JPH06261556A

JPH06261556A - 半導体スイッチ装置

Info

Publication number: JPH06261556A
Application number: JP5043514A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Igarashi; 誠一五十嵐
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】各スイッチング素子に流れる電流を等しくする
とともに、各スイッチング素子を接続する導体のリアク
タンスを減らして、スイッチング素子の転流時における
サージ電圧を抑える。【構成】スイッチング素子１のコレクタ端子相互を端子
を分岐端子部３ｂを介して直流入力導体３にそれぞれ接
続する。スイッチング素子２のエミッタ端子相互も、直
流入力導体３と対称的な直流入力導体３でそれぞれ接続
し、直流入力導体３，４は隣接して平行に配設する。ス
イッチング素子１のエミッタ端子は、接続導体５Ｃの片
側を介して交流導体５Ａに接続し、スイッチング素子２
のコレクタ端子は、接続導体５Ｃの他側を介して交流導
体５Ｂに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体スイッチ素子を
直並列に接続した半導体スイッチ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、半導体装置においては、
電力変換器の高性能化のために、高速スイッチング素子
を使った高周波ＰＷＭ制御方式の採用が増え、半導体装
置の大容量化に伴い、大容量の素子を並列に接続して用
いられている。また、高周波ＰＷＭ制御方式の半導体装
置では、高速スイッチング素子間を接続する導体のリア
クタンスを減らして、スイッチング時に発生するサージ
電圧を抑える必要があるので、高速スイッチング素子
は、互いに近接して取り付けられている。

【０００３】従来の半導体スタックの一例を図５，図６
及び図７で説明する。図５は、三相ブリッジ又は単相ブ
リッジ回路の部分接続図で、直流電源Ｐ，Ｎに接続され
る上、下の２アームで、それぞれのアームのスイッチン
グ素子１，２は６並列の例を示す。図６は、図５で示し
た部分接続図の半導体スタックを示す平面図、図７は図
６の右側面拡大詳細図である。

【０００４】図５，図６及び図７において、スイッチン
グ素子１，２は、図６及び図７に示すように、ヒートシ
ンク６に対して２アームの３個並列分のスイッチング素
子が配置され、ヒートシンク６の背面側にも同様に２ア
ーム分のスイッチング素子が配置され、直流入力導体1
3，14と上下アーム間を接続する交流導体15により６個
並列に接続されている。

【０００５】図６及び図７において、直流入力端子９，
10は、６個が並列に接続されたスイッチング素子１，２
の中間点にあって右側に設けられ、交流端子部11は、図
６において左端に位置していることから、スイッチング
素子１，２の直流入力端子９，10から交流端子部11まで
の接続導体長がそれぞれ等しくなるように構成している
ため、並列に接続された各スイッチング素子１，２を流
れる電流も等しくなる。又、直流入力端子９，10と交流
端子部11間の接続導体長も最短となるため、リアクタン
スもある程度は抑えることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された半導体スイッチ装置においては、各素子を流
れる電流は確かに等しくなり、交流導体５には、スイッ
チ素子１のエミッタ端子とスイッチ素子２のコレクタ端
子を接続するために、幅の広い交流導体５が使われてい
るので、リアクタンスも僅かである。しかし、高周波Ｐ
ＷＭスイッチング時に発生するサージ電圧を更に抑え、
図示しないスナバ回路で消費されるエネルギーを更に抑
えることができ、電力変換装置の効率を更に上げること
が要請されている。

【０００７】そこで、本発明の目的は、各スイッチング
素子に流れる電流を均一にするとともに、各スイッチン
グ素子の間を接続する導体を最短にすることができ、リ
アクタンスを減らし、スイッチング素子の転流時におけ
るサージ電圧を更に抑制することのできる半導体スイッ
チ装置を得ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、直列に接続される一対の素子が複数隣接され、片側
の素子のコレクタが片側の直流導体に接続され、他側の
素子のエミッタが他側の直流導体に接続され、片側の素
子のエミッタと他側の素子のコレクタが交流導体に接続
された半導体スイッチ装置において、片側の直流導体と
他側の直流導体を平行に隣接し、交流導体を一対の交流
導体に分割したことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、直列に接
続される一対の素子が複数隣接され、片側の素子のコレ
クタが片側の直流導体に接続され、他側の素子のエミッ
タが他側の直流導体に接続され、片側の素子のエミッタ
と他側の素子のコレクタが交流導体に接続された半導体
スイッチにおいて、片側の直流導体と他側の直流導体を
平行に隣接した一対の共通入力導体とこの共通入力導体
から分岐した複数の分岐導体で構成し、交流導体を一対
の交流導体に分割し、この交流導体間を接続する複数の
接続導体を分岐導体と平行に隣接したことを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明においては、片側の直流
導体と他側の直流導体に流れる電流は、方向が反対で値
が等しくなる。

【００１１】また、請求項２に記載の発明においては、
片側の直流導体と他側の直流導体に流れる電流は、方向
が反対で値が等しく、分岐導体と接続導体を流れる電流
も方向が反対で値が等しくなり、分岐導体を流れる電流
の方向と交流導体を流れる電流の方向は、直交する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の半導体スイッチ装置の一実施
例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の半導体
スイッチ装置を示す接続図で、従来の技術で説明した図
５に対応する図である。また、図２は、図１で示した接
続図の半導体スイッチ装置をスタック７に組み込んだ状
態を示す平面図で、同じく図６に対応する図であり、図
３（ａ）は、図２の右側面図で図７に対応し、図３
（ｂ）は、図２のＡ−Ａ断面図である。

【００１３】図１，図２及び図３において、スイッチン
グ素子１のエミッタ端子とスイッチング素子２のコレク
タ端子の上面には、図４で示すような銅板で製作された
接続導体20が載置され、この接続導体20に設けられた接
続穴５ｃで互いに直並列に接続されている。

【００１４】この接続導体20には、図４（ｄ）で示すよ
うに、略Ｌ字形に折り曲げられた交流導体５Ａ，５Ｂが
平行に形成され、これらの交流導体５Ａ，５Ｂの間に
は、図４（ｃ）に示すように、略Ｃ形に折曲された３本
の接続導体５Ｃが図２で示すスイッチング素子１，２の
左右方向の取付間隔と等間隔に交流導体５Ａ，５Ｂを結
んでこの交流導体５Ａ，５Ｂと直交方向に形成されてい
る。

【００１５】このうち、各接続導体５Ｃには、一対の接
続穴５ｃがスイッチング素子１のエミッタ端子とスイッ
チング素子２のコレクタ端子の間隔と等間隔に対称的に
それぞれ形式され、接続導体５Ａ，５Ｂにも、接続穴５
ｃと対向する位置に、締付工具（例えば、ドライバー）
の先端を挿入するための貫通穴５ａがそれぞれ形成され
ている。接続導体５Ａ，５Ｂの左端には、貫通穴５ｄが
形成され、この貫通穴５ｄには、接続導体５Ｄが図２に
示すように接続され、この接続導体５Ｄの中央部には、
負荷側導体を接続するための図示しない圧縮端子が取り
付けられて交流端子11となっている。

【００１６】一方、各スイッチング素子１のコレクタ端
子の上面には、右端に外部接続用のＬ字形の端子導体３
ｃが突き出た略Ｅ字状の銅板製の直流入力導体３の分岐
端子部３ｂが載置され固定されている。したがって、こ
の直流入力導体３の３本の分岐端子部３ｂは、この分岐
端子部３ｂの下方に隣接して設けられた交流導体５Ａに
対して直交している。右端の端子導体３ｃは、図３
（ａ）で示すように、直流入力端子板３ａで接続されて
いる。この直流入力端子板３ａの中央部には、圧縮端子
が取り付けられて、正極側の直流入力端子９となってい
る。

【００１７】同様にして、各スイッチング素子２のコレ
クタ端子の上面には、右端に外部接続用のＬ字形の端子
導体４ｃが突き出た略Ｅ字状で直流入力導体３と勝手違
いに製作された銅板製の直流入力導体４の分岐端部４ｂ
が載置され固定されている。したがって、この分岐端子
部４ｂは、この分岐端子部４ｂの下方に隣接して設けら
れた交流導体５Ｂに対して直交している。右端の端子導
体４ｃは、図３（ａ）で示すように、直流入力端子板４
ａで接続されている。この直流入力端子板４ａの中央部
には、圧縮端子が取り付けられて、負極の直流入力端子
10となっている。

【００１８】さらに、直流入力導体３の分岐端子部３ｂ
と右端の端子導体３ｃを結ぶ主導体部と、直流入力導体
４の分岐端子部４ｂと右端の端子導体４ｃを結ぶ主導体
部は、図２及び図３（ｂ）で示すように、僅かな間隙で
相対向して平行に配設され、この主導体部は、エポキシ
樹脂でフローコーティングされている。

【００１９】一方、上下の分岐端子部３ｂ，４ｂは、図
３（ｂ）に示すように、これらの内側のエミッタ端子と
コレクタ端子を結ぶＣ形の接続導体５Ｃと隣接され、且
つ、平行となっている。

【００２０】このように構成された半導体スイッチ装置
においては、直流入力端子９から流入する電流は、直流
入力導体３の右端から各分岐端子部３ｂを経て各スイッ
チング素子１のコレクタ端子に流れ、エミッタ端子から
交流導体５Ａと接続端子５Ｄを経て交流端子11に至る。

【００２１】逆に、交流端子11から直流入力導体４を経
て直流入力端子10に至る電流は、接続導体５Ｄ、交流導
体５Ｂから各スイッチング素子２のコレクタ端子に流入
し、エミッタ端子から直流入力導体３の各分岐部４ｂを
経て端子導体４ｃから直流入力端子10に流れる。

【００２２】このうち、各分岐端子部３ｂから各スイッ
チング素子１のコレクタ端子に流れる電流と、各スイッ
チング素子１のエミッタ端子から交流導体５Ａに流れる
電流は、図３（ｂ）の矢印Ｂ，Ｃに示すように、方向が
逆となり、且つ、電流が等しいので、この間のリアクタ
ンスを減らすことができる。

【００２３】同様に、各スイッチング素子２のコレクタ
端子に流れる電流と、各スイッチング素子２のエミッタ
端子から各分岐端子部４ｂを経て直流入力導体４の主導
体部に流れる電流も、図３（ｂ）の矢印Ｄ，Ｅに示すよ
うに、方向が逆で且つ電流が等しいので、この間のリア
クタンスを減らすことができる。

【００２４】また、各直流入力導体３，４は、隣接して
平行に設けられ、これらを流れる電流は、方向が逆で値
が等しいので、この間のリアクタンスを大幅に減らすこ
とができる。さらに、各分岐端子部３ｂ，４ｂと交流導
体５Ａ，５Ｂは、互いに直交しているので、従来の平行
した導体に比べてリアクタンスを減らすことができる。

【００２５】なお、上記実施例において、直流入力導体
３，４は、フローコーティングした側で説明したが、定
格電圧によっては省いてもよく、また、絶縁スペーサを
介在させてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
直列に接続される一対の素子が複数隣接され、片側の素
子のコレクタが片側の直流導体に接続され、他側の素子
のエミッタが他側の直流導体に接続され、片側の素子の
エミッタと他側の素子のコレクタが交流導体に接続され
た半導体スイッチ装置において、片側の直流導体と他側
の直流導体を平行に隣接し、交流導体を一対の交流導体
に分割することで、片側の直流導体と他側の直流導体に
流れる電流の方向を逆とし、値を等しくしたので、半導
体スイッチ装置の導体のリアクタンスを更に減らし、ス
イッチング素子の転流時におけるサージ電圧を更に減ら
し、電力変換装置の効率を更に上げることのできる半導
体スイッチ装置を得ることができる。

【００２７】また、請求項２に記載の発明によれば、直
列に接続される一対の素子が複数隣接され、片側の素子
のコレクタが片側の直流導体に接続され、他側の素子の
エミッタが他側の直流導体に接続され、片側の素子のエ
ミッタと他側の素子のコレクタが交流導体に接続された
半導体スイッチにおいて、片側の直流導体と他側の直流
導体を平行に隣接した一対の共通入力導体とこの共通入
力導体から分岐した複数の分岐導体で構成し、交流導体
を一対の交流導体に分割し、この交流導体間を接続する
複数の接続導体を分岐導体と平行に隣接することで、片
側の直流導体と他側の直流導体に流れる電流の方向逆値
を等しくし、分岐導体と接続導体を流れる電流も方向が
反対で値を等しく、分岐導体を流れる電流の方向と交流
導体を流れる電流の方向を直交させたので、半導体スイ
ッチ装置の導体のリアクタンスを更に減らし、スイッチ
ング素子の転流時におけるサージ電圧を更に減らし、電
力変換装置の効率を更に上げることのできる半導体スイ
ッチ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体スイッチ装置の一実施例を示す
接続図。

【図２】本発明の半導体スイッチ装置の一実施例を示す
平面図。

【図３】（ａ）は、図２の右側面図。（ｂ）は、図２の
Ａ−Ａ断面図。

【図４】（ａ）は、本発明の半導体スイッチ装置の一実
施例の要部を示す左側面図。（ｂ）は、（ａ）の右側面
図。（ｃ）は、（ｂ）の右側面図。（ｄ）は、（ｂ）の
前面図。

【図５】従来の半導体スイッチ装置の一例を示す接続
図。

【図６】従来の半導体スイッチ装置の一例を示す平面
図。

【図７】図６の右側面図。

【符号の説明】

１，２…スイッチング素子、３，４…直流入力導体、３
ｂ，４ｂ…分岐端子部、５Ａ，５Ｂ…交流導体、５Ｃ…
接続導体、６…ヒートシンク、７…スタック、９，10…
直流入力端子、11…交流端子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直列に接続される一対の素子が複数隣接
され、片側の素子のコレクタが片側の直流導体に接続さ
れ、他側の素子のエミッタが他側の直流導体に接続さ
れ、片側の素子のエミッタと他側の素子のコレクタが交
流導体に接続された半導体スイッチ装置において、前記
片側の直流導体と前記他側の直流導体を平行に隣接し、
前記交流導体を一対の交流導体に分割したことを特徴と
する半導体スイッチ装置。
【請求項２】直列に接続される一対の素子が複数隣接
され、片側の素子のコレクタが片側の直流導体に接続さ
れ、他側の素子のエミッタが他側の直流導体に接続さ
れ、片側の素子のエミッタと他側の素子のコレクタが交
流導体に接続された半導体スイッチにおいて、前記片側
の直流導体と前記他側の直流導体を平行に隣接した一対
の共通入力導体とこの共通入力導体から分岐した複数の
分岐導体で構成し、前記交流導体を一対の交流導体に分
割し、この交流導体間を接続する複数の接続導体を前記
分岐導体と平行に隣接したことを特徴とする半導体スイ
ッチ装置。