JP2000217337A - 半導体装置及び電力変換装置 - Google Patents
半導体装置及び電力変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、電圧駆動型素子を複数個並列した
場合に、負荷短絡耐量が高く、信頼性を向上させること
を目的とする。 【解決手段】 所定の複数個からなる電圧駆動型素子を
電流検出用の付属エミッタ４を持つ電圧駆動型素子１を
含む複数個の電圧駆動型素子１，２の並列接続で構成さ
れる複数のグループに分割し、この各グループをそれぞ
れ１個の過電流保護回路１０で過電流から保護するよう
に構成したことを特徴とする。
場合に、負荷短絡耐量が高く、信頼性を向上させること
を目的とする。 【解決手段】 所定の複数個からなる電圧駆動型素子を
電流検出用の付属エミッタ４を持つ電圧駆動型素子１を
含む複数個の電圧駆動型素子１，２の並列接続で構成さ
れる複数のグループに分割し、この各グループをそれぞ
れ１個の過電流保護回路１０で過電流から保護するよう
に構成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、並列接続された複
数個の電圧駆動型素子に対し負荷短絡耐量の向上を図っ
た半導体装置及び電力変換装置に関する。
数個の電圧駆動型素子に対し負荷短絡耐量の向上を図っ
た半導体装置及び電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電圧駆動型素子である絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの電力用スイッチ
ング素子において、負荷短絡などによって素子が破壊す
ることを防ぐ回路として過電流保護回路がある。図４は
従来からよく知られている過電流保護回路とＩＧＢＴと
の接続を示している。過電流保護回路１０はトランジス
タ１２、ダイオード１１、検出抵抗２１及び抑制抵抗２
２で構成され、トランジスタ１２のコレクタ１５にダイ
オード１１のカソードが接続されている。トランジスタ
１２のエミッタと検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ２の主エ
ミッタ３間に抑制抵抗２２が接続されている。検出ＩＧ
ＢＴ１及びＩＧＢＴ２のゲート５にはダイオード１１の
アノード１３が接続されている。検出ＩＧＢＴ１は電流
検出用の付属エミッタ４を有し、この付属エミッタ４が
トランジスタ１２のベース１４に接続され、このトラン
ジスタ１２のベース１４と検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ
２の主エミッタ３間に検出抵抗２１が接続されている。
１６はコレクタ端子、１７はゲート端子、１８はエミッ
タ端子であり、これらのコレクタ端子１６、ゲート端子
１７、エミッタ端子１８で外部回路に接続される。
ポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などの電力用スイッチ
ング素子において、負荷短絡などによって素子が破壊す
ることを防ぐ回路として過電流保護回路がある。図４は
従来からよく知られている過電流保護回路とＩＧＢＴと
の接続を示している。過電流保護回路１０はトランジス
タ１２、ダイオード１１、検出抵抗２１及び抑制抵抗２
２で構成され、トランジスタ１２のコレクタ１５にダイ
オード１１のカソードが接続されている。トランジスタ
１２のエミッタと検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ２の主エ
ミッタ３間に抑制抵抗２２が接続されている。検出ＩＧ
ＢＴ１及びＩＧＢＴ２のゲート５にはダイオード１１の
アノード１３が接続されている。検出ＩＧＢＴ１は電流
検出用の付属エミッタ４を有し、この付属エミッタ４が
トランジスタ１２のベース１４に接続され、このトラン
ジスタ１２のベース１４と検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ
２の主エミッタ３間に検出抵抗２１が接続されている。
１６はコレクタ端子、１７はゲート端子、１８はエミッ
タ端子であり、これらのコレクタ端子１６、ゲート端子
１７、エミッタ端子１８で外部回路に接続される。
【０００３】検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ２がオン状態
で負荷短絡すると検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ２に過電
流が流れる。この過電流の一部が検出ＩＧＢＴ１の付属
エミッタ４からも流出し、この流出電流は正常時よりも
大きくなる。この流出電流は検出抵抗２１に流れ、検出
抵抗２１の両端の電圧は正常時よりも大きくなる。正常
動作時にはトランジスタ１２のベース・エミッタ間の電
圧が順バイアス電圧以下であるため、トランジスタ１２
は動作せずオフ状態である。しかし、過電流が流れると
検出抵抗２１の両端の電圧が上昇し、トランジスタ１２
のベース・エミッタ間の電圧が順バイアス電圧を超える
とトランジスタ１２はオン状態となる。このとき、ゲー
ト端子１７・エミッタ１８端子間の電圧は急激に低下
し、ＩＧＢＴの破壊が防止できる。
で負荷短絡すると検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ２に過電
流が流れる。この過電流の一部が検出ＩＧＢＴ１の付属
エミッタ４からも流出し、この流出電流は正常時よりも
大きくなる。この流出電流は検出抵抗２１に流れ、検出
抵抗２１の両端の電圧は正常時よりも大きくなる。正常
動作時にはトランジスタ１２のベース・エミッタ間の電
圧が順バイアス電圧以下であるため、トランジスタ１２
は動作せずオフ状態である。しかし、過電流が流れると
検出抵抗２１の両端の電圧が上昇し、トランジスタ１２
のベース・エミッタ間の電圧が順バイアス電圧を超える
とトランジスタ１２はオン状態となる。このとき、ゲー
ト端子１７・エミッタ１８端子間の電圧は急激に低下
し、ＩＧＢＴの破壊が防止できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＩＧＢＴ等の電圧駆動
型素子を複数個並列にして構成する半導体装置に対し
て、上記のような過電流保護回路を各ＩＧＢＴ毎に接続
すると、負荷短絡などで過電流が流れた場合に、各々が
独立して保護機能を働かせ、保護機能のばらつきのた
め、保護機能の動作しているＩＧＢＴと動作していない
ＩＧＢＴとが同時に存在することになり、各ＩＧＢＴ間
で電流分担が不均一となり、ＩＧＢＴが破壊するおそれ
がある。一方、１個の過電流保護回路で複数のチップか
らなる複数個のＩＧＢＴに対して保護機能を動作させる
場合、各チップ特性や各ＩＧＢＴのゲート容量等の特性
のばらつきのため、保護動作中に振動が発生し適切な過
電流保護を行えなくなり、また各ＩＧＢＴの電流分担に
不均一が生じやすく、特定のＩＧＢＴに電流が集中し、
過大な電流を遮断することで破壊を起こすおそれがあ
る。
型素子を複数個並列にして構成する半導体装置に対し
て、上記のような過電流保護回路を各ＩＧＢＴ毎に接続
すると、負荷短絡などで過電流が流れた場合に、各々が
独立して保護機能を働かせ、保護機能のばらつきのた
め、保護機能の動作しているＩＧＢＴと動作していない
ＩＧＢＴとが同時に存在することになり、各ＩＧＢＴ間
で電流分担が不均一となり、ＩＧＢＴが破壊するおそれ
がある。一方、１個の過電流保護回路で複数のチップか
らなる複数個のＩＧＢＴに対して保護機能を動作させる
場合、各チップ特性や各ＩＧＢＴのゲート容量等の特性
のばらつきのため、保護動作中に振動が発生し適切な過
電流保護を行えなくなり、また各ＩＧＢＴの電流分担に
不均一が生じやすく、特定のＩＧＢＴに電流が集中し、
過大な電流を遮断することで破壊を起こすおそれがあ
る。
【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
電圧駆動型素子を複数個並列した場合に、負荷短絡耐量
が高く、ゲート容量のばらつき等による振動の発生を防
止することができて信頼性を向上させることができ、ま
た小型、軽量化することができる半導体装置及び電力変
換装置を提供することを目的とする。
電圧駆動型素子を複数個並列した場合に、負荷短絡耐量
が高く、ゲート容量のばらつき等による振動の発生を防
止することができて信頼性を向上させることができ、ま
た小型、軽量化することができる半導体装置及び電力変
換装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の半導体装置は、所定の複数個からな
る電圧駆動型素子を並列接続した構成を有する半導体装
置において、前記所定の複数個からなる電圧駆動型素子
を電流検出用の付属エミッタを持つ電圧駆動型素子を含
む複数個の電圧駆動型素子の並列接続で構成される複数
のグループに分割し、この各グループをそれぞれ１個の
過電流保護回路で過電流から保護するように構成してな
ることを要旨とする。この構成により、１個の過電流保
護回路で保護する電圧駆動型素子の並列個数が少なくな
り電圧駆動型素子の特性ばらつきが小さく抑えられて保
護動作中の不均一電流分担が防止される。一方、電圧駆
動型素子を過電流保護回路と１：１で保護するわけでは
ないので、保護機能のばらつきのため、保護機能の動作
している電圧駆動型素子と動作していない電圧駆動型素
子とが同時に存在することがなくなり、この点において
も保護動作中の不均一電流分担が防止される。したがっ
て、特定の電圧駆動型素子に電流が集中し過大な電流を
遮断することで破壊を起こすおそれが極めて少なくな
る。また、電圧駆動型素子のゲート容量のばらつき等に
よる振動の発生が起こりにくくなる。
に、請求項１記載の半導体装置は、所定の複数個からな
る電圧駆動型素子を並列接続した構成を有する半導体装
置において、前記所定の複数個からなる電圧駆動型素子
を電流検出用の付属エミッタを持つ電圧駆動型素子を含
む複数個の電圧駆動型素子の並列接続で構成される複数
のグループに分割し、この各グループをそれぞれ１個の
過電流保護回路で過電流から保護するように構成してな
ることを要旨とする。この構成により、１個の過電流保
護回路で保護する電圧駆動型素子の並列個数が少なくな
り電圧駆動型素子の特性ばらつきが小さく抑えられて保
護動作中の不均一電流分担が防止される。一方、電圧駆
動型素子を過電流保護回路と１：１で保護するわけでは
ないので、保護機能のばらつきのため、保護機能の動作
している電圧駆動型素子と動作していない電圧駆動型素
子とが同時に存在することがなくなり、この点において
も保護動作中の不均一電流分担が防止される。したがっ
て、特定の電圧駆動型素子に電流が集中し過大な電流を
遮断することで破壊を起こすおそれが極めて少なくな
る。また、電圧駆動型素子のゲート容量のばらつき等に
よる振動の発生が起こりにくくなる。
【０００７】請求項２記載の半導体装置は、上記請求項
１記載の半導体装置において、前記各グループ内で同一
のゲート・エミッタ間電圧におけるコレクタ電流が最も
大きい電圧駆動型素子の付属エミッタ、主エミッタ及び
ゲートを前記過電流保護回路に接続してなることを要旨
とする。この構成により、過電流保護回路が動作した直
後のコレクタ電流の跳ね上がりが抑えられて、ゲート容
量のばらつき等による振動の発生が防止される。
１記載の半導体装置において、前記各グループ内で同一
のゲート・エミッタ間電圧におけるコレクタ電流が最も
大きい電圧駆動型素子の付属エミッタ、主エミッタ及び
ゲートを前記過電流保護回路に接続してなることを要旨
とする。この構成により、過電流保護回路が動作した直
後のコレクタ電流の跳ね上がりが抑えられて、ゲート容
量のばらつき等による振動の発生が防止される。
【０００８】請求項３記載の半導体装置は、上記請求項
２記載の半導体装置において、前記各グループ毎に前記
ゲートをゲート抵抗を介して外部に接続するように構成
してなることを要旨とする。この構成により、分割され
た各グループの過電流保護回路が独立に動作して、過電
流に対する保護が行われる。
２記載の半導体装置において、前記各グループ毎に前記
ゲートをゲート抵抗を介して外部に接続するように構成
してなることを要旨とする。この構成により、分割され
た各グループの過電流保護回路が独立に動作して、過電
流に対する保護が行われる。
【０００９】請求項４記載の半導体装置は、上記請求項
１記載の半導体装置において、それぞれ複数個の電圧駆
動型素子を持つ前記各グループ及びこの各グループにお
ける前記過電流保護回路の全てを１個の加圧接触構造型
パッケージに収納してなることを要旨とする。この構成
により、装置の小型化及び軽量化が可能となる。
１記載の半導体装置において、それぞれ複数個の電圧駆
動型素子を持つ前記各グループ及びこの各グループにお
ける前記過電流保護回路の全てを１個の加圧接触構造型
パッケージに収納してなることを要旨とする。この構成
により、装置の小型化及び軽量化が可能となる。
【００１０】請求項５記載の半導体装置は、上記請求項
１記載の半導体装置において、それぞれ複数個の電圧駆
動型素子を持つ前記各グループ及びこの各グループにお
ける前記過電流保護回路の全てを１個のモジュール構造
型パッケージに収納してなることを要旨とする。この構
成により、上記と同様に、装置の小型化及び軽量化が可
能となる。
１記載の半導体装置において、それぞれ複数個の電圧駆
動型素子を持つ前記各グループ及びこの各グループにお
ける前記過電流保護回路の全てを１個のモジュール構造
型パッケージに収納してなることを要旨とする。この構
成により、上記と同様に、装置の小型化及び軽量化が可
能となる。
【００１１】請求項６記載の半導体装置は、上記請求項
４又は５記載の半導体装置において、前記複数のグルー
プ及びこの各グループにおける前記過電流保護回路を囲
むように、前記各グループに対応した分割環状のゲート
電極を配設し、この分割環状のゲート電極上に積層した
絶縁膜上に前記ゲート電極数と同数のゲート電極配線を
同心環状に形成し、前記各ゲート電極は前記絶縁膜に設
けたスルーホールを介して前記各ゲート電極配線に接続
してなることを要旨とする。この構成により、各グルー
プのゲートを外部に導出すること等が容易となる。ま
た、装置の小型・コンパクト化がより一層達成される。
４又は５記載の半導体装置において、前記複数のグルー
プ及びこの各グループにおける前記過電流保護回路を囲
むように、前記各グループに対応した分割環状のゲート
電極を配設し、この分割環状のゲート電極上に積層した
絶縁膜上に前記ゲート電極数と同数のゲート電極配線を
同心環状に形成し、前記各ゲート電極は前記絶縁膜に設
けたスルーホールを介して前記各ゲート電極配線に接続
してなることを要旨とする。この構成により、各グルー
プのゲートを外部に導出すること等が容易となる。ま
た、装置の小型・コンパクト化がより一層達成される。
【００１２】請求項７記載の電力変換装置は、請求項１
記載の半導体装置を、電力変換用のスイッチング装置と
して用いてなることを要旨とする。この構成により、電
力変換装置の負荷短絡耐量を高めることが可能となる。
記載の半導体装置を、電力変換用のスイッチング装置と
して用いてなることを要旨とする。この構成により、電
力変換装置の負荷短絡耐量を高めることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１４】図１及び図２は、本発明の第１の実施の形
態を示す図である。図１（ａ）は加圧接触構造型パッケ
ージに収納した場合の平面図、同図（ｂ）は図１（ａ）
のＡ−Ａ′線部分の断面図、図２の（ａ），（ｂ）は、
図１のＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ２）と過
電流保護回路の接続回路である。なお、図１、図２及び
後述の第２の実施の形態を示す図３において、前記図４
における回路素子等と同一ないし均等のものは、前記と
同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。ま
ず、半導体装置の構成を、図１を用いて説明する。パッ
ケージ内には、電流検出用の付属エミッタ４を有する複
数個のＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１が複数個、ＩＧＢＴ２
が複数個）が搭載され、搭載された複数個のＩＧＢＴが
複数個のグループに分割され、グループ数と同数の過電
流保護回路１０が図示しない絶縁板を介して搭載されて
いる。そして、この複数個のＩＧＢＴのグループ及び各
グループにおける過電流保護回路１０の全体を囲むよう
に、グループ数と同数に分割された分割環状のゲート電
極６が配設されている。分割環状のゲート電極６上に
は、絶縁膜７を介してゲート電極６と同数のゲート電極
配線８が同心環状に形成されている。各ゲート電極６と
各ゲート電極配線８とは、絶縁膜７に開けられたスルー
ホール９を介して接続されている。過電流保護回路１０
のトランジスタ１２等の各電子部品は個別に構成される
か、または１チップに集積されている。トランジスタ１
２のベース１４は各グループ内で同一のゲート・エミッ
タ間電圧におけるコレクタ電流が最も大きいＩＧＢＴの
付属エミッタ４に接続され、ダイオード１１のアノード
１３は分割環状のゲート電極６に接続されている。
態を示す図である。図１（ａ）は加圧接触構造型パッケ
ージに収納した場合の平面図、同図（ｂ）は図１（ａ）
のＡ−Ａ′線部分の断面図、図２の（ａ），（ｂ）は、
図１のＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ２）と過
電流保護回路の接続回路である。なお、図１、図２及び
後述の第２の実施の形態を示す図３において、前記図４
における回路素子等と同一ないし均等のものは、前記と
同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。ま
ず、半導体装置の構成を、図１を用いて説明する。パッ
ケージ内には、電流検出用の付属エミッタ４を有する複
数個のＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１が複数個、ＩＧＢＴ２
が複数個）が搭載され、搭載された複数個のＩＧＢＴが
複数個のグループに分割され、グループ数と同数の過電
流保護回路１０が図示しない絶縁板を介して搭載されて
いる。そして、この複数個のＩＧＢＴのグループ及び各
グループにおける過電流保護回路１０の全体を囲むよう
に、グループ数と同数に分割された分割環状のゲート電
極６が配設されている。分割環状のゲート電極６上に
は、絶縁膜７を介してゲート電極６と同数のゲート電極
配線８が同心環状に形成されている。各ゲート電極６と
各ゲート電極配線８とは、絶縁膜７に開けられたスルー
ホール９を介して接続されている。過電流保護回路１０
のトランジスタ１２等の各電子部品は個別に構成される
か、または１チップに集積されている。トランジスタ１
２のベース１４は各グループ内で同一のゲート・エミッ
タ間電圧におけるコレクタ電流が最も大きいＩＧＢＴの
付属エミッタ４に接続され、ダイオード１１のアノード
１３は分割環状のゲート電極６に接続されている。
【００１５】図２を用いて、ＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１
及びＩＧＢＴ２）と過電流保護回路１０の接続回路を説
明する。過電流保護回路１０は、上述のように、ＩＧＢ
Ｔとは別に構成されている。また、複数個の過電流保護
回路１０を独立に動作させるために各グループ毎に接続
されるゲート抵抗１９も別に構成されている。複数個の
グループに分割されたＩＧＢＴのうち同一のゲート・エ
ミッタ間電圧におけるコレクタ電流が最も大きい検出Ｉ
ＧＢＴ１の電流検出用の付属エミッタ４が過電流保護回
路１０のトランジスタ１２のベース１４に接続されてい
る。ＩＧＢＴ１のゲート５にダイオード１１のアノード
１３が接続されている。また、トランジスタ１２のベー
ス１４とＩＧＢＴの主エミッタ３の間に検出抵抗２１が
接続され、トランジスタ１２のエミッタとＩＧＢＴの主
エミッタ３の間に抑制抵抗２２が接続されて過電流保護
回路１０が構成されている。複数個のＩＧＢＴ（検出Ｉ
ＧＢＴ１が複数個、ＩＧＢＴ２が複数個）が並列に接続
され、１個の半導体装置２０として動作する。この半導
体装置２０はコレクタ端子１６、ゲート端子１７及びエ
ミッタ端子１８で外部回路に接続される。また、図２に
おいて、半導体装置２０のゲート端子１７とエミッタ端
子１８に負のゲート電圧が印加されたときに、トランジ
スタ１２が破壊するのを防止するためにダイオード１１
が必要であり、このダイオード１１を接続することによ
りゲート端子１７に負のゲート電圧を確実に印加でき
る。
及びＩＧＢＴ２）と過電流保護回路１０の接続回路を説
明する。過電流保護回路１０は、上述のように、ＩＧＢ
Ｔとは別に構成されている。また、複数個の過電流保護
回路１０を独立に動作させるために各グループ毎に接続
されるゲート抵抗１９も別に構成されている。複数個の
グループに分割されたＩＧＢＴのうち同一のゲート・エ
ミッタ間電圧におけるコレクタ電流が最も大きい検出Ｉ
ＧＢＴ１の電流検出用の付属エミッタ４が過電流保護回
路１０のトランジスタ１２のベース１４に接続されてい
る。ＩＧＢＴ１のゲート５にダイオード１１のアノード
１３が接続されている。また、トランジスタ１２のベー
ス１４とＩＧＢＴの主エミッタ３の間に検出抵抗２１が
接続され、トランジスタ１２のエミッタとＩＧＢＴの主
エミッタ３の間に抑制抵抗２２が接続されて過電流保護
回路１０が構成されている。複数個のＩＧＢＴ（検出Ｉ
ＧＢＴ１が複数個、ＩＧＢＴ２が複数個）が並列に接続
され、１個の半導体装置２０として動作する。この半導
体装置２０はコレクタ端子１６、ゲート端子１７及びエ
ミッタ端子１８で外部回路に接続される。また、図２に
おいて、半導体装置２０のゲート端子１７とエミッタ端
子１８に負のゲート電圧が印加されたときに、トランジ
スタ１２が破壊するのを防止するためにダイオード１１
が必要であり、このダイオード１１を接続することによ
りゲート端子１７に負のゲート電圧を確実に印加でき
る。
【００１６】次に、本実施の形態の動作を説明する。負
荷短絡等によりＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ
２）に過電流が流れた場合、検出ＩＧＢＴ１の付属エミ
ッタ４からも過電流が流れ、その過電流を検出抵抗２１
が検知し、トランジスタ１２がオンする。これにより、
ゲート５・主エミッタ３間の電圧が減少し、ＩＧＢＴを
流れる電流が制限される。本実施の形態によれば、所定
の複数個並列接続されたＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１が複
数個、ＩＧＢＴ２が複数個）を複数のグループに分割し
て過電流を保護することにより、１個の過電流保護回路
１０が制御する複数のＩＧＢＴの特性のばらつきが小さ
く抑えられ、さらに各グループ内で同一のゲート・エミ
ッタ間電圧におけるコレクタ電流が最も大きいＩＧＢＴ
２により過電流保護の制御を行うことで、過電流保護回
路１０が動作した直後のコレクタ電流の跳ね上がりが抑
えられるので、過電流による素子の破壊及び過電流保護
時の振動並びに不均一電流分担を防止でき、信頼性の高
い過電流保護を行うことができる。分割された各グルー
プ毎に接続された過電流保護回路１０に対してそれぞれ
にゲート抵抗１９を接続することにより、各グループが
独立に過電流の保護を行うことができる。また、複数個
のＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１が複数個、ＩＧＢＴ２が複
数個）と過電流保護回路１０を１個の加圧接触構造型パ
ッケージに収納することで、ＩＧＢＴと過電流保護回路
１０が一体化され、装置の小型化及び軽量化が可能とな
る。
荷短絡等によりＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ
２）に過電流が流れた場合、検出ＩＧＢＴ１の付属エミ
ッタ４からも過電流が流れ、その過電流を検出抵抗２１
が検知し、トランジスタ１２がオンする。これにより、
ゲート５・主エミッタ３間の電圧が減少し、ＩＧＢＴを
流れる電流が制限される。本実施の形態によれば、所定
の複数個並列接続されたＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１が複
数個、ＩＧＢＴ２が複数個）を複数のグループに分割し
て過電流を保護することにより、１個の過電流保護回路
１０が制御する複数のＩＧＢＴの特性のばらつきが小さ
く抑えられ、さらに各グループ内で同一のゲート・エミ
ッタ間電圧におけるコレクタ電流が最も大きいＩＧＢＴ
２により過電流保護の制御を行うことで、過電流保護回
路１０が動作した直後のコレクタ電流の跳ね上がりが抑
えられるので、過電流による素子の破壊及び過電流保護
時の振動並びに不均一電流分担を防止でき、信頼性の高
い過電流保護を行うことができる。分割された各グルー
プ毎に接続された過電流保護回路１０に対してそれぞれ
にゲート抵抗１９を接続することにより、各グループが
独立に過電流の保護を行うことができる。また、複数個
のＩＧＢＴ（検出ＩＧＢＴ１が複数個、ＩＧＢＴ２が複
数個）と過電流保護回路１０を１個の加圧接触構造型パ
ッケージに収納することで、ＩＧＢＴと過電流保護回路
１０が一体化され、装置の小型化及び軽量化が可能とな
る。
【００１７】図３には、本発明の第２の実施の形態を示
す。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の半導体装
置２０を、電力変換装置におけるスイッチング装置とし
て用いたものである。図３は、電力変換装置の単相分を
示し、半導体装置２０、ゲート抵抗１９、正側電極２
３、負側電極２４及び中間電位電極２５で構成されてい
る。
す。本実施の形態は、上記第１の実施の形態の半導体装
置２０を、電力変換装置におけるスイッチング装置とし
て用いたものである。図３は、電力変換装置の単相分を
示し、半導体装置２０、ゲート抵抗１９、正側電極２
３、負側電極２４及び中間電位電極２５で構成されてい
る。
【００１８】本実施の形態の動作を説明する。第１の実
施の形態の半導体装置２０を用いることにより、負荷短
絡耐量が高く、信頼性の高い電力変換装置を得ることが
可能となる。
施の形態の半導体装置２０を用いることにより、負荷短
絡耐量が高く、信頼性の高い電力変換装置を得ることが
可能となる。
【００１９】なお、前記第１の実施の形態における加圧
接触構造型パッケージに代えて、モジュール構造型パッ
ケージを用いても、前記と同様に、ＩＧＢＴと過電流保
護回路１０が一体化されて装置の小型化及び軽量化が可
能となる。
接触構造型パッケージに代えて、モジュール構造型パッ
ケージを用いても、前記と同様に、ＩＧＢＴと過電流保
護回路１０が一体化されて装置の小型化及び軽量化が可
能となる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、所定の複数個から
なる電圧駆動型素子を電流検出用の付属エミッタを持つ
電圧駆動型素子を含む複数個の電圧駆動型素子の並列接
続で構成される複数のグループに分割し、この各グルー
プをそれぞれ１個の過電流保護回路で過電流から保護す
るように構成したため、保護動作中の複数個の電圧駆動
型素子の不均一電流分担が防止されて、特定の電圧駆動
型素子に電流が集中し過大な電流を遮断することで破壊
を起こすおそれが極めて少なくなる。したがって、負荷
短絡耐量を高めることができ、信頼性の高い過電流保護
を行うことができる。
なる電圧駆動型素子を電流検出用の付属エミッタを持つ
電圧駆動型素子を含む複数個の電圧駆動型素子の並列接
続で構成される複数のグループに分割し、この各グルー
プをそれぞれ１個の過電流保護回路で過電流から保護す
るように構成したため、保護動作中の複数個の電圧駆動
型素子の不均一電流分担が防止されて、特定の電圧駆動
型素子に電流が集中し過大な電流を遮断することで破壊
を起こすおそれが極めて少なくなる。したがって、負荷
短絡耐量を高めることができ、信頼性の高い過電流保護
を行うことができる。
【００２１】請求項２記載の半導体装置によれば、前記
各グループ内で同一のゲート・エミッタ間電圧における
コレクタ電流が最も大きい電圧駆動型素子の付属エミッ
タ、主エミッタ及びゲートを前記過電流保護回路に接続
したため、過電流保護回路が動作した直後のコレクタ電
流の跳ね上がりを抑えて、ゲート容量のばらつき等によ
る振動の発生を防止することができる。
各グループ内で同一のゲート・エミッタ間電圧における
コレクタ電流が最も大きい電圧駆動型素子の付属エミッ
タ、主エミッタ及びゲートを前記過電流保護回路に接続
したため、過電流保護回路が動作した直後のコレクタ電
流の跳ね上がりを抑えて、ゲート容量のばらつき等によ
る振動の発生を防止することができる。
【００２２】請求項３記載の半導体装置によれば、前記
各グループ毎に前記ゲートをゲート抵抗を介して外部に
接続するように構成したため、分割された各グループが
独立に過電流の保護が行われて、負荷短絡耐量を高める
ことができる。
各グループ毎に前記ゲートをゲート抵抗を介して外部に
接続するように構成したため、分割された各グループが
独立に過電流の保護が行われて、負荷短絡耐量を高める
ことができる。
【００２３】請求項４記載の半導体装置によれば、それ
ぞれ複数個の電圧駆動型素子を持つ前記各グループ及び
この各グループにおける前記過電流保護回路の全てを１
個の加圧接触構造型パッケージに収納したため、装置を
小型・軽量化することができる。
ぞれ複数個の電圧駆動型素子を持つ前記各グループ及び
この各グループにおける前記過電流保護回路の全てを１
個の加圧接触構造型パッケージに収納したため、装置を
小型・軽量化することができる。
【００２４】請求項５記載の半導体装置によれば、それ
ぞれ複数個の電圧駆動型素子を持つ前記各グループ及び
この各グループにおける前記過電流保護回路の全てを１
個のモジュール構造型パッケージに収納したため、上記
と同様に、装置を小型・軽量化することができる。
ぞれ複数個の電圧駆動型素子を持つ前記各グループ及び
この各グループにおける前記過電流保護回路の全てを１
個のモジュール構造型パッケージに収納したため、上記
と同様に、装置を小型・軽量化することができる。
【００２５】請求項６記載の半導体装置によれば、前記
複数のグループ及びこの各グループにおける前記過電流
保護回路を囲むように、前記各グループに対応した分割
環状のゲート電極を配設し、この分割環状のゲート電極
上に積層した絶縁膜上に前記ゲート電極数と同数のゲー
ト電極配線を同心環状に形成し、前記各ゲート電極は前
記絶縁膜に設けたスルーホールを介して前記各ゲート電
極配線に接続したため、各グループのゲートを外部に導
出すること等が容易となり、また装置の小型・コンパク
ト化をより一層達成することができる。
複数のグループ及びこの各グループにおける前記過電流
保護回路を囲むように、前記各グループに対応した分割
環状のゲート電極を配設し、この分割環状のゲート電極
上に積層した絶縁膜上に前記ゲート電極数と同数のゲー
ト電極配線を同心環状に形成し、前記各ゲート電極は前
記絶縁膜に設けたスルーホールを介して前記各ゲート電
極配線に接続したため、各グループのゲートを外部に導
出すること等が容易となり、また装置の小型・コンパク
ト化をより一層達成することができる。
【００２６】請求項７記載の電力変換装置によれば、請
求項１記載の半導体装置を、電力変換用のスイッチング
装置として用いたため、電力変換装置の負荷短絡耐量を
高めて、信頼性を向上させることができる。
求項１記載の半導体装置を、電力変換用のスイッチング
装置として用いたため、電力変換装置の負荷短絡耐量を
高めて、信頼性を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態である半導体装置を
加圧接触構造型パッケージに収納した平面図である。
加圧接触構造型パッケージに収納した平面図である。
【図２】上記第１の実施の形態の回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態としての電力変換装
置の要部回路図である。
置の要部回路図である。
【図４】従来の過電流保護回路付き半導体装置の回路図
である。
である。
１，２ ＩＧＢＴ（電圧駆動型素子） ３ 主エミッタ ４ 付属エミッタ ５ ゲート ６ ゲート電極 ７ 絶縁膜 ８ ゲート電極配線 ９ スルーホール １０ 過電流保護回路 １９ ゲート抵抗 ２０ 半導体装置 ２１ 検出抵抗
Claims (7)
- 【請求項１】 所定の複数個からなる電圧駆動型素子を
並列接続した構成を有する半導体装置において、前記所
定の複数個からなる電圧駆動型素子を電流検出用の付属
エミッタを持つ電圧駆動型素子を含む複数個の電圧駆動
型素子の並列接続で構成される複数のグループに分割
し、この各グループをそれぞれ１個の過電流保護回路で
過電流から保護するように構成してなることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項２】 前記各グループ内で同一のゲート・エミ
ッタ間電圧におけるコレクタ電流が最も大きい電圧駆動
型素子の付属エミッタ、主エミッタ及びゲートを前記過
電流保護回路に接続してなることを特徴とする請求項１
記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記各グループ毎に前記ゲートをゲート
抵抗を介して外部に接続するように構成してなることを
特徴とする請求項２記載の半導体装置。 - 【請求項４】 それぞれ複数個の電圧駆動型素子を持つ
前記各グループ及びこの各グループにおける前記過電流
保護回路の全てを１個の加圧接触構造型パッケージに収
納してなることを特徴とする請求項１記載の半導体装
置。 - 【請求項５】 それぞれ複数個の電圧駆動型素子を持つ
前記各グループ及びこの各グループにおける前記過電流
保護回路の全てを１個のモジュール構造型パッケージに
収納してなることを特徴とする請求項１記載の半導体装
置。 - 【請求項６】 前記複数のグループ及びこの各グループ
における前記過電流保護回路を囲むように、前記各グル
ープに対応した分割環状のゲート電極を配設し、この分
割環状のゲート電極上に積層した絶縁膜上に前記ゲート
電極数と同数のゲート電極配線を同心環状に形成し、前
記各ゲート電極は前記絶縁膜に設けたスルーホールを介
して前記各ゲート電極配線に接続してなることを特徴と
する請求項４又は５記載の半導体装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の半導体装置を、電力変換
用のスイッチング装置として用いてなることを特徴とす
る電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11016139A JP2000217337A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 半導体装置及び電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11016139A JP2000217337A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 半導体装置及び電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000217337A true JP2000217337A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11908179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11016139A Pending JP2000217337A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 半導体装置及び電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000217337A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009130186A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体スイッチング装置 |
| JP2012034528A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置 |
| WO2016002077A1 (ja) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
| WO2017057079A1 (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 株式会社デンソー | 負荷駆動装置 |
-
1999
- 1999-01-25 JP JP11016139A patent/JP2000217337A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009130186A (ja) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体スイッチング装置 |
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| WO2016002077A1 (ja) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
| US10186607B2 (en) | 2014-07-04 | 2019-01-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device including a semiconductor switching element |
| WO2017057079A1 (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 株式会社デンソー | 負荷駆動装置 |
| JP2017070051A (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 株式会社デンソー | 負荷駆動装置 |
| CN108028597A (zh) * | 2015-09-29 | 2018-05-11 | 株式会社电装 | 负载驱动装置 |
| US10110217B2 (en) | 2015-09-29 | 2018-10-23 | Denso Corporation | Load driving device |
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