JP2019169754A - 半導体装置、電力変換装置、駆動装置、車両、及び、昇降機 - Google Patents

半導体装置、電力変換装置、駆動装置、車両、及び、昇降機 Download PDF

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Abstract

【課題】低損失な半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態の半導体装置は、第１の電極、第２の電極、及び、ゲート電極を有する半導体素子と、第１の電極及び第２の電極のいずれか一方に電気的に接続され、サージ電圧を測定するサージ電圧測定部と、半導体素子の動作に起因する電磁ノイズを測定する第１の測定部、第１の電極又は第２の電極に電気的に接続された配線の電圧を測定する第２の測定部、第１の電極又は第２の電極に電気的に接続される配線の電流を測定する第３の測定部から選ばれる少なくともいずれか一つの測定部と、ゲート電極に電気的に接続された可変抵抗と、サージ電圧測定部、及び、少なくともいずれか一つの測定部の測定結果に基づき可変抵抗を制御し、可変抵抗の抵抗値を変化させる制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置、電力変換装置、駆動装置、車両、及び、昇降機に関する。
高速でスイッチング動作するパワートランジスタでは、例えば、ターンオフの際に、回路のインダクタンスに起因するサージ電圧が生ずる場合がある。サージ電圧が生ずるとゲート絶縁膜の破壊が生じたり、回路のリンギングが生じたりするため問題となる。
パワートランジスタのゲート電極に接続されるゲート抵抗を大きくすることにより、スイッチング時のスイッチング速度が低下する。スイッチング速度を低下させることで、サージ電圧を抑制することが可能である。しかし、スイッチング速度の低下は、スイッチング損失を増大させるため好ましくない。
Ｙ．Ｌｏｂｓｉｇｅｒ ｅｔ ａｌ． "Ｃｌｏｓｅｄ−Ｌｏｏｐ ＩＧＢＴ Ｇａｔｅ Ｄｒｉｖｅ Ｆｅａｔｕｒｉｎｇ Ｈｉｇｈｌｙ Ｄｙｎａｍｉｃ ｄｉ／ｄｔ ａｎｄ ｄｖ／ｄｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ"， ＩＥＥＥ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ（２０１２），ｐｐ．４７５４−４７６１
本発明が解決しようとする課題は、低損失な半導体装置を提供することにある。
実施形態の半導体装置は、第１の電極、第２の電極、及び、ゲート電極を有する半導体素子と、前記第１の電極及び前記第２の電極のいずれか一方に電気的に接続され、サージ電圧を測定するサージ電圧測定部と、前記半導体素子の動作に起因する電磁ノイズを測定する第１の測定部、前記第１の電極又は前記第２の電極に電気的に接続された配線の電圧を測定する第２の測定部、前記第１の電極又は前記第２の電極に電気的に接続される配線の電流を測定する第３の測定部から選ばれる少なくともいずれか一つの測定部と、前記ゲート電極に電気的に接続された可変抵抗と、前記サージ電圧測定部、及び、前記少なくともいずれか一つの測定部の測定結果に基づき前記可変抵抗を制御し、前記可変抵抗の抵抗値を変化させる制御部と、を備える。
第１の実施形態の半導体装置の模式図。 第１の実施形態の電力変換装置の回路図。 第２の実施形態の半導体装置の模式図。 第３の実施形態の半導体装置の模式図。 第３の実施形態の半導体装置の動作の説明図。 第４の実施形態の半導体装置の模式図。 第５の実施形態の半導体装置の模式図。 第６の実施形態の半導体装置の模式図。 第７の実施形態のサージ電圧測定部の回路図。 第８の実施形態のサージ電圧測定部の回路図。 第９の実施形態の駆動装置の模式図。 第１０の実施形態の車両の模式図。 第１１の実施形態の車両の模式図。 第１２の実施形態の昇降機の模式図。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一の部材又は類似の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。
また、本明細書中、半導体装置とは、複数の素子がワンチップ化されたＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、複数の電子部品が配置された電子回路基板、又は、ディスクリート半導体等の複数の素子が組み合わされたパワーモジュールを包含する概念である。
本明細書中、「電圧」とは、別段の定義をしないかぎり、グラウンド電位との間の電位差を意味するものとする。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の半導体装置は、第１の電極、第２の電極、及び、ゲート電極を有する半導体素子と、第１の電極及び第２の電極のいずれか一方に電気的に接続され、サージ電圧を測定するサージ電圧測定部と、半導体素子の動作に起因する電磁ノイズを測定する第１の測定部、第１の電極又は第２の電極に電気的に接続された配線の電圧を測定する第２の測定部、第１の電極又は前記第２の電極に電気的に接続される配線の電流を測定する第３の測定部から選ばれる少なくともいずれか一つの測定部と、ゲート電極に電気的に接続された可変抵抗と、サージ電圧測定部、及び、少なくともいずれか一つの測定部の測定結果に基づき可変抵抗を制御し、可変抵抗の抵抗値を変化させる制御部と、を備える。
第１の実施形態の電力変換装置は、上記半導体装置を備える。第１の実施形態の半導体素子はトランジスタである。
図１は、第１の実施形態の半導体装置の模式図である。図２は、第１の実施形態の電力変換装置の回路図である。第１の実施形態の電力変換装置は、インバータ回路２１０である。図１は、図２のインバータ回路２１０の一部の詳細を示す模式図である。
第１の実施形態のインバータ回路２１０は、パワートランジスタのゲート動作を動的に制御する、いわゆる、アクティブゲートコントロールを実現する。
図２に示すインバータ回路２１０は、３組のローサイドトランジスタ１０（半導体素子）とハイサイドトランジスタ２０を備える。図２に示すインバータ回路は、正端子Ｐ、負端子Ｎ、出力端子Ｕ、出力端子Ｖ、出力端子Ｗ、第１の可変抵抗６０、第２の可変抵抗６１を備える。
正端子Ｐは直流電源３０の正極に接続され、負端子Ｎは直流電源３０の負極に接続される。例えば、平滑キャパシタ４０が、正端子Ｐと負端子Ｎとの間に、直流電源３０に並列に設けられる。インバータ回路は、３相インバータである。
直流電源３０の電圧は、例えば、２００Ｖ以上１５００Ｖ以下である。
図１は、図２のインバータ回路のうちの１組のローサイドトランジスタ１０（半導体素子）とハイサイドトランジスタ２０を含む領域の詳細を示す模式図である。図１は、図２の中で、点線で囲まれる領域の模式図である。
第１の実施形態の半導体装置は、ローサイドトランジスタ１０（半導体素子）、ハイサイドトランジスタ２０、サージ電圧測定部１００、第１の測定部１０１、制御部３００、第１の可変抵抗６０、第２の可変抵抗６１、配線７０ａ、配線７０ｂを備える。
ローサイドトランジスタ１０と、ハイサイドトランジスタ２０とは直列接続される。ローサイドトランジスタ１０は、エミッタ電極１０ａ（第１の電極）、コレクタ電極１０ｂ（第２の電極）、ゲート電極１０ｃ（ゲート電極）を有する。ハイサイドトランジスタ２０は、エミッタ電極２０ａ、コレクタ電極２０ｂ、ゲート電極２０ｃを有する。
ローサイドトランジスタ１０、及び、ハイサイドトランジスタ２０は、例えば、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＩＧＢＴ）である。ローサイドトランジスタ１０とハイサイドトランジスタ２０には、例えば、図示しない還流ダイオードが接続される。
第１の可変抵抗６０は、ローサイドトランジスタ１０のゲート電極１０ｃに接続される。第２の可変抵抗６１は、ハイサイドトランジスタ２０のゲート電極２０ｃに電気的に接続される。
第１の可変抵抗６０により、ローサイドトランジスタ１０のゲート抵抗を変化させることが可能である。第１の可変抵抗６０によりゲート電極１０ｃに接続される電気抵抗の抵抗値を変化させることが可能である。第１の可変抵抗６０によりローサイドトランジスタ１０のゲート充放電電流を変化させることが可能である。
第２の可変抵抗６１によりハイサイドトランジスタ２０のゲート抵抗を変化させることが可能である。第２の可変抵抗６１により、ゲート電極２０ｃに接続される電気抵抗の抵抗値を変化させることが可能である。第２の可変抵抗６１によりハイサイドトランジスタ２０のゲート充放電電流を変化させることが可能である。
第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１は、抵抗が可変であれば、その構成が限定されるものではない。例えば、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１は、アナログ動作するＭＯＳＦＥＴである。また、例えば、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１は、並列に接続される複数のＭＯＳＦＥＴである。オン状態とオフ状態のＭＯＳＦＥＴの個数を切り替えることで、抵抗値が変化する。
サージ電圧測定部１００は、コレクタ電極１０ｂに電気的に接続される。サージ電圧測定部１００は、ローサイドトランジスタ１０とハイサイドトランジスタ２０との間に生ずるサージ電圧を測定する機能を有する。サージ電圧測定部１００は、コレクタ電極１０ｂに生ずるサージ電圧を直接測定する。
サージ電圧測定部１００は、例えば、電子回路である。サージ電圧測定部１００は、例えば、複数の素子がワンチップ化されたＩＣ、又は、複数の電子部品が配置された電子回路基板である。サージ電圧測定部１００は、サージ電圧を測定することが可能であれば、その構成が限定されるものではない。例えば、サージ電圧測定部１００にオシロスコープを適用することも可能である。
第１の測定部１０１は、トランジスタの動作に起因する電磁ノイズを測定する機能を有する。第１の測定部１０１は、例えば、電磁ノイズセンサである。
第１の測定部１０１は、電磁ノイズを測定することが可能であれば、その構成が限定されるものではない。例えば、第１の測定部１０１は、線路を用いて形成されたループアンテナを回路基板上に有する電子回路である。例えば、第１の測定部１０１は、ループアンテナを内蔵したプローブを有する測定器である。
制御部３００は、サージ電圧測定部１００の測定結果、及び、第１の測定部１０１の測定結果に基づき第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。制御部３００は、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の抵抗値を変化させる機能を有する。以下、説明を簡易にするために、第１の可変抵抗６０の制御を例に説明する。
制御部３００は、サージ電圧測定部１００の測定結果、及び、第１の測定部１０１の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。
制御部３００は、例えば、マイクロコンピュータである。制御部３００は、必ずしもマイクロコンピュータに限定されるものではない。サージ電圧測定部１００の測定結果、及び、第１の測定部１０１の測定結果に基づき第１の可変抵抗６０を制御する機能が実現できれば、いかなる構成であってもかまわない。例えば、制御部３００に、マイクロコンピュータ以外のロジック回路、又は、アナログ回路を適用することも可能である。
例えば、サージ電圧測定部１００で測定されたサージ電圧が目標値から外れた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させる。制御部３００は、第１の可変抵抗６０の抵抗値を、サージ電圧が目標値に近づくように変化させる。例えば、サージ電圧測定部１００で測定されたサージ電圧が目標値を超えた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０の抵抗値を上昇させる。
また、例えば、第１の測定部１０１で測定された電磁ノイズが目標値から外れた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させる。制御部３００は、第１の可変抵抗６０の抵抗値を、電磁ノイズが目標値に近づくように変化させる。例えば、第１の測定部１０１で測定された電磁ノイズが目標値を超えた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を上昇させる。
制御部３００は、例えば、サージ電圧測定部１００で測定されたサージ電圧から、第１の可変抵抗６０の抵抗値の第１の下限値を算出する機能を有する。また、制御部３００は、例えば、第１の測定部１０１で測定された電磁ノイズから、第１の可変抵抗６０の抵抗値の第２の下限値を算出する機能を有する。そして、サージ電圧測定部１００は、第１の下限値と第２の下限値とを比較し、第１の可変抵抗６０の抵抗値が第１の下限値と第２の下限値のうちの高い方の抵抗値以上となるように制御する。
次に、第１の実施形態の半導体装置及び電力変換装置の作用及び効果について説明する。
高速でスイッチング動作するパワートランジスタでは、例えば、ターンオフの際に、回路のインダクタンスに起因するサージ電圧が生ずる場合がある。サージ電圧が生ずるとゲート絶縁膜の破壊が生じたり、回路のリンギングが生じたりするため問題となる。
パワートランジスタのゲート電極に接続されるゲート抵抗を大きくすることにより、スイッチング時のスイッチング速度を低下させ、サージ電圧を抑制することが可能である。しかし、スイッチング速度を低下させることは、パワートランジスタのスイッチング損失を増大させるため好ましくない。
また、高速でスイッチング動作するパワートランジスタでは、高速な回路動作に起因する電磁ノイズが発生する。電磁ノイズが発生すると、例えば、パワートランジスタ周辺の電子機器に誤動作が生じる場合があり問題がある。電磁ノイズは、いわゆるＥｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＥＭＩ）を生じさせるため問題となる。
パワートランジスタのゲート電極に接続されるゲート抵抗を大きくすることにより、スイッチング時のスイッチング速度を低下させ、電磁ノイズを抑制することが可能である。しかし、スイッチング速度の低下は、パワートランジスタのスイッチング損失を増大させるため好ましくない。
また、サージ電圧や電磁ノイズは、半導体装置や電力変換装置の回路構成及び動作条件、半導体装置や電力変換装置に接続される負荷の構成や動作条件等、さまざまなパラメータに依存する。このため、半導体装置や電力変換装置の設計段階で適切なゲート抵抗値を決定するには多大な工程数を要する。また、多大な工程数を費やしたとしても、最適なゲート抵抗値を決定することは極めて困難である。
したがって、ゲート抵抗値は不可避的に大きなマージンを有するように設定される。よって、不必要にパワートランジスタのスイッチング速度が低下し、パワートランジスタのスイッチング損失が増大するおそれがある。
第１の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、サージ電圧測定部１００を備える。サージ電圧測定部１００により、インバータ回路の動作中に、ローサイドトランジスタ１０とハイサイドトランジスタ２０との間に生ずるサージ電圧を直接測定する。
サージ電圧測定部１００で測定された測定結果に基づき、制御部３００は第１の可変抵抗６０を制御する。制御部３００は第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させ、インバータ回路の動作中に適切な抵抗値にする。いわゆる、アクティブゲートコントロールを実行する。
例えば、サージ電圧測定部１００で測定されたサージ電圧が目標値から外れた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させる。制御部３００は、第１の可変抵抗６０の抵抗値を、サージ電圧が目標値に近づくように変化させる。
例えば、サージ電圧測定部１００で測定されたサージ電圧が目標値を超えた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を上昇させる。第１の可変抵抗６０の抵抗値を上昇させることで、ローサイドトランジスタ１０のゲート抵抗が高くなり、スイッチング速度が低下し、サージ電圧の発生が抑制される。言い換えれば、ローサイドトランジスタ１０のゲートの充放電電流が小さくなり、サージ電圧の発生が抑制される。
適切な抵抗値とは、例えば、サージ電圧が発生しないための下限値である。第１の可変抵抗６０の抵抗値を下限値に設定することで、不必要にローサイドトランジスタ１０のスイッチング速度が低下することが抑制され、スイッチング損失が抑制される。
また、第１の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、第１の測定部１０１を備える。第１の測定部１０１により、インバータ回路の動作中に、コレクタ電極１０ｂに電気的に接続される配線７０ｂに生ずる電磁ノイズを測定する。
第１の測定部１０１で測定された測定結果に基づき、制御部３００は第１の可変抵抗６０を制御する。制御部３００は第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させインバータ回路の動作中に適切な抵抗値にする。
また、例えば、第１の測定部１０１で測定された電磁ノイズが目標値から外れた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させる。制御部３００は、第１の可変抵抗６０の抵抗値を、電磁ノイズが目標値に近づくように変化させる。
例えば、第１の測定部１０１で測定された電磁ノイズが目標値を超えた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を上昇させる。第１の可変抵抗６０の抵抗値を上昇させることで、ローサイドトランジスタ１０のゲート抵抗が高くなり、スイッチング速度が低下し、電磁ノイズの発生が抑制される。
適切な抵抗値とは、例えば、電磁ノイズが発生しないための下限値である。第１の可変抵抗６０の抵抗値を下限値に設定することで、不必要にローサイドトランジスタ１０のスイッチング速度が低下することが抑制され、スイッチング損失が抑制される。
例えば、サージ電圧測定部１００は、サージ電圧測定部１００で測定されたサージ電圧から、第１の可変抵抗６０の抵抗値の第１の下限値を算出する。また、サージ電圧測定部１００は、第１の測定部１０１で測定された電磁ノイズから、第１の可変抵抗６０の抵抗値の第２の下限値を算出する。そして、サージ電圧測定部１００は、第１の下限値と第２の下限値とを比較し、第１の可変抵抗６０の抵抗値が第１の下限値と第２の下限値のうちの高い方の抵抗値以上となるように制御する。
第１の可変抵抗６０の抵抗値を、第１の下限値と第２の下限値のうちの高い方の抵抗値以上にすることにより、サージ電圧の発生の抑制と、電磁ノイズの発生の抑制が両立できる。
第１の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、サージ電圧測定部１００の測定結果と第１の測定部１０１の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。このフィードバックにより、サージ電圧の発生の抑制と、電磁ノイズの発生の抑制が両立できる。
さらに、常に、サージ電圧の発生の抑制と、電磁ノイズの発生の抑制を両立する上で必要な、最小の抵抗値に第１の可変抵抗６０の抵抗値を設定できる。したがって、スイッチング速度が最大化でき、スイッチング損失の増大を抑制できる。
また、第１の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、サージ電圧測定部１００と第１の測定部１０１を設け、第１の可変抵抗６０の抵抗値に測定結果をフィードバックできるため、半導体装置や電力変換装置の設計段階での精密な合わせこみが不要となる。したがって、回路設計の工程数が削減可能となる。
以上、第１の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、スイッチング損失の増大を抑制でき低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。また、半導体装置及び電力変換装置の回路設計の工程数が削減可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、ゲート電極に印加するゲート信号を発生するゲート信号発生回路を、更に備え、制御部は、第１の測定部の測定結果に基づきゲート信号発生回路を制御し、ゲート信号のキャリア周波数を変化させる点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図３は、第２の実施形態の半導体装置の模式図である。第２の実施形態の電力変換装置は、図３の半導体装置を用いたインバータ回路である。
第２の実施形態の半導体装置は、ローサイドトランジスタ１０（トランジスタ）、ハイサイドトランジスタ２０、サージ電圧測定部１００、第１の測定部１０１、制御部３００、第１の可変抵抗６０、第２の可変抵抗６１、配線７０ａ、配線７０ｂ、第１のゲート信号発生回路４００、第２のゲート信号発生回路４０１を備える。
第１のゲート信号発生回路４００は、ゲート電極１０ｃ及び第１の可変抵抗６０に電気的に接続される。第１のゲート信号発生回路４００は、ゲート電極１０ｃに印加するゲート信号を発生する。第１のゲート信号発生回路４００は、ゲート信号のキャリア周波数を変更する機能を有する。
第１のゲート信号発生回路４００は、例えば、電子回路である。第１のゲート信号発生回路４００は、例えば、複数の素子がワンチップ化されたＩＣ、又は、複数の電子部品が配置された電子回路基板である。第１のゲート信号発生回路４００は、ゲート信号を発生することが可能であれば、その構成が限定されるものではない。例えば、制御部３００のマイクロコンピュータが第１のゲート信号発生回路４００の機能を包含していても構わない。
第２のゲート信号発生回路４０１は、ゲート電極２０ｃ及び第２の可変抵抗６１に電気的に接続される。第２のゲート信号発生回路４０１は、ゲート電極２０ｃに印加するゲート信号を発生する。第２のゲート信号発生回路４０１は、ゲート信号のキャリア周波数を変更する機能を有する。
第２のゲート信号発生回路４０１は、例えば、電子回路である。第２のゲート信号発生回路４０１は、例えば、複数の素子がワンチップ化されたＩＣ、又は、複数の電子部品が配置された電子回路基板である。第２のゲート信号発生回路４０１は、ゲート信号を発生することが可能であれば、その構成が限定されるものではない。例えば、制御部３００のマイクロコンピュータが第２のゲート信号発生回路４０１の機能を包含していても構わない。
制御部３００は、第１の測定部１０１の測定結果に基づき第１のゲート信号発生回路４００及び第２のゲート信号発生回路４０１を制御する機能を有する。制御部３００は、第１のゲート信号発生回路４００及び第２のゲート信号発生回路４０１が発生するゲート信号のキャリア周波数を変化させる機能を有する。以下、説明を簡易にするために、第１のゲート信号発生回路４００の制御を例に説明する。
制御部３００は、第１の測定部１０１の測定結果を、第１のゲート信号発生回路４００のゲート信号のキャリア周波数にフィードバックする。例えば、第１の測定部１０１で測定された電磁ノイズが目標値を超えた場合、制御部３００は、第１のゲート信号発生回路４００のゲート信号のキャリア周波数を所定の幅の間で周期的に変化させる。ゲート信号のキャリア周波数が所定の幅の間で周期的に変化することにより、電磁ノイズが平均化され、電磁ノイズのピーク値が低減する。
第２の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、サージ電圧測定部１００の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。したがって、サージ電圧の発生が抑制される。また、第１の測定部１０１の測定結果を第１のゲート信号発生回路４００のゲート信号のキャリア周波数にフィードバックする。したがって、電磁ノイズの発生が抑制される。
例えば、第１の測定部１０１で測定された電磁ノイズから算出される第１の可変抵抗６０の抵抗値の第２の下限値が、サージ電圧測定部１００で測定されたサージ電圧から算出された第１の可変抵抗６０の抵抗値の第１の下限値よりも大幅に大きいと仮定する。この場合、例えば、第１の可変抵抗６０の抵抗値を、電磁ノイズの抑制の観点から第２の下限値以上とする。そうすると、スイッチング速度が大幅に低下し、スイッチング損失が極めて大きくなるおそれがある。
第２の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、第１の可変抵抗６０の抵抗値を大きくすることなく、電磁ノイズの発生が抑制できる。したがって、スイッチング速度が低下することが抑制され、スイッチング損失が抑制される。
以上、第２の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、スイッチング損失の増大を抑制でき低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。また、第１の実施形態同様、半導体装置及び電力変換装置の回路設計の工程数が削減可能となる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、制御部は、第１の測定部の測定結果に基づきゲート信号発生回路を制御し、ゲート信号発生回路と同期させて可変抵抗を制御し、ゲート信号のパルス単位で可変抵抗の抵抗値を変化させる点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第１又は第２の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図４は、第３の実施形態の半導体装置の模式図である。第３の実施形態の電力変換装置は、図４の半導体装置を用いたインバータ回路である。第３の実施形態の半導体装置は、制御部３００の機能以外は、第２の実施形態と同様である。
制御部３００は、第１の測定部１０１の測定結果に基づき第１のゲート信号発生回路４００及び第２のゲート信号発生回路４０１を制御する機能を有する。制御部３００は、第１のゲート信号発生回路４００及び第２のゲート信号発生回路４０１と同期させて、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。制御部３００は、ゲート信号のパルス単位で第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の抵抗値を変化させる機能を有する。以下、説明を簡易にするために、第１のゲート信号発生回路４００と第１の可変抵抗６０の制御を例に説明する。
制御部３００は、第１の測定部１０１の測定結果を第１の可変抵抗６０にフィードバックする。フィードバックの際に、第１の可変抵抗６０の変化を第１のゲート信号発生回路４００の動作と同期させる。すなわち、第１のゲート信号発生回路４００が発生するゲート信号のパルス単位で第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させる。
図５は、第３の実施形態の半導体装置の動作の説明図である。図５は、ローサイドトランジスタ１０のゲート電極１０ｃに印加されるゲート信号のパルスを示す。図５（ａ）は第１の可変抵抗６０の制御を行わない場合、図５（ｂ）は第３の実施形態の第１の可変抵抗６０の制御を行った場合である。
図５（ａ）の場合、第１の可変抵抗６０の抵抗値はパルス毎に一定である。このため、パルス形状は一定に保たれる。
一方、図５（ｂ）の場合、１パルスおきに第１の可変抵抗６０の抵抗値を大きくするよう制御する。このため、１パルスおきにパルスの形状が変化する。１パルスおきにパルスの立ち上がりと立下りが緩やかになる。したがって、発生する電磁ノイズのピーク値が低減する。電磁ノイズのピーク値は、各パルスの発する電磁ノイズの時間平均として現れる。
第１の可変抵抗６０の抵抗値の変化は、必ずしも、１パルスおきに行われるものでなくてもかまわない。抵抗を変化させるパルスの割合は任意である。
第３の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、サージ電圧測定部１００の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。したがって、サージ電圧の発生が抑制される。また、第１の測定部１０１の測定結果をゲート信号のパルス単位で第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させるようにフィードバックする。したがって、電磁ノイズの発生が抑制される。
例えば、第１の可変抵抗６０の抵抗値を電磁ノイズの抑制の観点から大きくした場合、スイッチング速度が低下し、スイッチング損失が大きくなるおそれがある。ゲート信号のパルス単位で第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させることで、スイッチング速度が低下することが抑制され、スイッチング損失が抑制される。
以上、第３の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、スイッチング損失の増大を抑制でき低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。また、第１の実施形態同様、半導体装置及び電力変換装置の回路設計の工程数が削減可能となる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、第１の測定部に代えて、第２の測定部を備える点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図６は、第４の実施形態の半導体装置の模式図である。第４の実施形態の電力変換装置は、図６の半導体装置を用いたインバータ回路である。
第４の実施形態の半導体装置は、ローサイドトランジスタ１０（半導体素子）、ハイサイドトランジスタ２０、サージ電圧測定部１００、第２の測定部１０２、制御部３００、第１の可変抵抗６０、第２の可変抵抗６１、配線７０ａ、配線７０ｂを備える。
第２の測定部１０２は、コレクタ電極１０ｂに電気的に接続される配線７０ｂの電圧を測定する機能を有する。第２の測定部１０２は、例えば、電圧計である。第２の測定部１０２は、配線７０ｂに生ずる電圧を測定することが可能であれば、その構成が限定されるものではない。
制御部３００は、第２の測定部１０２の測定結果に基づき、配線７０ｂに生ずる電磁ノイズを予測する機能を有する。制御部３００は、配線７０ｂに生ずる電圧変化（ｄＶ／ｄｔ）から、配線７０ｂに生ずる電磁ノイズの大きさを予測する機能を有する。電圧変化が大きい場合、発生する電磁ノイズも大きくなる。
制御部３００は、第２の測定部１０２の測定結果に基づき第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。制御部３００は、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の抵抗値を変化させる機能を有する。以下、説明を簡易にするために、第１の可変抵抗６０の制御を例に説明する。
制御部３００は、第２の測定部１０２の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。例えば、第２の測定部１０２で測定された電圧変化から予測される電磁ノイズが目標値を超えた場合、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を上昇させる。
第１の可変抵抗６０の抵抗値を上昇させることで、ローサイドトランジスタ１０のゲート抵抗が高くなり、スイッチング速度が低下し、電磁ノイズの発生が抑制される。言い換えれば、配線７０ｂに生ずる電圧変化が小さくなり、電磁ノイズの発生が抑制される。
第４の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、サージ電圧測定部１００の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。したがって、サージ電圧の発生が抑制される。また、第２の測定部１０２の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。したがって、電磁ノイズの発生が抑制される。
以上、第４の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、スイッチング損失の増大を抑制でき低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。また、第１の実施形態同様、半導体装置及び電力変換装置の回路設計の工程数が削減可能となる。
（第５の実施形態）
第５の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、第１の測定部に代えて、第３の測定部を備える点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図７は、第５の実施形態の半導体装置の模式図である。第５の実施形態の電力変換装置は、図７の半導体装置を用いたインバータ回路である。
第５の実施形態の半導体装置は、ローサイドトランジスタ１０（半導体素子）、ハイサイドトランジスタ２０、サージ電圧測定部１００、第３の測定部１０３、制御部３００、第１の可変抵抗６０、第２の可変抵抗６１、配線７０ａ、配線７０ｂを備える。
第３の測定部１０３は、エミッタ電極１０ａに電気的に接続される配線７０ａに流れる電流を測定する機能を有する。第３の測定部１０３は、例えば、電流計である。第３の測定部１０３は、配線７０ａに生ずる電流を測定することが可能であれば、その構成が限定されるものではない。
制御部３００は、サージ電圧測定部１００の測定結果、及び、第３の測定部１０３の測定結果に基づき第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。制御部３００は、サージ電圧測定部１００の測定結果及び第３の測定部１０３の測定結果に基づき、回路のインダクタンスを算出する機能を有する。また、制御部３００は、算出したインダクタンスに基づき、ローサイドトランジスタ１０とハイサイドトランジスタ２０との間に生ずるサージ電圧を予測する機能を有する。制御部３００は、予測されたサージ電圧に基づき、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。
以下、説明を簡易にするために、第１の可変抵抗６０の制御を例に説明する。
サージ電圧は、インダクタンスと電流変化の積である。サージ電圧測定部１００で測定されるサージ電圧と、第３の測定部１０３で測定される電流変化（ｄｉ／ｄｔ）から、回路のインダクタンスが算出できる。
回路のインダクタンスの大きさが推定できると、生ずるサージ電圧を予測することが可能である。すなわち、電流変化が大きくなる、あるいは、インダクタンスが大きくなるなどの状態変化が起こった場合でも、発生するサージ電圧の予測が可能となる。
制御部３００は、第３の測定部１０３の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。例えば、第３の測定部１０３で測定された電圧変化から予測されるサージ電圧の情報を考慮して、制御部３００は、第１の可変抵抗６０を制御し、第１の可変抵抗６０の抵抗値を変化させる。したがって、精度の高いゲート抵抗へのフィードバックが可能となる。よって、更にサージ電圧の発生が抑制できるとともに、スイッチング損失を低減できる。
第５の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、サージ電圧測定部１００の測定結果を第１の可変抵抗６０の抵抗値にフィードバックする。したがって、サージ電圧の発生が抑制される。また、サージ電圧測定部１００の測定結果及び第１の測定部１０１の測定結果から予測されたサージ電圧を考慮して、第１の可変抵抗６０を制御する。したがって、
以上、第５の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、スイッチング損失の増大を抑制でき低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。また、第１の実施形態同様、半導体装置及び電力変換装置の回路設計の工程数が削減可能となる。
（第６の実施形態）
第６の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、第１の測定部、第２の測定部、第３の測定部を全て備える点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第１ないし第５の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図８は、第６の実施形態の半導体装置の模式図である。第６の実施形態の電力変換装置は、図８の半導体装置を用いたインバータ回路である。
第６の実施形態の半導体装置は、ローサイドトランジスタ１０（半導体素子）、ハイサイドトランジスタ２０、サージ電圧測定部１００、第１の測定部１０１、第２の測定部１０２、第３の測定部１０３、制御部３００、第１の可変抵抗６０、第２の可変抵抗６１、配線７０ａ、配線７０ｂ、第１のゲート信号発生回路４００、第２のゲート信号発生回路４０１を備える。
第１の測定部１０１は、トランジスタの動作に起因する電磁ノイズを測定する機能を有する。第１の測定部１０１は、例えば、電磁ノイズセンサである。
第２の測定部１０２は、コレクタ電極１０ｂに電気的に接続される配線７０ｂの電圧を測定する機能を有する。第２の測定部１０２は、電圧計である。
第３の測定部１０３は、エミッタ電極１０ａに電気的に接続される配線７０ａに流れる電流を測定する機能を有する。第３の測定部１０３は、電流計である。
制御部３００は、サージ電圧測定部１００の測定結果に基づき、第１の可変抵抗６０、第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。制御部３００は、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の抵抗値を変化させて、サージ電圧の発生を抑制する。
制御部３００は、例えば、第１の測定部１０１、第２の測定部１０２の測定結果に基づき、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。制御部３００は、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の抵抗値を変化させて、電磁ノイズの発生を抑制する。
また、制御部３００は、例えば、第１の測定部１０１、第２の測定部１０２の測定結果に基づき、第１のゲート信号発生回路４００及び第２のゲート信号発生回路４０１を制御する機能を有する。制御部３００は、ゲート信号のキャリア周波数を変化させ、電磁ノイズの発生を抑制する。
また、制御部３００は、例えば、第１の測定部１０１、第２の測定部１０２の測定結果に基づき、第１のゲート信号発生回路４００及び第２のゲート信号発生回路４０１と同期させて、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。制御部３００は、ゲート信号のパルス単位で第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の抵抗値を変化させて、電磁ノイズの発生を抑制する。
制御部３００は、第３の測定部１０３の測定結果に基づき、ローサイドトランジスタ１０とハイサイドトランジスタ２０との間に生ずるサージ電圧を予測する機能を有する。制御部３００は、配線７０ａに生ずる電流変化から、ローサイドトランジスタ１０とハイサイドトランジスタ２０との間に生ずるサージ電圧を予測する。
制御部３００は、サージ電圧測定部１００の測定結果及び第３の測定部１０３の測定結果から得られるサージ電圧の予測に基づき、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１を制御する機能を有する。制御部３００は、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の抵抗値を変化させて、サージ電圧の発生を抑制する。
第６の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、第１の測定部１０１、第２の測定部１０２、第３の測定部１０３を全て備えることで、第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の抵抗値の設定の自由度が高くなる。したがって、スイッチング速度の最適解が得やすくなる。よって、更に低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。
以上、第６の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、スイッチング損失の増大を抑制でき低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。また、第１の実施形態同様、半導体装置及び電力変換装置の回路設計の工程数が削減可能となる。
（第７の実施形態）
第７の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、サージ電圧測定部１００の具体的な回路構成を示す点で、第１ないし第６の実施形態と異なっている。以下、第１ないし第６の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図９は、第７の実施形態のサージ電圧測定部１００の回路図である。
サージ電圧測定部１００は、ダイオード１１１、電気抵抗１１２、キャパシタ１１３、キャパシタ１１４、スイッチング素子１１５、サンプルホールド回路１１６、スイッチング素子１１７、入力端子Ａ、入力端子Ｂ、入力端子Ｉ、検出端子Ｄを備える。
サンプルホールド回路１１６は、オペアンプ１１６ａ、ダイオード１１６ｂ、キャパシタ１１６ｃで構成される。
サージ電圧測定部１００の入力端子Ａは、直流電源の正極に電気的に接続される。サージ電圧測定部１００の入力端子Ｂは、直流電源の負極に電気的に接続される。
サージ電圧測定部１００の入力端子Ｉは、ローサイドトランジスタ１０のコレクタ電極１０ｂ、及び、ハイサイドトランジスタ２０のエミッタ電極２０ａに電気的に接続される。
サージ電圧測定部１００の検出端子Ｄから、サージ電圧の検出結果が出力される。
なお、スイッチング素子１１５及びスイッチング素子１１７のオン・オフ動作は、例えば、スイッチング制御部５０で制御される。
第７の実施形態のサージ電圧測定部１００によれば、ダイオード１１１の整流作用により、サージ電圧のピーク値を一定の時間維持し、かつ、キャパシタ１１３とキャパシタ１１４の容量分割により、サージ電圧のピーク値を低減させて検出できる。したがって、パワートランジスタに生ずる高電圧かつ短時間のサージ電圧の、ピーク値を直接検出するサージ電圧検出回路を実現することが可能となる。
以上、第７の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、スイッチング損失の増大を抑制でき低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。また、第１の実施形態同様、半導体装置及び電力変換装置の回路設計の工程数が削減可能となる。
（第８の実施形態）
第８の実施形態の半導体装置及び電力変換装置は、サージ電圧測定部１００の具体的な回路構成を示す点で、第１ないし第６の実施形態と異なっている。以下、第１ないし第６の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する。
図１０は、第８の実施形態のサージ電圧測定部１００の回路図である。
サージ電圧測定部１００は、第１のキャパシタ２１２、第１のダイオード２１４、第２のダイオード２１６、第２のキャパシタ２１８、サンプルホールド回路２２１、スイッチ２２２、入力端子Ａ、入力端子Ｂ、検出端子Ｄを備える。
サージ電圧測定部１００の入力端子Ａは、ローサイドトランジスタ１０のコレクタ電極１０ｂ、及び、ハイサイドトランジスタ２０のエミッタ電極２０ａに電気的に接続される。サージ電圧測定部１００の入力端子Ｂは、直流電源の負極に電気的に接続される。
サージ電圧測定部１００の検出端子Ｄから、サージ電圧の検出結果が出力される。
なお、スイッチ２２２のオン・オフ動作は、例えば、スイッチング制御部５０で制御される。
第８の実施形態のサージ電圧測定部１００によれば、第１のキャパシタ２１２により変位電流を流し、第２のキャパシタ２１８で電荷を蓄積させる。そして、電荷の蓄積により増加した電圧をサンプルホールド回路２２１で検出する。第２のキャパシタ２１８に蓄積された電荷の放電は、第１のダイオード２１４により抑制される。サージが消失する際には、第１のキャパシタ２１２から入力端子Ａの方への電流が流れる。この電流の流れは、第２のダイオード２１６により保証される。したがって、パワートランジスタに生ずる高電圧かつ短時間のサージ電圧の、ピーク値を直接検出するサージ電圧検出回路を実現することが可能となる。
以上、第８の実施形態の半導体装置及び電力変換装置によれば、スイッチング損失の増大を抑制でき低損失な半導体装置及び電力変換装置が実現できる。また、第１の実施形態同様、半導体装置及び電力変換装置の回路設計の工程数が削減可能となる。
（第９の実施形態）
第９の実施形態の駆動装置は、第１の実施形態の電力変換装置を備える駆動装置である。
図１１は、第９の実施形態の駆動装置の模式図である。駆動装置１０００は、モーター３４０と、インバータ回路２１０を備える。インバータ回路２１０から出力される交流電圧により、モーター３４０が駆動する。
第９の実施形態によれば、低損失なインバータ回路２１０を備えることで、駆動装置１０００の特性が向上する。
（第１０の実施形態）
第１０の実施形態の車両は、第１の実施形態の電力変換装置を備える車両である。
図１２は、第１０の実施形態の車両の模式図である。第１０の実施形態の車両１１００は、鉄道車両である。車両１１００は、モーター３４０と、インバータ回路２１０を備える。
インバータ回路２１０から出力される交流電圧により、モーター３４０が駆動する。モーター３４０により車両１１００の車輪９０が回転する。
第１０の実施形態によれば、低損失なインバータ回路２１０を備えることで、車両１１００の特性が向上する。
（第１１の実施形態）
第１１の実施形態の車両は、第１の実施形態の電力変換装置を備える車両である。
図１３は、第１１の実施形態の車両の模式図である。第１１の実施形態の車両１２００は、自動車である。車両１２００は、モーター３４０と、インバータ回路２１０を備える。
インバータ回路２１０から出力される交流電圧により、モーター３４０が駆動する。モーター３４０により車両１２００の車輪９０が回転する。
第１１の実施形態によれば、低損失なインバータ回路２１０を備えることで、車両１２００の特性が向上する。
（第１２の実施形態）
第１２の実施形態の昇降機は、第１の実施形態の電力変換装置を備える昇降機である。
図１４は、第１２の実施形態の昇降機（エレベータ）の模式図である。第１２の実施形態の昇降機１３００は、かご６１０、カウンターウエイト６１２、ワイヤロープ６１４、巻上機６１６、モーター３４０と、インバータ回路２１０を備える。
インバータ回路２１０から出力される交流電圧により、モーター３４０が駆動する。モーター３４０により巻上機６１６が回転し、かご６１０が昇降する。
第１２の実施形態によれば、低損失なインバータ回路２１０を備えることで、昇降機１３００の特性が向上する。
第１ないし第８の実施形態では、制御部３００が第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１の両方、又は、第１のゲート信号発生回路４００及び第２のゲート信号発生回路４０１の両方を制御する場合を例に説明した。しかし、制御部３００が第１の可変抵抗６０及び第２の可変抵抗６１のいずれか一方、又は、第１のゲート信号発生回路４００及び第２のゲート信号発生回路４０１のいずれか一方を制御する構成とすることも可能である。
第１ないし第８の実施形態では、電力変換装置としてインバータ回路を例に説明したが、電力変換装置としてＤＣ−ＤＣコンバータを適用することも可能である。また、電力変換装置の半導体素子を制御する場合を例に説明したが、電力変換装置以外に使用される半導体素子を制御する場合にも本発明を適用することも可能である。
第１ないし第８の実施形態では、半導体素子の一例としてＩＧＢＴを例に説明したが、半導体素子は必ずしもＩＧＢＴに限定されることはない。例えば、Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＭＯＳＦＥＴ）等、その他の半導体素子を適用することが可能である。
第１ないし第８の実施形態の半導体素子は、例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｓｉから選択される少なくとも一種の半導体層を備える。第１ないし第８の実施形態の半導体素子は、例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ、又は、Ｓｉを用いて形成されている。
第９ないし第１２の実施形態では、第１の実施形態の電力変換装置を適用する場合を例に説明したが、第２ないし第８の実施形態の電力変換装置を適用することも可能である。
第９ないし第１２の実施形態において、本発明の半導体装置及び電力変換装置を駆動装置、車両、又は、エレベータに適用する場合を例に説明したが、本発明の半導体装置及び電力変換装置を例えば、太陽光発電システムのパワーコンディショナー等に適用することも可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０ ローサイドトランジスタ（半導体素子）
１０ａ エミッタ電極（第１の電極）
１０ｂ コレクタ電極（第２の電極）
１０ｃ ゲート電極（ゲート電極）
２０ ハイサイドトランジスタ
２０ａ エミッタ電極
２０ｂ コレクタ電極
２０ｃ ゲート電極
３０ 直流電源
４０ 平滑キャパシタ
５０ スイッチング制御部
６０ 第１の可変抵抗（可変抵抗）
６１ 第２の可変抵抗
７０ａ 配線
７０ｂ 配線
９０ 車輪
１００ サージ電圧測定部
１０１ 第１の測定部
１０２ 第２の測定部
１０３ 第３の測定部
１１２ 電気抵抗
１１３ キャパシタ
１１４ キャパシタ
１１５ スイッチング素子
１１６ サンプルホールド回路
１１６ａ オペアンプ
１１６ｂ ダイオード
１１６ｃ キャパシタ１１６
１１７ スイッチング素子
２１０ インバータ回路（電力変換装置）
２１２ 第１のキャパシタ
２１４ 第１のダイオード
２１６ 第２のダイオード
２１８ 第２のキャパシタ
２２１ サンプルホールド回路
２２２ スイッチ
３００ 制御部
３４０ モーター
４００ 第１のゲート信号発生回路（ゲート信号発生回路）
４０１ 第２のゲート信号発生回路
１０００ 駆動装置
１１００ 車両
１２００ 車両
１３００ 昇降機

Claims (12)

  1. 第１の電極、第２の電極、及び、ゲート電極を有する半導体素子と、
    前記第１の電極及び前記第２の電極のいずれか一方に電気的に接続され、サージ電圧を測定するサージ電圧測定部と、
    前記半導体素子の動作に起因する電磁ノイズを測定する第１の測定部、前記第１の電極又は前記第２の電極に電気的に接続された配線の電圧を測定する第２の測定部、前記第１の電極又は前記第２の電極に電気的に接続される配線の電流を測定する第３の測定部から選ばれる少なくともいずれか一つの測定部と、
    前記ゲート電極に電気的に接続された可変抵抗と、
    前記サージ電圧測定部、及び、前記少なくともいずれか一つの測定部の測定結果に基づき前記可変抵抗を制御し、前記可変抵抗の抵抗値を変化させる制御部と、
    を備える半導体装置。
  2. 前記ゲート電極に印加するゲート信号を発生するゲート信号発生回路を、更に備え、
    前記少なくともいずれか一つの測定部が前記第１の測定部及び前記第２の測定部の少なくともいずれか一方を含み、
    前記制御部は、前記第１の測定部及び前記第２の測定部の少なくともいずれか一方の測定結果に基づき前記ゲート信号発生回路を制御し、前記ゲート信号のキャリア周波数を変化させる請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記ゲート電極に印加するゲート信号を発生するゲート信号発生回路を、更に備え、
    前記少なくともいずれか一つの測定部が前記第１の測定部及び前記第２の測定部の少なくともいずれか一方を含み、
    前記制御部は、前記第１の測定部及び前記第２の測定部の少なくともいずれか一方の測定結果に基づき、前記ゲート信号発生回路と同期させて前記可変抵抗を制御し、前記ゲート信号のパルス単位で前記可変抵抗の抵抗値を変化させる請求項１記載の半導体装置。
  4. 前記制御部は、前記サージ電圧測定部の測定結果から前記可変抵抗の抵抗値の第１の下限値と、前記少なくともいずれか一つの測定部から求められる前記可変抵抗の抵抗値の第２の下限値とを算出し、前記第１の下限値と前記第２の下限値とを比較し、前記可変抵抗の抵抗値が前記第１の下限値と前記第２の下限値のうちの高い方の抵抗値以上の抵抗値となるよう制御する請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の半導体装置。
  5. 前記少なくともいずれか一つの測定部は、前記第２の測定部を含み、
    前記制御部は前記第２の測定部の測定結果から発生する電磁ノイズを予測し、予測された電磁ノイズに基づき、前記可変抵抗の抵抗値を変化させる請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
  6. 前記少なくともいずれか一つの測定部は、前記第３の測定部を含み、
    前記制御部は、前記サージ電圧測定部の測定結果と前記第３の測定部の測定結果からインダクタンスを算出し、前記インダクタンスに基づき、前記可変抵抗の抵抗値を変化させる請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の半導体装置。
  7. 前記半導体素子の材料はＳｉＣ、ＧａＮ、Ｓｉから選択される少なくとも一種の半導体層を備える請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の半導体装置。
  8. 前記半導体素子は、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＩＧＢＴ）である請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の半導体装置。
  9. 請求項１ないし請求項８いずれか一項記載の半導体装置を備える電力変換装置。
  10. 請求項９記載の電力変換装置を備える駆動装置。
  11. 請求項９記載の電力変換装置を備える車両。
  12. 請求項９記載の電力変換装置を備える昇降機。
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