JP2010183840A - 電力半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換回路内において使用される電力半導体モジュールであって、ベース板と、ベース板に搭載され、スイッチング素子とスイッチング素子に対して逆並列に接続されたSiCからなるショットキーバリアダイオードとで構成される2組の回路部分と、前記2組の回路部分を互いに接続する電気導体と、2組の回路部分のうちの一方を電源の正極側と接続するための正極側電源接続端子と、前記2組の回路部分のうちの他方を前記電源の負極側と接続するための負極側電源接続端子と、2組の回路部分を囲む筐体とを備えることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明に係わる電力半導体モジュール中のSBDはユニポーラ型の半導体素子であり、伝導度変調によるキャリアを有しないので、逆回復電流が殆ど流れない。また、炭化珪素(SiC)はSiの10倍の絶縁破壊電界強度を持ち、SiCを用いてSBDを作製した場合、ドリフト層の厚さをSiの1/10倍にする事が可能となり、しかもキャリア密度をSiの100倍にできるので、順方向通電時の電圧降下を低くする事が可能となる。従って、本発明に係わる電力半導体モジュールを電力変換回路において使用することによって、逆回復電流によるエネルギー損失を低減することが可能となり、かつ、直列にSiC−SBDを接続するので、高電圧の電力変換回路において使用することが可能となる。
図1に、本発明の電力半導体モジュールの一実施の形態を示す。図1は、SiCからなるSBDが2個直列に接続された部分を搭載した半導体モジュールであって、直列に接続されたSiCからなる2個のSBDを還流ダイオードとして接続した本発明の電力半導体モジュールを使用した単相ブリッジインバーター内の回路図を示す。1A〜1Dは本発明の直列に接続された2個のSiCからなるSBDを還流ダイオードとして搭載した電力半導体モジュールである。2A〜2Dはそれぞれの電力半導体モジュール内の直列に接続された2個のSiC−SBDからなる還流ダイオードである。3A〜3Dはスイッチング素子のIGBTあるいはMOSFETである。29は電源の正極側と接続される接続端子、30は電源の負極側と接続される接続端子、26は負荷と接続される接続端子、4はモーター等の負荷でありインダクタンス成分を含む。5は直流電源であり、8はコンデンサーである。
図2に、本発明による直列に接続するSiC−SBDの複数組を並列に接続した電力半導体モジュールが単相ブリッジインバーター内に接続された回路図を示す。1A−2〜1D−2は本発明の直列に接続したSiC−SBDの複数組を並列に接続した電力半導体モジュールである。2A−1および2A−2、2B−1および2B−2、2C−1および2C−2、2D−1および2D−2は直列に2個接続したSiC−SBDが並列に接続されたそれぞれの組である。3A〜3Dはスイッチング素子のIGBTあるいはMOSFETである。4はモーター等の負荷でありインダクタンス成分を含む。5は直流の電源であり、8はコンデンサーである。
図3に本発明による電力半導体モジュールの他の実施の形態を示す。2は直列に2個接続されたSiC−SBDである。3はスイッチング素子であるIGBTあるいはMOSFET、13はスイッチング素子のエミッタあるいはソース電極、14は電極接続用の高さ調節治具、15はSiC−SBDのアノード側と14を接続する金属導体、16は2を上部から押さえる機能と19の外部配線用エミッタ導体へ電流を導く機能を合わせ持つ金属導体、17は絶縁基板上のコレクタ配線、18は外部配線用コレクタ導体、20は16を固定するための絶縁体、例えばガラスエポキシ、21はAlN(窒化アルミニウム)絶縁基板、22は銅またはSiC/Alのベース板である。通常ベース板22上の半導体素子を含む回路部分は筐体で囲まれ、シリコン樹脂で充填される。
図5に本発明による電力半導体モジュールの実施の形態を示す。本発明による電力半導体モジュールはスイッチング素子3と、ワイヤボンド23により直列接続されたSiC−SBD10の組が2組搭載されており、互いに25の電気導体により接続されている。3はスイッチング素子であるIGBTあるいはMOSFET、13はスイッチング素子のエミッタあるいはソース電極、29は電源の正極側と接続される接続端子、30は電源の負極側と接続される接続端子、26は負荷と接続される接続端子、17は絶縁基板上のコレクタ配線、27、28は絶縁基板上のエミッタ配線、21はAlN絶縁基板、22は銅またはSiC/Alのベース板である。通常ベース板22上の半導体素子を含む回路部分は筐体で囲まれ、シリコン樹脂で充填される。
Claims (6)
- 電力変換回路内において使用される電力半導体モジュールであって、
ベース板と、
前記ベース板に搭載され、スイッチング素子と前記スイッチング素子に対して逆並列に接続されたSiCからなるダイオードとで構成される2組の回路部分と、
前記2組の回路部分を互いに接続する電気導体と、
前記2組の回路部分のうちの一方を電源の正極側と接続するための正極側電源接続端子と、
前記2組の回路部分のうちの他方を前記電源の負極側と接続するための負極側電源接続端子と、
前記2組の回路部分を囲む筐体とを備えたことを特徴とする電力半導体モジュール。 - 各組の前記回路部分は、少なくとも1個のスイッチング素子と直列接続された2個以上のSiCからなるショットキーバリアダイオードとによって構成されることを特徴とする請求項1記載の電力半導体モジュール。
- 前記直列接続されたSiCからなるショットキーバリアダイオードの数が2個以上3個以下であることを特徴とする請求項2記載の電力半導体モジュール。
- 前記直列接続されたSiCからなるショットキーバリアダイオードの複数組をさらに並列に接続したことを特徴とする請求項2記載の電力半導体モジュール。
- 一方のSICからなるショットキーバリアダイオードのオーミック電極面と、他方のSiCからなるショットキーバリアダイオードのショットキー電極面が、同一平面上で接続されるかあるいは前記電気導体を介して直接接続されることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の電力半導体モジュール。
- 前記スイッチング素子がIGBTあるいはMOSFETであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力半導体モジュール。
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Cited By (6)
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---|---|---|---|---|
JP2012143060A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 系統連係装置 |
JP2013106503A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
WO2014186448A1 (en) * | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Cree, Inc. | High performance power module |
US9373617B2 (en) | 2011-09-11 | 2016-06-21 | Cree, Inc. | High current, low switching loss SiC power module |
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US9673283B2 (en) | 2011-05-06 | 2017-06-06 | Cree, Inc. | Power module for supporting high current densities |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09285008A (ja) * | 1996-04-12 | 1997-10-31 | Denso Corp | 回路装置 |
JPH10321879A (ja) * | 1997-05-22 | 1998-12-04 | Hitachi Ltd | 炭化けい素ダイオード |
JPH11103012A (ja) * | 1997-09-29 | 1999-04-13 | Denso Corp | モータ駆動用のインバータモジュール |
-
2010
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09285008A (ja) * | 1996-04-12 | 1997-10-31 | Denso Corp | 回路装置 |
JPH10321879A (ja) * | 1997-05-22 | 1998-12-04 | Hitachi Ltd | 炭化けい素ダイオード |
JPH11103012A (ja) * | 1997-09-29 | 1999-04-13 | Denso Corp | モータ駆動用のインバータモジュール |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012143060A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 系統連係装置 |
US9673283B2 (en) | 2011-05-06 | 2017-06-06 | Cree, Inc. | Power module for supporting high current densities |
US9373617B2 (en) | 2011-09-11 | 2016-06-21 | Cree, Inc. | High current, low switching loss SiC power module |
US9640617B2 (en) | 2011-09-11 | 2017-05-02 | Cree, Inc. | High performance power module |
US10141302B2 (en) | 2011-09-11 | 2018-11-27 | Cree, Inc. | High current, low switching loss SiC power module |
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