JP2013236507A - パワー半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】使用中の接合温度の全範囲において、SiC−SBD2の静的アバランシェ電圧Vavs2がSi−IGBT1の静的アバランシェ電圧Vavs1より高いSiC−SBD2を用いてパワー半導体モジュールを構成する。この構成により、使用中の接合温度の全範囲において、SiC−SBD2にサージ電圧やSi−IGBT1のダイナミックアバランシェ電圧Vavdが印加されても、この電圧よりSiC−SBC2の静的アバランシェ電圧Vavs2が高いため、SiC−SBD2は破壊することがない。
【選択図】 図1
Description
以下の説明において、Siはシリコンであり、SiCは炭化珪素を指し、シリコン基板に形成したデバイスをSiで示し、炭化珪素基板に形成したデバイスをSiCで示す。また、SBDはショットキーバリアダイオードである。つまり、Si−IGBTはSi基板に形成されたIGBTであり、SiC−SBDはSiC基板に形成されたSBDである。さらに、前記したようにFWD(フリー・ホイーリング・ダイオード)は還流ダイオードであり、ここではSBDである。
また、特許請求の範囲の請求項3記載の発明によれば、請求項1に記載の発明において、前記スイッチング素子が絶縁ゲート型バイポーラトランジスタもしくはMOS型電界効果トランジスタであり、前記還流ダイオードがショットキーバリアダイオードであるとよい。
<実施例>
図1は、この発明の一実施例に係るパワー半導体モジュール100の回路構成図である。ここで、パワー半導体モジュール100は、スイッチング素子とFWDとの逆並列回路1組をパッケージに格納し、1in1モジュールを構成する場合を例に挙げた。上記の逆並列回路を2個直列に接続して1つのパッケージに格納すると2in1モジュールとなる。上記の逆並列回路を2個直列に接続し、この直列回路をを2個並列接続して1つのパッケージに格納すると4in1モジュールとなり単相インバータが構成される。同様に、上記の直列回路を3個並列接続して1つのパッケージに格納すると6in1の3相インバータが構成される。
これによって、Si−IGBT1がオフするときに配線の浮遊インダクタンスによって発生するダイナミックアバランシェ電圧VavdがSiC−SBD2に印加されても、この電圧VavdよりSiC−SBD2の静的アバランシェ電圧Vavs2が高いため、SiC−SBD2は破壊することはない。また、サージ電圧など過電圧がパワー半導体モジュール100に印加された場合、SiC−SBDの静的アバランシェ電圧Vavs2より低いSi−IGBT1の静的アバランシェ電圧Vavs1で抑制されるので、SiC−SBD2はアバランシェに突入せず、破壊することがない。
図2は、Si−IGBT1とSiC−SBD2の静的アバランシェ電圧Vavs1,Vavs2と接合温度の関係を示す模式図である。参考までにSi−IGBT1のダイナミックアバランシェ電圧Vavdも点線で示した。これらのデータは実験で求めた。また、図中の符号のToは最高接合温度である。ここではToを175℃としているが、この値は素子設計に依存し200℃や125℃などの場合もある。
1a コレクタ
1b エミッタ
2 SiC−SBD
2a アノード
2b カソード
3 コレクタ端子
4 エミッタ端子
5 ゲート端子
10 基板
11 結晶格子
12 格子振動
13 電子
13a 弾き飛んだ電子
100 パワー半導体モジュール
Iav アバランシェ電流
Vavs1、Vavs2 静的アバランシェ電圧
Vavd ダイナミックアバランシェ電圧
Claims (3)
- スイッチング素子と、該スイッチング素子と逆並列接続される還流ダイオードを有するパワー半導体モジュールにおいて、
前記スイッチング素子がシリコン基板に形成され、前記還流ダイオードがワイドバンドギャップ基板に形成され、使用中の接合温度の全範囲において前記還流ダイオードの静的アバランシェ電圧が前記スイッチング素子の静的アバランシェ電圧より高いことを特徴とするパワー半導体モジュール。 - 前記ワイドバンドギャップ基板が炭化珪素からなる半導体基板であることを特徴とする請求項1に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記スイッチング素子が絶縁ゲート型バイポーラトランジスタもしくはMOS型電界効果トランジスタであり、前記還流ダイオードがショットキーバリアダイオードであることを特徴とする請求項1または2に記載のパワー半導体モジュール。
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