DE69628902T2 - Halbleitervorrichtung und Halbleitermodul - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wechselrichter-Halbleitermodul, das diskrete externe Komponenten und eine Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung hat, die ein Paar von Halbleiter-Schaltelementen aufweist, die miteinander in Reihe geschaltet sind, um alternierend zu leiten und abzuschalten. Das Halbleitermodul ist durch den Einbau einer solchen Halbleitereinrichtung in ein Schaltungssubstrat gebildet, und die Erfindung betrifft speziell die Miniaturisierung der Halbleitereinrichtung.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • US 5 280 228 zeigt eine integrierte Halbleiter-Wechselrichterschaltung mit einer Drehstrombrücke zur Steuerung eines drehzahlgeregelten Motors. Insbesondere beschreibt dieses Patent eine Möglichkeit, wie der Wechselrichter miniaturisiert werden kann, indem der Drehstrom-Brückenwechselrichter, die Treiberschaltungen und eine Schutzschaltung auf einem einzigen isolierenden dielektrischen Substrat in Form einer monolithischen integrierten Schaltung bzw. IC gebildet sind. Um den hohen Spannungen standzuhalten, die von den Halbleiter-Schaltelementen geschaltet werden, sind diese Elemente voneinander dadurch getrennt, daß sie in einem durch einen dielektrischen Körper getrennten Halbleiterbereich ausgebildet sind.
  • 8 ist ein Schaltbild, das den Aufbau einer den Hintergrund der vorliegenden Erfindung bildenden herkömmlichen Halbleitereinrichtung zeigt. Die Einrichtung 150 weist IGBT 11 bis 16 auf, die als Leistungsschaltelemente dienen. Reihenschaltungen der IGBT 11 und 14, der IGBT 12 und 15 sowie der IGBT 13 und 15 sind zwischen Energieversorgungsanschlüssen P und N eingefügt, die mit einer externen Gleichstromquelle verbunden sind, so daß sie zueinander parallel sind. Ein Stromfühler- Widerstandselement 27 mit einem kleinen Widerstandswert ist zwischen Emitterelektroden der IGBT 14 bis 16 und dem Energieversorgungsanschluß N eingefügt.
  • Die Verbindungspunkte der Paare von IGBT, die die jeweiligen Reihenschaltungen bilden, sind mit Ausgängen U, V und W verbunden, die jeweils mit einer internen Drehstromlast verbunden sind. Freilaufdioden 21 bis 26 sind mit den IGBT 11 bis 16 jeweils parallelgeschaltet, um die IGBT 11 bis 16 gegen Bruch infolge von Rückwärtsströmen zu schützen.
  • Steuerschaltungen 31 bis 33 sind jeweils mit den P-seitigen IGBT 11 bis 13 verbunden. Gleichermaßen ist eine Steuerschaltung 34 mit den N-seitigen IGBT 14 bis 16 verbunden. Diese Steuerschaltungen 31 bis 34 empfangen externe Signale, die unabhängig voneinander durch Signaleingangsstifte IN in sechs Signaleingänge UP, VP, WP, UN, VN und WN eingegeben werden, die in der Einrichtung 150 vorgesehen sind, und geben Spannungssignale zum Treiben der IGBT 11 bis 16 durch Signalausgangsstifte OUT in Abhängigkeit von den jeweiligen Signalen ab. Die Steuerschaltung 34 hat ferner eine Funktion des Abschaltens der IGBT 14 bis 16, wenn ein übergroßer Laststrom fließt, und zwar auf der Basis eines Spannungsabfalls über dem Widerstandselement 27, der in die Fühlersignalstifte CIN eingeführt wird.
  • Die externen Signale werden so eingegeben, daß sie die Paare von IGBT, die zu den drei Reihenschaltungen gehören, jeweils alternierend einschalten (das Leiten zulassen) und ausschalten (sperren). Infolgedessen ergeben sich hinsichtlich der Potentiale der Ausgangsanschlüsse U, V und W Übergänge zwischen hohen und niedrigen Potentialen, die den jeweiligen Energieversorgungsanschlüssen P bzw. N zugeführt werden. Ferner werden die externen Signale so eingegeben, daß die Ausgänge U, V und W um 120° voneinander phasenverschoben sind. Infolgedessen geben die Ausgänge U, V und W Dreiphasenspannungen und -ströme ab.
  • Die Steuerschaltungen 31 bis 34 werden mit Energie betätigt, die über hochpotentialseitige Quellenstifte Vcc und niedrigpotentialseitige Quellenstifte COM und GND zugeführt wird. Die Einrichtung 150 weist ferner vier Steuerquellenanschlüsse Vcc auf, die mit den Quellenstiften Vcc der Steuerschaltungen 31 bis 34 jeweils direkt verbunden sind, sowie einen einzigen Steueranschluß GND, der gemeinsam mit den vier Quellen stiften COM und GND verbunden ist. Die externe Gleichstromversorgung ist mit den vier Steuerquellenanschlüssen Vcc und dem Steueranschluß GND verbunden.
  • Die Steuerschaltungen 31 bis 33 weisen weiterhin potentialfreie Quellenstifte VD und VS auf, die weitere Paare von Quellenstiften sind, da es notwendig ist, Spannungssignale auf der Basis der Potentiale der Ausgänge U, V und W zu Gateelektroden der IGBT 11 bis 13 zu übertragen. Die drei potentialfreien Quellenstifte VS sind jeweils mit den Ausgängen U, V und W verbunden. Die Einrichtung 150 weist ferner drei Paare von potentialfreien Quellenanschlüssen VD und VS auf, die mit den drei Paaren von potentialfreien Quellenstiften VD bzw. VS verbunden sind.
  • Die drei potentialfreien Quellenanschlüsse VD sind mit den Steuerquellenanschlüssen Vcc durch Diodenelemente 61 bis 63, die im äußeren Teil der Einrichtung 150 vorgesehen sind, und Widerstandselemente 55 verbunden, die damit jeweils in Reihe verbunden sind. Ferner sind kapazitive Elemente 51 bis 53 zwischen den drei Paaren von potentialfreien Quellenanschlüssen VD bzw. VS im äußeren Bereich der Einrichtung 150 angeordnet. Wenn die Potentiale der Ausgänge U, V und W auf das Potential des Energiequellenanschlusses N abfallen, werden die kapazitiven Elemente 51 bis 53 durch das Leiten der jeweiligen Diodenelemente 61 bis 63 aufgeladen. Die kapazitiven Elemente 51 bis 53 sind so ausgebildet, daß sie Spannungen über den potentialfreien Quellenstiften VD und VS der Steuerschaltungen 31 bis 33 über einen Zeitraum bis zu einer nächsten Aufladeperiode auf Werten halten, die einen vorbestimmten Wert überschreiten.
  • Wie oben beschrieben wird, sind die drei potentialfreien Quellenanschlüsse VS unabhängig von den Ausgängen U, V und W bei der herkömmlichen Einrichtung 150 vorgesehen, obwohl die ersteren auf den gleichen Potentialen wie die letzteren sind. Die drei potentialfreien Quellenanschlüsse VS sind mit den Ausgängen U, V und W jeweils durch Leiterstrukturen im Inneren der Einrichtung 150 verbunden.
  • Eine Fläche, die zur Bereitstellung dieser potentialfreien Quellenanschlüse VS und der Leiterstrukturen in der Einrichtung notwendig ist, hat jedoch eine nicht vernachlässigbare Größe, und die Dimensionen der herkömmlichen Einrichtung sind daher unvorteilhaft groß. Speziell in einer Einrichtung, die durch Befestigen verschiedener Arten von Elementen an Leiterrahmen, die Anschlüsse und Verdrahtungsstrukturen bilden, und durch dichtes Abschließen derselben mit Harz gebildet ist, tritt das vorgenannte Problem verstärkt auf, da die Flächen der Leiterrahmen unmittelbar die Fläche der Einrichtung definieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wechselrichter-Halbleitermodul angegeben, das diskrete externe Komponenten und eine einheitliche Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung hat, wobei die einheitliche Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung folgendes aufweist: ein erstes Halbleiter-Schaltelement; ein zweites Halbleiter-Schaltelement, das mit dem ersten Halbleiter-Schaltelement in Reihe geschaltet ist; einen ersten Steuerschaltkreis, der eine erste Treiberschaltung aufweist, die über einen ersten potentialfreien Quellenstift und einen zweiten potentialfreien Quellenstift zugeführt wird, wobei der erste Steuerschaltkreis so ausgebildet ist, daß er das erste Halbleiter-Schaltelement treibt; einen zweiten Steuerschaltkreis, der so ausgebildet ist, daß er das zweite Halbleiter-Schaltelement unabhängig treibt; einen Ausgangsanschluß, der mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Halbleiter-Schaltelement und dem zweiten Halbleiter-Schaltelement verbunden ist, die in Reihe geschaltet sind, wobei der Ausgangsanschluß ferner mit dem ersten potentialfreien Quellenstift des ersten Steuerschaltkreises verbunden ist; und einen Quellenanschluß, der mit dem zweiten potentialfreien Quellenstift des ersten Steuerschaltkreises verbunden ist; wobei die diskreten externen Komponenten folgendes aufweisen: eine externe Kapazität zum Zweck des Stabilisierens der Spannung über dem ersten potentialfreien Quellenstift und dem zweiten potentialfreien Quellenstift des ersten Steuerschaltkreises; dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsanschluß außen mit dem zweiten potentialfreien Quellenstift durch die externe Kapazität verbunden ist.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wechselrichter-Halbleitermodul bereitgestellt, das diskrete externe Komponenten und eine Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung hat, wobei die Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung (101) folgendes aufweist: erste Halbleiter-Schaltelemente; zweite Halbleiter-Schaltelemente, wobei jedes der ersten Halbleiter-Schaltelemente mit einem der zweiten Halbleiter-Schaltelemente jeweils einzeln in Reihe geschaltet ist; erste Steuerschaltkreise, die ers te Treiberschaltungen aufweisen, die durch Energie betrieben werden, die über erste potentialfreie Stifte und zweite potentialfreie Quellenstifte zugeführt wird, wobei jeder der ersten Steuerschaltkreise so ausgebildet ist, daß er eines der ersten Halbleiter-Schaltelemente treibt; einen zweiten Steuerschaltkreis, der so ausgebildet ist, daß er die zweiten Halbleiter-Schaltelemente unabhängig treibt; Ausgangsanschlüsse, wobei jeder der Ausgangsanschlüsse mit einem der Verbindungspunkte zwischen den ersten Halbleiter-Schaltelementen und den zweiten Halbleiter-Schaltelementen, die in Reihe geschaltet sind, jeweils einzeln verbunden ist, wobei jeder der Ausgangsanschlüsse ferner mit den ersten potentialfreien Quellenstiften des entsprechenden ersten Steuerschaltkreises verbunden ist; und Quellenanschlüsse, wobei jeder der Quellenanschlüsse mit einem der zweiten potentialfreien Quellenstifte der ersten Steuerschaltkreise jeweils einzeln verbunden ist; wobei die diskreten externen Komponenten folgendes aufweisen: externe Kapazitäten zum Zweck des Stabilisierens der Spannung über jedem der ersten potentialfreien Quellenstifte und der zweiten potentialfreien Quellenstifte der entsprechenden ersten Steuerschaltkreise; dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsanschlüsse außen jeweils mit den entsprechenden einen der zweiten potentialfreien Quellenstifte durch die entsprechenden einen der externen Kapazitäten verbunden sind.
  • Bevorzugt weist das Wechselrichter-Halbleitermodul ferner folgendes auf: einen elektrisch leitfähigen Leiterrahmen, der in Form einer Platte mit einer Strukturgestalt ist, der die ersten und zweiten Halbleiter-Schaltelemente und die ersten und zweiten Steuerschaltkreise hat, die daran befestigt sind und die Ausgangsanschlüsse aufweisen, und der die Quellenanschlüsse VD in seinem Außenbereich als Teile davon hat; und ferner aufweist: einen Abdichtkörper, der die ersten und zweiten Halbleiter-Schaltelemente und die ersten und zweiten Steuerschaltkreise gemeinsam mit dem Leiterrahmen so abdichtet, daß die Ausgangsanschlüsse und die Quellenanschlüsse VD freiliegen.
  • Ebenfalls bevorzugt sind sowohl die ersten als auch die zweiten Halbleiter-Schaltelemente Isolierschicht-Halbleiter-Schaltelemente.
  • Ebenfalls bevorzugt sind ein dritter Quellenanschluß und ein vierter Quellenanschluß beide mit dem zweiten Steuerschaltkreis verbunden, und ein Diodenelement ist anodenseitig mit dem dritten und vierten Quellenanschluß verbunden und kathodenseitig mit einem entsprechenden der Quellenanschlüsse VD in einer solchen Richtung verbunden, daß ein Durchlaßstrom eine der externen Kapazitäten auflädt, und jede der externen Kapazitäten ist jeweils einzeln mit den ersten potentialfreien Stiften bzw. den zweiten potentialfreien Quellenstiften der ersten Steuerschaltkreise verbunden.
  • Ebenfalls bevorzugt ist ein Widerstandselement mit dem Diodenelement in Reihe geschaltet.
  • Bei dem Modul gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine einheitliche Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung vorgesehen, wobei ein Ausgangsanschluß, der den ersten des Paars von potentialfreien Quellenstiften der ersten Steuerschaltung mit der externen Einrichtung verbindet, mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiter-Schaltelement verbunden ist. Daher ist im Vergleich mit der herkömmlichen Einrichtung die Zahl der Anschlüsse verringert, so daß die Zahl von internen Leiterstrukturen ebenfalls verringert ist. Dadurch wird die Miniaturisierung der Einrichtung realisiert.
  • Das Modul nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Vielzahl von einheitlichen Halbleiter-Einrichtungen auf, die jeweils die gleiche Struktur wie die Einrichtung nach dem ersten Aspekt haben, wobei die Steuerschaltkreise des ersten und des zweiten zugehörigen Halbleiter-Schaltelements zueinander parallel geschaltet sind, so daß sie als Einphasen- oder Mehrphasen-Wechselrichter wirksam sind. Die Miniaturisierung der Einrichtung wird ferner auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Aspekt implementiert.
  • Bei der Ausführungsform, bei der verschiedene Elemente und verschiedene Schaltkreise an dem Leiterrahmen befestigt sind, weist der Leiterrahmen die Ausgangsanschlüsse auf. Somit resultiert eine Verringerung der Zahl von Anschlüssen und Verdrahtungsstrukturen in einer Verringerung der Fläche des Leiterrahmens. Da die Fläche des Leiterrahmens unmittelbar die Größe der Einrichtung definiert, wird eine Miniaturisierung der Einrichtung erzielt.
  • Bei diesem Modul können das erste und das zweite Halbleiter-Schaltelement Isolierschicht-Halbleiter-Schaltelemente vom spannungsgesteuerten Typ aufweisen. Auf diese Weise ist die Struktur des ersten und des zweiten Steuerschaltkreises vereinfacht. Außerdem wird der Stromverbrauch dieser Steuerschaltkreise vermindert, so daß insbesondere die Kapazität der externen Kapazität, die mit den Paaren von Quellenstiften des ersten Steuerschaltkreises verbunden ist, unterdrückt werden kann.
  • Bei der weiteren Ausführungsform, bei der die Halbleiter-Einrichtung ferner zweite und dritte Quellenanschlüsse aufweist, wird eine Quellenspannung des ersten Steuerschaltkreises regelmäßig dadurch aufrechterhalten, daß eine Gleichstromversorgung zwischen den zweiten und den dritten Quellenanschluß geschaltet ist. Ferner ist das Schaltungssubstrat, das die Einrichtung aufweist, weiterhin mit der Kapazität bestückt, die zwischen den ersten und zweiten potentialfreien Quellenstiften eingefügt ist, während das Diodenelement zwischen dem zweiten Quellenanschluß und dem Quellenanschluß eingefügt ist.
  • Wenn das Potential des zweiten Quellenanschlusses anschließend an EIN/AUS-Vorgänge des ersten und zweiten Halbleiter-Schaltelements geändert wird, wird die Kapazität durch das Leiten des Diodenelements aufgeladen. Die Quellenspannung des ersten Steuerschaltkreises wird durch die Kapazität über eine konstante Periode aufrechterhalten. Daher wird die Quellenspannung des ersten Steuerschaltkreises regelmäßig auf einem erforderlichen Pegel gehalten, indem der Wert der Kapazität richtig eingestellt wird. Somit werden die Operationen des ersten und des zweiten Steuerschaltkreises regelmäßig richtig aufrechterhalten.
  • Bei der Halbleiter-Einrichtung ist nur der zweite Ausgangsanschluß mit einem von dem Paar von potentialfreien Quellenstiften des ersten Steuerschaltkreises und der Kapazität verbunden, die auf dem Schaltungssubstrat angebracht ist. Im Vergleich mit der Alternative des Vorsehens eines Anschlusses unabhängig von dem zweiten Anschluß, so daß die Kapazität mit diesem Anschluß verbunden ist, ist es nicht notwendig, die Fläche des Schaltungssubstrats aufgrund der Kapazität und der damit verbundenen Leiterstruktur zu vergrößern. Nach der Verkleinerung der Halbleiter-Einrichtung wird somit auch die Fläche des Schaltungssubstrats an sich verkleinert. Somit wird auch die Miniaturisierung des Moduls implementiert.
  • Bei der Ausführungsform, bei der das Widerstandselement in Reihe mit dem Diodenelement verbunden ist, kann ein übergroßer Strom verhindert werden, wenn das Diodenelement leitet. Somit können das Diodenelement und die Kapazität vor Bruch und verminderter Lebensdauer infolge eines Überstroms geschützt werden.
  • Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiter bereitzustellen, der durch Vereinfachen von Leiterstrukturen miniaturisiert ist, und ein Halbleiter-Modul bereitzustellen, in das die Halbleiter-Einrichtung eingebaut ist.
  • Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schaltbild einer Halbleiter-Einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Schaltbild eines in 1 gezeigten Steuerschaltkreises;
  • 3 ist ein Schaltbild eines anderen in 1 gezeigten Steuerschaltkreises;
  • 4 ist eine vordere Schnittansicht der in 1 gezeigten Einrichtung,
  • 5 ist eine vordere Schnittansicht eines Halbleitermoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist ein Verdrahtungsdiagramm des in 5 gezeigten Moduls;
  • 7 ist ein Schaltbild einer Halbleiter-Einrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 8 ist ein Schaltbild einer herkömmlichen Halbleiter-Einrichtung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsform 1
  • 1 ist ein Schaltbild, das die Struktur einer Halbleiter-Einrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Die Einrichtung 101 ist als ein Dreiphasen-Wechselrichter ausgebildet. 1 zeigt außerdem einen Hauptteil einer peripheren Schaltung, die mit der Einrichtung 101 zu verbinden ist. Die periphere Schaltung und die Einrichtung 101 bilden ein Halbleiter-Modul 102, das noch im einzelnen beschrieben wird.
  • Wie 1 zeigt, weist die Einrichtung 101 IGBT 11 bis 16 auf, die als Leistungsschaltelemente dienen. Die IGBT 11 und 14 bilden eine erste Reihenschaltung, während eine zweite und eine dritte Reihenschaltung auf gleiche Weise von den IGBT 12 und 15 bzw. den IGBT 13 und 16 gebildet sind.
  • Diese erste bis dritte Reihenschaltung sind miteinander parallelgeschaltet und zwischen einem Paar von Versorgungsanschlüssen P und N angeordnet, die mit einer externen Gleichstromquelle verbunden sind. Dabei sind Kollektorelektroden der P-seitigen IGBT (die jeweils ein erstes Halbleiter-Schaltelement sind) 11 bis 13 mit dem Versorgungsanschluß P einer Hochpotentialseite verbunden, wogegen Emitterelektroden der N-seitigen IGBT (die jeweils ein zweites Halbleiter-Schaltelement sind) 14 bis 16 mit dem Versorgungsanschluß N einer Niederpotentialseite verbunden sind. Ein Fühler-Widerstandselement 27 ist zwischen den Emitterelektroden der IGBT 14 bis 16 und dem Versorgungsanschluß N angeordnet. Der Widerstandswert des Widerstandselements 27 ist mit einem hinreichend niedrigen Wert eingestellt, so daß im Vergleich mit einer Gleichspannung über den Versorgungsanschlüssen P und N ein durch das Widerstandselement 27 verursachter Spannungsabfall nicht-vernachlässigbar verringert wird.
  • Der Verbindungspunkt zwischen den beiden IGBT, die die erste Reihenschaltung bilden, d. h. der Verbindungspunkt zwischen der Emitterelektrode des IGBT 1 und der Kollektorelektrode des IGBT 14, ist mit einem Ausgangsanschluß (dem zweiten Anschluß) U verbunden. Gleichermaßen sind die Verbindungspunkte zwischen den Paaren von IGBT, die die zweite bzw. die dritte Reihenschaltung bilden, mit Ausgangsanschlüssen (die jeweils der zweite Anschluß sind) V bzw. W verbunden. Dabei sind die erste bis dritte Reihenschaltung jeweils für eine einzelne der drei Phasen zuständig und haben die Funktionen des unabhängigen Schaltens von Gleichströmen, die durch die Versorgungsanschlüsse P und N zugeführt werden, und deren Abgabe durch die Ausgangsanschlüsse U, V bzw. W. Die Ausgangsanschlüsse U, V und W sind mit einer externen Dreiphasenlast wie beispielsweise einem Drehstrommotor verbunden.
  • Freilaufdioden 21 bis 26 sind in Reihe mit den IGBT 11 bis 16 geschaltet. Diese Freilaufdioden 21 bis 26 sind so ausgebildet, daß sie die IGBT 11 bis 16 jeweils vor Bruch infolge von Rückströmen schützen.
  • Steuerschaltkreise 31 bis 33 sind mit den P-seitigen IGBT 11 bis 13 verbunden. Ebenso ist ein Steuerschaltkreis 34 mit den N-seitigen IGBT 14 bis 16 verbunden. Diese Steuerschaltkreise 31 bis 34 sind so ausgebildet, daß sie jeweils unabhängig die IGBT 11 bis 16 in Abhängigkeit von externen Signalen treiben, die jeweils unabhängig sechs Signaleingangsanschlüssen UP, VP, WP, UN, VN und WN zugeführt werden, die in der Einrichtung 101 vorgesehen sind.
  • Dabei geben die Steuerschaltkreise 31 bis 34 Ausgangs-Gatespannungen zum Ein- oder Ausschalten der IGBT 11 bis 16 durch Signalausgangsstifte OUT in Abhängigkeit von den externen Signalen ab, die Signaleingangsstiften IN durch die Signaleingangsanschlüsse UP, VP, WP, UN, VN und WN zugeführt werden. Gateelektroden der IGBT 11 bis 16 sind mit den Signalausgangsstiften OUT verbunden.
  • Die externen Signale werden so eingeführt, daß sie die Paare von IGBT, die zu der ersten bis dritten Reihenschaltung gehören, jeweils alternierend ein- und ausschalten. Danach werden die Potentiale der Ausgangsanschlüsse U, V und W zwischen den Potentialen der Versorgungsanschlüsse P und N umgeschaltet. Außerdem werden die externen Signale so eingeführt, daß die Ausgangsanschlüsse U, V und W um 120° phasenverschoben sind. Infolgedessen geben die Ausgangsanschlüsse U, V und W Dreiphasen-Spannungen und -Ströme ab.
  • Die Einrichtung 101 weist ferner vier Steuerquellenanschlüsse Vcc (die jeweils der dritte Anschluß sind) der Hochpotentialseite und einen Steuerquellenanschluß (den vierten Anschluß) GND der Niedrigpotentialseite auf, der damit gepaart ist, und zwar unabhän gig von den Versorgungsanschlüssen P und N, die mit der externen Energieversorgung verbunden sind. Die vier Steuerquellenanschlüsse Vcc sind jeweils unabhängig mit hochpotentialseitigen Quellenstiften Vcc der vier Steuerschaltkreise 31 bis 34 verbunden, während der Steuerquellenanschluß GND mit niedrigpotentialseitigen Quellenstiften COM und GND der Steuerschaltkreise 31 bis 34 zusammengeschaltet ist.
  • Die vier Steuerquellenanschlüsse Vcc sind miteinander durch Leiterstrukturen verbunden, die Teile der peripheren Schaltung bilden. Die externe Gleichstromquelle ist mit den Steuerquellenanschlüssen Vcc und dem Steuerquellenanschluß GND verbunden. Infolgedessen werden die Spannung und der Strom, die von der Gleichstromversorgung ausgegeben werden, direkt den Steuerschaltkreisen 31 bis 34 zugeführt.
  • Kapazitive Elemente 41 bis 44 zum Unterdrücken von Spannungsschwankungen sind zwischen die jeweiligen Quellenstifte Vcc und die Quellenstifte COM und GND der Steuerschaltkreise 31 bis 34 geschaltet. Von den vier Steuerschaltkreisen 31 bis 34 weisen die Steuerschaltkreise 31 bis 33 zur Steuerung der P-seitigen IGBT 11 bis 13 zusätzliche Paare von potentialfreien Quellenstiften (Sourceelektroden) VD und VS zusätzlich zu den Paaren von Quellenstiften Vcc und COM auf. Dabei benötigt jeder der Steuerschaltkreise 31 bis 33 zwei Systeme von Energieversorgungen.
  • Die Einrichtung 101 weist ferner drei potentialfreie Quellenanschlüsse VD (die jeweils der erste Anschluß sind) auf, die direkt mit den potentialfreien Quellenstiften VD der Steuerschaltkreise 31 bis 33 verbunden sind. Diese drei potentialfreien Quellenanschlüsse VD sind mit den Steuerquellenanschlüssen Vcc durch Diodenelemente 61 bis 63, die in der peripheren Schaltung vorgesehen sind, und ein Widerstandselement 55 verbunden, die damit jeweils in Reihe verbunden sind, und gleichzeitig mit den Ausgangsanschlüssen U, V und W durch kapazitive Elemente 51 bis 53 verbunden, die jeweils in der peripheren Schaltung vorgesehen sind. Weiterhin sind potentialfreie Quellenstifte VS der Steuerschaltkreise 31 bis 33 mit den jeweiligen Ausgangsanschlüssen U, V und W im Inneren der Einrichtung 101 direkt verbunden.
  • 2 zeigt die innere Struktur des Steuerschaltkreises 31, und zwar repräsentativ für die Steuerschaltkreise 31 bis 33. Der Steuerschaltkreis 31 ist durch einen einzigen Halbleiterchip gebildet, so daß in den Halbleiterchip eine Impulserzeugungsschaltung 35, die mit Energie betrieben wird, die durch die Quellenstifte Vcc und COM zugeführt wird, eine Treiberschaltung (erste Treiberschaltung) 37, die mit von den potentialfreien Quellenstiften VD und VS zugeführter Energie betrieben wird, ein Pegelumsetzer 36, der diese weiterleitet, und ein Gate-Widerstandselement 38, das mit einem Ausgang der Treiberschaltung 37 verbunden ist, eingebaut sind.
  • Die Impulserzeugungsschaltung 35 gibt ein Impulssignal mit einem Pegel auf der Basis der Potentiale der Quellenstifte Vcc und COM als Reaktion auf das externe Signal ab, das dem Signaleingangsstift IN zugeführt wird, der mit dem Signaleingangsanschluß UP direkt verbunden ist. Dieses Impulssignal wird von dem Pegelumsetzer 36 einer Pegelumsetzung unterzogen und in die Treiberschaltung 37 eingeführt. Die Treiberschaltung 37 gibt eine Gatespannung aus, die auf dem Potential des potentialfreien Quellenstifts VS basiert, und zwar in Abhängigkeit von dem eingeführten Impulssignal. Diese Gatespannung wird durch das Gate-Widerstandselement 37 zu dem Signalausgabestift OUT übertragen.
  • Wie oben beschrieben wird, sind die Potentiale der Ausgangsanschlüsse U, V und W entsprechend den EIN/AUS-Operationen der IGBT 11 bis 16 veränderlich. Die potentialfreien Quellenstifte VS der Steuerschaltkreise 31 bis 33 sind jeweils mit den Ausgangsanschlüssen U, V und W verbunden, so daß das die Basis jeder Treiberschaltung 37 bildende Potential in bezug auf das Potential veränderlich ist, das die Basis jeder Impulserzeugungsschaltung 35 ist. Somit sind die Impulserzeugungsschaltung 35 und die Treiberschaltung 37 in zwei Inseln eingebaut, die in dem einzelnen Halbleiterchip in bezug aufeinander elektrisch isoliert sind. Wegen der Änderung des Referenzpotentials der Treiberschaltung 37 ist der Pegelumsetzer 36 zur Pegeleinstellung zwischen die Impulserzeugungsschaltung 35 und die Treiberschaltung 37 eingefügt.
  • Es wird erneut auf 1 Bezug genommen; das Diodenelement 61 wird leitend, wenn das Potential des Ausgangsanschlusses U wegen der Operationen der IGBT 11 und 14, die jeweils in den AUS- und EIN-Zustand gelangen, auf dasjenige des Versorgungsanschlusses N abfällt. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein durch das Widerstandselement 55 begrenzter Strom in das kapazitive Element 51 und lädt dadurch das kapazitive Element 51 auf. Die übrigen kapazitiven Elemente 52 und 53 werden auf die gleiche Weise aufgeladen, wenn die Potentiale der Ausgangsanschlüsse V und W auf das Potential des Versorgungsanschlusses N abfallen.
  • Die kapazitiven Elemente 51 bis 53 sind so ausgebildet, daß sie die Spannungen über den potentialfreien Quellenstiften VD und VS der Steuerschaltkreise 31 bis 33 über eine Periode bis zu einer nächsten Aufladeperiode auf Werten halten, die einen vorgegebenen Wert überschreiten. Infolgedessen können die Steuerschaltkreise 31 bis 33 die richtigen Operationen regelmäßig aufrechterhalten.
  • Der Steuerschaltkreis 34 zum Treiben der N-seitigen IGBT 14 bis 16 weist drei Fühler-Signalstifte CIN auf. Verbindungspunkte zwischen den IGBT 14 bis 16 und dem Widerstandselement 27 sind mit den Fühler-Signalstiften CIN verbunden.
  • Das Schaltbild von 3 zeigt den inneren Aufbau des Steuerschaltkreises 34. Dieser Steuerschaltkreis 34 ist ebenfalls durch einen einzigen Halbleiterchip gebildet. Drei Schaltungsteile 71 bis 73 zum jeweils unabhängigen Treiben der drei IGBT 14 bis 16 sind in diesen Halbleiterchip eingebaut. Unter Bezugnahme auf den Schaltungsteil 71 als repräsentatives Beispiel weist dieser Schaltungsteil 71 ferner eine Überstromschutzschaltung 39 zusätzlich zu Teilen der gleichen Struktur wie der Steuerschaltkreis 31 auf.
  • Wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Potential, das dem Fühler-Signalstift CIN zugeführt wird, und demjenigen des Quellenstifts GND einen bestimmten Referenzwert überschreitet, verringert die Überstromschutzschaltung 39 die Ausgangsspannung des Signalausgangsstifts OUT, d. h. die Gatespannung des IGBT 14, auf Null oder einen negativen Wert, und zwar ungeachtet des Ausgangs der Treiberschaltung (der zweiten Treiberschaltung) 37. Somit wird der IGBT 14 ohne Rücksicht auf den Wert des externen Signals, das dem Signaleingangsanschluß UN zugeführt wird, ausgeschaltet.
  • Die Potentialdifferenz zwischen dem Fühler-Signalstift CIN und dem Quellenstift GND stimmt mit der Größe des Spannungsabfalls überein, die über dem Widerstandselement 27 bewirkt wird. Der Spannungsabfall, der über dem Widerstandselement 27 bewirkt wird, ist zu der Größe des durch das Widerstandselement 27 fließenden Stroms, d. h. des durch die Last fließenden Stroms, proportional. Daher sind die Überstromschutz schaltungen 39 so ausgebildet, daß sie die IGBT 14 bis 16 ausschalten, wenn der Laststrom über den bestimmten Referenzwert hinaus ansteigt, so daß ein Bruch der IGBT 11 bis 16 verhindert wird, d. h. die Einrichtung 101 wird vor Bruch infolge eines Überlaststroms geschützt.
  • Es wird erneut auf 1 Bezug genommen; die kapazitiven Elemente 51 bis 53 sind zwischen die potentialfreien Quellenanschlüsse VD, die wie oben beschrieben mit den Steuerschaltkreisen 31 bis 33 und den Ausgangsanschlüssen U, V und W verbunden sind, und die potentialfreien Quellenanschlüsse VS geschaltet, und die in der herkömmlichen Einrichtung 150 vorgesehenen potentialfreien Quellenanschlüsse VS sind entfernt. Anders ausgedrückt sind die drei potentialfreien Quellenanschlüsse VS und die Ausgangsanschlüsse U, V und W in der Einrichtung 101 gemeinsam miteinander vorgesehen. Daher sind auch Leiterzüge entfernt, die bei der herkömmlichen Vorrichtung 150 zum Verbinden der drei potentialfreien Quellenanschlüsse VS und der Ausgangsanschlüsse U, V und W angeordnet waren. Somit ist die für diese Leiterzüge und potentialfreien Quellenanschlüsse VS erforderliche Fläche bei der Einrichtung verringert, und die Einrichtung 101 ist gegenüber der herkömmlichen Einrichtung 150 miniaturisiert.
  • 4 ist eine vordere Schnittansicht einer beispielhaften Struktur der Einrichtung 101. Bei diesem Beispiel ist die Einrichtung 101 als sogenannte Dual-in-line- oder DIP-Einrichtung ausgebildet. In der Einrichtung 101 sind die Schaltungselemente wie etwa die IGBT 11 bis 16 und die Steuerschaltkreise 31 bis 34 mit einer Vielzahl von Bereichen an einem plattenähnlichen Leiterrahmen 3 aus Kupfer, der eine vorbestimmte Strukturgestalt hat, verlötet.
  • Diese Elemente sind ferner mit verschiedenen Bereichen des Leiterrahmens 3 beispielsweise durch einen Bonddraht 17 aus Aluminium, einen Bonddraht 18 aus Gold und dergleichen verbunden. Von diesen Elementen sind in 4 der IGBT 11 und der Steuerschaltkreis 31 zu sehen. Der Leiterrahmen 3 bildet die Leitungsmuster der Einrichtung 101 und bildet gleichzeitig einen nach außen vorspringenden Anschluß.
  • Die Einrichtung 101 weist ferner eine plattenähnliche Wärmesenke 1 auf, die einer Hauptoberfläche des Leiterrahmens 3 gegenüberliegen soll, die mit einem Zwischenraum derjenigen gegenüberliegt, die mit den Elementen versehen ist. Elektrisch isolie rendes Abdichtharz 2 dichtet Teile des Leiterrahmens 3 ausschließlich des Anschlusses, der verschiedenen daran angebrachten Elemente und der Wärmesenke 1 ab. Das Abdichtharz 2 füllt ferner den Zwischenraum zwischen dem Leiterrahmen 3 und der Wärmesenke 1 aus, wodurch der Leiterrahmen 3 und die Wärmesenke 1 thermisch miteinander verbunden sind, und bewirkt gleichzeitig die elektrische Isolierung derselben in bezug aufeinander.
  • Wie oben beschrieben wird, sind die potentialfreien Quellenanschlüsse VS sowie die Leiterzüge, die die potentialfreien Quellenanschlüsse VS mit den Ausgangsanschlüssen U, V und W verbunden, entfernt, so daß diese potentialfreien Quellenanschlüsse VS und Leiterzüge von dem Leiterrahmen 3 nicht gebildet werden können. Daher ist die Fläche des Leiterrahmens 3 verringert. Infolgedessen ist die Einrichtung 101 miniaturisiert. Die Fläche des Leiterrahmens 3 definiert unmittelbar die Größe der Gesamteinrichtung 101, so daß der Effekt einer Verkleinerung der Dimensionen der Einrichtung 101 bei dieser Einrichtung 101 deutlich erkennbar ist.
  • Ausführungsform 2
  • Ein Halbleitermodul 102, das durch Einbau der Einrichtung 101 in ein Schaltungssubstrat gebildet ist, wird nachstehend beschrieben. Die 5 und 6 sind eine Schnittansicht bzw. ein Schaltdiagramm des Moduls 102. 5 entspricht einer Schnittansicht entlang der Linie A-A in 6.
  • Wie diese Figuren zeigen, weist das Modul 102 ein Schaltungssubstrat 80 auf, und die Einrichtung 101 ist an einem vorbestimmten Bereich dieses Schaltungssubstrats 80 befestigt. Eine Abstrahlungsrippe 91 aus einem wärmeleitfähigen Material wie etwa Aluminium ist an der Einrichtung 101 so befestigt, daß sie mit der Wärmesenke 1 in Berührung ist. Wärmeverluste, die in den IGBT 11 bis 16 verursacht werden, werden von der Wärmesenke 1 zu der Abstrahlungsrippe 91 übertragen und wirkungsvoll nach außen abgestrahlt.
  • Die verschiedenen Schaltungselemente, die in der peripheren Schaltung der unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Einrichtung 101 vorgesehen sind, sind auf einer Hauptoberfläche des Schaltungssubstrats 80 angeordnet, die derjenigen gegenüber liegt, die mit der Einrichtung 101 und der Abstrahlungsrippe 91 (der Abstrahlungseinrichtung) versehen ist. Das Schaltungssubstrat 80 ist auf seinen beiden Hauptoberflächen mit Leiterzügen versehen, die die Stifte der verschiedenen Schaltungselemente, die auf dem Schaltungssubstrat 80 angebracht sind, und den verschiedenen Anschlüssen der Einrichtung 101, die von dem Leiterrahmen 3 gebildet ist, richtig verbinden. 6 verdeutlicht in Vollinien die typischen Leiterzüge, die auf dem Schaltungssubstrat 80 angeordnet sind.
  • Das Schaltungssubstrat 80 weist ferner äußere Anschlüsse 81 bis 89, TP, TN, TU, TV und TW auf, die die äußere Einrichtung und die Einrichtung 101 miteinander verbinden. Von diesen sind die äußeren Anschlüsse 81 bis 83 und 85 bis 87 dazu ausgebildet, eine äußere Signaleingabeeinrichtung mit den Signaleingangsanschlüssen UP, VP, WP, UN, VN und WN zu verbinden. Andererseits sind die äußeren Anschlüsse 84 bis 89 dazu ausgebildet, eine äußere Steuerenergiequelle und die Steuerquellenanschlüsse Vcc und GND miteinander zu verbinden. Ferner sind die äußeren Anschlüsse TP und TN dazu ausgebildet, eine äußere Gleichstromquelle wie etwa einen beispielsweise in 6 gezeigten Umrichter 93 mit den Versorgungsanschlüssen P und N zu verbinden. Zusätzlich sind die äußeren Anschlüsse TU, TV und TW dazu ausgebildet, eine äußere Last 94 mit den Ausgangsanschlüssen U, V und W zu verbinden.
  • Der Umrichter 93 weist Dioden D1 bis D6 auf und gibt eine gleichgerichtete Vollwellen-Dreiphasenspannung durch Verbinden einer Drehstromquelle 92 mit der Eingangsseite ab. Somit ist das Schaltungssubstrat 80 außerdem mit einem kapazitiven Glättungselement 56 versehen, das zwischen den äußeren Anschlüssen TP und TN eingefügt ist. Bevorzugt ist auch ein kapazitives Glättungselement 57 zwischen den äußeren Anschlüssen 84 und 89 eingefügt.
  • Wie aus dem Verdrahtungsdiagramm von 6 klar ersichtlich ist, sind die kapazitiven Elemente 51 bis 53 mit den drei potentialfreien Quellenanschlüssen VD und den Ausgangsanschlüssen U, V und W jeweils durch die Leiterzüge verbunden. Das gilt auch für den Fall der Verwendung der herkömmlichen Vorrichtung 150. Dabei sind die kapazitiven Elemente 51 bis 53 mit den drei potentialfreien Quellenanschlüssen VD und den drei potentialfreien Quellenanschlüssen VS jeweils auch dann durch die Leiterzüge verbunden, wenn die herkömmliche Vorrichtung 150 verwendet wird.
  • Wenn ferner die Einrichtung 101 durch die herkömmliche Vorrichtung 150 ersetzt wird, ist es also nicht notwendig, die Fläche des Schaltungssubstrats 80 zu vergrößern, um die kapazitiven Elemente 51 bis 53 und die Leiterzüge vorzusehen. Die Fläche des Schaltungssubstrats 80 kann außerdem aufgrund der Verringerung der Fläche verkleinert werden, die von der Einrichtung 101 nach Verringerung ihrer Anschlüsse eingenommen wird. Somit bietet die Einrichtung 101 den Effekt, daß nicht nur die Einrichtung 101 selber, sondern auch das Modul 102, an dem sie angebracht ist, miniaturisiert wird.
  • Ausführungsform 3
  • Die Einrichtung 101 gemäß der ersten Ausführungsform ist als ein Drehstrom-Wechselrichter ausgebildet. Die charakteristische Struktur, bei der die potentialfreien Quellenstifte VS gemeinsam mit den Ausgangsanschlüssen ausgebildet und interne Drähte zwischen ihnen entfernt sind, ist jedoch nicht auf den Drehstrom-Wechselrichter beschränkt, sondern auch an einem allgemeinen Mehrphasen- oder einem Einphasen-Wechselrichter anwendbar. Dieser wird gebildet durch geeignete Erhöhung/Verringerung der Zahl von Schaltungsteilen entsprechend den jeweiligen Phasen des in 1 gezeigten Dreiphasen-Wechselrichters.
  • Die vorliegende Erfindung ist außerdem nicht auf den Wechselrichter beschränkt, sondern auch bei der sogenannten Brückenschaltung ausführbar, die ein Paar von in Reihe geschalteten Schaltelementen hat, die alternierend ein- und ausgeschaltet werden. Diese Brückenschaltung ist hier dargestellt.
  • Eine Halbleiter-Einrichtung 103, deren Schaltbild in 7 gezeigt ist, ist als Brückenschaltung ausgebildet. In 7 sind Teile, die mit denen der Einrichtung und der peripheren Schaltung von 1 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, um eine Doppelbeschreibung zu vermeiden. In dieser Einrichtung 103 ist ein Paar von in Reihe liegenden IGBT 11 und 14 zwischen den Versorgungsanschlüssen P und N angeordnet. Ein Fühler-Widerstandselement 27 liegt zwischen einer Emitterelektrode des IGBT 14 und dem Versorgungsanschluß N.
  • Die Einrichtung 103 weist ferner Steuerschaltkreise 31 und 46 zur Steuerung der IGBT 11 bzw. 14 auf. Der Steuerschaltkreis 46 ist zu einem der Schaltungsteile 71 bis 73, beispielsweise dem Schaltungsteil 71 in dem Schaltbild von 3 äquivalent. Die Einrichtung 103 entspricht also einer Schaltung für eine Phase der Einrichtung 101, die als Dreiphasen-Wechselrichter dient.
  • Auch bei dieser Einrichtung 103 sind die potentialfreien Quellenstifte VS, die in der herkömmlichen Einrichtung 150 vorgesehen sind, sowie die Leiterzüge, die die potentialfreien Quellenstifte VS mit einem Ausgangsanschluß U verbinden, entfernt worden. Ein kapazitives Element 51, das in der peripheren Schaltung enthalten ist, ist mit einem potentialfreien Quellenanschluß VD und dem Ausgangsanschluß U verbunden. Daher ist ähnlich wie bei der Einrichtung 101 die Miniaturisierung der Einrichtung implementiert. Auch bei einem (nicht gezeigten) Halbleitermodul, das durch eine Kombination der Einrichtung 103 mit ihrer peripheren Schaltung entsprechend dem Modul 102 gebildet ist, ist die Miniaturisierung ähnlich wie bei dem Modul 102 implementiert.
  • Modifikation
  • Bei den obigen Ausführungsformen werden zwar die IGBT als Halbleiter-Schaltelemente verwendet, die Halbleiter-Schaltelemente sind aber nicht auf die IGBT beschränkt, sondern alternativ können allgemeine Isolierschicht-Halbleiter-Schaltelemente einschließlich MOSFET usw. verwendet werden. Die Halbleiter-Schaltelemente sind ferner nicht auf Isolierschicht-Typen beschränkt, sondern können alternativ aus breiteren Halbleiter-Schaltelementen wie beispielsweise Bipolartransistoren bestehen. Bei einer Einrichtung, die Isolierschicht-Halbleiter-Schaltelemente verwendet, die von einem Spannungstreibertyp sind, können die Kapazitäten der kapazitiven Elemente 51 bis 53 unterdrückt und die Struktur der Treiberschaltungen vereinfacht werden.

Claims (11)

  1. Wechselrichter-Halbleitermodul, das diskrete externe Komponenten und eine einheitliche Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung (103) hat, wobei die einheitliche Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung (103) folgendes aufweist: – ein erstes Halbleiter-Schaltelement (11); – ein zweites Halbleiter-Schaltelement (14), das mit dem ersten Halbleiter-Schaltelement (11) in Reihe geschaltet ist; – einen ersten Steuerschaltkreis (31), der einen ersten Treiberkeis aufweist, der durch Leistung betrieben wird, die über einen ersten nicht geerdeten Quellenstift (VS) und einen zweiten nicht geerdeten Quellenstift (VD) zugeführt wird, wobei der erste Steuerschaltkreis (31) so ausgebildet ist, daß er das erste Halbleiter-Schaltelement (11) treibt; – einen zweiten Steuerschaltkreis (46), der so ausgebildet ist, daß er das zweite Halbleiter-Schaltelement (14) unabhängig treibt; – einen Ausgabe-Terminal (U), der mit dem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Halbleiter-Schaltelement (11) und dem zweiten Halbleiter-Schaltelement (14) verbunden ist, die in Reihe geschaltet sind, wobei das Ausgabe-Terminal (U) ferner mit dem ersten nicht geerdeten Quellenstift (VS) des ersten Steuerschaltkreises (31) verbunden ist; und – einen Quellenanschluß VD, der mit dem zweiten nicht geerdeten Quellenstift (VD) des ersten Steuerschaltkreises (31) verbunden ist; wobei die diskreten externen Komponenten folgendes aufweisen: – eine externe Kapazität (51) zum Zweck des Stabilisierens der Spannung über dem ersten nicht geerdeten Quellenstift (VS) und dem zweiten nicht geerdeten Quellenstift (VD) des ersten Steuerschaltkreises (31); dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgabeterminal (U) außen mit dem zweiten nicht geerdeten Quellenstift (VD) durch die externe Kapazität (51) verbunden ist.
  2. Wechselrichter-Halbleitermodul (102), das diskrete externe Komponenten und eine Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung (101) hat, wobei die Halbleiter-Wechselrichtereinrichtung (101) folgendes aufweist: – erste Halbleiter-Schaltelemente (11, 12, 13); – zweite Halbleiter-Schaltelemente (14, 15, 16), wobei jedes der ersten Halbleiter-Schaltelemente (11, 12, 13) mit einem der zweiten Halbleiter-Schaltelemente (14, 15, 16) jeweils einzeln in Reihe geschaltet ist; – erste Steuerschaltkreise (31, 32, 33), die erste Treiberkreise aufweisen, die durch Leistung betrieben werden, die über erste nicht geerdete Stifte (VS) und zweite nicht geerdete Quellenstifte (VD) zugeführt wird, wobei jeder der ersten Steuerschaltkreisen (31, 32, 33) so ausgebildet ist, daß er eines der ersten Halbleiter-Schaltelemente (11, 23 13) treibt; – einen zweiten Steuerschaltkreis (34), der so ausgebildet ist, daß er die zweiten Halbleiter-Schaltelemente (14, 15, 16) unabhängig treibt; – Ausgabe-Terminals (U, V, W), wobei jeder der Ausgabe-Terminals (U, V, W) mit einem der Verbindungspunkte zwischen den ersten Halbleiter-Schaltelementen (11, 12, 23) und den zweiten Halbleiter-Schaltelementen (14, 15, 16), die in Reihe geschaltet sind, jeweils einzeln verbunden ist, wobei jeder der Ausgabe-Terminals (U, V, W) ferner mit den ersten nicht geerdeten Quellenstiften (VS) des entsprechenden ersten Steuerschaltkreises (31, 32, 33) verbunden ist; und – Quellenanschlüsse VD, wobei jeder der Quellenanschlüsse VD mit einem der zweiten nicht geerdeten Quellenstifte (VD) der ersten Steuerschaltkreise (31, 32, 33) jeweils einzeln verbunden ist; wobei die diskreten externen Komponenten folgendes aufweisen: – externe Kapazitäten (51, 52, 53) zum Zweck des Stabilisierens der Spannung über jedem der nicht geerdeten Quellenstifte (VS) und der zweiten nicht geerdeten Quellenstifte (VD) der entsprechenden ersten Steuerschaltkreise (31, 32, 33); dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe-Termianals (U, V, W) außen jeweils mit den entsprechenden einen der zweiten nicht geerdeten Quellenstifte (VD) durch die entsprechenden einen der externen Kapazitäten (51, 52, 53) verbunden ist.
  3. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach Anspruch 2, das ferner folgendes aufweist: – einen elektrisch leitfähigen Leiterrahmen (3), der in Form einer Platte mit einer Strukturgestalt ist, der die ersten und zweiten Halbleiter-Schaltelemente (11 bis 16) und die ersten und zweiten Steuerschaltkreise (31 bis 34) hat, welche daran befestigt sind und welche die Ausgabe-Terminals (U, V, W) aufweisen, und der die Quellenanschlüsse VD in seinem Umfangsbereich als Teile davon hat, und – einen Abdichtkörper (2), der die ersten und zweiten Halbleiter-Schaltelemente (11 bis 16) und die ersten und zweiten Steuerschaltkreise (31 bis 34) gemeinsam mit dem Leiterrahmen (3) so abdichtet, daß die Ausgabe-Terminals (U, V, W) und die Quellenanschlüsse VD freiliegen.
  4. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach Anspruch 3, wobei sowohl die ersten als auch die zweiten Halbleiter-Schaltelemente (11 bis 16) isolierte Gate geschaltete Halbleiterelemente sind.
  5. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach Anspruch 4, wobei der zweite Steuerschaltkreis (34) folgendes aufweist: – einen Treiber (37), der ein Ausgangssignal des zweiten Steuerschaltkreises (34) ausgibt, – eine Impulserzeugungsschaltung (35), die aufgrund von Potentialen eines Paars von Source-Elektroden (Vcc, GND), die in dem Treiber (37) vorgesehen sind, in Abhängigkeit von einem externen Signal (IN) einen Impuls erzeugt, und – einen Pegelumsetzer (36), der den Impuls in den Treiber (37) eingibt, während er dessen Pegel umsetzt.
  6. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach Anspruch 5, wobei der erste Steuerschaltkreis (31) folgendes aufweist: – einen zweiten Treiber (37), der ein Ausgangssignal des ersten Steuerschaltkreises (31) ausgibt, – eine zweite Impulserzeugungsschaltung (35), die in Abhängigkeit von einem externen Signal (IN) einen Impuls erzeugt, und – einen zweiten Pegelumsetzer (36), der den Impuls in den zweiten Treiber (37) eingibt, während er dessen Pegel umsetzt, und – wobei die zweite Impulserzeugungsschaltung (35), der zweite Pegelumsetzer (36) und der zweite Treiber (37) in einen einzigen Halbleiterchip (31) eingebaut sind.
  7. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach Anspruch 6, wobei die ersten und zweiten Halbleiter-Schaltelemente (11 bis 16) IGBT sind.
  8. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei – die ersten und zweiten Halbleiter-Schaltelemente (11 bis 16) und die ersten und zweiten Steuerschaltkreise (31 bis 34) an einer Hauptoberfläche des Leiterrahmens (3) festgelegt sind, und – die Halbleitereinrichtung (101) ferner aufweist: eine wärmeleitfähige Wärmesenke (1), die einer anderen Hauptoberfläche des Leiterrahmens (3) mit einem Zwischenraum dazwischen gegenüberliegt, und einen Abdichtkörper (2), der den Zwischenraum ausfüllt.
  9. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach Anspruch 2, das ferner folgendes aufweist: – einen dritten Quellenanschluß (Vcc) und einen vierten Quellenanschluß (GND), die beide mit dem zweiten Steuerschaltkreis (34) verbunden sind, und – ein Diodenelement (61), das anodenseitig mit dem dritten und vierten Quellenanschluß (Vcc, GND) verbunden ist und kathodenseitig mit einem entsprechenden der Quellenanschlüsse VD in einer solchen Richtung verbunden ist, daß ein Durchlaßstrom eine der externen Kapazitäten (51, 52, 53) auflädt, – und wobei jede der externen Kapazitäten (51, 52, 53) mit den ersten nicht geerdeten Stiften (VS) bzw. den zweiten nicht geerdeten Quellenstiften (VD) der ersten Steuerschaltkreise (31, 32, 33) jeweils einzeln verbunden ist.
  10. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach Anspruch 9, das ferner ein Widerstandselement (55) aufweist, das mit dem Diodenelement (61 bis 63) in Reihe geschaltet ist.
  11. Wechselrichter-Halbleitermodul (102) nach Anspruch 10, das ferner eine Wärmeabstrahleinrichtung (91) aufweist, die an der Halbleitereinrichtung (101) befestigt ist.
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