DE112011105580T5

DE112011105580T5 - Halbleiterbauteil

Info

Publication number: DE112011105580T5
Application number: DE112011105580.3T
Authority: DE
Inventors: Kazufumi Ishii
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2014-06-05
Also published as: JPWO2013030956A1; KR20140042855A; JP5665997B2; CN103765749B; CN103765749A; US9076836B2; KR101521397B1; US20140145241A1; WO2013030956A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiterbauteil mit Vielseitigkeit bereitzustellen, bei dem mehrere Arten von Schaltungen selektiv durch ein einzelnes Bauteil implementiert werden können. Die vorliegende Erfindung implementiert eine zu einem Halbleiterbauteil für einen oberen Zweig äquivalente Schaltung, indem ein Anschluss (24H) für E1C2 und ein Anschluss (25H) für K mit Verwendung einer externen Verdrahtung (L11) in einem Halbleiterbauteil (SD1H) elektrisch angeschlossen werden. Andererseits wird bei einem Halbleiterbauteil (SD1L), das eine Schaltung mit demselben Aufbau wie das Halbleiterbauteil (SD1H) umfasst, eine externe Verdrahtung (L12) verwendet, um einen Anschluss (23L) für A und einen Anschluss (24L) für E1C2 elektrisch anzuschließen. Folglich wird eine zu einem Halbleiterbauteil für einen unteren Zweig äquivalente Schaltung implementiert, die von einer vom Halbleiterbauteil für den oberen Zeig unterschiedlichen Art ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauteil, das in einem Gehäuse eine Schaltung enthält, die gebildet wird, indem mehrere lichtbogenselbstlöschende Elemente in Reihe geschaltet werden.
Technischer Hintergrund
Herkömmlicherweise hat ein Halbleiterbauteil, das durch ein lichtbogenselbstlöschendes Element wie etwa einen IGBT gebildet ist, im Allgemeinen einen Aufbau, bei dem eine Schaltung in einem Gehäuse untergebracht ist. Ein Halbleiterbauteil (ein Schaltmodul), das dadurch gebildet wird, dass die lichtbogenselbstlöschenden Elemente in Reihe geschaltet werden, ist beispielsweise in der Patentschrift 1 offenbart.
Indem das Halbleiterbauteil verwendet wird, sind beispielsweise, wenn jede Phase in einem Halbleiterbauteil für einen 3-Stufen-Wechselrichter des Typs NPC (Neutral – Point – Clamped) durch zwei Halbleiterbauteile gebildet werden soll, zwei Arten von Halbleiterbauteilen als Komponenten erforderlich, die für einen oberen Zweig und einen unteren Zweig unterschiedlich sind.
Dokument aus dem Stand der Technik
Patentschrift

Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-14260 (1998)

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
Wie oben beschrieben, sind in dem Fall, dass ein einzelner Phasenabschnitt des 3-Stufen-Wechselrichters des Typs NPC durch das Halbleiterbauteil für den oberen Zweig und das Halbleiterbauteil für den unteren Zweig gebildet wird, zwei Arten von Halbleiterbauteilen erforderlich, und es besteht insofern ein Problem, als das Halbleiterbauteil bei der Montage falsch angebracht werden könnte. Im Falle, dass eine Gegenmaßnahme wie etwa eine Veränderung einer Oberflächenfarbe eines Halbleiterbauteils für jede Art als Gegenmaßnahme ergriffen wird, um das fehlerhafte Anbringen zu verhindern, besteht darüber hinaus insofern ein Problem, als zu allem Überfluss noch ein spezieller Schritt für die Gegenmaßnahme in einem Prozess zur Herstellung des Halbleiterbauteils erforderlich ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und ein Halbleiterbauteil mit Vielseitigkeit zu erhalten, bei dem mehrere Arten von Schaltungen in dem Fall selektiv durch ein einzelnes Bauteil implementiert werden können, in dem Schaltungskomponenten des Halbleiterbauteils dieselben sind und ein Anschlussverhältnis teilweise unterschiedlich ist, beispielsweise in dem Fall, in dem ein einzelner Phasenabschnitt eines 3-Stufen-Wechselrichter des Typs NPC durch ein Halbleiterbauteil für einen oberen Zweig und ein Halbleiterbauteil für einen unteren Zweig o. dgl. gebildet wird.
Mittel zur Lösung des Problems
Das Halbleiterbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein erstes und zweites lichtbogenselbstlöschendes Element, die in Reihe zu schalten sind, eine erste und zweite Diode mit Kathoden, die an erste Elektroden des ersten und zweiten lichtbogenselbstlöschenden Elements angeschlossen sind, und mit Anoden, die an zweite Elektroden angeschlossen sind, eine dritte Diode, und ein Gehäuse, um das erste und zweite lichtbogenselbstlöschende Element und die erste bis dritte Diode unterzubringen, und die dritte Diode ist insgesamt vom ersten und zweiten lichtbogenselbstlöschenden Element und der ersten und zweiten Diode im Gehäuse isoliert.
Wirkungen der Erfindung
Die dritte Diode im ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist insgesamt vom ersten und zweiten lichtbogenselbstlöschenden Element und der ersten und zweiten Diode isoliert (die nachstehend als „zwei Sätze einer lichtbogenselbstlöschenden Elementgruppe” bezeichnet werden). Deshalb besteht in einem Unterbringungszustand in einem Gehäuse kein elektrisches Anschlussverhältnis zwischen der dritten Diode und den zwei Sätzen der lichtbogenselbstlöschenden Elementgruppen.
Entsprechend wird das elektrische Anschlussverhältnis zwischen der dritten Diode und den zwei Sätzen der lichtbogenselbstlöschenden Elementgruppen eingestellt, indem die externe Verdrahtung an der Außenseite des Gehäuses verwendet wird, und es werden mehrere Arten von elektrischen Anschlussverhältnissen zwischen der dritten Diode und den zwei Sätzen der lichtbogenselbstlöschenden Elementgruppen aufrechterhalten. Folglich ist es möglich, mehrere Arten von Schaltungen als eine Verknüpfungsschaltung aus den zwei Sätzen der lichtbogenselbstlöschenden Elementgruppen und der dritten Diode zu implementieren. Im Ergebnis ist es möglich, eine Wirkung zu erzeugen, dass ein Halbleiterbauteil mit Vielseitigkeit erzielt werden kann.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein erläuterndes Schaubild, das einen Schaltungsaufbau eines Halbleiterbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform zusammen mit einem externen Anschluss schematisch zeigt.
2 ist ein erläuterndes Schaubild, das ein Beispiel eines externen Verdrahtungsanschlusses in dem Fall schematisch zeigt, in dem zwei Halbleiterbauteile gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform verwendet werden, um einen einzelnen Phasenabschnitt eines 3-Stufen-Wechselrichters zu bilden.
3 ist ein erläuterndes Schaubild, das einen Schaltungsaufbau eines Halbleiterbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform zusammen mit einem externen Anschluss schematisch zeigt.
4 ist ein Schaltbild, das einen Schaltungsaufbau zeigt, der einem einzelnen Phasenabschnitt eines 3-Stufen-Wechselrichters des NPC-Typs entspricht, bei dem es sich um eine technische Voraussetzung handeln soll.
5 ist ein Schaltbild, das einen Schaltungsaufbau jeweils eines Halbleiterbauteils für einen oberen Zweig und eines Halbleiterbauteils für einen unteren Zweig zeigt, die in 4 gezeigt sind.
6 ist ein Schaltbild, das einen Schaltungsaufbau eines 3-Stufen-3-Phasen-Wechselrichters zeigt.
Ausführungsform zur Umsetzung der Erfindung
Technische Voraussetzung
4 ist ein Schaltbild, das einen Schaltungsaufbau zeigt, der einem einzelnen Phasenabschnitt eines 3-Stufen-Wechselrichters des NPC-Typs entspricht. Wie in 4 gezeigt ist, ist der Wechselrichter, der dem einzelnen Phasenabschnitt entspricht, durch ein Halbleiterbauteil 81H für einen oberen Zweig und ein Halbleiterbauteil 81L für einen unteren Zweig gebildet.
5 ist ein Schaltschema, das jeweilige Schaltungsaufbauweisen des Halbleiterbauteils 81H für den oberen Zweig und des Halbleiterbauteils 81L für den unteren Zweig zeigt. Wie in 5(a) gezeigt ist, ist das Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig durch IGBTs 41 und 42 und Dioden D41, D42 und D46 gebildet.
Der IGBT 41 verfügt über einen Kollektor, der an einen Kollektoranschluss C1 angeschlossen ist, einen Emitter, der an einen Emitteranschluss E1 angeschlossen ist, und ein Gate, das an einen Gate-Anschluss G1 angeschlossen ist. Die Diode D41 verfügt über eine Anode, die an den Emitter des IGBTs 41 angeschlossen ist, und eine Kathode, die an den Kollektor des IGBTs 41 angeschlossen ist. Mit anderen Worten ist die Diode D41 mit dem IGBT 41 umgekehrt parallelgeschaltet.
Der IGBT 42 verfügt über einen Kollektor, der an einen Kollektoranschluss C2 angeschlossen ist, einen Emitter, der an einen Emitteranschluss E2 angeschlossen ist, und ein Gate, das an einen Gate-Anschluss G2 angeschlossen ist. Die Diode D42 verfügt über eine Anode, die an den Emitter des IGBTs 42 angeschlossen ist, und eine Kathode, die an den Kollektor des IGBTs 42 angeschlossen ist. Mit anderen Worten ist die Diode D42 mit dem IGBT 42 umgekehrt parallelgeschaltet.
Darüber hinaus sind der Emitteranschluss C1 auf der Seite des IGBTs 41 und der Kollektoranschluss C2 auf der Seite des IGBTs 42 aneinander angeschlossen, so dass der IGBT 41 und der IGBT 42 in Reihe geschaltet sind.
Die Diode D46 verfügt über eine Anode, die an einen Anodenanschluss A1 angeschlossen ist, und eine Kathode, die an den Kollektoranschluss C2 und den Emitteranschluss E1 angeschlossen ist.
Andererseits ist, wie in 5(b) gezeigt, das Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig durch IGBTs 43 und 44 und Dioden D43, D44 und D45 gebildet.
Der IGBT 43 verfügt über einen Kollektor, der an einen Kollektoranschluss C3 angeschlossen ist, einen Emitter, der an einen Emitteranschluss E3 angeschlossen ist, und ein Gate, das an einen Gate-Anschluss G3 angeschlossen ist. Die Diode D43 verfügt über eine Anode, die an den Emitter des IGBTs 43 angeschlossen ist, und eine Kathode, die an den Kollektor des IGBTs 43 angeschlossen ist. Mit anderen Worten ist die Diode D43 mit dem IGBT 43 umgekehrt parallelgeschaltet.
Der IGBT 44 verfügt über einen Kollektor, der an einen Kollektoranschluss C4 angeschlossen ist, einen Emitter, der an einen Emitteranschluss E4 angeschlossen ist, und ein Gate, das an einen Gate-Anschluss G4 angeschlossen ist. Die Diode D44 verfügt über eine Anode, die an den Emitter des IGBTs 44 angeschlossen ist, und eine Kathode, die an den Kollektor des IGBTs 44 angeschlossen ist. Mit anderen Worten ist die Diode D44 mit dem IGBT 44 umgekehrt parallelgeschaltet.
Darüber hinaus sind der Emitteranschluss C3 auf der Seite des IGBTs 43 und der Kollektoranschluss C4 auf der Seite des IGBTs 44 aneinander angeschlossen, so dass der IGBT 43 und der IGBT 44 in Reihe geschaltet sind.
Die Diode D45 verfügt über eine Kathode, die an einen Kathodenanschluss K3 angeschlossen ist, und eine Anode, die an den Kollektoranschluss C4 und den Emitteranschluss E3 angeschlossen ist.
Indem das Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und das Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig, die in 5 gezeigt sind, kombiniert werden, ist es möglich, einen Wechselrichter für einen einzelnen Phasenabschnitt wie in 4 dargestellt zu bilden.
Mit anderen Worten erfolgt der elektrische Anschluss an den Anodenanschluss A1 des Halbleiterbauteils 81H für den oberen Zweig unter Verwendung einer externen Verdrahtung o. dgl. auf die folgende Weise.

(a) Der Emitteranschluss E2 des Halbleiterbauteils 81H für den oberen Zweig und der Kollektoranschluss C3 des Halbleiterbauteils 81L für den unteren Zweig sind elektrisch aneinander angeschlossen (in der Zeichnung ist ein Kollektor-Emitter-Anschluss als C3E2 angegeben.
(b) Der Anodenanschluss A1 des Halbleiterbauteils 81H für den oberen Zweig und der Kathodenanschluss K3 des Halbleiterbauteils 81L für den unteren Zweig sind elektrisch aneinander angeschlossen (in der Zeichnung ist ein Anoden-Kathoden-Anschluss als A1K3 angegeben).

6 ist ein Schaltschema, das einen Schaltungsaufbau eines 3-Phasen (eine U-Phase, eine V-Phase, ein W-Phase) 3-Stufen (drei Spannungsstufen) aufweisenden Wechselrichters zeigt. Wie in 6 gezeigt ist, ist ein Wechselrichter für die U-Phase durch ein Halbleiterbauteil 81HU für einen oberen Zweig und ein Halbleiterbauteil 81LU für einen unteren Zweig gebildet und hat dieselbe Struktur und Anschlusskonfiguration wie das Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und das Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig, die in 4 dargestellt sind.
Bei dem Halbleiterbauteil 81HU für den oberen Zweig und dem Halbleiterbauteil 81LU für den unteren Zweig sind G1U bis G4U und E1U bis E4U als Gate-Anschlüsse und Emitteranschlüsse der IGBTs 41 bis 44 angegeben. Darüber hinaus ist ein Anoden-Kathoden-Anschluss AK als Verbindungsanschluss der Kathode der Diode D45 und einer Anode der Diode D46 angegeben.
Ein Wechselrichter für die V-Phase ist durch ein Halbleiterbauteil 81HV für einen oberen Zweig und ein Halbleiterbauteil 81LV für einen unteren Zweig gebildet und hat dieselbe Struktur und Anschlusskonfiguration wie das Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und das Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig, die in 4 dargestellt sind. Jedoch besteht insofern ein Unterschied, als IGBTs 51 bis 54 den in 4 gezeigten IGBTs 41 bis 44 entsprechen, und Dioden D51 bis D56 den in 4 gezeigten Dioden D41 bis D46 entsprechen.
Bei dem Halbleiterbauteil 81HV für den oberen Zweig und dem Halbleiterbauteil 81LV für den unteren Zweig sind G1V bis G4V und E1V bis E4V als Gate-Anschlüsse und Emitteranschlüsse der IGBTs 51 bis 54 angegeben. Darüber hinaus ist der Anoden-Kathoden-Anschluss AK als Verbindungsanschluss einer Kathode der Diode D55 und einer Anode der Diode D56 angegeben.
Ein Wechselrichter für die W-Phase ist durch ein Halbleiterbauteil 81HW für einen oberen Zweig und ein Halbleiterbauteil 81LW für einen unteren Zweig gebildet und hat dieselbe Struktur und Anschlusskonfiguration wie das Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und das Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig, die in 4 dargestellt sind. Jedoch besteht insofern ein Unterschied, als IGBTs 61 bis 64 den in 4 gezeigten IGBTs 41 bis 44 entsprechen, und Dioden D61 bis D66 den in 4 gezeigten Dioden D41 bis D46 entsprechen.
Bei dem Halbleiterbauteil 81HW für den oberen Zweig und dem Halbleiterbauteil 81LW für den unteren Zweig sind G1W bis G4W und E1W bis E4W als Gate-Anschlüsse und Emitteranschlüsse der IGBTs 61 bis 64 angegeben. Darüber hinaus ist der Anoden-Kathoden-Anschluss AK als Verbindungsanschluss einer Kathode der Diode D65 und einer Anode der Diode D66 angegeben.
Der Anoden-Kathoden-Anschluss AK wird gemeinsam mit der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase verwendet, und ein Kollektor-Emitter-Anschluss C3E2U, an den der Emitteranschluss des Halbleiterbauteils 81HU für den oberen Zweig und der Kollektoranschluss des Halbleiterbauteils 81LU für den unteren Zweig elektrisch angeschlossen sind, dient als Ausgangsanschluss für die U-Phase.
Ähnlich dient ein Kollektor-Emitter-Anschluss C3E2V, an den der Emitteranschluss des Halbleiterbauteils 81HV für den oberen Zweig und der Kollektoranschluss des Halbleiterbauteils 81LV für den unteren Zweig elektrisch angeschlossen sind, als Ausgangsanschluss für die V-Phase, und ein Kollektor-Emitter-Anschluss C3E2W, an den der Emitteranschluss des Halbleiterbauteils 81HW für den oberen Zweig und der Kollektoranschluss des Halbleiterbauteils 81LW für den unteren Zweig elektrisch angeschlossen sind, dient als Ausgangsanschluss für die W-Phase.
Darüber hinaus sind die Kollektoren des IGBTs 41, des IGBTs 51 und des IGBTs 61 gemeinsam an eine erste Stromleitung VL1 angeschlossen, und die Emitter des IGBTs 44, des IGBTs 54 und des IGBTs 64 sind gemeinsam an eine zweite Stromleitung VL2 angeschlossen. Beispielsweise werden der ersten Stromleitung VL1 und der zweiten Stromleitung VL2 eine positive Quellenspannung und ein Massepegel erteilt.
In dem Gehäuse, in dem der Dreistufen-Wechselrichter gebildet ist, ist es somit notwendig, zwei Arten von Halbleiterbauteilen vorzubereiten, das heißt, das Halbleiterbauteil 81HU (81HU, 81HV, 81HW) für den oberen Zweig und das Halbleiterbauteil 81L (81LU, 81LV, 81LW) für den unteren Zweig.
Aus diesem Grund besteht insofern ein Problem, als das Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und das Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig bei der Montage des 3-Stufen-Wechselrichters falsch angebracht werden.
In dem Fall, dass eine Farbe eines Gehäuses bei dem Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und dem Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig als eine gegen das Problem zu ergreifende Gegenmaßnahme verändert wird, besteht insofern ein Problem, als ein spezieller Schritt zum Anbringen einer anderen Farbe in einem Prozess zum Herstellen eines Halbleiterbauteils erforderlich ist, was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt.
Die Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, stellen ein Halbleiterbauteil mit Vielseitigkeit bereit, bei dem das Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und das Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig selektiv durch ein einzelnes Bauteil implementiert werden können.
Erste Ausführungsform
1 ist ein erläuterndes Schaubild, das einen Schaltungsaufbau eines Halbleiterbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform zusammen mit einem externen Anschluss schematisch zeigt. 1(a) zeigt eine planare Struktur eines Gehäuses und eine innenliegende Schaltung, und 1(b) zeigt einen A-A-Schnitt von 1(a).
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Halbleiterbauteil SD1 gemäß der ersten Ausführungsform durch IGBTs 11 und 12 des N-Typs und Dioden D1 bis D3, die an einem zentralen Teil 13 in einem Gehäuse 1 vorgesehen sind, und externe Anschlüsse 21 bis 25 gebildet, die an einem Stufenabschnitt 14 und einem Stufenabschnitt 15 an einer Außenseite des Gehäuses 1 vorgesehen sind.
Ein Kollektor (eine erste Elektrode) des IGBTs 11 ist an den Anschluss 21 für C1 (einen Kollektor) (einen Anschluss für eine erste Elektrode) angeschlossen, und die Diode D1 verfügt über eine Anode, die an einen Emitter des IGBTs 11 angeschlossen ist, und über eine Kathode, die an den Kollektor des IGBTs 11 angeschlossen ist. Mit anderen Worten ist die Diode D1 mit dem IGBT 11 umgekehrt parallelgeschaltet.
Ein Emitter (eine zweite Elektrode) des IGBTs 12 ist an den Anschluss 22 für E2 (einen Emitter) (einen Anschluss für eine zweite Elektrode) angeschlossen, und die Diode D2 verfügt über eine Anode, die an den Emitter des IGBTs 12 angeschlossen ist, und über eine Kathode, die an einen Kollektor (eine erste Elektrode) des IGBTs 12 angeschlossen ist. Mit anderen Worten ist die Diode D2 mit dem IGBT 12 umgekehrt parallelgeschaltet.
Darüber hinaus sind jeweils der Emitter auf der Seite des IGBTs 11 und der Kollektor des IGBTs 12 aneinander angeschlossen und sind an den Anschluss 24 für E1C2 (einen Anschluss für eine gemeinsame Elektrode) angeschlossen. Mit anderen Worten sind der IGBT 11 und der IGBT 12 in Reihe geschaltet.
Die Diode D3 verfügt über eine Anode, die an den Anschluss 23 für A (einen Anschluss für die Anode) angeschlossen ist, und über eine Kathode, die an den Anschluss 25 für K (einen Anschluss für die Kathode) angeschlossen ist.
Die Diode D3 erhält ein Isolationsverhältnis insgesamt mit dem IGBT 11 und dem IGBT 12 und den Dioden D1 und D2 im Gehäuse 1 aufrecht.
Alle externen Anschlüsse 21 bis 25 sind an der Außenseite des Gehäuses 1 vorgesehen, und eine externe Verdrahtung kann daran angeschlossen werden. Der Anschluss 21 für C1 und der Anschluss 22 für E2 sind am Stufenabschnitt 14 vorgesehen, der, auf einer Ebene des Gehäuses 1 gesehen, als Nachbarbereich einer linken Seite dient, und der Anschluss 23 für A, der Anschluss 24 für E1C2 und der Anschluss 25 für K sind am Stufenabschnitt 15 vorgesehen, der, auf einer Ebene des Gehäuses 1 gesehen, als Nachbarbereich einer rechten Seite dient.
2 ist ein erläuterndes Schaubild, das ein Beispiel eines externen Verdrahtungsanschlusses in dem Gehäuse schematisch zeigt, in dem zwei Halbleiterbauteile SD1 gemäß der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform verwendet werden, um einen einzelnen Phasenabschnitt des 3-Stufen-Wechselrichters zu bilden. In 2 sind ein Halbleiterbauteil SD1H und ein Halbleiterbauteil SD1L, die eine Schaltung im Gehäuse 1 mit demselben Aufbau wie das Halbleiterbauteil SD1 enthalten, unter Verwendung externer Verdrahtungen L1 bis L4 bzw. externer Verdrahtungen L11 und L12 angeschlossen. Ein spezifischer Anschluss wird nachstehend ausgeführt. Der einfacheren Erläuterung halber sind externe Anschlüsse auf der Seite des Halbleiterbauteils SD1H als Anschlüsse 21H bis 25H dargestellt, und externe Anschlüsse auf der Seite des Halbleiterbauteils SD1L sind als Anschlüsse 21L bis 25L dargestellt.
Wie in 2 gezeigt ist, wird beim Halbleiterbauteil SD1H die externe Verdrahtung L11 verwendet, um den Anschluss 24H für E1C2 und den Anschluss 25H für K elektrisch anzuschließen, so dass der Emitter des IGBTs 11 und der Kollektor des IGBTs 12 elektrisch an die Kathode der Diode D3 angeschlossen werden können. Im Ergebnis ist es möglich, eine zum in 5(a) gezeigten Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig äquivalente Schaltung zu implementieren.
Andererseits wird beim Halbleiterbauteil SD1L der Anschluss 23L für A und der Anschluss 24 für E1C2 unter Verwendung der externen Verdrahtung L12 elektrisch aneinander angeschlossen, so dass der Emitter des IGBTs 11 und der Kollektor des IGBTs 12 elektrisch an die Anode der Diode D3 angeschlossen werden können. Im Ergebnis ist es möglich, eine zum in 5(b) gezeigten Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig äquivalente Schaltung zu implementieren.
In der ersten Ausführungsform ist es, indem das Anschlussverhältnis zwischen dem Anschluss 23 für A, dem Anschluss 24 für E1C2 und dem Anschluss 25 für K mit dem Schaltungsaufbau im Gehäuse 1 unter Verwendung desselben Halbleiterbauteils SD1 (SD1H, SD1L) verändert wird, somit möglich, selektiv ein zum Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und zum Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig äquivalentes Halbleiterbauteil zu implementieren.
Um das Halbleiterbauteil SD1H an das Halbleiterbauteil SD1L anzuschließen, werden der Anschluss 23H für A und der Anschluss 25L für K unter Verwendung der externen Verdrahtung L1 elektrisch aneinander angeschlossen, und der Anschluss 22H für E2 und der Anschluss 21L für C1 werden unter Verwendung der externen Verdrahtung L4 elektrisch aneinander angeschlossen.
Darüber hinaus ist die externe Verdrahtung L2 zum Einsetzen eines Kondensators C11 für eine Stromversorgung im Halbleiterbauteil SD1H zwischen dem Anschluss 21H für C1 und dem Anschluss 23H für A vorgesehen, und die externe Verdrahtung L3 zum Einsetzen eines Kondensators 12 für eine Stromversorgung ist im Halbleiterbauteil SD1L zwischen dem Anschluss 22L für E2 und dem Anschluss 25L für K vorgesehen. Die externen Verdrahtungen L2 und L3 sind in Reihe zwischen einer ersten und zweiten Stromleitung VL1 und VL2 vorgesehen, die beispielsweise in 6 gezeigt sind.
Die Diode D3 (eine dritte Diode) ist in dem Halbleiterbauteil SD1 (SD1H, SD1L) gemäß der ersten Ausführungsform insgesamt von den IGBTs 11 und 12 (einem ersten und zweiten lichtbogenselbstlöschenden Element) und den Dioden D1 und D2 (die nachstehend als „zwei Sätze einer lichtbogenselbstlöschenden Elementgruppe” bezeichnet werden) isoliert. Aus diesem Grund besteht zwischen der Diode D3 und den zwei Sätzen lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen in einem Unterbringungszustand im Gehäuse 1 kein elektrisches Anschlussverhältnis.
Indem das elektrische Anschlussverhältnis zwischen der Diode D3 und den zwei Sätzen lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen mit der Verwendung der externen Verdrahtungen L11 und L12 auf der Außenseite des Gehäuses 1 eingestellt wird und zwei Arten von elektrischen Anschlussverhältnissen zwischen der Diode D3 und den zwei Sätzen lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen aufrechterhalten werden, ist es dementsprechend möglich, zwei Arten von Schaltungen (die dem Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und dem Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig entsprechen) als eine Verknüpfungsschaltung aus den zwei Sätzen lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen und der Diode D3 zu implementieren. Im Ergebnis ist es möglich, eine Wirkung zu erzeugen, dass ein Halbleiterbauteil mit Vielseitigkeit erzielt werden kann.
Speziell ist es möglich, eine erste Verknüpfungsschaltung zu erzielen, die dem Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig entspricht, bei welcher der Anschluss 24H für E1C2 (dem Anschluss für die gemeinsame Elektrode) und der Anschluss 25H für K (dem Anschluss für die Kathode) durch die externe Verdrahtung L11 elektrisch aneinander angeschlossen werden, so dass der Emitter (die zweite Elektrode) des IGBTs 11 und der Kollektor (die erste Elektrode) des IGBTs 12 elektrisch an die Kathode der Diode D3 angeschlossen werden.
Andererseits ist es möglich, eine zweite Verknüpfungsschaltung zu erzielen, die dem Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig entspricht, bei welcher der Anschluss 24L für E1C2 und der Anschluss 23L für A durch die externe Verdrahtung L12 elektrisch aneinander angeschlossen werden, so dass der Emitter des IGBTs 11 und der Kollektor des IGBTs 12 elektrisch an die Anode der Diode D3 angeschlossen werden.
Im Ergebnis wird mit Bezug auf das Halbleiterbauteil SD1 gemäß der ersten Ausführungsform die Art und Weise zum Verwenden der externen Verdrahtung verändert (eine der externen Verdrahtungen L11 und L12 wird genutzt), um die erste und zweite Verknüpfungsschaltung zu implementieren. Im Ergebnis ist es möglich, eine Wirkung zu erzeugen, dass ein den IGBT einbindendes Halbleiterbauteil mit Vielseitigkeit erzielt werden kann.
Eine erste und zweite Stelle (am Stufenabschnitt 14), an denen der Anschluss 21 für C1 und der Anschluss 22 für E2 ausgebildet werden sollen, und eine dritte bis fünfte Stelle (am Stufenabschnitt 15), an denen der Anschluss 23 für A, der Anschluss 24 für E1C2 und der Anschluss 25 für K ausgebildet werden sollen, sind in Nachbarbereichen von zueinander unterschiedlichen Seiten angeordnet (die Anschlüsse 21 und 22 sind am Stufenabschnitt 14, auf einer Ebene des Gehäuses 1 gesehen, in der Nachbarschaft einer linken Seite angeordnet, und die Anschlüsse 23 und 24 sind am Stufenabschnitt 15 in der Nachbarschaft einer rechten Seite auf einer Ebene des Gehäuses 1 gesehen angeordnet). Deshalb können die externe Verdrahtung L4 für die IGBTs 11 und 12 und die externe Verdrahtung L1 für die Diode D3 vergleichsweise einfach getrennt und ausgebildet werden.
Darüber hinaus sind der Stufenabschnitt 14 und der Stufenabschnitt 15 in den Nachbarbereichen von zueinander entgegengesetzten Seiten vorhanden. Deshalb ist es möglich, die externe Verdrahtung L4 für die IGBTs 11 und 12 und die externe Verdrahtung L1 für die Diode D3 zuverlässiger ohne Überkreuzungen zu trennen und auszubilden.
Bei dem Halbleiterbauteil SD1 umfassen darüber hinaus die erste Stelle (an welcher der Anschluss 21 für C1 angeordnet werden soll) und die vierte Stelle (an welcher der Anschluss 23 für A angeordnet werden soll) jeweils eine zur Oberseite in der Zeichnung vergleichsweise nahe Stelle, und die zweite Stelle (an welcher der Anschluss 22 für E2 angeordnet werden soll) und die fünfte Stelle (an welcher der Anschluss 25 für K angeordnet werden soll), umfassen jeweils eine zur unteren Seite in der Zeichnung (der oberen Seite entgegengesetzte) vergleichsweise nahe Stelle. Mit anderen Worten sind der Anschluss 21 für C1 und der Anschluss 23 für A, auf der Ebene des Gehäuses 1 gesehen, auf der Oberseite vorgesehen, und der Anschluss 22 für E2 und der Anschluss 25 für K sind, auf der Ebene des Gehäuses 1 gesehen, auf der unteren Seite vorgesehen.
Indem die externen Verdrahtungen L2 und L3 verwendet werden, die vergleichsweise kleine Verdrahtungsstrecken besitzen, ist es deshalb möglich, die Kondensatoren C11 und C12 für eine Stromversorgung (den ersten und zweiten Kondensator für eine Stromversorgung) zwischen dem Anschluss 21 für C1 und dem Anschluss 23 für A bzw. zwischen dem Anschluss 22 für E2 und dem Anschluss 25 für K vorzusehen. Folglich ist es möglich, die Induktivitäten der externen Verdrahtungen L2 und L3 zu senken. Somit ist es möglich, eine Wirkung zu erzeugen, dass eine Stoßspannung beim Abschalten der IGBTs 11 und 12 gesenkt werden kann.
Zweite Ausführungsform
3 ist ein erläuterndes Schaubild, das einen Schaltungsaufbau eines Halbleiterbauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform zusammen mit einem externen Anschluss schematisch zeigt. 3(a) zeigt einen planaren Aufbau eines Gehäuses und eine innenliegende Schaltung, und 3(b) zeigt einen unregelmäßigen B-B-Schnitt von 3(a).
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Halbleiterbauteil SD2 gemäß der zweiten Ausführungsform durch IGBTs 11 und 12 und Dioden D1 bis D3, die an einem Hauptteil 16 in einem Gehäuse 2 vorgesehen sind, und externe Anschlüsse 31 bis 35 gebildet, die an einem Stufenabschnitt 17 auf einer Außenseite des Gehäuses 2 vorgesehen sind.
Ein Kollektor des IGBTs 11 ist an den Anschluss 31 für C1 (einen Kollektor) angeschlossen, und die Diode D1 ist mit dem IGBT 11 umgekehrt parallelgeschaltet. Ein Emitter des IGBT 12 ist an einen Anschluss 32 für E2 (einen Emitter) angeschlossen, und die Diode D2 ist mit dem IGBT 12 umgekehrt parallelgeschaltet.
Darüber hinaus sind ein Emitter auf der Seite des IGBT 11 und ein Kollektor des IGBTs 12 aneinander und an den Anschluss 34 für E1C2 angeschlossen. Mit anderen Worten sind der IGBT 11 und der IGBT 12 in Reihe geschaltet.
Die Diode D3 verfügt über eine Anode, die an einen Anschluss 33 für A angeschlossen ist, und über eine Kathode, die an einen Anschluss 35 für K angeschlossen ist. Auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform erhält die Diode D3 ein Isolationsverhältnis insgesamt mit dem IGBT 11 und dem IGBT 12 und den Dioden D1 und D2 im Gehäuse 2 aufrecht.
Alle externen Anschlüsse 31 bis 35 sind auf der Außenseite des Gehäuses 2 vorgesehen, und eine externe Verdrahtung kann daran angeschlossen werden. Alle externen Anschlüsse 31 bis 35 sind am Stufenabschnitt 17 ausgebildet, der, auf einer Ebene des Gehäuses 2 gesehen, auf einer linken Seite und einer Oberseite vorgesehen ist. Mit anderen Worten sind der Anschluss 31 für C1 und der Anschluss 32 für E2, auf der Ebene des Gehäuses 2 gesehen, auf dem Nachbarbereich der linken Seite im Stufenabschnitt 17 vorgesehen, und der Anschluss 33 für A, der Anschluss 34 für E1C2 und der Anschluss 35 für K sind, auf der Ebene des Gehäuses 2 gesehen, auf dem Nachbarbereich der rechten Seite im Stufenabschnitt 17 vorgesehen.
Es ist möglich, einen einzelnen Phasenabschnitt eines 3-Stufen-Wechselrichters zu bilden, indem zwei Halbleiterbauteile SD2 gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet werden. Ein Anschlussinhalt ist im Wesentlichen identisch zum Inhalt des Anschlusses durch die zwei Halbleiterbauteile SD1 (SD1H, SD1L) gemäß der ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt sind. Mit anderen Worten, indem die externen Anschlüsse 21 bis 25 (21H bis 25H, 21L bis 25L) in 2 durch die externen Anschlüsse 31 bis 35 (31H bis 35H, 31L bis 35L) ersetzt und externe Verdrahtungen L1 bis L4, L11 und L12 und Kondensatoren C11 und C12 für eine Stromversorgung auf dieselbe Weise wie in 2 bereitgestellt werden, ist es möglich, einen einzelnen Phasenabschnitt eines 3-Stufen-Wechselrichters zu bilden, der zu demjenigen von 2 äquivalent ist.
In der zweiten Ausführungsform ist es somit möglich, selektiv ein zum Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und zum Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig äquivalentes Halbleiterbauteil, indem ein Anschlussverhältnis zwischen dem Anschluss 33 für A, dem Anschluss 34 für E1C2 und dem Anschluss 35 für K verändert wird, mit Verwendung desselben Halbleiterbauteils SD2 auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform zu implementieren.
Die Diode D3 im Halbleiterbauteil SD2 gemäß der zweiten Ausführungsform ist insgesamt von den IGBTs 11 und 12 und den Dioden D1 und D2 (die nachstehend als „zwei Sätze lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen” bezeichnet werden) isoliert. Aus diesem Grund besteht zwischen der Diode D3 und den zwei Sätzen lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen in einem Unterbringungszustand im Gehäuse 2 kein elektrisches Anschlussverhältnis.
Indem das elektrische Anschlussverhältnis zwischen der Diode D3 und den zwei Sätzen lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen mit der Verwendung der (äquivalenten Verdrahtungen zu den) externen Verdrahtungen L11 und L12 auf der Außenseite des Gehäuses 2 eingestellt wird und zwei Arten von elektrischen Anschlussverhältnissen zwischen der Diode D3 und den zwei Sätzen lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen aufrechterhalten werden, ist es dementsprechend möglich, zwei Arten von Schaltungen (die dem Halbleiterbauteil 81H für den oberen Zweig und dem Halbleiterbauteil 81L für den unteren Zweig entsprechen) als eine Verknüpfungsschaltung aus den zwei Sätzen lichtbogenselbstlöschender Elementgruppen und der Diode D3 zu implementieren. Im Ergebnis kann das Halbleiterbauteil SD2 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Wirkung erzeugen, dass ein Halbleiterbauteil mit Vielseitigkeit auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden kann.
Eine erste und zweite Stelle, an denen der Anschluss 31 für C1 und der Anschluss 32 für E2 ausgebildet werden sollen (der Nachbarschaftsbereich der linken Seite, auf der Ebene des Gehäuses 2 gesehen, im Stufenabschnitt 17), und eine dritte bis fünfte Stelle, an denen der Anschluss 33 für A, der Anschluss 34 für E1C2 und der Anschluss 35 für K ausgebildet werden sollen (der Nachbarschaftsbereich der Oberseite, auf der Ebene des Gehäuses 2 gesehen, im Stufenabschnitt 17), haben ein aneinander angrenzendes Verhältnis und sind Nachbarschaftsbereiche der verschiedenen Seiten. Deshalb ist es möglich, die externe Verdrahtung L4 für die IGBTs 11 und 12 und die externe Verdrahtung L1 für die Diode D3 vergleichsweise einfach zu trennen und auszubilden.
Obwohl der IGBT als das lichtbogenselbstlöschende Element in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform verwendet wird, ist es auch möglich, einen FET (Feldeffekttransistor) zu verwenden, der durch einen MOSFET dargestellt wird. Im Falle, dass ein FET verwendet wird, ist es auch möglich, eine parasitäre Diode zwischen einem Hauptteil und einem Drain im FET als die Dioden D1 und D2 (siehe 1 bis 3) zu verwenden.
Zum Beispiel ist es bei dem in 1 gezeigten Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform möglich, eine Variante anzunehmen, bei der ein erster und zweiter FET des N-Typs anstelle der IGBTs 11 und 12 des N-Typs verwendet werden. In diesem Fall verfügt der erste FET über eine Drain-Elektrode (eine erste Elektrode), die an einen Anschluss angeschlossen ist, der dem Anschluss 21 für C1 entspricht, und die Diode D1 verfügt über eine Anode, die an eine Source-Elektrode (eine zweite Elektrode) des ersten FETs angeschlossen ist, und über eine Kathode, die an die Drain-Elektrode des ersten FETs angeschlossen ist.
Der zweite FET verfügt über eine Source-Elektrode (eine zweite Elektrode), die an einen Anschluss angeschlossen ist, der dem Anschluss 22 für E2 entspricht, und die Diode D2 verfügt über eine Anode, die an die Source-Elektrode des zweiten FETs angeschlossen ist, und über eine Kathode, die an eine Drain-Elektrode (eine erste Elektrode) des zweiten FETs angeschlossen ist.
In der Variante des Halbleiterbauteils, das den ersten und zweite FET wie vorstehend beschrieben umfasst, wird die Art und Weise zur Verwendung der externen Verdrahtung, um die erste und zweite Verknüpfungsschaltung zu implementieren, genauso wie in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform verändert. Folglich ist es möglich, eine Wirkung zu erzeugen, dass ein Halbleiterbauteil mit Vielseitigkeit erzielt werden kann, das einen FET als ein lichtbogenselbstlöschendes Element umfasst.
Obwohl die Erfindung im Detail beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten veranschaulichend und nicht einschränkend. Es ist deshalb klar, dass zahlreiche Varianten, die nicht dargestellt sind, angedacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Halbleiterbauteil, Folgendes umfassend: ein erstes und zweites lichtbogenselbstlöschendes Element (11, 12), die in Reihe zu schalten sind; eine erste und zweite Diode (D1, D2) mit Kathoden, die an erste Elektroden des ersten und zweiten lichtbogenselbstlöschenden Elements angeschlossen sind, und mit Anoden, die an zweite Elektroden des ersten und zweiten lichtbogenselbstlöschenden Elements angeschlossen sind; eine dritte Diode (D3); und ein Gehäuse (1), um das erste und zweite lichtbogenselbstlöschende Element und die erste bis dritte Diode unterzubringen, wobei die dritte Diode insgesamt vom ersten und zweiten lichtbogenselbstlöschenden Element und der ersten und zweiten Diode im Gehäuse isoliert ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend: einen Anschluss (21) für eine erste Elektrode, die elektrisch an die erste Elektrode des ersten lichtbogenselbstlöschenden Elements angeschlossen und so angeordnet ist, dass sie an eine externe Verdrahtung an einer ersten Stelle auf einer Außenseite des Gehäuses angeschlossen werden kann; einen Anschluss (22) für eine zweite Elektrode, die elektrisch an die zweite Elektrode des zweiten lichtbogenselbstlöschenden Elements angeschlossen und so angeordnet ist, dass sie an eine externe Verdrahtung an einer zweiten Stelle auf der Außenseite des Gehäuses angeschlossen werden kann; einen Anschluss (24) für eine gemeinsame Elektrode, die elektrisch an die zweite Elektrode des ersten lichtbogenselbstlöschenden Elements und die erste Elektrode des zweiten lichtbogenselbstlöschenden Elements angeschlossen und so angeordnet ist, dass sie an eine externe Verdrahtung an einer dritten Stelle auf der Außenseite des Gehäuses angeschlossen werden kann; einen Anschluss (23) für eine Anode, die elektrisch an eine Anode der dritten Diode angeschlossen und so angeordnet ist, dass sie an eine externe Verdrahtung an einer vierten Stelle auf der Außenseite des Gehäuses angeschlossen werden kann; und einen Anschluss (25) für eine Kathode, die elektrisch an eine Kathode der dritten Diode angeschlossen und so angeordnet ist, dass sie an eine externe Verdrahtung an einer fünften Stelle auf der Außenseite des Gehäuses angeschlossen werden kann.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse ein rechteckiges Gehäuse mit, auf einer Ebene gesehen, vier Seiten umfasst, die erste und zweite Stelle jeweils einen Bereichsabschnitt in der Nachbarschaft einer ersten Seite umfassen, die, auf einer Ebene gesehen, eine vorbestimmte Seite des Gehäuses sein soll, und die dritte bis fünfte Stelle jeweils einen Bereichsabschnitt in der Nachbarschaft einer zweiten Seite umfassen, die sich, auf einer Ebene gesehen, von der ersten Seite unterscheidet.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 3, wobei die erste und zweite Seite Seiten umfassen, die einander entgegengesetzt sind.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 4, wobei ein Kondensator (C11) für eine erste Stromversorgung zwischen dem Anschluss für die erste Elektrode und dem Anschluss für die Anode angeschlossen sein kann, ein Kondensator (C12) für eine zweite Stromversorgung zwischen dem Anschluss für die zweite Elektrode und dem Anschluss für die Kathode angeschlossen sein kann, die erste Stelle und die vierte Stelle jeweils eine vergleichsweise nahe Stelle zu einer dritten Seite umfassen, die an die erste Seite und zweite Seite angrenzt, und die zweite Stelle und die fünfte Stelle jeweils eine vergleichsweise nahe Stelle zu einer vierten Seite umfassen, die der dritten Seite entgegengesetzt ist.
Halbleiterbauteil nach Anspruch 3, wobei die erste und zweite Seite Seiten umfassen, die aneinander angrenzend sind.
Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste und zweite lichtbogenselbstlöschende Element einen ersten und zweiten Isolierschichttransistor (IGBT) umfassen, die erste Elektrode eine Kollektor-Elektrode umfasst, und die zweite Elektrode eine Emitter-Elektrode umfasst.
Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste und zweite lichtbogenselbstlöschende Element jeweils einen Feldeffekttransistor (FET) umfassen, die erste Elektrode eine Drain-Elektrode umfasst, und die zweite Elektrode eine Source-Elektrode umfasst.