JP2012156548A - フリーホイールダイオードを有する回路装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本願発明の代表的な形態は、SiC−MOSFETと、これに並列に接続されたフリーホイールダイオードとを有し、フリーホイールダイオードが、シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料を母材とするショットキーバリアダイオードとシリコンPiNダイオードとが並列に接続して構成され、且つこれらのショットキーバリアダイオードとシリコンPiNダイオードとが別体のチップなる回路装置である。
【選択図】図1
Description
SiCのダイオードは、Siと異なりショットキーバリアダイオード(以下、SBD)でも3kV以上の高耐圧を出すことが可能なため、耐圧クラスに応じてSBDとPNDを使い分けることができる。SBDはPNDに比べて、拡散電位が小さく定格電流通電時の順電圧を低く抑えられるため、低耐圧領域で用いられる。又、ユニポーラデバイスであるため、IGBTターンオンの際のリカバリ電流を非常に小さくすることができる。しかし、逆にリカバリ電流がほぼゼロになってしまうため、電流が急峻に変化し回路内の容量とインダクタンス成分の共振によるスイッチングノイズが発生してしまう。ノイズは素子を破壊するだけでなくシステム全体に障害を起こす可能性がある。更に、SBDはPNDに比べ大電流を流すことができないため、サージと呼ばれる瞬間的な大電流で素子が破壊する恐れがある。一方、PNDは拡散電位が高いために低耐圧領域では定格電流通電時の順電圧が高くなってしまうが、バイポーラデバイスであるためドリフト層の厚さによる電圧増加分が少ない。従って、高耐圧領域ではSBDに比べ定格電流通電時の順電圧が小さくなる。又、大電流を流すことができるためサージに対する耐量も高い。このように、SBDとPNDはそれぞれ長所短所があり、用途に応じて使い分けることが求められる。
(1)SiC−MOSFETと、これに並列に接続されたフリーホイールダイオードとを有し、
前記フリーホイールダイオードが、シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料を母材とするショットキーバリアダイオードとシリコンPiNダイオードとが並列に接続して構成され、且つ
これらのショットキーバリアダイオードとシリコンPiNダイオードとが別体のチップなることを特徴とする回路装置である。
(2)SiC−MOSFETと、これに並列に接続されたフリーホイールダイオードを有し、
前記フリーホイールダイオードが、PiNダイオードと、直列に接続された二つ以上のショットキーバリアダイオードとで構成され、
前記ショットキーバリアダイオードが、シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料を母材とし、
前記PiNダイオードが、シリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料を母材とし、且つ
前記ショットキーバリアダイオードと前記PiNダイオードとが各々別体のチップなることを特徴とする回路装置である。
(3)前記シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料が、炭化珪素(SiC)又は窒化ガリウム(GaN)であることを特徴とする前項(1)に記載の回路装置である。
(4)前記ショットキーバリアダイオードと前記PiNダイオードとを構成するシリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料が、炭化珪素(SiC)又は窒化ガリウム(GaN)であることを特徴とする前項(2)に記載の回路装置である。
(5)前記ショットキーバリアダイオードが複数個の並列したショットキーバリアダイオードのチップで構成され、前記PiNダイオードのチップ数が、前記ショットキーバリアダイオードのチップ数より少ないことを特徴とする前項(1)に記載の回路装置である。
(6)前記PiNダイオードの接合面積が、前記ショットキーバリアダイオードの接合面積より少ないことを特徴とする前項(1)に記載の回路装置である。
(7)前記ショットキーバリアダイオードが、ジャンクションバリアショットキーダイオードであることを特徴とする前項(1)或いは(2)に記載の回路装置。
実施例1を説明する。本例は、少なくとも、一つ以上のスイッチング素子と、これに並列に接続されたフリーホイールダイオードとを有し、前記フリーホイールダイオードが、シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料を母材とするショットキーバリアダイオードとシリコンPiNダイオードとが並列に接続して構成され、且つ、これらのショットキーバリアダイオードとシリコンPiNダイオードとが別体のチップなることを特徴とする回路装置の例である。尚、前記シリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料の代表的な例は炭化珪素(SiC)である。又、この材料として、窒化ガリウム(GaN)をも用いることが出来る。尚、フリーホイールダイオードとは、スイッチング素子のスイッチングに基づく回路の突然の変化を平滑化して、特性の電圧を保持し、スイッチング素子のオフ時には負荷に必要な電流を流す役割の、当該スイッチング素子の保護の役割を担うものである。
Claims (8)
- SiC−MOSFETと、これに並列に接続されたフリーホイールダイオードとを有し、
前記フリーホイールダイオードが、シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料を母材とするショットキーバリアダイオードとシリコンPiNダイオードとが並列に接続して構成され、且つ
これらのショットキーバリアダイオードとシリコンPiNダイオードとが別体のチップなることを特徴とする回路装置。 - SiC−MOSFETと、これに並列に接続されたフリーホイールダイオードを有し、
前記フリーホイールダイオードが、PiNダイオードと、直列に接続された二つ以上のショットキーバリアダイオードとで構成され、
前記ショットキーバリアダイオードが、シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料を母材とし、
前記PiNダイオードが、シリコンよりもバンドギャップが大きい半導体材料を母材とし、且つ
前記ショットキーバリアダイオードと前記PiNダイオードとが各々別体のチップなることを特徴とする回路装置。 - 前記シリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料が、炭化珪素(SiC)又は窒化ガリウム(GaN)であることを特徴とする請求項1に記載の回路装置。
- 前記ショットキーバリアダイオードと前記PiNダイオードとを構成するシリコンより大きいバンドギャップを有する半導体材料が、炭化珪素(SiC)又は窒化ガリウム(GaN)であることを特徴とする請求項2に記載の回路装置。
- 前記ショットキーバリアダイオードが複数個の並列したショットキーバリアダイオードのチップで構成され、前記PiNダイオードのチップ数が、前記ショットキーバリアダイオードのチップ数より少ないことを特徴とする請求項1に記載の回路装置。
- 前記PiNダイオードの接合面積が、前記ショットキーバリアダイオードの接合面積より少ないことを特徴とする請求項1に記載の回路装置。
- 前記ショットキーバリアダイオードが、ジャンクションバリアショットキーダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の回路装置。
- 前記ショットキーバリアダイオードが、ジャンクションバリアショットキーダイオードであることを特徴とする請求項2に記載の回路装置。
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