung angeordnet sind.
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Jedoch kann die Anordnungsbeziehung zwischen dem IGBT 14 und dem MOSFET 15 angemessen verändert werden, so lange ein Schaltelement an einer von dem Leitungsweg des anderen Schaltelements abweichenden Position angeordnet werden kann.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel ist der Fall veranschaulicht worden, in dem das zuerst angesteuerte Schaltelement dazu eingerichtet ist, nicht an der flussabwärts gelegenen Seite eines anderen Schaltelements in Bezug auf den Fluss des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 24 der Kühlvorrichtung 20 angeordnet zu sein.
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Jedoch ist die Anordnungsbeziehung der beiden Schaltelemente in Bezug auf den Fluss des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal 24 nicht darauf beschränkt und sie kann wenn nötig geändert werden.
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Die Kühlvorrichtung 20 ist beschrieben, in der die Kühlleitungen 23 so angeordnet sind, dass sie mit jeder der beiden äußeren Oberflächen 11a, 11a des Halbleitermoduls 11 in dem obigen Ausführungsbeispiel im Kontakt sind.
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Jedoch kann anstelle dieser Kühlvorrichtung 20 eine so eingerichtete Kühlvorrichtung übernommen werden, dass eine Kühlungsoberfläche davon nur an eine äußere Oberfläche 11a des Halbleitermoduls 11 angrenzt.
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Der Fall, in dem die Länge des Leitungsweges Pa des IGBTs 14 in dem Halbleitermodul 11 kürzer als die Länge des Leitungsweges Pb des MOSFETs 15 ist, ist im obigen Ausführungsbeispiel veranschaulicht worden.
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Jedoch ist es falls nötig auch möglich eine Ausgestaltung zu übernehmen, in der die Längen des Leitungsweges Pa und des Leitungsweges Pb die gleichen sind, oder eine Ausgestaltung, in der die Länge des Leitungsweges Pa länger als die Länge des Leitungsweges Pb ist.
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Ferner ist es auch möglich bei dem Halbleitermodul 111 eine Ausgestaltung zu übernehmen, in der die Länge L1 des zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Niederpotentialseitenleitung Ln über die beiden IGBTs 14, 14 ausgebildeten Leitungsweg und die Länge L2 des zwischen der Hochpotentialseitenleitung Lp und der Niederpotentialseitenleitung Ln über die beiden MOSFETs 15, 15 ausgebildeten Leitungsweges die gleichen sind, oder eine Ausgestaltung, in der die Länge L1 die Länge L2 falls nötig übersteigt.
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Der Fall der Verwendung des aus einem Si-basierten Material zusammengesetzten IGBTs 14 und des aus einem SiC-basierten Material zusammengesetzten MOSFET 15 ist in dem obigen Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Jedoch ist es auch möglich falls nötig einen aus einem anderen Material als Si-basiertem Material zusammengesetzten IGBT 14 und einen aus einem anderen Material als SiC-basiertem Material zusammengesetzten MOSFET 15 zu verwenden.
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Ein Halbleitermodul 11 eines elektrischen Leistungswandlers 1 beinhaltet einen IGBT 14 und einen MOSFET 15, die zueinander parallel geschaltet sind und auf demselben Gehäuserahmen 16 bereitgestellt sind, wobei entweder der IGBT 14 oder der MOSFET 15 ein erstes Schaltelement ist und der verbleibende ein zweites Schaltelement ist, und der Leitungsweg des zweiten Schaltelements an einer von einem Leitungsweg des ersten Schaltelements in demselben Gehäuserahmen 16 separierten Position angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5863599 [0003]
- JP 5805513 [0003, 0007]
- JP 58563599 [0006]
