DE202011111042U1 - Elektronische Schaltung - Google Patents

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Abstract

Elektronische Schaltung (1; 101)mit:einem Schalt-Bauteil (11, 12, 13, 14; 11a, 12a, 13a, 14a), das aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, das überwiegend SiC beinhaltet, und das eine Diode (11a, 12a, 13a, 14a) mit PN-Übergang beinhaltet, die eine Anode und eine Kathode aufweist;einem Unipolar-Bauteil (21, 22, 23, 24), das aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, das überwiegend SiC beinhaltet, wobei das Unipolarbauteil (21, 22, 23, 24) parallel zu dem Schalt-Bauteil (11, 12, 13, 14; 11a, 12a, 13a, 14a) angeschlossen ist und eine Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) beinhaltet, die eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode aufweist;einem ersten Verbindungsmetallelement (31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A), das durch eine erste Induktivität (L1, L3, L5, L7) parasitiert ist, wobei die Anode oder die Kathode der Diode mit PN-Übergang über das erste Verbindungsmetallelement (31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A) mit einer entsprechenden Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode verbunden ist, wobei das erste Verbindungsmetallelement ein erstes Ende aufweist, das direkt mit der entsprechenden einen Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode verbunden ist; undeiner Ausgangsleitung (17, 18, 19), die mit dem einen Element von Anode und Kathode der Diode (11a, 12a, 13a, 14a mit PN-Übergang verbunden ist, und zwar über das erste Verbindungsmetallelement (31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A), und die mit der entsprechenden einen Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) verbunden ist, ohne über das erste Verbindungsmetallelement 31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A) zu gehen;einem zweiten Verbindungsmetallelement (32, 34, 36, 38), über welches die entsprechende eine Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) mit der Ausgangsleitung (17, 18, 19) verbunden ist und das durch eine zweite Induktivität (L2, L4, L6, L8) parasitiert ist; undwobei das erste und das zweite Verbindungsmetallelement (31-38) seriell zwischen dem einen Element von Anode und Kathode der Diode mit PN-Übergang und der Ausgangsleitung (17, 18, 19) seriell verbunden sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung, wie etwa eine Inverterschaltung oder eine Wandlerschaltung.
  • HINTERGRUND
  • Ein MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor - Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) wird als ein Schaltelement einer elektronischen Schaltung, wie etwa einer Inverterschaltung oder einer Wandlerschaltung, verwendet. Eine Diode mit pn-Übergang (Körperdiode), die ein Bipolar-Bauteil ist, parasitiert den MOSFET. Bei einer elektronischen Schaltung, bei der der MOSFET verwendet wird, gibt es Befürchtungen, dass sich Bauteileigenschaften verschlechtern werden, falls ein elektrischer Strom durch die Diode mit pn-Übergang (Körperdiode) fließt, die den MOSFET parasitiert. Falls ein elektrischer Strom durch die Diode mit pn-Übergang fließt und falls der MOSFET einen Kristalldefektbereich aufweist, gibt es im Einzelnen Befürchtungen, dass ein Elektron und ein Loch in dem Kristalldefektbereich rekombiniert werden und der Kristalldefektbereich vergrößert wird.
  • Insbesondere wird, falls ein elektrischer Strom durch eine Diode mit pn-Übergang fließt, bei einem SiC-MOSFET, der aus einem SiC-basierten halbleitenden Material gefertigt ist, eine Verschlechterung in Vorwärtsrichtung (nachfolgend einfach als „Vorwärtsverschlechterung“ bezeichnet) verursacht. Ausführlicher ist es bekannt, dass ein SiC-Halbleiterkristall einen Kristalldefekt aufweist, der als „BPD (Basal Plane Dislocation - Basalebenenversetzung)“ bezeichnet wird. Die Kristallstruktur eines BPD-Teils ist im Gegensatz zu der Kristallstruktur der anderen Teile dadurch gekennzeichnet, dass die Bandlücke seines Kristalls kleiner als die ursprüngliche Bandlücke eines SiC-Halbleiters ist. Daher ist der BPD-Teil dafür anfällig, ein Rekombinationszentrum eines Elektrons und eines Lochs zu werden. Daher wird, falls ein Vorwärtsstrom durch einen Teil mit pn-Übergang fließt, die BPD vergrößert und wird einen Stapelfehler verursachen. Infolgedessen wird der Einschaltwiderstand des SiC-MOSFET erhöht.
  • Um zu verhindern, dass ein elektrischer Strom durch die Diode mit pn-Übergang fließt, wurde daher vorgeschlagen, eine Schaltungsstruktur bereitzustellen, bei der eine Schottky-Diode, deren Betriebsspannung niedriger als jene der Diode mit pn-Übergang ist, parallel mit der Diode mit pn-Übergang verbunden ist.
  • DOKUMENTE NACH DEM STAND DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
  • Patentdokument 1: Veröffentlichtes ungeprüftes japanisches Patentanmeldung mit der Nr. 2006-310790
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Selbst, wenn eine solche Schaltungsstruktur eingesetzt wird, bei der die Schottky-Diode parallel dazu verbunden ist, ist jedoch ein Phänomen aufgetreten, bei dem ein elektrischer Strom durch eine Diode mit pn-Übergang fließt. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat herausgefunden, dass dieses Phänomen durch eine parasitäre Induktivität eines Strompfades verursacht wird, der durch die Schottky-Diode hindurchgeht. Mit anderen Worten wird, wenn ein elektrischer Strom durch die Schottky-Diode zu fließen beginnt, eine gegenelektromotorische Kraft durch eine parasitäre Induktivität eines Strompfades erzeugt, der durch die Schottky-Diode hindurchgeht. Wenn diese gegenelektromotorische Kraft eine Vorwärtsspannung der Diode mit pn-Übergang erreicht, die parallel mit der Schottky-Diode verbunden ist, fließt ein elektrischer Strom durch die Diode mit pn-Übergang.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Schaltung bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, einen elektrischen Strom zu begrenzen, der durch ein Bipolar-Bauteil fließt.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
  • Die elektronische Schaltung der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Bipolar-Bauteil, ein Unipolar-Bauteil, das mit dem Bipolar-Bauteil parallel verbunden ist, und eine Ausgangsleitung, die mit dem Bipolar-Bauteil und dem Unipolar-Bauteil verbunden ist. Eine Induktivität zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung ist kleiner als eine Induktivität zwischen dem Bipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung.
  • Die zuvor erwähnten oder andere Ziele, Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen verdeutlicht.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Inverterschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • [2] 2 ist eine schematische Draufsicht, die eine interne Struktur eines Moduls aus 1 zeigt.
    • [3] 3 ist eine schematische Seitenansicht, die eine interne Struktur eines Gehäuses aus 2 zeigt.
    • [4] 4 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Inverterschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • [5] 5 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Inverterschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • [6] 6 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Inverterschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • [7] 7 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Wandlerschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • [8] 8 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Wandlerschaltung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • AUSFÜHRUNGSMODI DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine elektronische Schaltung bereit, die ein Bipolar-Bauteil, ein Unipolar-Bauteil, das mit dem Bipolar-Bauteil parallel verbunden ist, und eine Ausgangsleitung, die mit dem Bipolar-Bauteil und dem Unipolar-Bauteil verbunden ist, beinhaltet. Eine Induktivität zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung ist kleiner als eine Induktivität zwischen dem Bipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung. Das Bipolar-Bauteil kann eine Diode mit pn-Übergang sein. Das Unipolar-Bauteil kann eine Schottky-Diode sein.
  • Ein Verbindungsmodus, bei dem das Bipolar-Bauteil und die Ausgangsleitung miteinander verbunden sind, kann entweder ein erster Verbindungsmodus oder ein zweiter Verbindungsmodus, wie folgt, sein. Bei dem ersten Verbindungsmodus ist das Bipolar-Bauteil mit dem Unipolar-Bauteil mittels einer Verbindungsleitung verbunden und ist das Unipolar-Bauteil mit der Ausgangsleitung mittels einer anderen Verbindungsleitung verbunden. Bei dem zweiten Verbindungsmodus ist das Bipolar-Bauteil mit der Ausgangsleitung verbunden, ohne mit dem Unipolar-Bauteil verbunden zu sein. Mit anderen Worten sind das Bipolar-Bauteil und das Unipolar-Bauteil mit der Ausgangsleitung mittels jeweils einer individuellen Verbindungsleitung verbunden.
  • Bei dem ersten Verbindungsmodus existiert eine Induktivität durch die Verbindungsleitung zwischen dem Bipolar-Bauteil und dem Unipolar-Bauteil und existiert eine Induktivität durch die Verbindungsleitung zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung. Daher ist eine Induktivität zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung kleiner als die Induktivität zwischen dem Bipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung. Bei dem ersten Verbindungsmodus wird, wenn ein elektrischer Strom durch das Unipolar-Bauteil fließt, eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung erzeugt. Jedoch ist das Bipolar-Bauteil mit dem Unipolar-Bauteil verbunden und es wird daher lediglich eine Spannung äquivalent zu der Betriebsspannung des Unipolar-Bauteils (d. h. äquivalent zu einer Vorwärtsspannung in einer Schottky-Diode) an das Bipolar-Bauteil angelegt. Die Betriebsspannung des Bipolar-Bauteils ist niedriger als die Betriebsspannung des Unipolar-Bauteils und daher fließt kein Strom durch das Bipolar-Bauteil. Daher kann begrenzt werden, dass ein Kristalldefektbereich expandiert, selbst wenn der Kristalldefektbereich in dem Bipolar-Bauteil existiert.
  • Gleichermaßen wird bei dem zweiten Verbindungsmodus, wenn ein elektrischer Strom durch das Unipolar-Bauteil fließt, eine gegenelektromotorische Kraft durch eine Induktivität durch die Verbindungsleitung zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung erzeugt. Jedoch ist die Induktivität durch die Verbindungsleitung zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung kleiner als die Induktivität zwischen dem Bipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung und dadurch wird die gegenelektromotorische Kraft, die durch die kleinere Induktivität zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung erzeugt wird, durch die größere Induktivität zwischen dem Bipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung absorbiert. Daher fließt kein Strom durch das Bipolar-Bauteil. Daher kann begrenzt werden, dass ein Kristalldefektbereich expandiert, selbst wenn der Kristalldefektbereich in dem Bipolar-Bauteil existiert.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Bipolar-Bauteil ein SiC-Halbleiterbauteil, das aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, das überwiegend SiC beinhaltet. Das SiC-Halbleiterbauteil weist einen Kristalldefekt auf, der als „BPD (Basalebenenversetzung)“ bezeichnet wird, und daher wird, falls ein Vorwärtsstrom durch den Teil mit pn-Übergang fließt, die BPD expandieren und wird ein Stapelfehler („stacking fault“) verursacht werden. Bei dieser Anordnung kann, falls ein elektrischer Strom durch das Unipolar-Bauteil fließt, begrenzt werden, dass der Strom durch das SiC-Halbleiterbauteil (d. h. einen Teil mit pn-Übergang) fließt, das ein Bipolar-Bauteil ist. Infolgedessen kann begrenzt werden, dass eine BPD, die in dem SiC-Halbleiterbauteil existiert, expandiert.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt eine gegenelektromotorische Kraft, die von der Induktivität zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung erzeugt wird, 2,0 V oder mehr. Es ist vorstellbar, dass die Betriebsspannung des Bipolar-Bauteils (zum Beispiel die Vorwärtsspannung der Diode mit pn-Übergang) etwa 2,0 V beträgt. Falls die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung erzeugt wird, weniger als 2,0 V beträgt, kann daher in Wirklichkeit kein elektrischer Strom durch das Bipolar-Bauteil fließen. Falls die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität zwischen dem Unipolar-Bauteil und der Ausgangsleitung erzeugt wird, 2,0 V oder mehr beträgt, kann ein wesentlicher Effekt der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Bipolar-Bauteil eine Diode mit PN-Übergang und beinhaltet das Unipolar-Bauteil eine Schottky-Diode.
  • Wenn ein elektrischer Strom durch die Schottky-Diode fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch eine Induktivität zwischen der Schottky-Diode und der Ausgangsleitung erzeugt. Bei dem ersten oben erwähnten Verbindungsmodus ist die Diode mit pn-Übergang mit der Schottky-Diode verbunden und daher wird lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung der Schottky-Diode an die Diode mit pn-Übergang angelegt. Die Vorwärtsspannung der Diode mit pn-Übergang ist niedriger als die Vorwärtsspannung der Schottky-Diode und daher fließt kein Strom durch die Diode mit pn-Übergang.
  • Beim zweiten Verbindungsmodus ist die Induktivität zwischen der Schottky-Diode und der Ausgangsleitung kleiner als die Induktivität zwischen der Diode mit pn-Übergang und der Ausgangsleitung. Deshalb wird eine gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität zwischen der Schottky-Diode und der Ausgangsleitung erzeugt wird, durch die Induktivität zwischen der Diode mit pn-Übergang und der Ausgangsleitung absorbiert. Daher fließt kein Strom durch die Diode mit pn-Übergang.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die elektronische Schaltung ferner ein Verbindungsmetallelement, durch das eine Anode der Diode mit pn-Übergang mit einer Anode der Schottky-Diode verbunden ist und das durch eine Induktivität parasitiert ist, und ist die Anode der Schottky-Diode mit der Ausgangsleitung verbunden. Das Verbindungsmetallelement kann ein Draht, ein Band oder einen Rahmen sein.
  • Wenn ein elektrischer Strom durch die Schottky-Diode fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch eine Induktivität zwischen der Schottky-Diode und der Ausgangsleitung erzeugt. Jedoch ist die Anode der Diode mit pn-Übergang mit der Anode der Schottky-Diode mittels des Verbindungsmetallelements verbunden und daher wird lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung der Schottky-Diode an die Diode mit pn-Übergang angelegt. Die Vorwärtsspannung der Schottky-Diode ist niedriger als die Vorwärtsspannung der Diode mit pn-Übergang und daher fließt kein Strom durch die Diode mit pn-Übergang.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die elektronische Schaltung ferner ein Verbindungsmetallelement, durch das eine Kathode der Diode mit pn-Übergang mit einer Kathode der Schottky-Diode verbunden ist und das durch eine Induktivität parasitiert ist, und ist die Kathode der Schottky-Diode mit der Ausgangsleitung verbunden.
  • Wenn ein elektrischer Strom durch die Schottky-Diode fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch eine Induktivität zwischen der Schottky-Diode und der Ausgangsleitung erzeugt. Jedoch ist die Kathode der Diode mit pn-Übergang mit der Kathode der Schottky-Diode mittels des Verbindungsmetallelements verbunden und daher wird lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung der Schottky-Diode an die Diode mit pn-Übergang angelegt. Die Vorwärtsspannung der Schottky-Diode ist niedriger als die Vorwärtsspannung der Diode mit pn-Übergang und daher fließt kein Strom durch die Diode mit pn-Übergang.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Diode mit pn-Übergang mit einem Schaltbauteil antiparallel verbunden.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegende Erfindung ist das Schaltbauteil ein MOSFET und ist die Diode mit PN-Übergang in den MOSFET eingebaut. Bei dieser Anordnung kann begrenzt werden, dass ein elektrischer Strom durch die Diode mit pn-Übergang fließt, die in dem MOSFET eingebaut ist, und daher kann eine Verschlechterung des MOSFET in Vorwärtsrichtung verhindert werden.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die elektronische Schaltung ferner ein Verbindungsmetallelement, durch das eine Source des MOSFET mit der Anode der Schottky-Diode verbunden ist und das durch eine Induktivität parasitiert ist, und ist die Anode der Schottky-Diode mit der Ausgangsleitung verbunden.
  • Wenn ein elektrischer Strom durch die Schottky-Diode fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch eine Induktivität zwischen der Schottky-Diode und der Ausgangsleitung erzeugt. Jedoch ist die Source des MOSFET mit der Anode der Schottky-Diode mittels des Verbindungsmetallelements verbunden und daher wird lediglich eine Spannung äquivalent zu der Betriebsspannung der Schottky-Diode an die Diode mit pn-Übergang, die in dem MOSFET eingebaut ist, angelegt. Die Vorwärtsspannung der Schottky-Diode ist niedriger als die Vorwärtsspannung der Diode mit pn-Übergang und daher fließt kein Strom durch die Diode mit pn-Übergang. Daher kann eine Verschlechterung des MOSFET in Vorwärtsrichtung verhindert werden.
  • Die elektronische Schaltung kann ferner ein Verbindungsmetallelement beinhalten, durch das die Anode der Schottky-Diode mit der Ausgangsleitung verbunden ist und das durch eine Induktivität parasitiert ist. Außerdem können das Verbindungsmetallelement, durch das die Source des MOSFET mit der Anode der Schottky-Diode verbunden ist, und das Verbindungsmetallelement, durch das die Anode der Schottky-Diode mit der Ausgangsleitung verbunden ist, kontinuierlich miteinander verbunden sein.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die elektronische Schaltung ferner ein Verbindungsmetallelement, durch das ein Drain des MOSFET mit der Kathode der Schottky-Diode verbunden ist und das durch eine Induktivität parasitiert ist, und ist die Kathode der Schottky-Diode mit der Ausgangsleitung verbunden.
  • Wenn ein elektrischer Strom durch die Schottky-Diode fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch eine Induktivität zwischen der Schottky-Diode und der Ausgangsleitung erzeugt. Jedoch ist der Drain des MOSFET mit der Kathode der Schottky-Diode mittels des Verbindungsmetallelements verbunden und daher wird lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung der Schottky-Diode an die Diode mit pn-Übergang, die in dem MOSFET eingebaut ist, angelegt. Die Vorwärtsspannung der Schottky-Diode ist niedriger als die Vorwärtsspannung der Diode mit pn-Übergang und daher fließt kein Strom durch die Diode mit pn-Übergang. Daher kann eine Verschlechterung des MOSFET in Vorwärtsrichtung verhindert werden.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verbindungsmetallelement einen Draht. Ein Band oder ein Rahmen können als andere Beispiele für das Verbindungsmetallelement erwähnt werden. Der Draht ist ein lineares Verbindungselement und das Band ist ein riemenartiges Verbindungselement. Allgemein sind diese Elemente metallische Elemente, die flexibel sind. Der Rahmen ist ein plattenartiges Metallelement, das weniger flexibel ist.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Inverterschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Die Inverterschaltung 1 beinhaltet ein erstes Modul 2 und ein zweites Modul 3. Das erste Modul 2 besteht aus einem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41, einem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43, zwei Gate-Anschlüssen 44 und 45 und einem Ausgangsanschluss 42. Das zweite Modul 3 besteht aus einem ersten Leistungsquellen-Anschluss 46, einem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 48, zwei Gate-Anschlüssen 49 und 50 und einem Ausgangsanschluss 47. Die ersten Leistungs-Source-Anschlüsse 41 und 46 der Module 2 und 3 sind mit einem positiven Elektrodenanschluss einer Leistungsquelle (Gleichstromleistungsquelle) 15 durch eine erste Ausgangsleitung 17 verbunden. Eine induktive Last 16 ist zwischen den Ausgangsanschlüssen 42 und 47 der Module 2 und 3 angeordnet und ist mit den Ausgangsanschlüssen 42 und 47 durch eine zweite Ausgangsleitung 18 verbunden. Die zweiten Leistungs-Source-Anschlüsse 43 und 48 der Module 2 und 3 sind mit einem negativen Elektrodenanschluss der Leistungsquelle 15 durch eine dritte Ausgangsleitung 19 verbunden. Eine (nicht gezeigte) Steuereinheit ist mit den Gate-Anschlüssen 44, 45 und 49, 50 der Module 2 bzw. 3 verbunden.
  • Das erste Modul 2 beinhaltet einen ersten High-Side-MOSFET 11 einen zweiten Low-Side-MOSFET 12, der mit dem ersten MOSFET 11 in Reihe verbunden ist. Die MOSFETs 11 und 12 weisen eine erste Diode 11a mit pn-Übergang (Körperdiode) eingebaut bzw. eine zweite Diode 12a mit pn-Übergang eingebaut auf. Jede dieser Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang ist ein Bipolar-Bauteil. Eine Anode von jeder der Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang ist elektrisch mit einer entsprechenden Source von jedem der MOSFETs 11 und 12 verbunden, wohingegen eine Kathode davon elektrisch mit einem entsprechenden Drain von jedem der MOSFETs 11 und 12 verbunden ist.
  • Eine erste Schottky-Diode 21, die ein Unipolar-Bauteil ist, und eine zweite Schottky-Diode 22, die ein Unipolar-Bauteil ist, sind parallel mit den MOSFETs 11 bzw. 12 verbunden. Mit anderen Worten sind die Schottky-Dioden 21 und 22, die jeweils ein Unipolar-Bauteil sind, parallel mit den Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang, die jeweils ein Bipolar-Bauteil sind, verbunden.
  • Der Drain des ersten MOSFET 11 ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 des ersten Moduls 2 verbunden. Die Kathode der ersten Schottky-Diode 21 ist mit dem Drain des ersten MOSFET 11 (d. h. mit der Kathode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) verbunden. Die Source des ersten MOSFET 11 (d. h. die Anode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) ist mit der Anode der ersten Schottky-Diode 21 durch ein Verbindungsmetallelement 31 verbunden. Die Anode der ersten Schottky-Diode 21 ist mit dem Ausgangsanschluss 42 des ersten Moduls 2 durch ein anderes Verbindungsmetallelement 32 verbunden. Mit anderen Worten ist die Anode der ersten Schottky-Diode 21 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 32 verbunden.
  • Induktivitäten L1 und L2 (L1>0, L2>0) parasitieren die Verbindungsmetallelemente 31 bzw. 32. Daher ist die Induktivität (L1+L2) zwischen der ersten Diode 11a mit pn-Übergang und der zweiten Ausgangsleitung 18 größer als die Induktivität L2 zwischen der ersten Schottky-Diode 21 und der zweiten Ausgangsleitung 18.
  • Der Drain des zweiten MOSFET 12 ist mit dem Ausgangsanschluss 42 des ersten Moduls 2 verbunden. Die Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 ist mit dem Drain des zweiten MOSFET 12 (d. h. mit der Kathode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) verbunden. Die Source des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) ist mit der Anode der zweiten Schottky-Diode 22 durch das Verbindungsmetallelement 33 verbunden. Die Anode der zweiten Schottky-Diode 22 ist mit dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 des ersten Moduls 2 durch das Verbindungsmetallelement 34 verbunden. Mit anderen Worten ist die Anode der zweiten Schottky-Diode 22 mit der dritten Ausgangsleitung 19 durch das Verbindungsmetallelement 34 verbunden.
  • Induktivitäten L3 und L4 (L3>0, L4>0) parasitären die Verbindungsmetallelemente 33 bzw. 34. Daher ist die Induktivität (L3+L4) zwischen der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang und der dritten Ausgangsleitung 19 größer als die Induktivität L4 zwischen der zweiten Schottky-Diode 22 und der dritten Ausgangsleitung 19.
  • Das zweite Modul 3 beinhaltet einen dritten High-Side-MOSFET 13 einen vierten Low-Side-MOSFET 14, der mit dem dritten MOSFET 13 in Reihe verbunden ist. Die MOSFETs 13 und 14 weisen eine dritte und vierte eingebaute Diode 13a bzw. 14a mit pn-Übergang (Körperdioden) auf. Jede dieser Dioden 13a und 14a mit pn-Übergang ist ein Bipolar-Bauteil. Eine Anode von jeder der Dioden 13a und 14a mit pn-Übergang ist elektrisch mit einer entsprechenden Source von jedem der MOSFETs 13 und 14 verbunden, wohingegen eine Kathode davon elektrisch mit einem entsprechenden Drain von jedem der MOSFETs 13 und 14 verbunden ist.
  • Eine dritte und vierte Schottky-Diode 23 und 24 sind mit den MOSFETs 13 bzw. 14 parallel verbunden. Mit anderen Worten sind die Schottky-Dioden 23 und 24, die jeweils ein Unipolar-Bauteil sind, parallel mit den Dioden 13a und 14a mit pn-Übergang, die jeweils ein Bipolar-Bauteil sind, verbunden.
  • Der Drain des dritten MOSFET 13 ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 46 des zweiten Moduls 3 verbunden. Die Kathode der dritten Schottky-Diode 23 ist mit dem Drain des dritten MOSFET 13 (d. h. mit der Kathode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang) verbunden. Die Source des dritten MOSFET 13 (d. h. die Anode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang) ist mit der Anode der dritten Schottky-Diode 23 durch ein Verbindungsmetallelement 35 verbunden. Die Anode der dritten Schottky-Diode 23 ist mit dem Ausgangsanschluss 47 des zweiten Moduls 3 durch ein anderes Verbindungsmetallelement 36 verbunden. Mit anderen Worten ist die Anode der dritten Schottky-Diode 23 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 36 verbunden.
  • Induktivitäten L5 und L6 (L5>0, L6>0) parasitären die Verbindungsmetallelemente 35 bzw. 36. Daher ist die Induktivität (L5+L6) zwischen der dritten Diode 13a mit pn-Übergang und der zweiten Ausgangsleitung 18 größer als die Induktivität L6 zwischen der dritten Schottky-Diode 23 und der zweiten Ausgangsleitung 18.
  • Der Drain des vierten MOSFET 14 ist mit dem Ausgangsanschluss 47 des zweiten Moduls 3 verbunden. Die Kathode der vierten Schottky-Diode 24 ist mit dem Drain des vierten MOSFET 14 (d. h. mit der Kathode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang) verbunden. Die Source des vierten MOSFET 14 (d. h. die Anode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang) ist mit der Anode der vierten Schottky-Diode 24 durch das Verbindungsmetallelement 37 verbunden. Die Anode der vierten Schottky-Diode 24 ist mit dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 48 des zweiten Moduls 3 durch das Verbindungsmetallelement 38 verbunden. Mit anderen Worten ist die Anode der vierten Schottky-Diode 24 mit der dritten Ausgangsleitung 19 durch das Verbindungsmetallelement 38 verbunden.
  • Induktivitäten L7 und L8 (L7>0, L8>0) parasitären die Verbindungsmetallelemente 37 bzw. 38. Daher ist die Induktivität (L7+L8) zwischen der vierten Diode 14a mit pn-Übergang und der dritten Ausgangsleitung 19 größer als die Induktivität L8 zwischen der vierten Schottky-Diode 24 und der dritten Ausgangsleitung 19.
  • Jeder des ersten bis vierten MOSFET 11 bis 14 ist zum Beispiel ein SiC-Bauteil, in dem SiC (Siliciumcarbid), das ein Beispiel für einen Verbundhalbleiter ist, als ein halbleitendes Material verwendet wird. Die Vorwärtsspannung Vf1 von jeder der Schottky-Dioden 21 bis 24 ist niedriger als die Vorwärtsspannung Vf2 von jeder der Dioden 11a bis 14a mit pn-Übergang. Die Vorwärtsspannung Vf2 von jeder der Dioden 11a bis 14a mit pn-Übergang beträgt zum Beispiel 2,0 V. Andererseits beträgt die Vorwärtsspannung Vf1 von jeder der Schottky-Dioden 21 bis 24 zum Beispiel 1,0 V.
  • 2 ist eine schematische Draufsicht, die eine interne Struktur des Moduls 2 aus 1 zeigt. 3 ist eine schematische Seitenansicht, die eine interne Struktur eines Gehäuses 4 aus 2 zeigt.
  • Das Modul 2 beinhaltet ein Isolationssubstrat 8, zwei Gehäuse („packages“) 4 und 5, die an dem Isolationssubstrat 8 angebracht sind, und eine (nicht gezeigte) Umhüllung, die an einer Oberfläche des Isolationssubstrats 8 angebracht ist und die die zwei Gehäuse 4 und 5 enthält. Das Isolationssubstrat 8 weist die Form eines Rechtecks in einer Draufsicht auf. Jedes der Gehäuse 4 und 5 ist in einer im Wesentlichen rechteckigen Form in einer Draufsicht gebildet. Die zwei Gehäuse 4 und 5 sind nebeneinander in der Longitudinalrichtung des Isolationssubstrats 8 angeordnet.
  • Unter Bezugnahme auf 2 und 3 beinhaltet das Gehäuse 4 ein Chip-Pad 51, eine Gate-Zuleitung 52, eine Source-Zuleitung 53, den ersten MOSFET 11, die erste Schottky-Diode 21 und ein Vergussharz 57, durch das diese Komponenten versiegelt sind. Das Chip-Pad 51 weist in einer Draufsicht die Form des großen Buchstabens T auf und weist einen rechteckigen Körperteil und einen Zuleitungsteil, der im Wesentlichen von dem Zentrum einer Seite des Körperteils hervorsteht, auf. Ein Vorwärtsende des Zuleitungsteils ragt aus dem Vergussharz 57 hervor. Die Gate-Zuleitung 52 und die Source-Zuleitung 53 sind parallel zu dem Zuleitungsteil des Chip-Pads 51 mit dem Zuleitungsteil des Chip-Pads 51 dazwischen angeordnet. Ein Ende von sowohl der Gate-Zuleitung 52 als auch der Source-Zuleitung 53 ragt aus dem Vergussharz 57 hervor. Sowohl das Chip-Pad 51, die Gate-Zuleitung 52 als auch die Source-Zuleitung 53 weisen die Form einer Platte auf, die zum Beispiel aus Kupfer oder Aluminium gefertigt ist.
  • Der erste MOSFET 11 und die erste Schottky-Diode 21 sind nebeneinander auf einer Oberfläche des Körperteils des Chip-Pads 51 entlang einer Seite des Körperteils angeordnet. Der erste MOSFET 11 und die erste Schottky-Diode 21 sind auf einer Oberfläche des Chip-Pads 51 durch Chip-Bonden montiert. Der erste MOSFET 11 weist eine Drain-Elektrode 11D auf seiner Oberfläche auf, die dem Chip-Pad zugewandt ist, und diese Drain-Elektrode 11D ist mittels eines leitfähigen Lotmaterials mit dem Chip-Pad 51 verbunden. Der erste MOSFET 11 weist eine Source-Elektrode 11S und eine Gate-Elektrode 11G auf seiner Oberfläche auf, die sich auf der dem Chip-Pad 51 gegenüberliegenden Seite befindet.
  • Die erste Schottky-Diode 21 weist eine Kathodenelektrode 21K auf ihrer Oberfläche auf, die dem Chip-Pad 51 zugewandt ist, und diese Kathodenelektrode 21K ist mittels eines leitfähigen Lotmaterials mit dem Chip-Pad 51 verbunden. Die erste Schottky-Diode 21 weist eine Anodenelektrode 21A auf ihrer Oberfläche auf, die sich auf der dem Chip-Pad 51 gegenüberliegenden Seite befindet.
  • Die Gate-Elektrode 11G des ersten MOSFET 11 ist elektrisch mit der Gate-Zuleitung 52 mittels eines Bond-Drahtes (d. h. eines Verbindungsmetallelements) 39 verbunden. Die Source-Elektrode 11S des ersten MOSFET 11 ist elektrisch mit der Anodenelektrode 21A der ersten Schottky-Diode 21 mittels des Bond-Drahtes (d. h. des Verbindungsmetallelements) 31 verbunden. Die Anodenelektrode 21A der ersten Schottky-Diode 21 ist elektrisch mit der Source-Zuleitung 53 mittels des Bond-Drahtes (d. h. des Verbindungsmetallelements) 32 verbunden.
  • Eine Drahtbondung, bei der die Source-Elektrode 11S des ersten MOSFET 11 mit der Anodenelektrode 21A der ersten Schottky-Diode 21 verbunden wird, und eine Drahtbondung, bei der die Anodenelektrode 21A der ersten Schottky-Diode 21 mit der Source-Zuleitung 53 verbunden wird, können gemäß einem Stitchbondverfahren durchgeführt werden. Mit anderen Worten ist es zulässig, die Verbindung der Komponenten miteinander gemäß Stitchbonden durchzuführen, wobei die Source-Zuleitung 53 oder die Source-Elektrode 11S des ersten MOSFET 11 als ein Startpunkt verwendet wird und der Rest davon als ein Endpunkt verwendet wird und die Anodenelektrode 21A der ersten Schottky-Diode 21 als ein Relaispunkt bzw. Zwischenpunkt verwendet wird. Die Bond-Drähte 31, 32 und 39 sind Drähte, die überwiegend aus zum Beispiel Al, Au oder Cu gefertigt sind.
  • Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet das andere Gehäuse 5 ein Chip-Pad 54, eine Gate-Zuleitung 55, eine Source-Zuleitung 56, den zweiten MOSFET 12, die zweite Schottky-Diode 22 und ein Vergussharz 58, durch das diese Komponenten versiegelt sind. Das Chip-Pad 54 weist in einer Draufsicht die Form des großen Buchstabens T auf und weist einen rechteckigen Körperteil und einen Zuleitungsteil, der im Wesentlichen von dem Zentrum einer Seite des Körperteils hervorsteht, auf. Ein Vorwärtsende des Zuleitungsteils ragt aus dem Vergussharz 58 hervor. Die Gate-Zuleitung 55 und die Source-Zuleitung 56 sind parallel zu dem Zuleitungsteil des Chip-Pads 54 mit dem Zuleitungsteil des Chip-Pads 54 dazwischen angeordnet. Ein Ende von sowohl der Gate-Zuleitung 55 als auch der Source-Zuleitung 56 ragt aus dem Vergussharz 58 hervor. Sowohl das Chip-Pad 54, die Gate-Zuleitung 55 als auch die Source-Zuleitung 56 weisen die Form einer Platte auf, die zum Beispiel aus Kupfer oder Aluminium gefertigt ist.
  • Der zweite MOSFET 12 und die zweite Schottky-Diode 22 sind nebeneinander auf einer Oberfläche des Körperteils des Chip-Pads 54 entlang einer Seite des Körperteils angeordnet. Der zweite MOSFET 12 und die zweite Schottky-Diode 22 sind auf einer Oberfläche des Chip-Pads 54 durch Chip-Bonden montiert. Der zweite MOSFET 12 weist eine Drain-Elektrode auf seiner Oberfläche auf, die dem Chip-Pad 54 zugewandt ist, und diese Drain-Elektrode ist mittels eines leitfähigen Lotmaterials mit dem Chip-Pad 54 verbunden. Der zweite MOSFET 12 weist eine Source-Elektrode 12S und eine Gate-Elektrode 12G auf seiner Oberfläche auf, die sich auf der dem Chip-Pad 54 gegenüberliegenden Seite befindet.
  • Die zweite Schottky-Diode 22 weist eine Kathodenelektrode auf ihrer Oberfläche auf, die dem Chip-Pad 54 zugewandt ist, und diese Kathodenelektrode ist mittels eines leitfähigen Lotmaterials mit dem Chip-Pad 54 verbunden. Die zweite Schottky-Diode 22 weist eine Anodenelektrode 22A auf ihrer Oberfläche auf, die sich auf der dem Chip-Pad 54 gegenüberliegenden Seite befindet.
  • Die Gate-Elektrode 12G des zweiten MOSFET 12 ist elektrisch mit der Gate-Zuleitung 55 mittels eines Bond-Drahtes (d. h. eines Verbindungsmetallelements) 40 verbunden. Die Source-Elektrode 12S des zweiten MOSFET 12 ist elektrisch mit der Anodenelektrode 22A der zweiten Schottky-Diode 22 mittels des Bond-Drahtes (d. h. des Verbindungsmetallelements) 33 verbunden. Die Anodenelektrode 22A der zweiten Schottky-Diode 22 ist elektrisch mit der Source-Zuleitung 56 mittels des Bond-Drahtes (d. h. des Verbindungsmetallelements) 34 verbunden.
  • Eine Drahtbondung, bei der die Source-Elektrode 12S des zweiten MOSFET 12 mit der Anodenelektrode 22A der zweiten Schottky-Diode 22 verbunden wird, und eine Drahtbondung, bei der die Anodenelektrode 22A der zweiten Schottky-Diode 22 mit der Source-Zuleitung 56 verbunden wird, können gemäß einem Stitchbondverfahren durchgeführt werden. Mit anderen Worten ist es zulässig, die Verbindung der Komponenten miteinander gemäß Stitchbonden durchzuführen, wobei die Source-Zuleitung 56 oder die Source-Elektrode 12S des ersten MOSFET 11 als ein Startpunkt verwendet wird und der Rest davon als ein Endpunkt verwendet wird und die Anodenelektrode 22A der ersten Schottky-Diode 22 als ein Relaispunkt verwendet wird. Die Bond-Drähte 33, 34 und 40 sind Drähte, die überwiegend aus zum Beispiel Al, Au oder Cu gefertigt sind.
  • Die Source-Zuleitung 56 des Gehäuses 4 und der Zuleitungsteil des Chip-Pads 54 des Gehäuses 5 sind elektrisch mittels eines riemenartigen Metallmusters 59 mit der Form eines großen Buchstabens U in einer Draufsicht verbunden. Das Metallmuster 59 ist ein Dünnfilmdraht, der aus zum Beispiel Kupfer oder Aluminium gefertigt ist und auf einer Oberfläche des Isolationssubstrats 8 gebildet ist.
  • Die Gate-Zuleitung 52 des Gehäuses 4 ist mit dem Gate-Anschluss 44 verbunden. Der Gate-Anschluss 44 ist aus der Umhüllung des Moduls 2 herausgezogen. Der Zuleitungsteil des Chip-Pads 51 des Gehäuses 4 ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 verbunden. Der erste Leistungsquellen-Anschluss 41 ist aus der Umhüllung des Moduls 2 herausgezogen. Die Leistungsquelle 15 ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 verbunden. Das Metallmuster 59 ist mit dem Ausgangsanschluss 42 verbunden. Der Ausgangsanschluss 42 ist aus der Umhüllung des Moduls 2 herausgezogen.
  • Die Gate-Zuleitung 55 des Gehäuses 5 ist mit dem Gate-Anschluss 45 verbunden. Der Gate-Anschluss 45 ist aus der Umhüllung des Moduls 2 herausgezogen. Die Source-Zuleitung 56 des Gehäuses 5 ist mit dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 verbunden. Der zweite Leistungsquellen-Anschluss 43 ist aus der Umhüllung des Moduls 2 herausgezogen. Der zweite Leistungsquellen-Anschluss 43 ist mit Masse verbunden (d. h., mit einer negativen Elektrode der Leistungsquelle 15 verbunden).
  • Die interne Struktur des zweiten Moduls 3 ist gleich der internen Struktur des ersten Moduls 2 und daher ist eine Beschreibung seiner Struktur ausgelassen.
  • Wieder unter Bezugnahme auf 1 sind in der dementsprechend gebildeten Inverterschaltung 1 zum Beispiel der erste MOSFET 11 und der vierte MOSFET 14 eingeschaltet. Danach werden die MOSFETs 11 und 14 ausgeschaltet und infolgedessen werden sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 in einen AUS-Zustand gebracht. Wenn eine vorbestimmte Totzeitperiode verstrichen ist, werden dieses Mal der zweite MOSFET 12 und der dritte MOSFET 13 eingeschaltet. Danach werden die MOSFETs 12 und 13 ausgeschaltet und infolgedessen werden sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 in einen AUS-Zustand gebracht. Wenn eine vorbestimmte Totzeitperiode verstrichen ist, werden der erste MOSFET 11 und der vierte MOSFET 14 wieder eingeschaltet. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt und infolgedessen wird die Last 16 auf eine Wechselstromweise getrieben.
  • Wenn der erste MOSFET 11 und der vierte MOSFET 14 eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von einer positiven Elektrode der Leistungsquelle 15 durch die erste Ausgangsleitung 17, den ersten MOSFET 11, das Verbindungsmetallelement 31, das Verbindungsmetallelement 32, die zweite Ausgangsleitung 18, die Last 16, die zweite Ausgangsleitung 18, den vierten MOSFET 14, das Verbindungsmetallelement 37 und das Verbindungsmetallelement 38 zu der dritten Ausgangsleitung 19 hin. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last 16 in einer Richtung, die durch einen Pfeil „A“ gezeigt ist.
  • Wenn sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 ausgehend von diesem Zustand in einen AUS-Zustand gebracht werden, versucht die Induktivität der induktiven Last 16, einen elektrischen Strom aufrechtzuerhalten, der durch die Last 16 fließt (d. h., den Strom aufrechtzuerhalten, der in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „A“ gezeigt ist). Daher fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34, die zweite Schottky-Diode 22, die Last 16, den Verbindungsmetalldraht 36 und die dritte Schottky-Diode 23 in die Richtung von dem Verbindungsmetalldraht 34 zu der dritten Schottky-Diode 23 hin. Infolgedessen fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34 und den Verbindungsmetalldraht 36.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34 fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch eine Induktivität L4 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die zweite Diode 12a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang mit der Anode der zweiten Schottky-Diode 22 durch den Verbindungsmetalldraht 33 verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der zweiten Schottky-Diode 22 wird an die zweite Diode 12a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die zweite Diode 12a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die zweite Diode 12a mit pn-Übergang.
  • Wenn ein elektrischer Strom durch den Verbindungsmetalldraht 36 fließt, wird gleichermaßen eine gegenelektromotorische Kraft durch eine Induktivität L6 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die dritte Diode 13a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Anode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang mit der Anode der dritten Schottky-Diode 23 durch den Verbindungsmetalldraht 35 verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der dritten Schottky-Diode 23 wird an die dritte Diode 13a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die dritte Diode 13a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die dritte Diode 13a mit pn-Übergang.
  • Wenn der zweite MOSFET 12 und der dritte MOSFET 13 eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Leistungsquelle 15 durch die erste Ausgangsleitung 17, den dritten MOSFET 13, das Verbindungsmetallelement 35, das Verbindungsmetallelement 36, die zweite Ausgangsleitung 18, die Last 16, die zweite Ausgangsleitung 18, den zweiten MOSFET 12, das Verbindungsmetallelement 33 und das Verbindungsmetallelement 34 zu der dritten Ausgangsleitung 19 hin. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last 16 in einer Richtung, die durch einen Pfeil „B“ gezeigt ist.
  • Wenn sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 in diesem Zustand in einen AUS-Zustand gebracht werden, versucht die Induktivität der induktiven Last 16, einen elektrischen Strom aufrechtzuerhalten, der durch die Last 16 fließt (d. h., den Strom aufrechtzuerhalten, der in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „B“ gezeigt ist). Daher fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38, die vierte Schottky-Diode 24, die Last 16, den Verbindungsmetalldraht 32 und die erste Schottky-Diode 21 in die Richtung von dem Verbindungsmetalldraht 38 zu der ersten Schottky-Diode 21 hin. Infolgedessen fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38 und den Verbindungsmetalldraht 32.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38 fließt, wird eine elektromotorische Kraft durch eine Induktivität L8 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die vierte Diode 14a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Anode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang mit der Anode der vierten Schottky-Diode 24 durch den Verbindungsmetalldraht 37 verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der vierten Schottky-Diode 24 wird an die vierte Diode 14a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die vierte Diode 14a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die vierte Diode 14a mit pn-Übergang.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 32 fließt, wird gleichermaßen eine elektromotorische Kraft durch eine Induktivität L2 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die erste Diode 11a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Anode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang mit der Anode der ersten Schottky-Diode 21 durch den Verbindungsmetalldraht 31 verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der ersten Schottky-Diode 21 wird an die erste Diode 11a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die erste Diode 11a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die erste Diode 11a mit pn-Übergang.
  • Wie oben beschrieben, kann bei der ersten Ausführungsform begrenzt werden, dass ein elektrischer Strom durch die Dioden 11a bis 14a mit pn-Übergang, die jeweils in den MOSFETs 11 bis 14 eingebaut sind, während einer Totzeitperiode fließt. Daher kann eine Verschlechterung der MOSFETs 11 bis 14 in Vorwärtsrichtung verhindert werden.
  • 4 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Inverterschaltung 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 4 wird einer Komponente, die jeweils einer in 1 gezeigten Komponente entspricht, die gleiche Bezugsziffer wie in 1 gegeben.
  • Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform sind die Drain-Elektrode von jedem der MOSFETs 11 bis 14 und die Kathodenelektrode von jeder der Schottky-Dioden 21 bis 24 mit dem Chip-Pad in jedem Gehäuse verbunden, wie bei dem Gehäuse 4 aus 3. Andererseits sind bei der zweiten Ausführungsform die Source-Elektrode von jedem der MOSFETs 11 bis 14 und die Anodenelektrode von jeder der Schottky-Dioden 21 bis 24 mit dem Chip-Pad in jedem Gehäuse verbunden. Daher ist in jedem Gehäuse die Drain-Elektrode auf einer Oberfläche von jedem der MOSFETs 11 bis 14 gebildet, die sich auf der dem Chip-Pad gegenüberliegenden Seite befindet, und ist die Kathodenelektrode auf einer Oberfläche von jeder der Schottky-Dioden 21 bis 24 gebildet, die sich auf der dem Chip-Pad gegenüberliegenden Seite befindet.
  • Unter Bezugnahme auf 4 sind die Source des ersten MOSFET 11 (d. h. die Anode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) und die Anode der ersten Schottky-Diode 21 mit einem Ausgangsanschluss 42 eines ersten Moduls 2A verbunden. Der Drain des ersten MOSFET 11 (d. h. die Kathode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) ist mit der Kathode der ersten Schottky-Diode 21 mittels eines Verbindungsmetallelements 31A verbunden, das durch eine Induktivität L1 parasitiert ist. Die Kathode der ersten Schottky-Diode 21 ist mit einem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 des ersten Moduls 2A mittels eines Verbindungsmetallelements 32A verbunden, das durch eine Induktivität L2 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der ersten Schottky-Diode 21 mit der ersten Ausgangsleitung 17 durch das Verbindungsmetallelement 32A verbunden, das durch die Induktivität L2 parasitiert ist.
  • Die Source des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) und die Anode der zweiten Schottky-Diode 22 sind mit einem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 des ersten Moduls 2A verbunden. Der Drain des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Kathode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) ist mit der Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 mittels eines Verbindungsmetallelements 33A verbunden, das durch eine Induktivität L3 parasitiert ist. Die Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 ist mit einem Ausgangsanschluss 42 des ersten Moduls 2A mittels eines Verbindungsmetallelements 34A verbunden, das durch eine Induktivität L4 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 34A verbunden, das durch die Induktivität L4 parasitiert ist.
  • Die Source des dritten MOSFET 13 (d. h. die Anode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang) und die Anode der dritten Schottky-Diode 23 sind mit einem Ausgangsanschluss 47 eines zweiten Moduls 3A verbunden. Der Drain des dritten MOSFET 13 (d. h. die Kathode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang) ist mit der Kathode der dritten Schottky-Diode 23 mittels eines Verbindungsmetallelements 35A verbunden, das durch eine Induktivität L5 parasitiert ist. Die Kathode der dritten Schottky-Diode 23 ist mit einem ersten Leistungsquellen-Anschluss 46 des zweiten Moduls 3A mittels eines Verbindungsmetallelements 36A verbunden, das durch eine Induktivität L6 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der dritten Schottky-Diode 23 mit der dritten Ausgangsleitung 17 durch das Verbindungsmetallelement 36A verbunden, das durch die Induktivität L6 parasitiert ist.
  • Die Source des vierten MOSFET 14 (d. h. die Anode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang) und die Anode der vierten Schottky-Diode 24 sind mit einem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 48 des zweiten Moduls 3A verbunden. Der Drain des vierten MOSFET 14 (d. h. die Kathode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang) ist mit der Kathode der vierten Schottky-Diode 24 mittels eines Verbindungsmetallelements 37A verbunden, das durch eine Induktivität L7 parasitiert ist. Die Kathode der vierten Schottky-Diode 24 ist mit einem Ausgangsanschluss 47 des zweiten Moduls 3A mittels eines Verbindungsmetallelements 38A verbunden, das durch eine Induktivität L8 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der zweiten Schottky-Diode 24 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 38A verbunden, das durch die Induktivität L8 parasitiert ist.
  • Obwohl die Bezugsziffer, die die Induktivität bezeichnet, der Einfachheit halber so festgelegt ist, dass sie gleich jener der ersten Ausführungsform ist, bedeutet dies nicht, dass die Induktivitäten der Verbindungsmetallelemente 31A bis 38A jeweils gleich den Induktivitäten der Verbindungsmetallelemente 31 bis 38 sind, die in der ersten Ausführungsform erwähnt sind.
  • Wenn der erste MOSFET 11 und der vierte MOSFET 14 eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Leistungsquelle 15 durch die erste Ausgangsleitung 17, das Verbindungsmetallelement 32A, das Verbindungsmetallelement 31A, den ersten MOSFET 11, die zweite Ausgangsleitung 18, die Last 16, die zweite Ausgangsleitung 18, das Verbindungsmetallelement 38A, das Verbindungsmetallelement 37A und den vierten MOSFET 14 zu der dritten Ausgangsleitung 19 hin. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last 16 in die Richtung, die durch den Pfeil „A“ gezeigt ist.
  • Wenn sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 von diesem Zustand in einen AUS-Zustand gebracht werden, versucht die Induktivität der induktiven Last 16, einen elektrischen Strom aufrechtzuerhalten, der durch die Last 16 fließt (d. h., den Strom aufrechtzuerhalten, der in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „A“ gezeigt ist). Daher fließt der Strom durch die zweite Schottky-Diode 22, den Verbindungsmetalldraht 34A, die Last 16, die dritte Schottky-Diode 23 und den Verbindungsmetalldraht 36A in die Richtung von der zweiten Schottky-Diode 22 zu dem Verbindungsmetalldraht 36A hin. Infolgedessen fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34A und den Verbindungsmetalldraht 36A.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34A fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L4 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die zweite Diode 12a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Kathode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang mit der Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 durch den Verbindungsmetalldraht 33A verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der zweiten Schottky-Diode 22 wird an die zweite Diode 12a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die zweite Diode 12a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die zweite Diode 12a mit pn-Übergang.
  • Wenn ein elektrischer Strom durch den Verbindungsmetalldraht 36A fließt, wird gleichermaßen eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L6 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die dritte Diode 13a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Kathode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang mit der Kathode der dritten Schottky-Diode 23 durch den Verbindungsmetalldraht 35A verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der dritten Schottky-Diode 23 wird an die dritte Diode 13a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die dritte Diode 13a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die dritte Diode 13a mit pn-Übergang.
  • Wenn der zweite MOSFET 12 und der dritte MOSFET 13 eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Leistungsquelle 15 durch die erste Ausgangsleitung 17, das Verbindungsmetallelement 36A, das Verbindungsmetallelement 35A, den dritten MOSFET 13, die zweite Ausgangsleitung 18, die Last 16, die zweite Ausgangsleitung 18, das Verbindungsmetallelement 34A, das Verbindungsmetallelement 33A und den zweiten MOSFET 12 zu der dritten Ausgangsleitung 19 hin. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last 16 in die Richtung, die durch den Pfeil „B“ gezeigt ist.
  • Wenn sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 in diesem Zustand in einen AUS-Zustand gebracht werden, erhält die Induktivität der induktiven Last 16 einen elektrischen Strom aufrecht, der durch die Last 16 fließt (d. h., erhält den Strom aufrecht, der in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „B“ gezeigt ist). Daher fließt der Strom durch die vierte Schottky-Diode 24, den Verbindungsmetalldraht 38A, die Last 16, die erste Schottky-Diode 21 und den Verbindungsmetalldraht 32A in die Richtung von der vierten Schottky-Diode 24 zu dem Verbindungsmetalldraht 32A hin. Infolgedessen fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38A und den Verbindungsmetalldraht 32A.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38A fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L8 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die vierte Diode 14a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Kathode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang mit der Kathode der vierten Schottky-Diode 24 durch den Verbindungsmetalldraht 37A verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der vierten Schottky-Diode 24 wird an die vierte Diode 14a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die vierte Diode 14a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die vierte Diode 14a mit pn-Übergang.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 32A fließt, wird gleichermaßen eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L2 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die erste Diode 11a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Kathode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang mit der Kathode der ersten Schottky-Diode 21 durch den Verbindungsmetalldraht 31A verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der ersten Schottky-Diode 21 wird an die erste Diode 11a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die erste Diode 11a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die erste Diode 11a mit pn-Übergang.
  • Wie oben beschrieben, kann bei der zweiten Ausführungsform auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform begrenzt werden, dass ein elektrischer Strom durch die Dioden 11a bis 14a mit pn-Übergang, die jeweils in den MOSFETs 11 bis 14 eingebaut sind, während einer Totzeitperiode fließt. Daher kann eine Verschlechterung in Vorwärtsrichtung der MOSFETs 11 bis 14 verhindert werden.
  • 5 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Inverterschaltung 1B gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 5 ist einer Komponente, die jeweils einer in 1 gezeigten Komponente entspricht, die gleiche Bezugsziffer wie in 1 gegeben.
  • Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform ist jede Source der MOSFETs 11 bis 14 (jede Anode der Dioden 11a bis 14a mit pn-Übergang) mit jeder entsprechenden Anode der Schottky-Dioden 21 bis 24 durch die Verbindungsmetallelemente 31, 33, 35 bzw. 37 verbunden.
  • Andererseits ist bei der dritten Ausführungsform jede Source der MOSFETs 11 bis 14 (jede Anode der Dioden 11a bis 14a mit pn-Übergang) mit einer Ausgangsleitung durch Verbindungsmetallelemente 31B, 33B, 35B und 37B verbunden, die durch die Induktivitäten L1, L3, L5 bzw. L7 parasitiert sind. Die Bezugsziffer, die die Induktivität bezeichnet, ist hier der Einfachheit halber so festgelegt, dass sie gleich jener der ersten Ausführungsform ist, und dies bedeutet nicht, dass die Induktivitäten der Verbindungsmetallelemente 31B bis 38B jeweils gleich den Induktivitäten der Verbindungsmetallelemente 31 bis 38 sind, die in der ersten Ausführungsform erwähnt sind.
  • Die ausführliche Struktur ist wie folgt. Die Source des ersten MOSFET 11 (d. h. die Anode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) ist mit dem Ausgangsanschluss 42 des ersten Moduls 2B durch das Verbindungsmetallelement 31B verbunden. Mit anderen Worten ist die Source des ersten MOSFET 11 (d. h. die Anode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 31B verbunden.
  • Die Source des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) ist mit dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 des ersten Moduls 2B durch das Verbindungsmetallelement 33B verbunden. Mit anderen Worten ist die Source des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) mit der dritten Ausgangsleitung 19 durch das Verbindungsmetallelement 33B verbunden.
  • Die Source des dritten MOSFET 13 (d. h. die Anode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang) ist mit dem Ausgangsanschluss 47 des zweiten Moduls 3B durch das Verbindungsmetallelement 35B verbunden. Mit anderen Worten ist die Source des dritten MOSFET 13 (d. h. die Anode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang) mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 35B verbunden.
  • Die Source des vierten MOSFET 14 (d. h. die Anode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang) ist mit dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 48 des zweiten Moduls 3B durch das Verbindungsmetallelement 37B verbunden. Mit anderen Worten ist die Source des vierten MOSFET 14 (d. h. die Anode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang) mit der dritten Ausgangsleitung 19 durch das Verbindungsmetallelement 37B verbunden.
  • Wie bei der ersten Ausführungsform sind die Anoden der ersten und dritten Schottky-Dioden 21 und 23 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch die Verbindungsmetallelemente 32B und 36B verbunden, die durch die Induktivitäten L2 bzw. L6 parasitiert sind. Wie bei der ersten Ausführungsform sind die Anoden der zweiten und vierten Schottky-Dioden 22 und 24 mit der dritten Ausgangsleitung 19 durch die Verbindungsmetallelemente 34B und 38B verbunden, die durch die Induktivitäten L4 bzw. L8 parasitiert sind.
  • Bei der dritten Ausführungsform sind die Induktivitäten L1, L3, L5 und L7, die die Verbindungsmetallelemente 31B, 33B, 35B und 37B parasitieren, so festgelegt, dass sie größer als die Induktivitäten L2, L4, L6 und L8 sind, die die Verbindungsmetallelemente 32B, 34B, 36B bzw. 38B parasitieren. Mit anderen Worten werden die Beziehungen L1>L2, L3>L4, L5>L6 und L7>L8 eingerichtet. Falls zum Beispiel jedes der Verbindungsmetallelemente 31B bis 38B ein Bond-Draht ist, können die Induktivitäten L1 bis L8 angepasst werden, indem die Länge des Bond-Drahtes, der Durchmesser des Bond-Drahtes, der Schleifenwinkel des Bond-Drahtes usw. angepasst werden. Die Induktivitäten werden proportional zu einer Zunahme der Länge des Bond-Drahtes, proportional zu einer Abnahme des Durchmessers des Bond-Drahtes oder proportional zu einer Zunahme des Schleifenwinkels des Bond-Drahtes größer.
  • Wenn der erste MOSFET 11 und der vierte MOSFET 14 eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Leistungsquelle 15 durch die erste Ausgangsleitung 17, den ersten MOSFET 11, das Verbindungsmetallelement 31B, die zweite Ausgangsleitung 18, die Last 16, die zweite Ausgangsleitung 18, den vierten MOSFET 14 und das Verbindungsmetallelement 37B zu der dritten Ausgangsleitung 19 hin. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last 16 in die Richtung, die durch den Pfeil „A“ gezeigt ist.
  • Wenn sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 von diesem Zustand in einen AUS-Zustand gebracht werden, versucht die Induktivität der induktiven Last 16, einen elektrischen Strom aufrechtzuerhalten, der durch die Last 16 fließt (d. h., den Strom aufrechtzuerhalten, der in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „A“ gezeigt ist). Daher fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34B, die zweite Schottky-Diode 22, die Last 16, den Verbindungsmetalldraht 36B und die dritte Schottky-Diode 23 in die Richtung von dem Verbindungsmetalldraht 34B zu der dritten Schottky-Diode 23 hin. Infolgedessen fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34B und den Verbindungsmetalldraht 36B.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34B fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L4 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität L4 erzeugt wird, wird an den Verbindungsmetalldraht 33B geliefert. Jedoch ist die Induktivität L3, die den Verbindungsmetalldraht 33B parasitiert, größer als die Induktivität L4 und deswegen wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft durch die Induktivität L3 absorbiert. Daher empfängt die zweite Diode 12a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die zweite Diode 12a mit pn-Übergang.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 36B fließt, wird gleichermaßen eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L6 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität L6 erzeugt wird, wird an den Verbindungsmetalldraht 35B geliefert. Jedoch ist die Induktivität L5, die den Verbindungsmetalldraht 35B parasitiert, größer als die Induktivität L6 und deswegen wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft durch die Induktivität L5 absorbiert. Daher empfängt die dritte Diode 13a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die dritte Diode 13a mit pn-Übergang.
  • Wenn der zweite MOSFET 12 und der dritte MOSFET 13 eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Leistungsquelle 15 durch die erste Ausgangsleitung 17, den dritten MOSFET 13, das Verbindungsmetallelement 35B, die zweite Ausgangsleitung 18, die Last 16, die zweite Ausgangsleitung 18, den zweiten MOSFET 12 und das Verbindungsmetallelement 33B zu der dritten Ausgangsleitung 19 hin. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last 16 in die Richtung, die durch den Pfeil „B“ gezeigt ist.
  • Wenn sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 aus diesem Zustand in einen AUS-Zustand gebracht werden, erhält die Induktivität der induktiven Last 16 einen elektrischen Strom aufrecht, der durch die Last 16 fließt (d. h., erhält den Strom aufrecht, der in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „B“ gezeigt ist). Daher fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38B, die vierte Schottky-Diode 24, die Last 16, den Verbindungsmetalldraht 32B und die erste Schottky-Diode 21 in die Richtung von dem Verbindungsmetalldraht 38B zu der ersten Schottky-Diode 21 hin. Infolgedessen fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38B und den Verbindungsmetalldraht 32B.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38B fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L8 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität L8 erzeugt wird, wird an den Verbindungsmetalldraht 37B geliefert. Jedoch ist die Induktivität L7, die den Verbindungsmetalldraht 37B parasitiert, größer als die Induktivität L8 und deswegen wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft durch die Induktivität L7 absorbiert. Daher empfängt die vierte Diode 14a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die vierte Diode 14a mit pn-Übergang.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 32B fließt, wird gleichermaßen eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L2 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität L2 erzeugt wird, wird an den Verbindungsmetalldraht 31B geliefert. Jedoch ist die Induktivität L1, die den Verbindungsmetalldraht 31B parasitiert, größer als die Induktivität L2 und deswegen wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft durch die Induktivität L1 absorbiert. Daher empfängt die erste Diode 11a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die erste Diode 11a mit pn-Übergang.
  • Wie oben beschrieben, kann bei der dritten Ausführungsform auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform begrenzt werden, dass ein elektrischer Strom durch die Dioden 11a bis 14a mit pn-Übergang, die jeweils in den MOSFETs 11 bis 14 eingebaut sind, während einer Totzeitperiode fließt. Daher kann eine Verschlechterung in Vorwärtsrichtung der MOSFETs 11 bis 14 verhindert werden.
  • 6 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Inverterschaltung 1C gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 6 wird einer Komponente, die jeweils einer in 1 gezeigten Komponente entspricht, die gleiche Bezugsziffer wie in 1 gegeben.
  • Bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform sind die Drain-Elektrode von jedem der MOSFETs 11 bis 14 und die Kathodenelektrode von jeder der Schottky-Dioden 21 bis 24, wie bei dem Gehäuse 4 aus 3, mit dem Chip-Pad in jedem Gehäuse verbunden. Andererseits sind bei der vierten Ausführungsform die Source-Elektrode von jedem der MOSFETs 11 bis 14 und die Anodenelektrode von jeder der Schottky-Dioden 21 bis 24 mit dem Chip-Pad in jedem Gehäuse verbunden. Daher ist in jedem Gehäuse die Drain-Elektrode auf der Oberfläche von jedem der MOSFETs 11 bis 14 gebildet, die sich auf der dem Chip-Pad gegenüberliegenden Seite befindet, und ist die Kathodenelektrode auf der Oberfläche von jeder der Schottky-Dioden 21 bis 24 gebildet, die sich auf der dem Chip-Pad gegenüberliegenden Seite befindet.
  • Unter Bezugnahme auf 6 sind die Source des ersten MOSFET 11 (d. h. die Anode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) und die Anode der ersten Schottky-Diode 21 mit einem Ausgangsanschluss 42 eines ersten Moduls 2C verbunden. Der Drain des ersten MOSFET 11 (d. h. die Kathode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) ist mit einem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 des ersten Moduls 2C mittels eines Verbindungsmetallelements 31C verbunden, das durch die Induktivität L1 parasitiert ist. Die Kathode der ersten Schottky-Diode 21 ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 des ersten Moduls 2C mittels eines Verbindungsmetallelements 32C verbunden, das durch die Induktivität L2 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang mit der ersten Ausgangsleitung 17 durch das Verbindungsmetallelement 31C verbunden und ist die Kathode der ersten Schottky-Diode 21 mit der ersten Ausgangsleitung 17 durch das Verbindungsmetallelement 32C verbunden.
  • Die Source des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) und die Anode der zweiten Schottky-Diode 22 sind mit einem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 des ersten Moduls 2C verbunden. Der Drain des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Kathode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) ist mit einem Ausgangsanschluss 42 des ersten Moduls 2C mittels eines Verbindungsmetallelements 33C verbunden, das durch die Induktivität L3 parasitiert ist. Die Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 ist mit einem Ausgangsanschluss 42 des ersten Moduls 2C mittels eines Verbindungsmetallelements 34C verbunden, das durch die Induktivität L4 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 33C verbunden und ist die Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 34C verbunden.
  • Die Source des dritten MOSFET 13 (d. h. die Anode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang) und die Anode der dritten Schottky-Diode 23 sind mit einem Ausgangsanschluss 47 eines zweiten Moduls 3C verbunden. Der Drain des dritten MOSFET 13 (d. h. die Kathode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang) ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 46 des zweiten Moduls 3C mittels eines Verbindungsmetallelements 35C verbunden, das durch die Induktivität L5 parasitiert ist. Die Kathode der dritten Schottky-Diode 23 ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 46 des zweiten Moduls 3C mittels eines Verbindungsmetallelements 36C verbunden, das durch die Induktivität L6 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der dritten Diode 13a mit pn-Übergang mit der ersten Ausgangsleitung 17 durch das Verbindungsmetallelement 35C verbunden und ist die Kathode der dritten Schottky-Diode 23 mit der ersten Ausgangsleitung 17 durch das Verbindungsmetallelement 36C verbunden.
  • Die Source des vierten MOSFET 14 (d. h. die Anode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang) und die Anode der vierten Schottky-Diode 24 sind mit einem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 48 des zweiten Moduls 3C verbunden. Der Drain des vierten MOSFET 14 (d. h. die Kathode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang) ist mit dem Ausgangsanschluss 47 des zweiten Moduls 3C mittels eines Verbindungsmetallelements 37C verbunden, das durch die Induktivität L7 parasitiert ist. Die Kathode der vierten Schottky-Diode 24 ist mit einem Ausgangsanschluss 42 des zweiten Moduls 3C mittels eines Verbindungsmetallelements 38C verbunden, das durch die Induktivität L8 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der vierten Diode 14a mit pn-Übergang mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 37C verbunden und ist die Kathode der vierten Schottky-Diode 24 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 38C verbunden.
  • Obwohl die Bezugsziffer, die die Induktivität bezeichnet, der Einfachheit halber so festgelegt ist, dass sie gleich jener der ersten Ausführungsform ist, bedeutet dies nicht, dass die Induktivitäten der Verbindungsmetallelemente 31C bis 38C jeweils gleich den Induktivitäten der Verbindungsmetallelemente 31 bis 38 sind, die in der ersten Ausführungsform erwähnt sind.
  • Bei der vierten Ausführungsform sind die Induktivitäten L1, L3, L5 und L7, die die Verbindungsmetallelemente 31C, 33C, 35C und 37C parasitieren, so festgelegt, dass sie größer als die Induktivitäten L2, L4, L6 und L8 sind, die die Verbindungsmetallelemente 32C, 34C, 36C bzw. 38C parasitieren. Mit anderen Worten werden die Beziehungen L1>L2, L3>L4, L5>L6 und L7>L8 eingerichtet. Falls zum Beispiel jedes der Verbindungsmetallelemente 31C bis 38C ein Bond-Draht ist, können die Induktivitäten L1 bis L8 angepasst werden, indem die Länge des Bond-Drahtes, der Durchmesser des Bond-Drahtes, der Schleifenwinkel des Bond-Drahtes usw. angepasst werden.
  • Wenn der erste MOSFET 11 und der vierte MOSFET 14 eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Leistungsquelle 15 durch die erste Ausgangsleitung 17, das Verbindungsmetallelement 31C, den ersten MOSFET 11, die zweite Ausgangsleitung 18, die Last 16, die zweite Ausgangsleitung 18, das Verbindungsmetallelement 37C und den vierten MOSFET 14 zu der dritten Ausgangsleitung 19 hin. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last 16 in die Richtung, die durch den Pfeil „A“ gezeigt ist.
  • Wenn sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 von diesem Zustand in einen AUS-Zustand gebracht werden, erhält die Induktivität der induktiven Last 16 einen elektrischen Strom aufrecht, der durch die Last 16 fließt (d. h., erhält den Strom aufrecht, der in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „A“ gezeigt ist). Daher fließt der Strom durch die zweite Schottky-Diode 22, den Verbindungsmetalldraht 34C, die Last 16, die dritte Schottky-Diode 23 und den Verbindungsmetalldraht 36C in die Richtung von der zweiten Schottky-Diode 22 zu dem Verbindungsmetalldraht 36C hin. Infolgedessen fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34C und den Verbindungsmetalldraht 36C.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 34C fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L4 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität L4 erzeugt wird, wird an den Verbindungsmetalldraht 33C geliefert. Jedoch ist die Induktivität L3, die den Verbindungsmetalldraht 33C parasitiert, größer als die Induktivität L4 und deswegen wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft durch die Induktivität L3 absorbiert. Daher empfängt die zweite Diode 12a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die zweite Diode 12a mit pn-Übergang.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 36C fließt, wird gleichermaßen eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L6 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität L6 erzeugt wird, wird an den Verbindungsmetalldraht 35C geliefert. Jedoch ist die Induktivität L5, die den Verbindungsmetalldraht 35C parasitiert, größer als die Induktivität L6 und deswegen wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft durch die Induktivität L5 absorbiert. Daher empfängt die dritte Diode 13a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die dritte Diode 13a mit pn-Übergang.
  • Wenn der zweite MOSFET 12 und der dritte MOSFET 13 eingeschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Leistungsquelle 15 durch die erste Ausgangsleitung 17, das Verbindungsmetallelement 35C, den dritten MOSFET 13, die zweite Ausgangsleitung 18, die Last 16, die zweite Ausgangsleitung 18, das Verbindungsmetallelement 33C und den zweiten MOSFET 12 zu der dritten Ausgangsleitung 19 hin. In diesem Fall fließt der Strom durch die Last 16 in die Richtung, die durch den Pfeil „B“ gezeigt ist.
  • Wenn sämtliche der MOSFETs 11 bis 14 aus diesem Zustand in einen AUS-Zustand gebracht werden, erhält die Induktivität der induktiven Last 16 einen elektrischen Strom aufrecht, der durch die Last 16 fließt (d. h., erhält den Strom aufrecht, der in die Richtung fließt, die durch den Pfeil „B“ gezeigt ist). Daher fließt der Strom durch die vierte Schottky-Diode 24, den Verbindungsmetalldraht 38C, die Last 16, die erste Schottky-Diode 21 und den Verbindungsmetalldraht 32C in die Richtung von der vierten Schottky-Diode 24 zu dem Verbindungsmetalldraht 32C hin. Infolgedessen fließt der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38C und den Verbindungsmetalldraht 32C.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 38C fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L8 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität L8 erzeugt wird, wird an den Verbindungsmetalldraht 37C geliefert. Jedoch ist die Induktivität L7, die den Verbindungsmetalldraht 37C parasitiert, größer als die Induktivität L8 und deswegen wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft durch die Induktivität L7 absorbiert. Daher empfängt die vierte Diode 14a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die vierte Diode 14a mit pn-Übergang.
  • Wenn der Strom durch den Verbindungsmetalldraht 32C fließt, wird gleichermaßen eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L2 erzeugt, die diesen Metalldraht parasitiert. Die gegenelektromotorische Kraft, die durch die Induktivität L2 erzeugt wird, wird an den Verbindungsmetalldraht 31C geliefert. Jedoch ist die Induktivität L1, die den Verbindungsmetalldraht 31C parasitiert, größer als die Induktivität L2 und deswegen wird die Energie der gegenelektromotorischen Kraft durch die Induktivität L1 absorbiert. Daher empfängt die erste Diode 11a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die erste Diode 11a mit pn-Übergang.
  • Wie oben beschrieben, kann bei der vierten Ausführungsform auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform begrenzt werden, dass ein elektrischer Strom durch die Dioden 11a bis 14a mit pn-Übergang, die jeweils in den MOSFETs 11 bis 14 eingebaut sind, während einer Totzeitperiode fließt. Daher kann eine Verschlechterung in Vorwärtsrichtung der MOSFETs 11 bis 14 verhindert werden.
  • 7 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Wandlerschaltung 101 zeigt, auf die eine elektronische Schaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt ist.
  • Diese Wandlerschaltung 101 ist eine DC-DC-Abwärtswandlerschaltung (DC: Direct Current - Gleichstrom). Die Wandlerschaltung 101 beinhaltet ein Modul 2, eine Spule 72 und einen Kondensator 73. Das Modul 2 ist hinsichtlich einer Struktur gleich dem ersten Modul 2 der ersten Ausführungsform. Der erste Leistungsquellen-Anschluss 41 des Moduls 2 ist mit einem positiven Elektrodenanschluss einer Leistungsquelle 115 durch die erste Ausgangsleitung 17 verbunden. Der zweite Leistungsquellen-Anschluss 43 des Moduls 2 ist mit einem negativen Elektrodenanschluss der Leistungsquelle 115 durch die dritte Ausgangsleitung 19 verbunden. Der Ausgangsanschluss 42 des Moduls 2 ist mit einem ersten Außenanschluss 111 durch die zweite Ausgangsleitung 18 und die Spule 72 verbunden. Der zweite Leistungsquellen-Anschluss 43 des Moduls 2 ist mit einem zweiten Außenanschluss 112 durch die dritte Ausgangsleitung 19 verbunden.
  • Der Kondensator 73 ist mit einem Teil zwischen einem Verbindungspunkt, der sich zwischen der Spule 72 und dem ersten Außenanschluss 111 befindet, und der dritten Ausgangsleitung 19, die sich zwischen dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 und dem zweiten Außenanschluss 112 befindet, verbunden. Die Spule 72 und der Kondensator 73 bilden eine Glättungsschaltung. Eine Last 116 ist mit einem Teil zwischen dem ersten Außenanschluss 111 und dem zweiten Außenanschluss 112 verbunden. Der Gate-Anschluss 45 des Moduls 2 ist mit der dritten Ausgangsleitung 19 durch einen Widerstand 71 verbunden. Eine (nicht gezeigte) Steuereinheit ist mit dem Gate-Anschluss 44 des Moduls 2 verbunden.
  • Das Modul 2 beinhaltet einen ersten High-Side-MOSFET 11 einen zweiten Low-Side-MOSFET 12, der mit dem ersten MOSFET 11 in Reihe verbunden ist. Die MOSFETs 11 und 12 weisen eine erste Diode 11a mit pn-Übergang (Körperdiode) eingebaut bzw. eine zweite Diode 12a mit pn-Übergang eingebaut auf. Jede dieser Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang ist ein Bipolar-Bauteil.
  • Die erste Schottky-Diode 21, die ein Unipolar-Bauteil ist, und die zweite Schottky-Diode 22, die ein Unipolar-Bauteil ist, sind parallel mit den MOSFETs 11 bzw. 12 verbunden. Mit anderen Worten sind die Schottky-Dioden 21 und 22, die jeweils ein Unipolar-Bauteil sind, parallel mit den Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang, die jeweils ein Bipolar-Bauteil sind, verbunden.
  • Der Drain des ersten MOSFET 11 ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 des Moduls 2 verbunden. Die Kathode der ersten Schottky-Diode 21 ist mit dem Drain des ersten MOSFET 11 (d. h. mit der Kathode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) verbunden. Die Source des ersten MOSFET 11 (d. h. die Anode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) ist mit der Anode der ersten Schottky-Diode 21 durch das Verbindungsmetallelement 31 verbunden, das durch die Induktivität L1 parasitiert ist. Die Anode der ersten Schottky-Diode 21 ist mit dem Ausgangsanschluss 42 des Moduls 2 durch das Verbindungsmetallelement 32 verbunden, das durch die Induktivität L2 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Anode der ersten Schottky-Diode 21 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 32 verbunden, das durch die Induktivität L2 parasitiert ist.
  • Der Drain des zweiten MOSFET 12 ist mit dem Ausgangsanschluss 42 des Moduls 2 verbunden. Die Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 ist mit dem Drain des zweiten MOSFET 12 (d. h. mit der Kathode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) verbunden. Die Source des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) ist mit der Anode der zweiten Schottky-Diode 22 durch das Verbindungsmetallelement 33 verbunden, das durch die Induktivität L3 parasitiert ist. Die Anode der zweiten Schottky-Diode 22 ist mit dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 des Moduls 2 durch das Verbindungsmetallelement 34 verbunden, das durch die Induktivität L4 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Anode der zweiten Schottky-Diode 22 mit der dritten Ausgangsleitung 19 durch das Verbindungsmetallelement 34 verbunden, das durch die Induktivität L4 parasitiert ist.
  • Jeder der MOSFETs 11 und 12 ist ein SiC-Bauteil, in dem zum Beispiel SiC (Siliciumcarbid), das ein Beispiel für einen Verbindungshalbleiter ist, als ein halbleitendes Material verwendet wird. Die Vorwärtsspannung Vf1 von jeder der Schottky-Dioden 21 und 22 ist niedriger als die Vorwärtsspannung Vf2 von jeder der Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang. Die Vorwärtsspannung Vf2 von jeder der Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang beträgt zum Beispiel 2,0 V. Die Vorwärtsspannung Vf1 von jeder der Schottky-Dioden 21 und 22 beträgt zum Beispiel 1,0 V.
  • Bei der dementsprechend angeordneten Wandlerschaltung 101 wird der erste MOSFET 11 mit einem vorbestimmten Tastverhältnis ein-/ausgeschaltet (wird geschaltet). Wenn der erste MOSFET 11 eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom von einer positiven Elektrode einer Leistungsquelle 115 durch die erste Ausgangsleitung 17, den ersten MOSFET 11, das Verbindungsmetallelement 31, das Verbindungsmetallelement 32, die zweite Ausgangsleitung 18 und die Spule 72 (die Glättungsschaltung) zu einer Last 116 hin. Infolgedessen wird Energie in der Spule 72 gespeichert und wird elektrische Leistung an die Last 116 geliefert.
  • Wenn der erste MOSFET 11 ausgeschaltet wird, versucht die Spule 72, einen elektrischen Strom aufrechtzuerhalten, der durch diese fließt, und erzeugt eine elektromotorische Kraft. Diese elektromotorische Kraft ermöglicht, dass der Strom durch die Spule 72 durch das Verbindungsmetallelement 34 und die zweite Schottky-Diode 22 fließt, und elektrische Leistung wird an die Last 116 geliefert. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt und infolgedessen wird eine niedrigere Spannung als die Spannung der Leistungsquelle 115 an die Last 116 angelegt.
  • Wie oben beschrieben, fließt, wenn der erste MOSFET 11 von einem EIN-Zustand zu einem AUS-Zustand geändert wird, ein elektrischer Strom durch das Verbindungsmetallelement 34 durch eine elektromotorische Kraft, die durch die Spule 72 erzeugt wird. Wenn der Strom durch das Verbindungsmetallelement 34 fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L4 erzeugt, die dieses Metallelement parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die zweite Diode 12a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang mit der Anode der zweiten Schottky-Diode 22 durch den Verbindungsmetalldraht 33 verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der zweiten Schottky-Diode 22 wird an die erste Diode 11a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die zweite Diode 12a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die zweite Diode 12a mit pn-Übergang.
  • Wie oben beschrieben, kann bei der fünften Ausführungsform begrenzt werden, dass ein elektrischer Strom durch die Diode 12a mit pn-Übergang fließt, die in dem zweiten MOSFET 12 eingebaut ist, wenn der erste MOSFET 11 von einem EIN-Zustand zu einem AUS-Zustand geändert wird. Daher kann eine Verschlechterung in Vorwärtsrichtung des MOSFET 12 verhindert werden.
  • Die Source des ersten MOSFET 11 kann mit dem Ausgangsanschluss 42 mittels des Verbindungsmetallelements 31 verbunden sein und die Source des zweiten MOSFET 12 kann mit dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 mittels des Verbindungsmetallelements 33 auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Modul 2B der dritten Ausführungsform verbunden sein. Jedoch sind in diesem Fall die Induktivitäten L1 und L3, die die Verbindungsmetallelemente 31 bzw. 33 parasitieren, so festgelegt, dass sie größer als die Induktivitäten L2 und L4 sind, die die Verbindungsmetallelemente 32 bzw. 34 parasitieren.
  • Das Modul 2 kann auch in einem DC-DC-Aufwärtswandler verwendet werden. In diesem Fall ist eine Leistungsquelle mit einem Teil zwischen den Anschlüssen 42 und 43 des Moduls 2 verbunden und ist eine Glättungsschaltung, die aus einer Spule und einem Kondensator besteht, mit einem Teil zwischen den Anschlüssen 41 und 43 des Moduls 2 verbunden. Des Weiteren ist eine Last parallel mit dem Kondensator verbunden. Der Gate-Anschluss 44 des ersten MOSFET 11 ist durch einen Widerstand mit Masse verbunden. Danach wird der zweite MOSFET 12 geschaltet. Bei dem so angeordneten DC-DC-Aufwärtswandler fließt, wenn der zweite MOSFET 12 ausgeschaltet ist, auf die gleiche Weise wie bei dem oben erwähnten DC-DC-Abwärtswandler kein elektrischer Strom durch die Diode 11a mit pn-Übergang des ersten MOSFET 11.
  • 8 ist ein elektrisches Schaltbild, das eine Wandlerschaltung 101A gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 8 wird einer Komponente, die jeweils einer in 7 gezeigten Komponente entspricht, die gleiche Bezugsziffer wie in 7 gegeben.
  • Die Wandlerschaltung 101A weicht von der Wandlerschaltung 101 der fünften Anordnung hinsichtlich der Anordnung des Moduls 2A ab. Die Anordnung des Moduls 2 der fünften Ausführungsform ist gleich jener des ersten Moduls 2 der ersten Ausführungsform. Andererseits ist die Anordnung des Moduls 2A der sechsten Ausführungsform gleich jener des ersten Moduls 2A der zweiten Ausführungsform.
  • Unter Bezugnahme auf 8 sind die Source des ersten MOSFET 11 (d. h. die Anode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) und die Anode der ersten Schottky-Diode 21 mit dem Ausgangsanschluss 42 des ersten Moduls 2A verbunden. Der Drain des ersten MOSFET 11 (d. h. die Kathode der ersten Diode 11a mit pn-Übergang) ist mit der Kathode der ersten Schottky-Diode 21 mittels des Verbindungsmetallelements 31A verbunden, das durch die Induktivität L1 parasitiert ist. Die Kathode der ersten Schottky-Diode 21 ist mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 des Moduls 2A mittels des Verbindungsmetallelements 32A verbunden, das durch die Induktivität L2 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der ersten Schottky-Diode 21 mit der ersten Ausgangsleitung 17 durch das Verbindungsmetallelement 32A verbunden, das durch die Induktivität L2 parasitiert ist.
  • Die Source des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Anode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) und die Anode der zweiten Schottky-Diode 22 sind mit dem zweiten Leistungsquellen-Anschluss 43 des Moduls 2A verbunden. Der Drain des zweiten MOSFET 12 (d. h. die Kathode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang) ist mit der Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 mittels des Verbindungsmetallelements 33A verbunden, das durch die Induktivität L3 parasitiert ist. Die Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 ist mit einem Ausgangsanschluss 42 des Moduls 2A mittels des Verbindungsmetallelements 34A verbunden, das durch die Induktivität L4 parasitiert ist. Mit anderen Worten ist die Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 mit der zweiten Ausgangsleitung 18 durch das Verbindungsmetallelement 34A verbunden, das durch die Induktivität L4 parasitiert ist.
  • Jeder der MOSFETs 11 und 12 ist ein SiC-Bauteil, in dem zum Beispiel SiC (Siliciumcarbid), das ein Beispiel für einen Verbundhalbleiter ist, als ein halbleitendes Material verwendet wird. Die Vorwärtsspannung Vf1 von jeder der Schottky-Dioden 21 und 22 ist niedriger als die Vorwärtsspannung Vf2 von jeder der Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang. Die Vorwärtsspannung Vf2 von jeder der Dioden 11a und 12a mit pn-Übergang beträgt zum Beispiel 2,0 V. Die Vorwärtsspannung Vf1 von jeder der Schottky-Dioden 21 und 22 beträgt zum Beispiel 1,0 V.
  • Der Gate-Anschluss 45 des Moduls 2A ist mit der dritten Ausgangsleitung 19 durch den Widerstand 71 verbunden. Eine (nicht gezeigte) Steuereinheit ist mit dem Gate-Anschluss 44 des Moduls 2A verbunden.
  • Bei der dementsprechend angeordneten Wandlerschaltung 101A wird der erste MOSFET 11 bei einem vorbestimmten Tastverhältnis ein-/ausgeschaltet (wird geschaltet). Wenn der erste MOSFET 11 eingeschaltet wird, fließt ein elektrischer Strom von der positiven Elektrode der Leistungsquelle 115 durch die erste Ausgangsleitung 17, das Verbindungsmetallelement 32A, das Verbindungsmetallelement 31A, den ersten MOSFET 11, die zweite Ausgangsleitung 122 und die Spule 72 (die Glättungsschaltung) zu der Last 116 hin. Infolgedessen wird Energie in der Spule 72 gespeichert und wird elektrische Leistung an die Last 116 geliefert.
  • Wenn der erste MOSFET 11 ausgeschaltet wird, versucht die Spule 72, einen elektrischen Strom aufrechtzuerhalten, der durch diese fließt, und erzeugt eine elektromotorische Kraft. Diese elektromotorische Kraft ermöglicht, dass der Strom durch die zweite Schottky-Diode 22 und das Verbindungsmetallelement 34A zu der Last 116 fließt, und elektrische Leistung wird an die Last 116 geliefert. Dieser Vorgang wird wiederholt durchgeführt und infolgedessen wird eine niedrigere Spannung als die Spannung der Leistungsquelle 115 an die Last 116 angelegt.
  • Wie oben beschrieben, fließt, wenn der erste MOSFET 11 von einem EIN-Zustand zu einem AUS-Zustand geändert wird, ein elektrischer Strom durch das Verbindungsmetallelement 34A durch eine elektromotorische Kraft, die durch die Spule 72 erzeugt wird. Wenn der Strom durch das Verbindungsmetallelement 34A fließt, wird eine gegenelektromotorische Kraft durch die Induktivität L4 erzeugt, die dieses Metallelement parasitiert. Jedoch wird die Spannung dieser gegenelektromotorischen Kraft nicht an die zweite Diode 12a mit pn-Übergang angelegt. Der Grund besteht darin, dass die Kathode der zweiten Diode 12a mit pn-Übergang mit der Kathode der zweiten Schottky-Diode 22 durch den Verbindungsmetalldraht 33A verbunden ist. Lediglich eine Spannung äquivalent zu der Vorwärtsspannung Vf1 der zweiten Schottky-Diode 22 wird an die zweite Diode 12a mit pn-Übergang angelegt. Mit anderen Worten empfängt die zweite Diode 12a mit pn-Übergang keine Spannung größer als ihre Vorwärtsspannung Vf2. Daher fließt kein Strom durch die zweite Diode 12a mit pn-Übergang.
  • Wie oben beschrieben, kann auch bei der sechsten Ausführungsform begrenzt werden, dass ein elektrischer Strom durch die Diode 12a mit pn-Übergang fließt, die in dem zweiten MOSFET 12 eingebaut ist, wenn der erste MOSFET 11 von einem EIN-Zustand zu einem AUS-Zustand geändert wird. Daher kann eine Verschlechterung in Vorwärtsrichtung des MOSFET 12 verhindert werden.
  • Der Drain des ersten MOSFET 11 kann mit dem ersten Leistungsquellen-Anschluss 41 mittels des Verbindungsmetallelements 31A verbunden sein und der Drain des zweiten MOSFET 12 kann mit dem Ausgangsanschluss 42 mittels des Verbindungsmetallelements 33A auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Modul 2C der vierten Ausführungsform verbunden sein. Jedoch sind in diesem Fall die Induktivitäten L1 und L3, die die Verbindungsmetallelemente 31A bzw. 33A parasitieren, so festgelegt, dass sie größer als die Induktivitäten L2 und L4 sind, die die Verbindungsmetallelemente 32A bzw. 34A parasitieren.
  • Außerdem kann das Modul 2A in einem DC-DC-Aufwärtswandler verwendet werden. In diesem Fall ist eine Leistungsquelle mit einem Teil zwischen den Anschlüssen 42 und 43 des Moduls 2A verbunden und ist eine Glättungsschaltung, die aus einer Spule und einem Kondensator besteht, mit einem Teil zwischen den Anschlüssen 41 und 43 des Moduls 2A verbunden. Des Weiteren ist eine Last parallel mit dem Kondensator verbunden. Der Gate-Anschluss 44 des ersten MOSFET 11 ist durch einen Widerstand mit Masse verbunden. Danach wird der zweite MOSFET 12 geschaltet. Bei dem so angeordneten DC-DC-Aufwärtswandler fließt, wenn der zweite MOSFET 12 ausgeschaltet ist, auf die gleiche Weise wie bei dem oben erwähnten DC-DC-Abwärtswandler kein elektrischer Strom durch die Diode 11a mit pn-Übergang des ersten MOSFET 11.
  • Obwohl die sechs Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, kann die vorliegende Erfindung in anderen Arten umgesetzt werden. Zum Beispiel kann jeder der MOSFETs 11, 12, 13 und 14 ein Si-Bauteil sein, in dem Si (Silicium) als ein halbleitendes Material verwendet wird, obwohl jeder davon in den obigen Ausführungsformen ein SiC-Bauteil ist.
  • Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben ausführlich beschrieben wurden, sind diese lediglich spezielle Beispiele, die verwendet werden, um die technischen Inhalte der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, und die vorliegende Erfindung sollte nicht als auf diese Beispiele beschränkt aufgefasst werden und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist lediglich durch die angehängten Ansprüche zu bestimmen.
  • Die vorliegende Anmeldung entspricht der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2010-121375 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 27. Mai 2010, und die gesamte Offenbarung dieser Anmeldung ist hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1A, 1B, 1C
    Wandlerschaltung
    2, 2A, 2B, 2C
    Modul
    3, 3A, 3B, 3C
    Modul
    11 bis 14
    MOSFET
    11a bis 14a
    Diode mit pn-Übergang
    21 bis 24
    Schottky-Diode
    31 bis 38, 31A bis 38A, 31B bis 38B, 31C bis 38C
    Verbindungsmetallelement
    72
    Spule
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2010121375 [0152]

Claims (16)

  1. Elektronische Schaltung (1; 101)mit: einem Schalt-Bauteil (11, 12, 13, 14; 11a, 12a, 13a, 14a), das aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, das überwiegend SiC beinhaltet, und das eine Diode (11a, 12a, 13a, 14a) mit PN-Übergang beinhaltet, die eine Anode und eine Kathode aufweist; einem Unipolar-Bauteil (21, 22, 23, 24), das aus einem Halbleitermaterial hergestellt ist, das überwiegend SiC beinhaltet, wobei das Unipolarbauteil (21, 22, 23, 24) parallel zu dem Schalt-Bauteil (11, 12, 13, 14; 11a, 12a, 13a, 14a) angeschlossen ist und eine Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) beinhaltet, die eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode aufweist; einem ersten Verbindungsmetallelement (31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A), das durch eine erste Induktivität (L1, L3, L5, L7) parasitiert ist, wobei die Anode oder die Kathode der Diode mit PN-Übergang über das erste Verbindungsmetallelement (31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A) mit einer entsprechenden Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode verbunden ist, wobei das erste Verbindungsmetallelement ein erstes Ende aufweist, das direkt mit der entsprechenden einen Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode verbunden ist; und einer Ausgangsleitung (17, 18, 19), die mit dem einen Element von Anode und Kathode der Diode (11a, 12a, 13a, 14a mit PN-Übergang verbunden ist, und zwar über das erste Verbindungsmetallelement (31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A), und die mit der entsprechenden einen Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) verbunden ist, ohne über das erste Verbindungsmetallelement 31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A) zu gehen; einem zweiten Verbindungsmetallelement (32, 34, 36, 38), über welches die entsprechende eine Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) mit der Ausgangsleitung (17, 18, 19) verbunden ist und das durch eine zweite Induktivität (L2, L4, L6, L8) parasitiert ist; und wobei das erste und das zweite Verbindungsmetallelement (31-38) seriell zwischen dem einen Element von Anode und Kathode der Diode mit PN-Übergang und der Ausgangsleitung (17, 18, 19) seriell verbunden sind.
  2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Diode (11a, 12a, 13a, 14a) mit PN-Übergang in einem MOSFET (11, 12, 13, 14) eingebaut ist.
  3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, wobei die Diode (11a, 12a, 13a, 14a) mit PN-Übergang antiparallel mit dem MOSFET (11, 12, 13, 14) verbunden ist, derart, dass die Anode und die Kathode der Diode (11a, 12a, 13a, 14a) mit PN-Übergang mit einer Source bzw. einem Drain des MOSFET (11, 12, 13, 14) verbunden sind.
  4. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das erste Verbindungsmetallelement (31, 33, 35, 37) eine Source-Elektrode des MOSFET (11, 12, 13, 14) mit der Anodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) verbindet, und wobei die Anodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) mit der Ausgangsleitung (18, 19) verbunden ist.
  5. Elektronische Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Verbindungsmetallelement (31A, 33A, 35A, 37A) eine Drain-Elektrode des MOSFET (11, 12, 13, 14) mit der Kathodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) verbindet, und wobei die Kathodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) mit der Ausgangsleitung (17, 18) verbunden ist.
  6. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Verbindungsmetallelement (32, 34, 36, 38; 32A, 34A, 36A, 38A) ein zweites Ende aufweist, das direkt mit der entsprechenden einen Elektrode von Anodenelektrode und Kathodenelektrode der Schottky-Diode (21, 22, 23, 24) verbunden ist, und wobei das zweite Ende mit dem ersten Ende des ersten Verbindungsmetallelementes (31, 33, 34, 37; 31A, 33A, 34A, 37A) gekoppelt ist, derart, dass das erste und das zweite Verbindungsmetallelement (31-38; 31A-38A) kontinuierlich miteinander verbunden sind.
  7. Elektronische Schaltung nach Anspruch 6, wobei das zweite Verbindungsmetallelement einen Draht (32, 34, 36, 38; 32A, 34A, 36A, 38A) beinhaltet.
  8. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Verbindungsmetallelement einen Draht (31, 33, 35, 37; 31A, 33A, 35A, 37A) beinhaltet.
  9. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Schalt-Bauteil und das Unipolar-Bauteil an einem Chip-Pad (51) angeordnet sind, und wobei das Chip-Pad in einer Draufsicht eine Form des Großbuchstaben T hat.
  10. Elektronische Schaltung nach Anspruch 9, wobei das Chip-Pad einen rechteckigen Körperteil und einen Anschlussteil aufweist, der im Wesentlichen von der Mitte von einer Seite des Körperteils vorsteht.
  11. Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, wobei das Chip-Pad aus Kupfer hergestellt ist.
  12. Elektronische Schaltung nach Anspruch 9, wobei das Schalt-Bauteil und das Unipolar-Bauteil mit dem Chip-Pad über ein leitfähiges Lotmaterial verbunden sind.
  13. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste Verbindungsmetallelement und das zweite Verbindungsmetallelement hergestellt sind gemäß einem Stitch-Bond-Verfahren.
  14. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erste Induktivität größer eingestellt ist als die zweite Induktivität.
  15. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei eine Vorwärtsspannung der Diode mit PN-Übergang etwa 2,0 V beträgt.
  16. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei eine Vorwärtsspannung der Schottky-Diode etwa 1,0 V beträgt.
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