JP7078619B2 - 並列逆導通igbtおよびワイドバンドギャップスイッチのスイッチング - Google Patents
並列逆導通igbtおよびワイドバンドギャップスイッチのスイッチング Download PDFInfo
- Publication number
- JP7078619B2 JP7078619B2 JP2019524904A JP2019524904A JP7078619B2 JP 7078619 B2 JP7078619 B2 JP 7078619B2 JP 2019524904 A JP2019524904 A JP 2019524904A JP 2019524904 A JP2019524904 A JP 2019524904A JP 7078619 B2 JP7078619 B2 JP 7078619B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reverse conduction
- igbt
- reverse
- gate signal
- wide bandgap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 88
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 16
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/12—Modifications for increasing the maximum permissible switched current
- H03K17/122—Modifications for increasing the maximum permissible switched current in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/12—Modifications for increasing the maximum permissible switched current
- H03K17/127—Modifications for increasing the maximum permissible switched current in composite switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/74—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0036—Means reducing energy consumption
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
10’ BIGT
12 コレクタ、第1の平面端子
14 エミッタ、第2の平面端子
16 ゲート
18 n+型ドープ領域
20 p型ドープ領域
22 n型ベース層
24 n型バッファ層
26 p型ドープ領域
28 n型ドープ領域
30 逆導通ダイオード、内部逆並列ダイオード
32 SiC MOSFET
34 ドレイン、第1の平面端子
36 ソース、第2の平面端子
38 ゲート
40 n+型ドープ領域
42 p型ドープ領域
44 n型ベース層
46 n+型ドープ層
48 逆導通ダイオード、内部逆並列ダイオード、内部ボディダイオード
50 逆導通IGBT領域
52 通常IGBT領域
54 ハーフブリッジ
56 半導体モジュール/複合型半導体スイッチ
58 中点
60 電圧源
62 ゲートコントローラ
64 上位のコントローラ
UR 逆モジュール電圧
IR 逆モジュール電流
tS 逆導通開始時間
tE 逆導通終了時間
VGE 逆導通IGBT用のゲート信号
VGS ワイドバンドギャップMOSFET用のゲート信号
tbl ブランキング期間
te 抽出期間
Claims (16)
- ワイドバンドギャップMOSFET(32)に並列に接続されている逆導通IGBT(10、10’)を用いて半導体モジュール(56)を動作させる方法であって、
前記逆導通IGBT(10、10’)および前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)は、それぞれ、内部逆並列ダイオード(30、48)を含んでいる、方法において、前記方法は、
前記半導体モジュール(56)が前記内部逆並列ダイオード(30、48)の導通方向である逆方向への電流(IR)の導通を開始する逆導通開始時間(tS)を求めるステップと、
前記逆導通開始時間(tS)後に、前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)に正のゲート信号(VGS)を印加するステップと、
前記逆導通開始時間(tS)に基づいて、前記半導体モジュール(56)が前記逆方向における電流(IR)の導通を終了する逆導通終了時間(tE)を求めるステップであって、前記逆導通終了時間(tE)を、前記逆導通開始時間(tS)へのオフセットの加算によって求めるステップと、
前記逆導通終了時間(tE)前のブランキング期間(tbl)に、前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)を阻止状態に切り替えるように適合されている低減されたゲート信号(VGS)を、前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)に印加するステップと、
を含む方法。 - 前記正のゲート信号(VGS)を、前記逆導通開始時間(tS)後のブランキング期間(tbl)に、前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)に印加する、
請求項1記載の方法。 - 前記逆導通IGBT(10、10’)に対する低減されたゲート信号(VGE)を、前記逆導通開始時間(tS)と前記逆導通終了時間(tE)との間に維持し、
前記低減されたゲート信号(VGE)は、前記逆導通IGBT(10、10’)を阻止状態に切り替えるように適合されている、
請求項1または2記載の方法。 - 前記方法は、
前記逆導通終了時間(tE)前の前記ブランキング期間(tbl)より前の抽出期間(te)に、前記逆導通IGBT(10、10’)に正のゲート信号(VGE)を印加するステップと、
前記逆導通終了時間(tE)前の前記ブランキング期間(tbl)に、前記逆導通IGBT(10、10’)に、低減されたゲート信号(VGE)を印加するステップと、
をさらに含む、
請求項1または2記載の方法。 - 前記ブランキング期間(tbl)は、14μsよりも短い、
請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。 - 前記抽出期間(te)は、10μsと90μsとの間である、
請求項4記載の方法。 - 前記逆導通IGBT(10、10’)の前記正のゲート信号(VGE)は、前記逆導通IGBT(10、10’)の閾値電圧より高い電圧を有する、
請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)の前記正のゲート信号(VGS)は、前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)の閾値電圧より高い電圧を有する、
請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 前記逆導通IGBT(10、10’)の低減されたゲート信号(VGE)は、
0V以下の電圧、および、
前記逆導通IGBT(10、10’)の閾値電圧より低い電圧、
のうちの少なくとも一方である、
請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)の前記低減されたゲート信号(VGE)は、
0V以下の電圧、および、
前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)の閾値電圧より低い電圧、
のうちの少なくとも一方である、
請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。 - 前記逆導通IGBTは、1つのチップにおいて組み合わされたIGBT(52)と逆導通IGBT(50)とを有する、SiベースのBIGT(10’)である、
請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)は、SiCまたはGaNを基礎とする、
請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。 - 前記逆導通開始時間(t S )および前記逆導通終了時間(t E )は、前記半導体モジュール(56)を流れる電流の測定値に基づいて決定され、
前記測定値を未来の時点に外挿することによって、電流の未来の時点のゼロクロッシングを求める、請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。 - 半導体モジュール(56)において、
内部逆並列ダイオード(30)を備えた逆導通IGBT(10、10’)と、
内部逆並列ダイオード(48)を有しており、前記逆導通IGBT(10、10’)に並列に接続されているワイドバンドギャップMOSFET(32)と、
ゲート信号(VGE)を前記逆導通IGBT(10、10’)に供給し、異なるゲート信号(VGS)を前記ワイドバンドギャップMOSFET(32)に供給するコントローラ(62)と、
を含んでおり、
前記半導体モジュールは、請求項1から13までのいずれか1項記載の方法を実施するように適合されている、
半導体モジュール(56)。 - 前記コントローラ(62)は、前記半導体モジュール(56)を流れる電流の測定値に基づいて前記逆導通開始時間(t S )および前記逆導通終了時間(t E )を求め、前記測定値を未来の時点に外挿することによって、電流の未来の時点のゼロクロッシングを求める、請求項14に記載の半導体モジュール(56)。
- 直列に接続されている、請求項14または請求項15に記載の半導体モジュール(56)を2つ含んでいるハーフブリッジ(54)。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16198704.5 | 2016-11-14 | ||
EP16198704 | 2016-11-14 | ||
PCT/EP2017/079125 WO2018087374A1 (en) | 2016-11-14 | 2017-11-14 | Switching of paralleled reverse conducting igbt and wide bandgap switch |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019536407A JP2019536407A (ja) | 2019-12-12 |
JP7078619B2 true JP7078619B2 (ja) | 2022-05-31 |
Family
ID=57321184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019524904A Active JP7078619B2 (ja) | 2016-11-14 | 2017-11-14 | 並列逆導通igbtおよびワイドバンドギャップスイッチのスイッチング |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11043943B2 (ja) |
EP (1) | EP3539215B1 (ja) |
JP (1) | JP7078619B2 (ja) |
CN (1) | CN109983697B (ja) |
WO (1) | WO2018087374A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019107112B3 (de) * | 2019-03-20 | 2020-07-09 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Schaltvorrichtung, Spannungsversorgungssystem, Verfahren zum Betreiben einer Schaltvorrichtung und Herstellverfahren |
US11519954B2 (en) | 2019-08-27 | 2022-12-06 | Analog Devices International Unlimited Company | Apparatus and method to achieve fast-fault detection on power semiconductor devices |
CN113114061B (zh) * | 2021-03-26 | 2022-06-24 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 变换器及抑制变换器的环流干扰的方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006271158A (ja) | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Aisin Seiki Co Ltd | アクチュエータ駆動システム |
US20120057387A1 (en) | 2010-08-10 | 2012-03-08 | Jih-Sheng Lai | Hybrid switch for resonant power converters |
WO2013150567A1 (ja) | 2012-04-06 | 2013-10-10 | 三菱電機株式会社 | 複合半導体スイッチ装置 |
JP2014130909A (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置 |
JP2016522661A (ja) | 2013-04-05 | 2016-07-28 | エービービー テクノロジー エルティーディー. | Rc−igbtスイッチングパルス制御 |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5030844A (en) * | 1990-06-25 | 1991-07-09 | Motorola, Inc. | DC power switch with inrush prevention |
GB2277215B (en) * | 1993-04-16 | 1997-04-23 | Marconi Gec Ltd | A power control switch |
US5602897A (en) * | 1995-06-29 | 1997-02-11 | Picker International, Inc. | High-voltage power supply for x-ray tubes |
DE19741655A1 (de) * | 1997-03-12 | 1999-03-25 | Ascom Frako Gmbh | Schaltung zur stufenlosen direkten oder indirekten Variation des durch einen von einer Netz-Gleich- oder -Wechselspannung oder einer beliebigen Kombination derselben betriebenen Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms |
CN1174542C (zh) * | 1999-09-16 | 2004-11-03 | Tdk股份有限公司 | 电力变换装置的开关电路 |
JP2004334030A (ja) * | 2003-05-09 | 2004-11-25 | Fujitsu Hitachi Plasma Display Ltd | プラズマディスプレイ装置 |
KR100589363B1 (ko) * | 2003-10-16 | 2006-06-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 플라즈마 디스플레이 패널의 스위칭 소자 |
US7417409B2 (en) * | 2005-03-07 | 2008-08-26 | One More Time Llc | Power losses reduction in switching power converters |
JP4815885B2 (ja) * | 2005-06-09 | 2011-11-16 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置の制御方法 |
US7741883B2 (en) * | 2008-05-21 | 2010-06-22 | Honeywell International Inc. | Method of switching and switching device for solid state power controller applications |
DK2249392T3 (da) | 2009-04-29 | 2020-08-17 | Abb Power Grids Switzerland Ag | Omvendt ledende halvlederenhed |
US8582331B2 (en) * | 2009-07-20 | 2013-11-12 | Vincotech Holdings S.à.r.l. | Inverter topologies usable with reactive power |
WO2011096232A1 (ja) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | パナソニック株式会社 | 電力変換装置 |
US8400123B2 (en) * | 2010-06-28 | 2013-03-19 | Infineon Technologies Austria Ag | Voltage converter and voltage conversion method |
US9030054B2 (en) | 2012-03-27 | 2015-05-12 | Raytheon Company | Adaptive gate drive control method and circuit for composite power switch |
JP5863599B2 (ja) * | 2012-08-21 | 2016-02-16 | 三菱電機株式会社 | パワーモジュール |
US9276401B2 (en) * | 2013-06-28 | 2016-03-01 | Hamilton Sundstrand Corporation | Solid state circuit-breaker switch devices |
WO2016000840A1 (en) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | Abb Technology Ag | Power semiconductor module |
EP3012977A1 (en) * | 2014-10-24 | 2016-04-27 | ABB Technology AG | Method for switching a semiconductor module, semiconductor module and half-bridge |
DE102014226475B3 (de) * | 2014-12-18 | 2016-05-12 | Airbus Defence and Space GmbH | Gleichstromschaltvorrichtung und Verfahren zur Steuerung |
JP6601086B2 (ja) * | 2015-09-16 | 2019-11-06 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
GB201522651D0 (en) * | 2015-12-22 | 2016-02-03 | Rolls Royce Controls & Data Services Ltd | Solid state power control |
DE102016111127A1 (de) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | Infineon Technologies Ag | Elektrische Baugruppe, die eine bipolare Transistorvorrichtung mit isoliertem Gate und eine Transistorvorrichtung mit breiter Bandlücke enthält |
-
2017
- 2017-11-14 CN CN201780070375.7A patent/CN109983697B/zh active Active
- 2017-11-14 WO PCT/EP2017/079125 patent/WO2018087374A1/en active Application Filing
- 2017-11-14 EP EP17800494.1A patent/EP3539215B1/en active Active
- 2017-11-14 JP JP2019524904A patent/JP7078619B2/ja active Active
-
2019
- 2019-05-14 US US16/411,716 patent/US11043943B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006271158A (ja) | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Aisin Seiki Co Ltd | アクチュエータ駆動システム |
US20120057387A1 (en) | 2010-08-10 | 2012-03-08 | Jih-Sheng Lai | Hybrid switch for resonant power converters |
WO2013150567A1 (ja) | 2012-04-06 | 2013-10-10 | 三菱電機株式会社 | 複合半導体スイッチ装置 |
JP2014130909A (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置 |
JP2016522661A (ja) | 2013-04-05 | 2016-07-28 | エービービー テクノロジー エルティーディー. | Rc−igbtスイッチングパルス制御 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018087374A1 (en) | 2018-05-17 |
CN109983697B (zh) | 2023-03-21 |
EP3539215A1 (en) | 2019-09-18 |
EP3539215B1 (en) | 2020-01-22 |
US20190273493A1 (en) | 2019-09-05 |
US11043943B2 (en) | 2021-06-22 |
CN109983697A (zh) | 2019-07-05 |
JP2019536407A (ja) | 2019-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9041456B2 (en) | Power semiconductor device | |
US8766702B2 (en) | Power semiconductor device having plurality of switching elements connected in parallel | |
US8351231B2 (en) | Power conversion device | |
CN107317461B (zh) | 电力转换装置 | |
JP6656414B2 (ja) | 半導体装置の駆動方法および駆動回路 | |
US9881916B2 (en) | Semiconductor device | |
US20110215746A1 (en) | Semiconductor device | |
KR102178107B1 (ko) | 프리휠링 SiC 다이오드를 갖는 RC-IGBT | |
JP7078619B2 (ja) | 並列逆導通igbtおよびワイドバンドギャップスイッチのスイッチング | |
US20170366180A1 (en) | Electric Assembly Including an Insulated Gate Bipolar Transistor Device and a Wide-Bandgap Transistor Device | |
US11394194B2 (en) | Semiconductor device with surge current protection | |
JP7047898B2 (ja) | スイッチング装置及びスイッチング装置の制御方法 | |
JP6542174B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の制御方法 | |
JP6884186B2 (ja) | 双方向スイッチ | |
JP2020513689A (ja) | 高電圧および高電流スイッチング用の電源デバイス | |
EP3012977A1 (en) | Method for switching a semiconductor module, semiconductor module and half-bridge | |
WO2016030998A1 (ja) | 電力変換装置、モータ装置および逆変換器モジュール | |
US10027218B2 (en) | Power semiconductor element driving circuit | |
JP6444719B2 (ja) | 半導体遮断器 | |
WO2024057598A1 (ja) | 半導体スイッチング素子のゲート駆動回路、電動機制御システムおよび半導体装置 | |
US10917085B2 (en) | Method for actuating reverse-conducting semiconductor switches arranged in parallel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190717 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20200619 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20200623 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20200623 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201026 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211022 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211116 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20211129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220201 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220420 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220519 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7078619 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |