JP2018117256A - Clamp type semiconductor device and switching power supply device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clamp type semiconductor device capable of achieving protection of a switching element from a surge voltage from the outside in a rated operation mode as well as high noise suppression capability without degrading a power conversion efficiency during operation in a standby mode.SOLUTION: A clamp type semiconductor device 11 includes a first diode 31, a second diode 32 and a third diode 33. The first diode 31 is connected in series, with a reversed polarity, to a parallel circuit formed by connecting the second diode 32 and the third diode 33 in parallel to each other with the same polarity. The second diode 32 and the third diode 33 are diodes having breakdown start voltages different from each other.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、クランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置に関する。   The present invention relates to a clamp type semiconductor device and a switching power supply device.

スイッチング電源装置１０１は、例えば、図１４に示すように電力供給用のトランス１０５の一次側コイル１０５ａに直列にスイッチング素子１０６が接続され、このスイッチング素子１０６のオンオフ制御により、スイッチング素子１０６がスイッチング動作し、電力変換がなされる。   In the switching power supply device 101, for example, as shown in FIG. 14, a switching element 106 is connected in series to a primary coil 105a of a power supply transformer 105, and the switching element 106 performs a switching operation by on / off control of the switching element 106. Then, power conversion is performed.

このようなオンオフ制御によりスイッチング素子１０６がスイッチング動作する際、例えば、電源起動時や過電流時等の条件で、スイッチングのターンオフタイミングで、スイッチング素子１０６に対して大きなサージ電圧が印加される場合がある。特に、スイッチング素子１０６の耐圧を超える所定値以上のサージ電圧が印加された場合、スイッチング素子１０６は破損又は劣化する。   When the switching element 106 performs a switching operation by such on / off control, for example, a large surge voltage may be applied to the switching element 106 at the switching turn-off timing under conditions such as when the power supply is started or overcurrent occurs. is there. In particular, when a surge voltage of a predetermined value or more exceeding the withstand voltage of the switching element 106 is applied, the switching element 106 is damaged or deteriorated.

そこで、サージ電圧の印加を抑制するために、スイッチング電源装置１０１においては、クランプ型半導体装置やＤＣＲスナバといったサージ吸収部品が用いられる（特許文献１及び２参照）。   Therefore, in order to suppress the application of the surge voltage, the switching power supply device 101 uses a surge absorbing component such as a clamp type semiconductor device or a DCR snubber (see Patent Documents 1 and 2).

図１４は、従来のクランプ型半導体装置１１１が、一次側コイル１０５ａと並列に接続されている例である。   FIG. 14 shows an example in which a conventional clamp type semiconductor device 111 is connected in parallel with the primary coil 105a.

従来のクランプ型半導体装置１１１は、図１４に示すように、第１ダイオード１１１ａと第２ダイオード１１１ｂとが逆極性で直列接続されて構成されている。従来のクランプ型半導体装置１１１は、第２ダイオード１１１ｂの降伏開始電圧Ｖ２以上の電圧（第２ダイオード１１１ｂのアノード側を基準として第１ダイオード１１１ａのアノード側が正の極性の電圧、図１５参照。）が印加されると、図１６中に破線で示すように、第２ダイオード１１１ｂの降伏開始電圧Ｖ２以上の領域（第２ダイオード１１１ｂの降伏領域）で電圧をクランプする。なお、図１６中の実線の波形は、クランプ型半導体装置１１１を用いない場合でのスイッチング素子に印加される電圧波形である。   As shown in FIG. 14, the conventional clamp type semiconductor device 111 is configured by connecting a first diode 111a and a second diode 111b in series with opposite polarities. The conventional clamp type semiconductor device 111 has a voltage equal to or higher than the breakdown start voltage V2 of the second diode 111b (the anode side of the first diode 111a has a positive polarity with reference to the anode side of the second diode 111b, see FIG. 15). Is applied, the voltage is clamped in a region above the breakdown start voltage V2 of the second diode 111b (the breakdown region of the second diode 111b), as indicated by a broken line in FIG. Note that the solid line waveform in FIG. 16 is a voltage waveform applied to the switching element when the clamp type semiconductor device 111 is not used.

クランプ型半導体装置は、ＤＣＲスナバと比べて、スイッチング電源装置の構成を簡素化でき、更に、待機モードで動作する時には、クランプ型半導体装置に通電されないので、電力変換効率が損なわれることもない。そのため、スイッチング電源装置では、クランプ型半導体装置が採用されることが多い。   Compared with the DCR snubber, the clamp type semiconductor device can simplify the configuration of the switching power supply device, and further, when operated in the standby mode, the clamp type semiconductor device is not energized, so that the power conversion efficiency is not impaired. For this reason, clamp-type semiconductor devices are often employed in switching power supply devices.

特開平１０−２３４１８０号公報JP-A-10-234180 特開２０１６−５３５１号公報JP 2006-5351 A

ところが、クランプ型半導体装置１１１は、電圧の振動を吸収してノイズを抑制するというノイズ抑制能力においては、ダイオードとコンデンサと抵抗で構成されるＤＣＲスナバに若干劣るといった課題がある。例えば、図１６に示すように、クランプ型半導体装置１１１を用いた場合の電圧変動幅（破線及び実線で示される電圧波形参照。）は、ＤＣＲスナバを用いた場合の電圧変動幅（一点鎖線で示される電圧波形参照。）より大きくなり易い。   However, the clamp-type semiconductor device 111 has a problem that the noise suppression capability of absorbing voltage vibration and suppressing noise is slightly inferior to a DCR snubber composed of a diode, a capacitor, and a resistor. For example, as shown in FIG. 16, the voltage fluctuation width when using the clamp type semiconductor device 111 (refer to the voltage waveform indicated by the broken line and the solid line) is the voltage fluctuation width when using the DCR snubber (as shown by a one-dot chain line). (Refer to the voltage waveform shown.)

このような特性は、数百ｋＨｚ以上の広範囲な周波数帯域におけるノイズに影響するため、数百ｋＨｚ以上の広範囲な周波数帯域においてノイズを抑制する必要がある場合は、クランプ型半導体装置１１１ではなく、ＤＣＲスナバを用いることもある。   Since such characteristics affect noise in a wide frequency band of several hundred kHz or more, when it is necessary to suppress noise in a wide frequency band of several hundred kHz or more, not the clamp type semiconductor device 111. A DCR snubber may be used.

しかしながら、ＤＣＲスナバは、待機モードでの動作時においても通電されて動作してしまうため、待機モードでの動作時の電力変換効率の悪化を避けることができないという課題がある。   However, since the DCR snubber operates while being energized even when operating in the standby mode, there is a problem that deterioration of power conversion efficiency during operation in the standby mode cannot be avoided.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いクランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can protect a switching element from an external surge voltage in a rated operation mode without reducing power conversion efficiency during operation in a standby mode, and can suppress noise. An object of the present invention is to provide a clamp-type semiconductor device and a switching power supply device that are high.

［１］本発明のクランプ型半導体装置は、 第１ダイオード、第２ダイオード及び第３ダイオードを備え、前記第１ダイオードは、前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードが同極性で並列に接続された並列回路に対して逆極性で直列に接続され、前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードは、降伏開始電圧が互いに異なるダイオードであることを特徴とする。 [1] A clamp type semiconductor device according to the present invention includes a first diode, a second diode, and a third diode, and the first diode has the second diode and the third diode connected in parallel with the same polarity. The second diode and the third diode are connected in series with a reverse polarity with respect to a parallel circuit, and the breakdown starting voltages are different from each other.

［２］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記第３ダイオードは、前記第２ダイオードより低い電圧で降伏を開始して且つ前記第２ダイオードの降伏領域において前記第２ダイオードより高いインピーダンスとなる特性で動作することが好ましい。 [2] In the clamp type semiconductor device of the present invention, the third diode starts breakdown at a voltage lower than that of the second diode, and has a higher impedance than the second diode in the breakdown region of the second diode. It is preferable to operate with characteristics.

［３］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードは、アバランシェ整流ダイオード及び／又はツェナダイオードであることが好ましい。 [3] In the clamp type semiconductor device of the present invention, it is preferable that the second diode and the third diode are an avalanche rectifier diode and / or a Zener diode.

［４］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記第１ダイオード、前記第２ダイオード及び／又は前記第３ダイオードは、共通の半導体基板上に形成されたものであることが好ましい。 [4] In the clamp type semiconductor device of the present invention, it is preferable that the first diode, the second diode, and / or the third diode are formed on a common semiconductor substrate.

［５］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記第１ダイオード、前記第２ダイオード及び／又は前記第３ダイオードは、共通の樹脂モールドに封止して形成されたものであることが好ましい。 [5] In the clamp type semiconductor device of the present invention, it is preferable that the first diode, the second diode, and / or the third diode are formed by sealing in a common resin mold.

［６］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記樹脂モールドは、電磁波吸収材料により形成されていることが好ましい。 [6] In the clamp type semiconductor device of the present invention, the resin mold is preferably formed of an electromagnetic wave absorbing material.

［７］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記樹脂モールドは、少なくとも一部が金属シールドにより覆われていることが好ましい。 [7] In the clamp type semiconductor device of the present invention, it is preferable that at least a part of the resin mold is covered with a metal shield.

［８］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードが同極性で並列に接続された前記並列回路に対して逆極性で前記第１ダイオードが直列に接続された直列回路の両端にそれぞれ形成される第１金属電極体と第２金属電極体とを有する金属電極部と、前記直列回路に対して並列接続されるように前記第１金属電極体と前記第２金属電極体とで挟まれて形成され、所定の誘電率を有する誘電体部とを備えることが好ましい。 [8] In the clamp type semiconductor device of the present invention, the first diode is connected in series with the opposite polarity to the parallel circuit in which the second diode and the third diode are connected in parallel with the same polarity. A metal electrode portion having a first metal electrode body and a second metal electrode body respectively formed at both ends of the series circuit; and the first metal electrode body and the second metal electrode so as to be connected in parallel to the series circuit. It is preferable to include a dielectric portion that is sandwiched between the metal electrode bodies and has a predetermined dielectric constant.

［９］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記第１金属電極体及び前記第２金属電極体のうちの少なくとも一方の金属電極体は、所定値以上の比抵抗を有することが好ましい。 [9] In the clamp type semiconductor device of the present invention, it is preferable that at least one of the first metal electrode body and the second metal electrode body has a specific resistance of a predetermined value or more.

［１０］本発明のクランプ型半導体装置においては、前記第１金属電極体及び前記第２金属電極体のうちの少なくとも一方の金属電極体は、互いの抵抗値が異なる複数の端子部を有することが好ましい。 [10] In the clamp type semiconductor device of the present invention, at least one of the first metal electrode body and the second metal electrode body has a plurality of terminal portions having different resistance values. Is preferred.

［１１］本発明のスイッチング電源装置は、本発明のクランプ型半導体装置と、前記クランプ型半導体装置が電気的に接続されるスイッチング素子と、を備えることを特徴とする。 [11] A switching power supply device of the present invention includes the clamp type semiconductor device of the present invention and a switching element to which the clamp type semiconductor device is electrically connected.

本発明のクランプ型半導体装置は、第１ダイオード、第２ダイオード及び第３ダイオードを備え、第１ダイオードは、第２ダイオード及び第３ダイオードが同極性で並列に接続された並列回路に対して逆極性で直列に接続され、第２ダイオード及び第３ダイオードは、降伏開始電圧が互いに異なるダイオードであることを特徴としている。
従って、本発明のクランプ型半導体装置によれば、第２ダイオードと第３ダイオードとが同極性で並列に接続された並列回路に対して、第１ダイオードが逆極性で直列に接続されていることから、それに印加される電圧をダイオードの降伏開始電圧でクランプすることができる。また、本発明のクランプ型半導体装置によれば、第２ダイオード及び第３ダイオードが、降伏開始電圧がお互いに異なるダイオードであることから、サージ電圧が印加された場合に、第２ダイオード及び第３ダイオードのそれぞれの降伏開始電圧において降伏動作を開始するようになるため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いクランプ型半導体装置となる。 The clamp type semiconductor device of the present invention includes a first diode, a second diode, and a third diode, and the first diode is reverse to a parallel circuit in which the second diode and the third diode are connected in parallel with the same polarity. The second diode and the third diode are connected in series with each other in polarity, and are characterized in that the breakdown starting voltages are different from each other.
Therefore, according to the clamp type semiconductor device of the present invention, the first diode is connected in series with the opposite polarity to the parallel circuit in which the second diode and the third diode are connected in parallel with the same polarity. Thus, the voltage applied to it can be clamped with the breakdown start voltage of the diode. According to the clamp type semiconductor device of the present invention, since the second diode and the third diode are diodes having different breakdown start voltages, the second diode and the third diode when the surge voltage is applied. Since the breakdown operation starts at each breakdown start voltage of the diode, the switching element can be protected from an external surge voltage in the rated operation mode without reducing the power conversion efficiency during the operation in the standby mode. A clamp-type semiconductor device with high noise suppression capability is obtained.

本発明のスイッチング電源装置は、本発明のクランプ型半導体装置と、前記クランプ型半導体装置が電気的に接続されるスイッチング素子とを備えることから、本発明のクランプ型半導体装置の場合と同様の作用効果を有する。すなわち、本発明のスイッチング電源装置は、サージ電圧が印加された場合に、第２ダイオード及び第３ダイオードのそれぞれの降伏開始電圧において降伏動作を開始するため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いスイッチング電源装置となる。   Since the switching power supply device of the present invention includes the clamp type semiconductor device of the present invention and a switching element to which the clamp type semiconductor device is electrically connected, the same operation as that of the clamp type semiconductor device of the present invention is achieved. Has an effect. That is, since the switching power supply device of the present invention starts the breakdown operation at the breakdown start voltage of each of the second diode and the third diode when a surge voltage is applied, the power conversion efficiency during operation in the standby mode In the rated operation mode, the switching element can be protected from an external surge voltage, and the switching power supply device with high noise suppression capability can be obtained.

実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１の断面図である。1 is a cross-sectional view of a clamp type semiconductor device 11 according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１に用いる半導体基板２０の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate 20 used in a clamp type semiconductor device 11 according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１の等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of a clamp type semiconductor device 11 according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１の変形例に係るクランプ型半導体装置１１ａの等価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a clamp type semiconductor device 11a according to a modification of the first embodiment. 第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３の逆方向電圧特性図である。4 is a reverse voltage characteristic diagram of a second diode 32 and a third diode 33. FIG. 実施形態１に係るスイッチング電源装置１の回路図である。1 is a circuit diagram of a switching power supply device 1 according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係るスイッチング電源装置１における、スイッチングのターンオフタイミングでスイッチング素子６に印加される電圧波形の一例を示す図である。図７（ａ）は最大定格負荷時の電圧波形を示す図であり、図７（ｂ）は過負荷時の電圧波形を示す図である。図７中、一点鎖線の波形は、クランプ型半導体装置１１を用いない場合においてスイッチング素子６に印加される電圧波形であり、実線の波形は、クランプ型半導体装置１１を用いた場合においてスイッチング素子６に印加される電圧波形である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a voltage waveform applied to a switching element 6 at a switching turn-off timing in the switching power supply device 1 according to the first embodiment. FIG. 7A is a diagram showing a voltage waveform at the maximum rated load, and FIG. 7B is a diagram showing a voltage waveform at an overload. In FIG. 7, the waveform of the one-dot chain line is a voltage waveform applied to the switching element 6 when the clamp type semiconductor device 11 is not used, and the waveform of the solid line is the switching element 6 when the clamp type semiconductor device 11 is used. Is a voltage waveform applied to. 実施形態２に係るクランプ型半導体装置１１ｂを説明するために示す図である。図８（ａ）はクランプ型半導体装置１１ｂの断面図であり、図８（ｂ）はクランプ型半導体装置１１ｂに用いる半導体基板４０の断面図である。クランプ型半導体装置１１ｂは、第２ダイオード３２及第３ダイオード３３を共通の半導体基板４０に形成したものである。It is a figure shown in order to demonstrate the clamp type semiconductor device 11b which concerns on Embodiment 2. FIG. FIG. 8A is a cross-sectional view of the clamp type semiconductor device 11b, and FIG. 8B is a cross-sectional view of the semiconductor substrate 40 used in the clamp type semiconductor device 11b. The clamp type semiconductor device 11b is formed by forming a second diode 32 and a third diode 33 on a common semiconductor substrate 40. 実施形態３に係るクランプ型半導体装置１１ｃを説明するために示す図である。図９（ａ）はクランプ型半導体装置１１ｃの断面図であり、図９（ｂ）はクランプ型半導体装置１１ｃに用いる半導体基板５０の断面図である。クランプ型半導体装置１１ｃは、第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及第３ダイオード３３を共通の半導体基板５０に形成したものである。It is a figure shown in order to demonstrate the clamp type semiconductor device 11c which concerns on Embodiment 3. FIG. FIG. 9A is a cross-sectional view of the clamp type semiconductor device 11c, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the semiconductor substrate 50 used in the clamp type semiconductor device 11c. The clamp type semiconductor device 11 c is formed by forming a first diode 31, a second diode 32 and a third diode 33 on a common semiconductor substrate 50. 実施形態４に係るクランプ型半導体装置１１ｄの断面図である。It is sectional drawing of the clamp type semiconductor device 11d which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施形態４に係るクランプ型半導体装置１１ｄの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the clamp type semiconductor device 11d according to the fourth embodiment. 実施形態４の変形例に係るクランプ型半導体装置１１ｅの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the clamp type semiconductor device 11e which concerns on the modification of Embodiment 4. 実施形態４の変形例に係るクランプ型半導体装置１１ｅの外観図である。It is an external view of the clamp type semiconductor device 11e which concerns on the modification of Embodiment 4. 従来のクランプ型半導体装置１１１を用いたスイッチング電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the switching power supply device using the conventional clamp type semiconductor device 111. 第２ダイオード１１１ｂの逆方向電圧特性図である。It is a reverse direction voltage characteristic view of the 2nd diode 111b. 従来のスイッチング電源装置における、スイッチングのターンオフタイミングでスイッチング素子１０６に印加される電圧波形の一例を示す図である。図１６中、実線の波形は、クランプ型半導体装置やＤＣＲスナバを用いない場合においてスイッチング素子１０６に印加される電圧波形であり、破線の波形は、従来のクランプ型半導体装置１１１を用いた場合においてスイッチング素子１０６に印加される電圧波形であり、一点鎖線の波形は、ＤＣＲスナバを用いた場合においてスイッチング素子１０６に印加される電圧波形である。It is a figure which shows an example of the voltage waveform applied to the switching element 106 at the turn-off timing of switching in the conventional switching power supply device. In FIG. 16, a solid line waveform is a voltage waveform applied to the switching element 106 when a clamp type semiconductor device or a DCR snubber is not used, and a broken line waveform is a case where the conventional clamp type semiconductor device 111 is used. This is a voltage waveform applied to the switching element 106, and the one-dot chain line waveform is a voltage waveform applied to the switching element 106 when a DCR snubber is used.

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［実施形態１］
１．クランプ型半導体装置
実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１は、図１及び図３に示すように、第１ダイオード３１、第２ダイオード３２、及び第３ダイオード３３を含む３以上のダイオードを備える。第１ダイオード３１は、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が同極性で並列に接続された並列回路に対して逆極性で直列に接続され、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３は、降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３が互いに異なるダイオードである（図５参照。）。 [Embodiment 1]
1. Clamp Type Semiconductor Device The clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment includes three or more diodes including a first diode 31, a second diode 32, and a third diode 33, as shown in FIGS. The first diode 31 is connected in series with a reverse polarity to a parallel circuit in which the second diode 32 and the third diode 33 are connected in parallel with the same polarity, and the second diode 32 and the third diode 33 start breakdown. The diodes have different voltages V2 and V3 (see FIG. 5).

第３ダイオード３３は、第２ダイオード３２より低い電圧で降伏を開始して且つ第２ダイオード３２の降伏領域において第２ダイオード３２より高いインピーダンスとなる特性で動作する。第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３は、アバランシェ整流ダイオード及び／又はツェナダイオードである。第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３がともに、アバランシェ整流ダイオードであってもよいし、ツェナダイオードであってもよい。また、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３は、どちらか一方がアバランシェ整流ダイオードであり、他方がツェナダイオードであってもよい。   The third diode 33 starts with breakdown at a voltage lower than that of the second diode 32 and operates with a characteristic that provides higher impedance than the second diode 32 in the breakdown region of the second diode 32. The second diode 32 and the third diode 33 are avalanche rectifier diodes and / or zener diodes. Both the second diode 32 and the third diode 33 may be avalanche rectifier diodes or zener diodes. Further, one of the second diode 32 and the third diode 33 may be an avalanche rectifier diode and the other may be a Zener diode.

第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３は、図２に示すように、それぞれがＮ＋領域２１、Ｎ−領域２２及びＰ＋領域２３が順次形成された半導体基板２０（第１半導体基板１２、第２半導体基板１３及び第３半導体基板１４）に形成されている。   As shown in FIG. 2, each of the first diode 31, the second diode 32, and the third diode 33 includes a semiconductor substrate 20 (first semiconductor substrate) in which an N + region 21, an N− region 22, and a P + region 23 are sequentially formed. 12, the second semiconductor substrate 13 and the third semiconductor substrate 14).

実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１は、図１に示すように、第２半導体基板１３と第３半導体基板１４が同極性で並列になるように一対の金属板１５，１６に挟まれ、さらに第１半導体基板１２が図下側の金属板１６ａと逆極性で重ねられている。また、金属板１６ａの下側と、金属板１６の上側とには、一対の軸体型リード１７，１８が電気的に接続されている。また、一対の軸体型リード１７，１８の端部と３つの半導体基板との全体が、絶縁性樹脂材料からなる樹脂モールド１９により被覆されている。樹脂モールド１９は、電磁波吸収材料により形成されている。なお、金属板１５，１６，１６ａを使用せずに図３に示す回路接続が可能であれば、金属板１５，１６，１６ａを使用しない構成としてもよい。   As shown in FIG. 1, the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment is sandwiched between a pair of metal plates 15 and 16 so that the second semiconductor substrate 13 and the third semiconductor substrate 14 are in parallel with the same polarity, Further, the first semiconductor substrate 12 is overlaid with the opposite polarity to the metal plate 16a on the lower side of the figure. A pair of shaft-type leads 17 and 18 are electrically connected to the lower side of the metal plate 16 a and the upper side of the metal plate 16. Further, the entire ends of the pair of shaft-type leads 17 and 18 and the three semiconductor substrates are covered with a resin mold 19 made of an insulating resin material. The resin mold 19 is made of an electromagnetic wave absorbing material. If the circuit connection shown in FIG. 3 is possible without using the metal plates 15, 16, 16a, the metal plates 15, 16, 16a may not be used.

このようなクランプ型半導体装置１１は、図３に示す等価回路により表すことかできる。すなわち、第２半導体基板１３による第２ダイオード３２と、第３半導体基板１４による第３ダイオード３３とが同極性で並列に接続され、この並列回路に対して、第１半導体基板１２による第１ダイオード３１が、逆極性で直列に接続されている。なお、本発明のクランプ型半導体装置は、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、各ダイオード（第１ダイオード３１，第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３）の整流方向をすべて反対にしたクランプ型半導体装置（実施形態１の変形例に係るクランプ型半導体装置１１ａ）であってもよい。   Such a clamp type semiconductor device 11 can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. That is, the second diode 32 by the second semiconductor substrate 13 and the third diode 33 by the third semiconductor substrate 14 are connected in parallel with the same polarity, and the first diode by the first semiconductor substrate 12 is connected to this parallel circuit. 31 are connected in series with reverse polarity. The clamp type semiconductor device of the present invention is not limited to the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment. For example, as shown in FIG. 4, a clamp type semiconductor device (clamp type according to a modification of the first embodiment) in which the rectification directions of the diodes (first diode 31, second diode 32, and third diode 33) are all reversed. It may be a semiconductor device 11a).

上記したように、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３は、図５に示すように、逆方向電圧を印加された場合に互いに異なる降伏特性を有する。このような特性の違いは、半導体基板１２，１３に形成するたとえばＰ型領域のドープ量等を異ならせることにより、形成することができる。図５の横軸は、逆方向電圧の絶対値であり、縦軸は、降伏電流の絶対値である。   As described above, the second diode 32 and the third diode 33 have different breakdown characteristics when a reverse voltage is applied, as shown in FIG. Such a difference in characteristics can be formed by varying the doping amount of the P-type region formed on the semiconductor substrates 12 and 13, for example. The horizontal axis in FIG. 5 is the absolute value of the reverse voltage, and the vertical axis is the absolute value of the breakdown current.

実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１において、第３ダイオード３３は、第２ダイオード３２より低い電圧（降伏開始電圧Ｖ３）で降伏を開始して且つ第２ダイオード３２の降伏領域において第２ダイオード３２より高いインピーダンスとなる特性で動作する。すなわち、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１においては、第３ダイオード３３の降伏開始電圧Ｖ３よりも大きなサージ電圧が印加された場合、第３ダイオード３３の降伏開始電圧Ｖ３において降伏動作を開始し、さらに第２ダイオード３２の降伏開始電圧Ｖ２よりも大きなサージ電圧が印加された場合は第３ダイオード３３より低いインピーダンスとなる特性で第２ダイオード３２が降伏動作する。なお、降伏開始電圧は、降伏電圧ということもある。   In the clamped semiconductor device 11 according to the first embodiment, the third diode 33 starts to breakdown at a voltage lower than the second diode 32 (breakdown start voltage V3) and the second diode 32 in the breakdown region of the second diode 32. Operates with higher impedance characteristics. That is, in the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, when a surge voltage larger than the breakdown start voltage V3 of the third diode 33 is applied, the breakdown operation is started at the breakdown start voltage V3 of the third diode 33. Furthermore, when a surge voltage larger than the breakdown start voltage V2 of the second diode 32 is applied, the second diode 32 performs a breakdown operation with a characteristic that the impedance is lower than that of the third diode 33. Note that the breakdown start voltage may be referred to as a breakdown voltage.

その結果、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１においては、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧の大きさに応じて、クランプとサージ吸収との両作用が働くため、スイッチング素子を確実に保護でき、ノイズ抑制能力が一層高いクランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を提供することができる。従って、図７中に実線の波形で示すように、最大定格負荷時（図７（ａ））においても過負荷時（図７（ｂ））においても、ターンオフ後にスイッチング素子５に印加される振動電圧は、第３ダイオード３３の降伏開始電圧Ｖ３によりピーク電圧がカットされ始め、第２ダイオード３２の降伏開始電圧Ｖ２によりピーク電圧がカットされる。しかも、第２ダイオード３２の降伏領域において、第３ダイオード３３は第２ダイオード３２より高いインピーダンス特性を有するため、振動する電圧の変動幅（振幅）も小さくなる。   As a result, in the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, since both actions of the clamp and the surge absorption work according to the magnitude of the surge voltage from the outside in the rated operation mode, the switching element is reliably protected. In addition, it is possible to provide a clamp type semiconductor device and a switching power supply device with higher noise suppression capability. Accordingly, as shown by the solid line waveform in FIG. 7, the vibration applied to the switching element 5 after the turn-off, both at the maximum rated load (FIG. 7A) and at the overload (FIG. 7B). The voltage starts to be cut by the breakdown start voltage V3 of the third diode 33, and the peak voltage is cut by the breakdown start voltage V2 of the second diode 32. Moreover, since the third diode 33 has a higher impedance characteristic than the second diode 32 in the breakdown region of the second diode 32, the fluctuation range (amplitude) of the oscillating voltage is also reduced.

２．スイッチング電源装置
実施形態１に係るスイッチング電源装置１は、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１と、当該クランプ型半導体装置１１が電気的に接続されるスイッチング素子５とを備えるスイッチング電源装置である。具体的には、図６に示すように、一対の入力端子２から一対の出力端子１０までの電力供給系において、整流ブリッジダイオード３、入力コンデンサ４、トランス５、スイッチング素子６、整流ダイオード７及び整流コンデンサ８を有する。 2. The switching power supply device 1 according to the first embodiment is a switching power supply device including the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment and the switching element 5 to which the clamp type semiconductor device 11 is electrically connected. . Specifically, as shown in FIG. 6, in a power supply system from a pair of input terminals 2 to a pair of output terminals 10, a rectifier bridge diode 3, an input capacitor 4, a transformer 5, a switching element 6, a rectifier diode 7, and A rectifying capacitor 8 is provided.

整流ブリッジダイオード３は、一対の入力端子２とトランス５との間に接続される。整流ブリッジダイオード３は、一対の入力端子２に入力されるたとえば商用交流電圧を整流し、トランス５の一次側コイル５ａへ供給する。
スイッチング素子６は、たとえばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子６は、トランス５の一次側コイル５ａと直列に接続され、一対の出力端子１０の出力電圧が所定の電圧となるように、制御部９によりオンオフ制御される。スイッチング素子６がオン状態とオフ状態との間で切り替えられることにより一次側コイル５ａには誘導電流が流れ、この誘導電流によりトランス５の二次側コイル５ｂに電圧が励起される。
二次側コイル５ｂと一対の出力端子１０との間に接続された整流ダイオード７および整流コンデンサ８は、トランス５の二次側コイル５ｂに励起された電圧を整流し、整流コンデンサ８の蓄電電圧を出力する。この蓄電電圧が、一対の出力端子１０から負荷へ供給される。
このようにスイッチング素子６のオンオフ制御によりトランス５の一次側コイル５ａに蓄えたエネルギーを二次側コイル５ｂから出力する電力変換方式は、リンギングチョークコンバータ方式と呼ばれる。 The rectifier bridge diode 3 is connected between the pair of input terminals 2 and the transformer 5. The rectifier bridge diode 3 rectifies, for example, commercial AC voltage input to the pair of input terminals 2 and supplies the rectified bridge diode 3 to the primary coil 5 a of the transformer 5.
The switching element 6 is, for example, a MOSFET. The switching element 6 is connected in series with the primary side coil 5a of the transformer 5 and is on / off controlled by the control unit 9 so that the output voltage of the pair of output terminals 10 becomes a predetermined voltage. When the switching element 6 is switched between the on state and the off state, an induced current flows in the primary side coil 5a, and a voltage is excited in the secondary side coil 5b of the transformer 5 by this induced current.
The rectifier diode 7 and the rectifier capacitor 8 connected between the secondary coil 5b and the pair of output terminals 10 rectify the voltage excited by the secondary coil 5b of the transformer 5, and the stored voltage of the rectifier capacitor 8 Is output. This stored voltage is supplied from the pair of output terminals 10 to the load.
The power conversion method in which the energy stored in the primary side coil 5a of the transformer 5 by the on / off control of the switching element 6 is output from the secondary side coil 5b is called a ringing choke converter method.

このようなスイッチング電源装置においては、一次側コイル５ａとスイッチング素子６との間に漏れインダクタンスが発生することから、スイッチング素子６をターンオフしたときに、当該漏れインダクタンスと、スイッチング素子６のソース・ドレイン間に発生する寄生コンデンサとによりサージ電圧が発生する。実施形態１に係るスイッチング電源装置１は、スイッチング素子６に上記した実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１が電気的に接続されているため、このようなサージ電圧が発生した場合に、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３のそれぞれの降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３において降伏動作を開始するため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いスイッチング電源装置となる。   In such a switching power supply device, a leakage inductance is generated between the primary coil 5a and the switching element 6. Therefore, when the switching element 6 is turned off, the leakage inductance and the source / drain of the switching element 6 are detected. A surge voltage is generated by the parasitic capacitor generated between them. Since the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment described above is electrically connected to the switching element 6 in the switching power supply device 1 according to the first embodiment, when the surge voltage is generated, the second type Since the breakdown operation is started at the breakdown start voltages V2 and V3 of the diode 32 and the third diode 33, the power conversion efficiency during the operation in the standby mode is not lowered, and the surge voltage from the outside is applied in the rated operation mode. A switching power supply device that can protect the switching element and has high noise suppression capability.

３．実施形態１の効果
実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１によれば、第２ダイオード３２と第３ダイオード３３とが同極性で並列に接続された並列回路に対して、第１ダイオード３１が逆極性で直列に接続されていることから、クランプ型半導体装置１１に印加される電圧を第３ダイオード３３の降伏開始電圧Ｖ３以上の領域でクランプ又は抑制することができる。 3. Effects of First Embodiment According to the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, the first diode 31 is opposite to the parallel circuit in which the second diode 32 and the third diode 33 are connected in parallel with the same polarity. Since the polarity is connected in series, the voltage applied to the clamped semiconductor device 11 can be clamped or suppressed in a region of the third diode 33 at or above the breakdown start voltage V3.

また、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１によれば、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が、降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３がお互いに異なるダイオードであることから、サージ電圧が印加された場合に、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３のそれぞれの降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３において降伏動作を開始するようになるため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いクランプ型半導体装置となる。   Further, according to the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, when the surge voltage is applied because the second diode 32 and the third diode 33 are diodes having different breakdown start voltages V2 and V3. In addition, since the breakdown operation starts at the breakdown start voltages V2 and V3 of the second diode 32 and the third diode 33, the rated operation mode is not reduced without reducing the power conversion efficiency during the operation in the standby mode. Thus, the switching element can be protected from an external surge voltage, and a clamp type semiconductor device having a high noise suppression capability is obtained.

また、実施形態１に係るクランプ型半導体装置においては、第３ダイオード３３は、第２ダイオード３２より低い電圧（降伏開始電圧Ｖ３）で降伏を開始して且つ第２ダイオード３２の降伏領域において第２ダイオード３２より高いインピーダンスとなる特性で動作する。すなわち、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１に第３ダイオード３３の降伏開始電圧Ｖ３よりも大きなサージ電圧が印加された場合、第３ダイオード３３の降伏開始電圧Ｖ３において降伏動作を開始し、さらに第２ダイオード３２の降伏開始電圧Ｖ２よりも大きなサージ電圧が印加された場合、第３ダイオード３３より低いインピーダンスとなる特性で第２ダイオード３２が降伏動作する。よって、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１によれば、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧の大きさに応じて、クランプとサージ吸収との両作用が働くため、スイッチング素子を確実に保護でき、ノイズ抑制能力が一層高いクランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を提供することができる。   In the clamp type semiconductor device according to the first embodiment, the third diode 33 starts to breakdown at a voltage lower than the second diode 32 (breakdown start voltage V3), and the second diode 32 has the second breakdown region in the breakdown region. It operates with the characteristic that the impedance is higher than that of the diode 32. That is, when a surge voltage larger than the breakdown start voltage V3 of the third diode 33 is applied to the clamped semiconductor device 11 according to the first embodiment, the breakdown operation is started at the breakdown start voltage V3 of the third diode 33. When a surge voltage larger than the breakdown start voltage V <b> 2 of the second diode 32 is applied, the second diode 32 performs a breakdown operation with a characteristic that has a lower impedance than the third diode 33. Therefore, according to the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, since both actions of the clamp and the surge absorption work according to the magnitude of the surge voltage from the outside in the rated operation mode, the switching element is reliably protected. In addition, it is possible to provide a clamp type semiconductor device and a switching power supply device with higher noise suppression capability.

実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１によれば、第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３は、共通の樹脂モールド１９に封止して形成されたものであるため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いクランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を簡素に構成することができる。   According to the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, the first diode 31, the second diode 32, and the third diode 33 are formed by being sealed in the common resin mold 19, and therefore, in the standby mode. It is possible to simply configure a clamp type semiconductor device and a switching power supply device that can protect the switching element from an external surge voltage in the rated operation mode and have high noise suppression capability without reducing the power conversion efficiency during operation in it can.

実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１によれば、樹脂モールド１９は、電磁波吸収材料により形成されているため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、高周波ノイズの抑制能力が高いクランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を簡素に構成することができる。   According to the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, since the resin mold 19 is formed of an electromagnetic wave absorbing material, the resin mold 19 is external in the rated operation mode without reducing the power conversion efficiency during operation in the standby mode. Therefore, it is possible to simply configure a clamp type semiconductor device and a switching power supply device that can protect the switching element from the surge voltage from the above and have high ability to suppress high frequency noise.

実施形態１に係るスイッチング電源装置１は、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１と、当該クランプ型半導体装置１１が電気的に接続されるスイッチング素子５とを備える。従って、実施形態１に係るスイッチング電源装置１は、サージ電圧が印加された場合に、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３のそれぞれの降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３において降伏動作を開始するため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いスイッチング電源装置となる。   The switching power supply device 1 according to the first embodiment includes the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment and a switching element 5 to which the clamp type semiconductor device 11 is electrically connected. Accordingly, the switching power supply device 1 according to the first embodiment starts the breakdown operation at the breakdown start voltages V2 and V3 of the second diode 32 and the third diode 33 when a surge voltage is applied. The switching element can be protected from an external surge voltage in the rated operation mode without lowering the power conversion efficiency during the operation in the above, and a switching power supply device with high noise suppression capability is obtained.

［実施形態２］
実施形態２に係るクランプ型半導体装置１１ｂは、基本的には実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１と同様の構成を有するが、図８に示すように、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３がともに、共通の半導体基板４０上に形成されている点で、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１とは異なる。 [Embodiment 2]
The clamp type semiconductor device 11b according to the second embodiment basically has the same configuration as the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, but as shown in FIG. 8, the second diode 32 and the third diode 33 are provided. Are different from the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment in that both are formed on a common semiconductor substrate 40.

このように、実施形態２に係るクランプ型半導体装置１１ｂは、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３がともに、共通の半導体基板４０上に形成されている点で、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１とは異なるが、第１ダイオード３１が、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が同極性で並列に接続された並列回路に対して逆極性で直列に接続され、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が、降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３が互いに異なるダイオードであることから、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１の場合と同様に、サージ電圧が印加された場合に、第２ダイオード及び第３ダイオードのそれぞれの降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３において降伏動作を開始するようになるため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いクランプ型半導体装置となる。   As described above, the clamp type semiconductor device 11b according to the second embodiment is such that the second diode 32 and the third diode 33 are both formed on the common semiconductor substrate 40. Unlike the device 11, the first diode 31 is connected in series with the opposite polarity to the parallel circuit in which the second diode 32 and the third diode 33 are connected in parallel with the same polarity, and the second diode 32 and the second diode 32. Since the three diodes 33 are diodes having different breakdown start voltages V2 and V3, the second diode and the second diode when the surge voltage is applied as in the case of the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment. Since the breakdown operation starts at the breakdown start voltages V2 and V3 of the three diodes, the power conversion effect during the operation in the standby mode is started. Without reducing, to protect the switching element from a surge voltage from the outside in the rated operation mode, the noise suppression capability is high clamping type semiconductor device.

また、実施形態２に係るクランプ型半導体装置１１ｂによれば、第２ダイオード３２、及び／又は第３ダイオード３３がともに、共通の半導体基板４０上に形成されたものであるため、クランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を低コストで提供できるという効果が得られる。   Further, according to the clamp type semiconductor device 11b according to the second embodiment, the second diode 32 and / or the third diode 33 are both formed on the common semiconductor substrate 40. And the effect that a switching power supply device can be provided at low cost is acquired.

［実施形態３］
実施形態３に係るクランプ型半導体装置１１ｃは、基本的には実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１と同様の構成を有するが、図９に示すように、第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３がいずれも、共通の半導体基板５０上に形成されている点で、実施形態１又は２に係るクランプ型半導体装置１１，１１ｂとは異なる。 [Embodiment 3]
The clamp type semiconductor device 11c according to the third embodiment basically has the same configuration as the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment, but as shown in FIG. 9, the first diode 31 and the second diode 32 are provided. The third diode 33 is different from the clamp type semiconductor devices 11 and 11b according to the first or second embodiment in that both the third diode 33 and the third diode 33 are formed on the common semiconductor substrate 50.

このように、実施形態３に係るクランプ型半導体装置１１ｃは、第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３がいずれも、共通の半導体基板４０上に形成されている点で、実施形態１及び２に係るクランプ型半導体装置１１，１１ｂとは異なるが、第１ダイオード３１が、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が同極性で並列に接続された並列回路に対して逆極性で直列に接続され、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が、降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３が互いに異なるダイオードであることから、実施形態１及び２に係るクランプ型半導体装置１１，１１ｂの場合と同様に、サージ電圧が印加された場合に、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３のそれぞれの降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３において降伏動作を開始するようになるため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いクランプ型半導体装置となる。   Thus, the clamp type semiconductor device 11c according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the first diode 31, the second diode 32, and the third diode 33 are all formed on the common semiconductor substrate 40. Unlike the clamp-type semiconductor devices 11 and 11b according to 1 and 2, the first diode 31 is connected in series with a reverse polarity with respect to a parallel circuit in which the second diode 32 and the third diode 33 are connected in parallel with the same polarity. Since the second diode 32 and the third diode 33 are diodes having different breakdown starting voltages V2 and V3, as in the case of the clamp type semiconductor devices 11 and 11b according to the first and second embodiments, When a surge voltage is applied, breakdown operation is performed at the breakdown start voltages V2 and V3 of the second diode 32 and the third diode 33, respectively. Therefore, the switching element can be protected from an external surge voltage in the rated operation mode without lowering the power conversion efficiency during the operation in the standby mode, and the clamp type semiconductor device having a high noise suppression capability is obtained. .

また、実施形態３に係るクランプ型半導体装置１１ｃによれば、第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３がいずれも、共通の半導体基板５０上に形成されたものであるため、クランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を低コストで提供できるという効果が得られる。   In the clamp type semiconductor device 11c according to the third embodiment, the first diode 31, the second diode 32, and the third diode 33 are all formed on the common semiconductor substrate 50. The effect that a type semiconductor device and a switching power supply device can be provided at low cost is obtained.

［実施形態４］
実施形態４に係るクランプ型半導体装置１１ｄは、基本的には実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１と同様の構成を有するが、図１０に示すように、３つのダイオード（第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３）からなる直列回路と並列に接続された誘電体部６０を有する点で、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１とは異なる。すなわち、実施形態４に係るクランプ型半導体装置１１ｄは、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が同極性で並列に接続された並列回路に対して逆極性で第１ダイオード３１が直列に接続された直列回路の両端にそれぞれ形成される第１金属電極体（軸体型リード１７及び金属板１６ａ）と第２金属電極体（軸体型リード１８及び金属板１６）とを有する金属電極部と、直列回路に対して並列接続されるように第１金属電極体と第２金属電極体とで挟まれて形成され、所定の誘電率を有する誘電体部６０とを備える。 [Embodiment 4]
The clamp type semiconductor device 11d according to the fourth embodiment basically has the same configuration as that of the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment. However, as shown in FIG. 10, three diodes (first diode 31, The present embodiment is different from the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment in that the dielectric portion 60 is connected in parallel to a series circuit including the second diode 32 and the third diode 33). That is, in the clamp type semiconductor device 11d according to the fourth embodiment, the first diode 31 is connected in series with the opposite polarity to the parallel circuit in which the second diode 32 and the third diode 33 are connected in parallel with the same polarity. A metal electrode section having a first metal electrode body (shaft body type lead 17 and metal plate 16a) and a second metal electrode body (shaft body type lead 18 and metal plate 16) respectively formed at both ends of the series circuit; And a dielectric part 60 formed between the first metal electrode body and the second metal electrode body so as to be connected in parallel and having a predetermined dielectric constant.

このように、実施形態４に係るクランプ型半導体装置１１ｄは、３つのダイオード（第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３）からなる直列回路と並列に接続された誘電体部６０を有する点で、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１とは異なるが、第１ダイオード３１が、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が同極性で並列に接続された並列回路に対して逆極性で直列に接続され、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３が、降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３が互いに異なるダイオードであることから、実施形態１に係るクランプ型半導体装置１１の場合と同様に、サージ電圧が印加された場合に、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３のそれぞれの降伏開始電圧Ｖ２，Ｖ３において降伏動作を開始するようになるため、待機モードでの動作時の電力変換効率を低下させることなく、定格動作モードにおいて外部からのサージ電圧からスイッチング素子を保護でき、ノイズ抑制能力が高いクランプ型半導体装置となる。   As described above, the clamp type semiconductor device 11d according to the fourth embodiment includes the dielectric unit 60 connected in parallel with the series circuit including the three diodes (the first diode 31, the second diode 32, and the third diode 33). The first diode 31 is different from the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment in that the first diode 31 is opposite in polarity to the parallel circuit in which the second diode 32 and the third diode 33 are connected in parallel with the same polarity. Since the second diode 32 and the third diode 33 are diodes having different breakdown start voltages V2 and V3, the surge voltage is the same as in the clamp type semiconductor device 11 according to the first embodiment. Is applied, the breakdown operation is started at the breakdown start voltages V2 and V3 of the second diode 32 and the third diode 33, respectively. To become to so without reducing the power conversion efficiency during operation in the standby mode, can protect the switching element from a surge voltage from the outside in the rated operation mode, the noise suppression capability is high clamping type semiconductor device.

また、実施形態４に係るクランプ型半導体装置１１ｄによれば、上記したような誘電体部６０を備えることから、第１金属電極体（軸体型リード１７及び金属板１６ａ）、第２金属電極体（軸体型リード１８及び金属板１６）及び誘電体部６０で構成されるコンデンサのスナバ機能が働き、外部からのサージ電圧に対して、更にサージ吸収の作用が一層働くため、スイッチング素子を確実に保護でき、ノイズ抑制能力が一層高いクランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を提供することができる。   Further, according to the clamp type semiconductor device 11d according to the fourth embodiment, the first metal electrode body (the shaft body type lead 17 and the metal plate 16a) and the second metal electrode body are provided since the dielectric portion 60 as described above is provided. The snubber function of the capacitor composed of the (shaft body type lead 18 and the metal plate 16) and the dielectric portion 60 works, and the surge absorbing action further works against the surge voltage from the outside. A clamp type semiconductor device and a switching power supply device that can be protected and have higher noise suppression capability can be provided.

また、実施形態４に係るクランプ型半導体装置１１ｄにおいては、第１金属電極体（軸体型リード１７及び金属板１６ａ）及び第２金属電極体（軸体型リード１８及び金属板１６）のうちの少なくとも一方の金属電極体として、所定値以上の比抵抗を有する金属電極体を用いた場合（図１１参照。）には、抵抗のダンパ機能が働き、外部からのサージ電圧に対して、更にサージ吸収の作用が一層働くため、スイッチング素子を確実に保護でき、ノイズ抑制能力が一層高いクランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を提供することができる。   In the clamp type semiconductor device 11d according to the fourth embodiment, at least one of the first metal electrode body (shaft body type lead 17 and metal plate 16a) and the second metal electrode body (shaft body type lead 18 and metal plate 16). When a metal electrode body having a specific resistance equal to or greater than a predetermined value is used as one metal electrode body (see FIG. 11), a resistance damper function works to further absorb surges from external surge voltages. Therefore, the switching element can be reliably protected, and a clamp type semiconductor device and a switching power supply device with higher noise suppression capability can be provided.

なお、実施形態４に係るクランプ型半導体装置１１ｄにおいては、、図１２及び１３に示すように、第１金属電極体（軸体型リード１７及び金属板１６ａ）及び第２金属電極体（軸体型リード１８及び金属板１６）のうちの少なくとも一方の金属電極体が、互いの抵抗値が異なる複数の端子部を有する、クランプ型半導体装置であってもよい。このようなクランプ型半導体装置を、実施形態４の変形例に係るクランプ型半導体装置１１ｅということとする。このような構成とすることにより、クランプ型半導体装置をスイッチング電源装置の基板に半田接続する際に、設計に応じて最適なダンパ機能を有する抵抗値に調整することができる。   In the clamp type semiconductor device 11d according to the fourth embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the first metal electrode body (shaft body type lead 17 and metal plate 16a) and the second metal electrode body (shaft body type lead). 18 and the metal plate 16) may be a clamp type semiconductor device having a plurality of terminal portions having different resistance values. Such a clamp type semiconductor device is referred to as a clamp type semiconductor device 11e according to a modification of the fourth embodiment. With such a configuration, when the clamp-type semiconductor device is solder-connected to the substrate of the switching power supply device, the resistance value having an optimum damper function can be adjusted according to the design.

以上、本発明のクランプ型半導体装置及びスイッチング電源装置を、各実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明はその要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。   As described above, the clamp type semiconductor device and the switching power supply device of the present invention have been described based on the respective embodiments, but the present invention is not limited thereto. The present invention can be implemented without departing from the scope of the invention, and for example, the following modifications are possible.

（１）上記した実施形態１においては、スイッチング電源装置１にクランプ型半導体装置１１を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明のクランプ型半導体装置は、スイッチング電源装置以外の、高電圧が用いられる電子機器に用いることができる。 (1) In the first embodiment described above, the clamp type semiconductor device 11 is used for the switching power supply device 1, but the present invention is not limited to this. The clamp type semiconductor device of the present invention can be used for electronic equipment using a high voltage other than the switching power supply device.

（２）上記した各実施形態においては、一対の軸型リードの端部と、第１ダイオード〜第３ダイオードを構成する半導体基板との全体を樹脂モールドで覆ってクランプ型半導体装置としているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、一対の軸型リードの端部と第１ダイオード〜第３ダイオードを構成する半導体基板との全体を覆う樹脂モールドの一部を金属シールドにより覆って構成することもできる。このような構成とすることにより、樹脂モールドの少なくとも一部が金属シールドにより覆われているため、クランプ型半導体装置から発生する放射ノイズを抑制することができる。 (2) In each of the above-described embodiments, the entire end portion of the pair of axial leads and the semiconductor substrate constituting the first diode to the third diode are covered with a resin mold to form a clamp type semiconductor device. The present invention is not limited to this. For example, a part of the resin mold that covers the entire ends of the pair of axial leads and the semiconductor substrate constituting the first diode to the third diode may be covered with a metal shield. By setting it as such a structure, since at least one part of the resin mold is covered with the metal shield, the radiation noise which generate | occur | produces from a clamp type semiconductor device can be suppressed.

（３）上記した各実施形態においては、ダイオードとして、３つのダイオード（第１ダイオード３１、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３）によりスイッチング電源装置を構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。４つ以上のダイオードによりスイッチング電源装置を構成することもできる。この場合、第１ダイオード３１と並列関係にある１以上のダイオードを追加してもよいし、第２ダイオード３２及び第３ダイオード３３と並列関係にある１以上のダイオードを追加してもよい。 (3) In each of the above-described embodiments, the switching power supply device is configured by three diodes (the first diode 31, the second diode 32, and the third diode 33) as the diode, but the present invention is limited to this. It is not a thing. A switching power supply device can also be constituted by four or more diodes. In this case, one or more diodes in parallel with the first diode 31 may be added, or one or more diodes in parallel with the second diode 32 and the third diode 33 may be added.

１，１０１…スイッチング電源装置、２，１０２…入力端子、３，１０３…整流ブリッジダイオード、４，１０４…入力コンデンサ、５，１０５…トランス、５ａ，１０５ａ…一次側コイル、５ｂ，１０５ｂ…二次側コイル、６，１０６…スイッチング素子、７，１０７…整流ダイオード、８，１０８…整流コンデンサ、９，１０９…制御部、１０，１１０…出力端子、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１１…クランプ型半導体装置、１２…第１半導体基板、１３…第２半導体基板、１４…第３半導体基板、１５，１６，１６ａ…金属板、１７，１８…軸型リード、１９…樹脂モールド、２０，４０，５０…半導体基板、２１，４１，５１…Ｎ＋領域、２２，４２，５２…Ｎ−領域、２３，４３，５３，５５…Ｐ＋領域、３１…第１ダイオード、３２…第２ダイオード、３３…第３ダイオード、４４，５４…Ｐ＋＋領域、４５，４６，４７，５６，５７，５８…電極、４８，５９…酸化珪素膜、６０…誘電体部、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Switching power supply device, 2,102 ... Input terminal, 3,103 ... Rectification bridge diode, 4,104 ... Input capacitor, 5,105 ... Transformer, 5a, 105a ... Primary side coil, 5b, 105b ... Secondary Side coil, 6, 106 ... switching element, 7, 107 ... rectifier diode, 8, 108 ... rectifier capacitor, 9, 109 ... controller, 10, 110 ... output terminal, 11, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 ... Clamp type semiconductor device, 12 ... 1st semiconductor substrate, 13 ... 2nd semiconductor substrate, 14 ... 3rd semiconductor substrate, 15, 16, 16a ... Metal plate, 17, 18 ... Shaft type lead, 19 ... Resin mold, 20, 40, 50 ... semiconductor substrate, 21, 41, 51 ... N + region, 22, 42, 52 ... N- region, 23, 43, 53, 55 ... P + region, DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st diode, 32 ... 2nd diode, 33 ... 3rd diode, 44, 54 ... P ++ area | region, 45, 46, 47, 56, 57, 58 ... Electrode, 48, 59 ... Silicon oxide film, 60 ... Dielectric Body, R, R1, R2, R3, R4 ... Resistance

Claims (11)

第１ダイオード、第２ダイオード及び第３ダイオードを備え、
前記第１ダイオードは、前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードが同極性で並列に接続された並列回路に対して逆極性で直列に接続され、
前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードは、降伏開始電圧が互いに異なるダイオードであることを特徴とするクランプ型半導体装置。 Comprising a first diode, a second diode and a third diode;
The first diode is connected in series with a reverse polarity to a parallel circuit in which the second diode and the third diode are connected in parallel with the same polarity,
The clamp type semiconductor device, wherein the second diode and the third diode are diodes having different breakdown starting voltages. 前記第３ダイオードは、前記第２ダイオードより低い電圧で降伏を開始して且つ前記第２ダイオードの降伏領域において前記第２ダイオードより高いインピーダンスとなる特性で動作することを特徴とする請求項１に記載のクランプ型半導体装置。   2. The device according to claim 1, wherein the third diode starts to breakdown at a lower voltage than the second diode and operates with a characteristic that has a higher impedance than the second diode in a breakdown region of the second diode. The clamp type semiconductor device described. 前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードは、アバランシェ整流ダイオード及び／又はツェナダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載のクランプ型半導体装置。   3. The clamp type semiconductor device according to claim 1, wherein the second diode and the third diode are an avalanche rectifier diode and / or a Zener diode. 4. 前記第１ダイオード、前記第２ダイオード及び／又は前記第３ダイオードは、共通の半導体基板上に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to claim 1, wherein the first diode, the second diode, and / or the third diode are formed on a common semiconductor substrate. . 前記第１ダイオード、前記第２ダイオード及び／又は前記第３ダイオードは、共通の樹脂モールドに封止して形成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のクランプ型半導体装置。   The clamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the first diode, the second diode, and / or the third diode are formed by sealing in a common resin mold. Type semiconductor device. 前記樹脂モールドは、電磁波吸収材料により形成されていることを特徴とする請求項５に記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to claim 5, wherein the resin mold is made of an electromagnetic wave absorbing material. 前記樹脂モールドは、少なくとも一部が金属シールドにより覆われていることを特徴とする請求項５又は６に記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to claim 5 or 6, wherein at least a part of the resin mold is covered with a metal shield. 前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードが同極性で並列に接続された前記並列回路に対して逆極性で前記第１ダイオードが直列に接続された直列回路の両端にそれぞれ形成される第１金属電極体と第２金属電極体とを有する金属電極部と、
前記直列回路に対して並列接続されるように前記第１金属電極体と前記第２金属電極体とで挟まれて形成され、所定の誘電率を有する誘電体部とを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のクランプ型半導体装置。 First metal electrodes formed at both ends of a series circuit in which the first diode is connected in series with a reverse polarity to the parallel circuit in which the second diode and the third diode are connected in parallel with the same polarity A metal electrode portion having a body and a second metal electrode body;
A dielectric part having a predetermined dielectric constant is formed by being sandwiched between the first metal electrode body and the second metal electrode body so as to be connected in parallel to the series circuit. The clamp type semiconductor device according to claim 1. 前記第１金属電極体及び前記第２金属電極体のうちの少なくとも一方の金属電極体は、所定値以上の比抵抗を有することを特徴とする請求項８に記載のクランプ型半導体装置。   9. The clamp type semiconductor device according to claim 8, wherein at least one of the first metal electrode body and the second metal electrode body has a specific resistance equal to or greater than a predetermined value. 前記第１金属電極体及び前記第２金属電極体のうちの少なくとも一方の金属電極体は、互いの抵抗値が異なる複数の端子部を有することを特徴とする請求項８又は９記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type according to claim 8 or 9, wherein at least one of the first metal electrode body and the second metal electrode body has a plurality of terminal portions having different resistance values. Semiconductor device. 請求項１〜１０のいずれかに記載のクランプ型半導体装置と、
前記クランプ型半導体装置が電気的に接続されるスイッチング素子とを備えることを特徴とするスイッチング電源装置。 A clamp type semiconductor device according to any one of claims 1 to 10,
A switching power supply device comprising: a switching element to which the clamp type semiconductor device is electrically connected.
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