JPH07322599A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07322599A
JPH07322599A JP6115376A JP11537694A JPH07322599A JP H07322599 A JPH07322599 A JP H07322599A JP 6115376 A JP6115376 A JP 6115376A JP 11537694 A JP11537694 A JP 11537694A JP H07322599 A JPH07322599 A JP H07322599A
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semiconductor element
temperature
cooling
semiconductor device
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JP6115376A
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Inventor
Masahiro Hashimoto
正寛 橋本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子の熱破壊による突発的停止を防止
する半導体装置を得る。 【構成】 冷却片２の温度を検出する温度検出器２４
と、この検出値より半導体素子１の温度を求める温度変
換器２５と、半導体素子１の通電電流値より半導体素子
１の温度を算出する温度演算器２６と、温度変換器２５
と温度演算器２６とから入力された半導体素子１の温度
が、前者の方が高くなれば冷却手段１５に異常が発生し
たと判断して警報器２８を作動させる比較器２７とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子の熱を逃
がすための冷却片に風を送出することにより冷却してい
る半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１４は例えば「三菱大中容量サイリス
タレオナード」のカタログＮＳＯ７０７６−０１（平成
２年１月、三菱電機株式会社発行）に示された従来の半
導体装置の構成を示すブロック図である。図において、
１は半導体素子、２はこの半導体素子１の熱を逃がすた
めの冷却片、３は複数の半導体素子１および冷却片２か
ら成る半導体スタック、４はこの半導体スタック３にて
例えば単相ブリッジまたは３相ブリッジ整流回路が構成
された電力変換器部、５は入力変圧器、６は変流器、７
は電力変換器部４から電力を供給される負荷である。
【０００３】８は変流器６より電流を検出し電流帰環信
号９を出力する電流検出器、１０は電流帰環信号９およ
び外部から電流基準信号１１を入力してこれらの値の偏
差を増幅する電流制御器、１２はこの電流制御器１０か
ら入力された信号により半導体素子１にゲート位相角信
号を出力するゲート位相角制御器、１３は冷却片２を冷
却するための風を送出するファン、１４はこのファン１
３に電力を供給する交流電源、１５はファン１３および
交流電源１４にて成る冷却手段である。
【０００４】以上のように構成された従来の半導体装置
のうち冷却片２、半導体スタック３および冷却手段１５
について図１５ないし図１７に基づいてさらに詳しく説
明する。図１５は例えば「半導体素子用ヒートシンク
ＣＡＴＡＬＯＧ ＮO．８６」（１９８５年１０月１
日、株式会社リョーサン発行）に示された従来の冷却片
２の構成を示す斜視図である。図において、１６は複数
の放熱板１７が装着された冷却ブロックである。
【０００５】図１６は半導体スタック３の構成を示す断
面図である。図において、１８は半導体素子１を取り付
けた冷却片２間に配設された絶縁物、１９はこの絶縁物
１８を介して所望の半導体素子１を取り付けた冷却片２
を支持する支持金である。図１７は冷却手段１５の構成
を示す断面図である。図において、２０は筐体で、内部
に半導体スタック３が仕切板２１を介して配置されてい
る。２２はこの筐体２０の半導体スタック３の配置され
ている側に設けられたエアフィルタ、２３ａ、２３ｂ、
２３ｃは半導体スタック３を冷却するためのファン１３
による冷却風の流れを示す。
【０００６】次いで上記のように構成された従来の半導
体装置の動作について説明する。まず、入力変圧器５お
よび変流器６を介して電力変換器部４に電力が供給さ
れ、電力変換器部４にて電力変換した後負荷７に供給さ
れる。この際、電力変換器部４の半導体素子１の制御
は、電流基準信号１１と電流検出器８にて検出された電
流帰環信号９とを電流制御器１０に入力し、電流制御器
１０にてこれらの値の偏差を増幅してゲート位相角制御
器１２に出力し、ゲート位相角制御器１２にて半導体素
子１にゲート位相角信号を出力するようにして行われて
いる。
【０００７】また、この時半導体素子１に流れる電流に
より発生した熱は、冷却片２の冷却ブロック１６そして
放熱板１７に吸収される。そして、冷却手段１５のファ
ン１３にて常に一定の風速の風が筐体２０内にエアフィ
ルタ２２を介して吸い込まれ（２３ａ）、放熱板１７間
に風２３ｂを通過させ筐体２０外に排風２３ｃすること
により大気に放熱している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は半
導体素子１にて発生する熱を冷却するのに以上のような
構成を採用したので、エアフィルタ２２が目詰まりを生
じた場合など風２３ｂの風量が低下し、冷却片２が所望
の冷却性能を発揮できなくなる。そして、このような状
態のまま半導体素子１に定常運転の電流を流して運転継
続を行うこととなるので、半導体素子１の熱破壊を招
き、延いては半導体装置の突発的停止を引き起こすとい
う問題点があった。
【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体素子の熱破壊による突発
的停止を防止する半導体装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の半導体装置は、冷却片の温度を検出しこの検出値より
半導体素子の温度を求める検出手段と、検出手段にて検
出された半導体素子の温度が半導体素子の温度許容値を
超えると冷却手段に異常が発生したと判断して異常を知
らせる異常検出手段とを備えたものである。
【００１１】また、この発明に係る請求項２の半導体装
置は、冷却片の温度を検出しこの検出値より半導体素子
の温度を求める検出手段と、半導体素子の通電電流値よ
り半導体素子の温度を算出する算出手段と、算出手段に
て算出された半導体素子の温度より検出手段にて検出さ
れた半導体素子の温度が高くなれば冷却手段に異常が発
生したと判断して異常を知らせる異常検出手段とを備え
たものである。
【００１２】また、この発明に係る請求項３の半導体装
置は、請求項１または請求項２において、検出手段の冷
却片の温度の検出を冷却片を冷却した後の風の温度を測
定することにより求めるようにしたものである。
【００１３】また、この発明に係る請求項４の半導体装
置は、冷却手段の冷却片を冷却する時の風の風速を検出
しこの検出値と半導体素子の通電電流値とにより半導体
素子の温度を求める検出手段と、検出手段にて検出され
た半導体素子の温度が半導体素子の温度許容値を超える
と冷却手段に異常が発生したと判断して異常を知らせる
異常検出手段とを備えたものである。
【００１４】また、この発明に係る請求項５の半導体装
置は、冷却手段の冷却片を冷却する時の風の風速を検出
しこの検出値と半導体素子の通電電流値とにより半導体
素子の温度を求める検出手段と、半導体素子の通電電流
値より半導体素子の温度を算出する算出手段と、算出手
段にて算出された半導体素子の温度より検出手段にて検
出された半導体素子の温度が高くなれば冷却手段に異常
が発生したと判断して異常を知らせる異常検出手段とを
備えたものである。
【００１５】また、この発明に係る請求項６の半導体装
置は、請求項１ないし請求項５において、検出手段にて
検出された半導体素子の温度と半導体素子の温度許容値
とを比較して、半導体素子の通電電流値を制御する制御
手段を備えたものである。
【００１６】また、この発明に係る請求項７の半導体装
置は、請求項２または請求項５において、算出手段にて
算出された半導体素子の温度と検出手段にて検出された
半導体素子の温度とを比較して、半導体素子の通電電流
値を制御する制御手段を備えたものである。
【００１７】また、この発明に係る請求項８の半導体装
置は、請求項１ないし請求項５において、冷却手段がイ
ンバータの出力で駆動されるファンで風を送出するよう
になり検出手段にて検出された半導体素子の温度と半導
体素子の温度許容値とを比較して、インバータの出力周
波数を制御する制御手段を備えたものである。
【００１８】また、この発明に係る請求項９の半導体装
置は、請求項２または請求項５において、冷却手段がイ
ンバータの出力で駆動されるファンで風を送出するよう
になり算出手段にて算出された半導体素子の温度と検出
手段にて検出された半導体素子の温度とを比較して、イ
ンバータの出力周波数を制御する制御手段を備えたもの
である。
【００１９】また、この発明に係る請求項１０の半導体
装置は、請求項２または請求項５または請求項７または
請求項９において、半導体装置の周囲温度を検出する検
出器を設け、算出手段が、検出器から検出された周囲温
度を加味して、半導体素子の通電電流値より半導体素子
の温度を算出するようにしたものである。
【００２０】
【作用】この発明における請求項１の半導体装置は検出
手段にて検出された半導体素子の温度が半導体素子の温
度許容値を超えると冷却手段に異常が発生したと判断す
る。
【００２１】また、この発明における請求項２の半導体
装置は検出手段にて検出された半導体素子の温度が算出
手段にて算出された半導体素子の温度を超えると冷却手
段に異常が発生したと判断する。
【００２２】また、この発明における請求項３の半導体
装置の検出手段は冷却片を冷却した後の風の温度を測定
することにより求める。
【００２３】また、この発明における請求項４の半導体
装置は検出手段にて検出された半導体素子の温度が半導
体素子の温度許容値を超えると冷却手段に異常が発生し
たと判断する。
【００２４】また、この発明における請求項５の半導体
装置は検出手段にて検出された半導体素子の温度が算出
手段にて算出された半導体素子の温度許容値を超えると
冷却手段に異常が発生したと判断する。
【００２５】また、この発明における請求項６の半導体
装置の制御手段は検出手段にて検出された半導体素子の
温度と半導体素子の温度許容値とを比較して、半導体素
子の通電電流値を制御する。
【００２６】また、この発明における請求項７の半導体
装置の制御手段は算出手段にて算出された半導体素子の
温度と検出手段にて検出された半導体素子の温度とを比
較して、半導体素子の通電電流値を制御する。
【００２７】また、この発明における請求項８の半導体
装置の制御手段は検出手段にて検出された半導体素子の
温度と半導体素子の温度許容値とを比較して、インバー
タの出力周波数を制御する。
【００２８】また、この発明における請求項９の半導体
装置の制御手段は算出手段にて算出された半導体素子の
温度と検出手段にて検出された半導体素子の温度とを比
較して、インバータの出力周波数を制御する。
【００２９】また、この発明における請求項１０の半導
体装置の算出手段は周囲温度を加味して、半導体素子の
通電電流値より半導体素子の温度を算出する。
【００３０】
【実施例】
実施例１．以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の実施例１の構成を示すブロック図
である。図において、従来の場合と同様の部分は同一の
符号を付して説明を省略する。２４は図２に示すように
冷却片２の冷却ブロック１６に取り付けられた検出手段
としての温度検出器で、回路電圧に応じた電気絶縁処理
が施されている。２５はこの温度検出器２４から検出値
を入力し、この検出値を半導体素子１の温度に変換する
検出手段としての温度変換器である。
【００３１】２６は電流検出器８から半導体素子１の通
電電流値を入力し、この電流値より半導体素子１の温度
を算出する算出手段としての温度演算器、２７は温度変
換器２５にて検出された半導体素子１の温度と温度演算
器２６にて算出された半導体素子１の温度とを比較し、
前者の方が高くなれば冷却手段１５に異常が発生したと
判断し警報器２８を作動させる異常検出手段としての比
較器である。
【００３２】次いで上記のように構成された実施例１の
半導体装置の動作について説明する。まず、従来の場合
と同様に入力変圧器５および変流器６を介して電力変換
器部４に電力が供給され、電力変換器部４にて電力変換
した後負荷７に供給される。この際、電力変換器部４の
半導体素子１の制御は、電流基準信号１１と電流検出器
８にて検出された電流帰環信号９とを電流制御器８に入
力し、そして、電流制御器１０にてこれらの値の偏差か
ら所望の信号を求めゲート位相角制御器１２に出力し、
ゲート位相角制御器１２にて半導体素子１にゲート位相
角信号を出力するようにして行われている。
【００３３】そして、この時同時に温度検出器２４にて
冷却片２の温度を検出し、温度変換器２５にてこの検出
値を半導体素子１の温度に変換する。また、温度演算器
２６にて電流検出器８から半導体素子１の通電電流値を
入力し、この電流値より半導体素子１の温度を算出す
る。この半導体素子１の温度としての半導体素子内部接
合部温度Ｔj［℃］は下記式（１）および式（２）にて
算出されている。
【００３４】 Ｔj＝ＴA＋Ｐ×（θF＋θC） ・・・（１） Ｐ＝ｉ×Ｖf ・・・（２） 但し、ＴA：周囲温度［℃］ Ｐ：半導体素子１より発生する損失［Ｗ］ θF：冷却片２の熱抵抗［℃／Ｗ］ θC：半導体素子１の熱抵抗［℃／Ｗ］ ｉ：半導体素子１の通電電流［Ａ］ Ｖf：半導体素子１の電圧降下［Ｖ］
【００３５】そして、このような上記式（１）および式
（２）に、θFは冷却手段１５の風量が一定であるので
冷却片２の固有値、θC、Ｖfは半導体素子１の固有値、
ｉは電流検出器８からの検出値、ＴAは半導体装置自体
の一般的な耐久性の最高温度とされている４０℃をそれ
ぞれ導入して算出している。次に、比較器２７にてこの
ように温度演算器２６で算出された半導体素子１の温度
と、温度変換器２５にて検出された半導体素子１の温度
とを比較して、後者の方が高くなれば冷却手段１５に異
常が発生したと判断し警報器２８を作動させ、異常を知
らせる。
【００３６】上記のように構成された実施例１の半導体
装置は、冷却片２の温度より求められた半導体素子１の
温度と、半導体素子１の通電電流値より算出された半導
体素子１の温度とを比較することにより冷却手段１５の
異常を検出するようにしたので、半導体素子１の熱破壊
を起こさせることなく、半導体装置の突発的停止を防止
することができる。
【００３７】実施例２．上記実施例１では冷却片２の温
度検出を冷却ブロック１６の温度を直接検出することに
より行う例を示したけれども、これに限られることはな
く、例えば図３に示したように冷却片２の温度の検出を
冷却片２を冷却した後の風の温度を冷却片２から絶縁距
離隔てて配置した温度検出器２９にて検出し、この検出
値より半導体素子１の温度を求めるようにしても、上記
実施例１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、温
度検出器２９に絶縁処理を施す必要がないので装置が安
価かつ容易となる。尚、以下の実施例においても温度検
出器２４にて実施されているものは、このような温度検
出器２９にて実施しても同様の効果を奏することは言う
までもない。
【００３８】実施例３．図４はこの発明の実施例３の半
導体装置の構成を示すブロック図である。図において、
上記実施例１と同様の部分は同一符号を付して説明を省
略する。３０は冷却手段１５の冷却片２を冷却する風の
風速値を検出するために配設された検出手段としての風
速検出器、３１は風速検出器３０から入力される風速値
より風量値を求める検出手段としての風量変換器、３２
は風量変換器３１から入力される風量値と電流検出器８
から入力される半導体素子１の通電電流値とから半導体
素子１の温度を求める検出手段としての温度変換器、３
３は温度変換器３２にて検出された半導体素子１の温度
と温度演算器２６にて算出された半導体素子１の温度と
を比較し、前者の方が高くなれば冷却手段１５に異常が
発生したと判断し警報器２８を作動させる異常検出手段
としての比較器である。
【００３９】次いで上記のように構成された実施例３の
半導体装置の動作について説明する。負荷７への電力の
供給は上記実施例１と同様であるので省略する。よっ
て、冷却手段１５の異常の検出について説明する。ま
ず、風速検出器３０にて冷却手段１５の冷却片を冷却す
る風の風速値を検出し、風量変換器３１にてこの風速値
を風量値に変換し、温度変換器３２にてこの風量値と電
流検出器８から入力された半導体素子１の通電電流値と
により半導体素子１の温度を上記式（１）および式
（２）および下記式（３）にて求める。
【００４０】 θF＝ａ×Ｑ-b ・・・（３） 但し、Ｑ：風量変換器３１からの風量値［ｍ3／ｍｉ
ｎ］ ａ、ｂ：冷却片２に固有の定数 ａ、ｂは例えば図５に示したように冷却片２の冷却時の
風量と熱抵抗との値の関係から固有の定数が決まってい
る。よって、上記式（１）のθFに上記式（３）にて求
められた値を代入し、半導体素子１の温度を求める。
【００４１】また、温度演算器２６にて電流検出器８か
ら半導体素子１の通電電流値を入力し、この電流値より
上記実施例１と同様の方法にて半導体素子１の温度を算
出する。次に、比較器３３にてこのように温度演算器２
６で算出された半導体素子１の温度と、温度変換器３２
にて検出された半導体素子１の温度とを比較して、後者
の方が高くなれば冷却手段１５に異常が発生したと判断
し警報器２８を作動させ、異常を知らせる。
【００４２】上記のように構成された実施例３の半導体
装置は、冷却手段１５の冷却片２の冷却時の風速より求
められた半導体素子１の温度と、半導体素子１の通電電
流値より算出された半導体素子１の温度とを比較するこ
とにより冷却手段１５の異常を検出するようにしたの
で、実施例１より精度は悪くなるものの、エアフィルタ
の目づまりなどが原因の風量の低下によるものを確実に
検出することができる。
【００４３】実施例４．上記実施例１では、冷却片２の
温度より求められた半導体素子１の温度と、半導体素子
１の通電電流値より算出された半導体素子１の温度とを
比較することにより冷却手段１５の異常を検出する例を
示したけれども、これに限られることはなく、例えば図
６に示したように温度変換器２５にて冷却片２の温度よ
り求められた半導体素子１の温度と、半導体素子１自体
の温度許容値（固有値）とを異常検出手段としての比較
器３４にて比較し前者の方が高くなれば冷却手段１５に
異常が発生したと判断し警報器２８を作動させ、異常を
知らせるようにしてもよく、このようにすれば半導体装
置を簡単に構成することができる。
【００４４】尚、以下の実施例においても、冷却片２の
温度より求められた半導体素子１の温度と半導体素子１
の通電電流値より算出された半導体素子１の温度とを比
較することにより実施されているものについては、この
ように冷却片２の温度より求められた半導体素子１の温
度と半導体素子１自体の温度許容値とを比較することに
より実施しても同様の効果を奏することは言うまでもな
い。
【００４５】実施例５．上記実施例３では、冷却手段１
５の冷却片２の冷却時の風速より求められた半導体素子
１の温度と、半導体素子１の通電電流値より算出された
半導体素子１の温度とを比較することにより冷却手段１
５の異常を検出する例を示したけれども、これに限られ
ることはなく、例えば図７に示したように温度変換器３
２にて冷却手段１５の冷却片２の冷却時の風速より求め
られた半導体素子１の温度と、半導体素子１自体の温度
許容値（固有値）とを異常検出手段としての比較器３５
にて比較し前者の方が高くなれば冷却手段１５に異常が
発生したと判断し警報器２８を作動させ、異常を知らせ
るようにしてもよく、このようにすれば半導体装置を簡
単に構成することができる。
【００４６】尚、以下の実施例においても、冷却手段１
５の冷却片２の冷却時の風速より求められた半導体素子
１の温度と半導体素子１の通電電流値より算出された半
導体素子１の温度とを比較することにより実施されてい
るものについては、このように冷却手段１５の冷却片２
の冷却時の風速より求められた半導体素子１の温度と半
導体素子１自体の温度許容値とを比較することにより実
施しても同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００４７】実施例６．図８はこの発明の実施例６の半
導体装置の構成を示すブロック図である。図において、
上記実施例１と同様の部分は同一符号を付して説明を省
略する。３６は比較器２７と電流制御器１０との間に設
けられた半導体素子１の通電電流の制御を行う制御手段
としての電流低減器である。
【００４８】次いで上記のように構成された実施例６の
半導体装置のうちの電流低減器３６の動作について説明
する。電流低減器３６は冷却片２の温度より求められた
半導体素子１の温度が、半導体素子１の通電電流値より
算出された半導体素子１の温度より高くなれば、比較器
２７からこれらの値の差を入力し、この差に応じた半導
体素子１の通電電流値の低減値を求め電流制御器１０に
送出して、半導体素子１の通電電流を制御する。
【００４９】上記のように構成された実施例６の半導体
装置は冷却手段１５に異常が生じると、それに応じた半
導体素子１の通電電流値を設定して運転を行うようにし
ているので、半導体素子１の通電電流を低下させてでも
運転継続が要求される場合など、半導体装置を停止する
ことなく運転継続を行うことができる。
【００５０】実施例７．図９はこの発明の実施例７の半
導体装置の構成を示すブロック図である。図において、
上記実施例３と同様の部分は同一符号を付して説明を省
略する。３７は比較器３３と電流制御器１０との間に設
けられた半導体素子１の通電電流の制御を行う制御手段
としての電流低減器である。
【００５１】次いで上記のように構成された実施例７の
半導体装置のうちの電流低減器３７の動作について説明
する。電流低減器３７は比較器３３から冷却手段１５の
冷却片２を冷却する風速より求められた半導体素子１の
温度が、半導体素子１の通電電流値より算出された半導
体素子１の温度より高くなれば、これらの値の差を入力
し、この差に応じた半導体素子１の通電電流値の低減値
を求め電流制御器１０に送出して、半導体素子１の通電
電流を制御する。
【００５２】上記のように構成された実施例７の半導体
装置は冷却手段１５に異常が生じると、それに応じた半
導体素子１の通電電流値を設定して運転を行うようにし
ているので、半導体素子１の通電電流を低下させてでも
運転継続が要求される場合など、半導体装置を停止する
ことなく運転継続を行うことができる。
【００５３】実施例８．上記各実施例では温度演算器２
６にて半導体素子の温度を算出する時の周囲温度を半導
体装置自体の一般的な耐久性の最高温度としても４０℃
とし固定した値にて行う例を示したけれどもこれに限ら
れることはなく、例えば図１０および図１１に示すよう
に周囲温度検出器３８を設け、必要な箇所である温度演
算器２６に検出された周囲温度を入力するようにすれ
ば、例えば冬季など周囲温度が低い場合など、より実態
にあった正確な冷却手段１５の異常検出および半導体素
子１の通電電流の制御が行うことができる。
【００５４】実施例９．上記各実施例では冷却手段１５
をファン１３と交流電源１４とから構成し、常時一定の
風量を送出するようにした例を示したけれども、これに
限られることはなく、例えば図１２および図１３に示す
ように冷却手段３９をファン１３と交流電源１４との間
にインバータ装置４０を設けるように構成する。そし
て、このインバータ装置４０の出力周波数を回転数制御
器４１および４２により、半導体素子１の通電電流値よ
り算出された半導体素子１の温度と、冷却片２の温度よ
り求められた半導体素子１の温度または冷却手段３９の
冷却片の冷却時の風速より求められた半導体素子１の温
度とを比較して求め、制御するようにしたので、冷却手
段３９に異常が発生していない時には冷却手段３９の出
力を低下することができるため、省エネルギー化を図る
ことができる。
【００５５】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、冷却片の温度を検出しこの検出値より半導体素子
の温度を求める検出手段と、検出手段にて検出された半
導体素子の温度が半導体素子の温度許容値を超えると冷
却手段に異常が発生したと判断して異常を知らせる異常
検出手段とを備えるようにしたので、半導体素子の熱破
壊による突発的停止を防止する半導体装置を提供するこ
とができるという効果がある。
【００５６】また、この発明の請求項２によれば、冷却
片の温度を検出しこの検出値より半導体素子の温度を求
める検出手段と、半導体素子の通電電流値より半導体素
子の温度を算出する算出手段と、算出手段にて算出され
た半導体素子の温度より検出手段にて検出された半導体
素子の温度が高くなれば冷却手段に異常が発生したと判
断して異常を知らせる異常検出手段とを備えるようにし
たので、半導体素子の温度が半導体素子の温度許容値に
至る前に冷却手段の異常を検出する半導体装置を提供す
ることができるという効果がある。
【００５７】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１または請求項２において、検出手段の冷却片の温度
の検出を冷却片を冷却した後の風の温度を測定すること
により求めるようにしたので、安価にかつ容易な検出手
段を提供することができるという効果がある。
【００５８】また、この発明の請求項４によれば、冷却
手段の冷却片を冷却する時の風の風速を検出しこの検出
値と半導体素子の通電電流値とにより半導体素子の温度
を求める検出手段と、検出手段にて検出された半導体素
子の温度が半導体素子の温度許容値を超えると冷却手段
に異常が発生したと判断して異常を知らせる異常検出手
段とを備えるようにしたので、冷却手段の異常を確実に
検出する半導体装置を提供することができるという効果
がある。
【００５９】また、この発明の請求項５によれば、冷却
手段の冷却片を冷却する時の風の風速を検出しこの検出
値と半導体素子の通電電流値とにより半導体素子の温度
を求める検出手段と、半導体素子の通電電流値より半導
体素子の温度を算出する算出手段と、算出手段にて算出
された半導体素子の温度より検出手段にて検出された半
導体素子の温度が高くなれば冷却手段に異常が発生した
と判断して異常を知らせる異常検出手段とを備えるよう
にしたので、半導体素子の温度が半導体素子の温度許容
値に至る前に、冷却手段の異常を確実に検出する半導体
装置を提供することができるという効果がある。
【００６０】また、この発明の請求項６によれば、請求
項１ないし請求項５において、検出手段にて検出された
半導体素子の温度と半導体素子の温度許容値とを比較し
て、半導体素子の通電電流値を制御する制御手段を備え
るようにしたので、冷却手段の能力低下時、自荷制限に
よって運転継続を実現する半導体装置を提供することが
できるという効果がある。
【００６１】また、この発明の請求項７によれば、請求
項２または請求項５において、算出手段にて算出された
半導体素子の温度と検出手段にて検出された半導体素子
の温度とを比較して、半導体素子の通電電流値を制御す
る制御手段を備えるようにしたので、半導体素子の温度
が半導体素子の温度許容値に至る前に冷却手段の能力低
下時に、自荷制限によって運転継続を実現する半導体装
置を提供することができるという効果がある。
【００６２】また、この発明の請求項８によれば、請求
項１ないし請求項５において、冷却手段がインバータの
出力で駆動されるファンで風を送出するようになり検出
手段にて検出された半導体素子の温度と半導体素子の温
度許容値とを比較して、インバータの出力周波数を制御
する制御手段を備えるようにしたので、省エネルギー化
となる半導体装置を提供することができるという効果が
ある。
【００６３】また、この発明の請求項９によれば、請求
項２または請求項５において、冷却手段がインバータの
出力で駆動されるファンで風を送出するようになり算出
手段にて算出された半導体素子の温度と検出手段にて検
出された半導体素子の温度とを比較して、上記インバー
タの出力周波数を制御する制御手段を備えるようにした
ので、より実態にあった正確なインバータの出力周波数
を得ることができ、より精度のよい省エネルギー運転が
可能となる半導体装置を提供することができるという効
果がある。
【００６４】また、この発明の請求項１０によれば、請
求項２または請求項５または請求項７または請求項９に
おいて、半導体装置の周囲温度を検出する検出器を設
け、算出手段が、検出器から検出された周囲温度を加味
して、半導体素子の通電電流値より半導体素子の温度を
算出するようにしたので、より実態にあった正確な冷却
手段の異常検出を行う半導体装置を提供することができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１における半導体装置の構
成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示した半導体装置の冷却片の構成を示
す斜視図である。
【図３】 この発明の実施例２における半導体装置の冷
却片の構成を示す斜視図である。
【図４】 この発明の実施例３における半導体装置の構
成を示すブロック図である。
【図５】 図４に示した半導体装置の冷却手段の風量と
熱抵抗との特性を示す図である。
【図６】 この発明の実施例４における半導体装置の構
成を示すブロック図である。
【図７】 この発明の実施例５における半導体装置の構
成を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施例６における半導体装置の構
成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施例７における半導体装置の構
成を示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施例８における半導体装置の
構成を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施例８における半導体装置の
構成を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施例９における半導体装置の
構成を示すブロック図である。
【図１３】 この発明の実施例９における半導体装置の
構成を示すブロック図である。
【図１４】 従来の半導体装置の構成を示すブロック図
である。
【図１５】 図１４に示した半導体装置の冷却片の構成
を示す斜視図である。
【図１６】 図１４に示した半導体装置の半導体スタッ
クの構成を示す断面図である。
【図１７】 図１４に示した半導体装置の冷却手段の構
成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子、２ 冷却片、８ 電流検出器、１０
電流制御器、１５，３９ 冷却手段、２４，２９ 温度
検出器、２５，３２ 温度変換器、２６ 温度演算器、
２７，３３，３４，３５ 比較器、２８ 警報器、３０
風速検出器、３１ 風量変換器、３６，３７ 電流低
減器、３８ 周囲温度検出器、４０ インバータ装置、
４１，４２ 回転数制御器。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子と、上記半導体素子の熱を逃
    がす冷却片と、風を送出することにより上記冷却片を冷
    却する冷却手段とを備えた半導体装置において、上記冷
    却片の温度を検出しこの検出値より上記半導体素子の温
    度を求める検出手段と、上記検出手段にて検出された上
    記半導体素子の温度が上記半導体素子の温度許容値を超
    えると上記冷却手段に異常が発生したと判断して異常を
    知らせる異常検出手段とを備えたことを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項２】 半導体素子と、上記半導体素子の熱を逃
    がす冷却片と、風を送出することにより上記冷却片を冷
    却する冷却手段とを備えた半導体装置において、上記冷
    却片の温度を検出しこの検出値より上記半導体素子の温
    度を求める検出手段と、上記半導体素子の通電電流値よ
    り上記半導体素子の温度を算出する算出手段と、上記算
    出手段にて算出された上記半導体素子の温度より上記検
    出手段にて検出された上記半導体素子の温度が高くなれ
    ば上記冷却手段に異常が発生したと判断して異常を知ら
    せる異常検出手段とを備えたことを特徴とする半導体装
    置。
  3. 【請求項３】 検出手段の冷却片の温度の検出を上記冷
    却片を冷却した後の風の温度を測定することにより求め
    るようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２
    記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 半導体素子と、上記半導体素子の熱を逃
    がす冷却片と、風を送出することにより上記冷却片を冷
    却する冷却手段とを備えた半導体装置において、上記冷
    却手段の上記冷却片を冷却する時の風の風速を検出しこ
    の検出値と上記半導体素子の通電電流値とにより上記半
    導体素子の温度を求める検出手段と、上記検出手段にて
    検出された上記半導体素子の温度が上記半導体素子の温
    度許容値を超えると上記冷却手段に異常が発生したと判
    断して異常を知らせる異常検出手段とを備えたことを特
    徴とする半導体装置。
  5. 【請求項５】 半導体素子と、上記半導体素子の熱を逃
    がす冷却片と、風を送出することにより上記冷却片を冷
    却する冷却手段とを備えた半導体装置において、上記冷
    却手段の上記冷却片を冷却する時の風の風速を検出しこ
    の検出値と上記半導体素子の通電電流値とにより上記半
    導体素子の温度を求める検出手段と、上記半導体素子の
    通電電流値より上記半導体素子の温度を算出する算出手
    段と、上記算出手段にて算出された上記半導体素子の温
    度より上記検出手段にて検出された上記半導体素子の温
    度が高くなれば上記冷却手段に異常が発生したと判断し
    て異常を知らせる異常検出手段とを備えたことを特徴と
    する半導体装置。
  6. 【請求項６】 検出手段にて検出された半導体素子の温
    度と上記半導体素子の温度許容値とを比較して、上記半
    導体素子の通電電流値を制御する制御手段を備えたこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載
    の半導体装置。
  7. 【請求項７】 算出手段にて算出された半導体素子の温
    度と検出手段にて検出された上記半導体素子の温度とを
    比較して、上記半導体素子の通電電流値を制御する制御
    手段を備えたことを特徴とする請求項２または請求項５
    に記載の半導体装置。
  8. 【請求項８】 冷却手段がインバータの出力で駆動され
    るファンで風を送出するように成り、検出手段にて検出
    された半導体素子の温度と上記半導体素子の温度許容値
    とを比較して、上記インバータの出力周波数を制御する
    制御手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求
    項５のいずれかに記載の半導体装置。
  9. 【請求項９】 冷却手段がインバータの出力で駆動され
    るファンで風を送出するように成り、算出手段にて算出
    された半導体素子の温度と検出手段にて検出された上記
    半導体素子の温度とを比較して、上記インバータの出力
    周波数を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請
    求項２または請求項５に記載の半導体装置。
  10. 【請求項１０】 半導体装置の周囲温度を検出する検出
    器を設け、算出手段が、上記検出器から検出された上記
    周囲温度を加味して、半導体素子の通電電流値より上記
    半導体素子の温度を算出するようにしたことを特徴とす
    る請求項２または請求項５または請求項７または請求項
    ９のいずれかに記載の半導体装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010193695A (ja) * 2009-01-22 2010-09-02 Fuji Electric Systems Co Ltd 電力変換装置およびそのファン故障検出方法
JP2012039745A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電力変換装置

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