JPH10271809A - スイッチング半導体装置 - Google Patents

スイッチング半導体装置

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JPH10271809A
JPH10271809A JP9077786A JP7778697A JPH10271809A JP H10271809 A JPH10271809 A JP H10271809A JP 9077786 A JP9077786 A JP 9077786A JP 7778697 A JP7778697 A JP 7778697A JP H10271809 A JPH10271809 A JP H10271809A
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JP
Japan
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semiconductor device
switching
external
switching semiconductor
drive circuit
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JP9077786A
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Inventor
Masayuki Takara
正行 高良
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチングスピードを変更できるスイッチ
ング半導体装置を得る。 【解決手段】 スイッチング半導体装置81は、駆動回
路3の出力端子3bに接続された外部端子1bと、IG
BT2のゲートに接続された外部端子1cとを備える。
そして、使用者は外部端子1b・外部端子1c間に外付
け抵抗11を接続する。スイッチングスピードは、駆動
回路3・IGBT2間のインピーダンスによって左右さ
れる。したがって、スイッチングスピードを変更する場
合、外付け抵抗11の値を変えればよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、バイポーラトラ
ンジスタ、MOSFET、IGBT(Insulated-Gate B
ipolar Trasistor:絶縁ゲート型バイポーラトランジス
タ)等の半導体スイッチング素子とその駆動回路とを内
蔵したスイッチング半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スイッチング半導体装置(Intelligent
Power Module:IPM)とは、半導体スイッチング素子
とそれを駆動させるための駆動回路とを1パッケージ内
に納めたものである。図6は従来のスイッチング半導体
装置80の構成を示す回路図である。スイッチング半導
体装置80は、パッケージ化されていてIGBT2、駆
動回路3、フリーフォイルダイオード4及び抵抗20を
内蔵している。また、スイッチング半導体装置80のパ
ッケージ外面には、外部端子1a、1d及び1eが設け
られている。さらに、抵抗20は、駆動回路3の出力部
とIGBT2のゲート電極との間に接続され、IGBT
2のスイッチングスピードをかえるためのものである。
【0003】次に、スイッチング半導体装置80の動作
について説明する。まず、駆動回路3は、外部端子1a
からの制御信号を端子3aに受けると、IGBT2を駆
動するための駆動信号を出力する。駆動信号は抵抗20
を介してIGBT2のゲート電極に与えられる。IGB
T2は、ゲート電極の電位に応じてオン・オフすること
により、外部端子1d及び1e間に電流を流したり、遮
断したりするスイッチング動作を行う。このように、ス
イッチング半導体装置80は、制御信号に応じて、外部
端子1d及び1e間に流れる電流を制御する。
【0004】制御信号をスイッチング半導体装置80に
与えてからIGBT2のオン・オフするまでの時間(ス
イッチングスピード)は、駆動回路3・IGBT2間の
インピーダンスのうちの特に抵抗20によって左右され
る。抵抗20の値は、次のようにして決定される。スイ
ッチングスピードを速くするとき、抵抗20の値を小さ
くすればよい。しかし、抵抗20の値を小さくすると、
ノイズや過大なサージ電圧が生じ易くなるため、IGB
T2が破壊され易くなる。抵抗20の値は、このスイッ
チングスピードとIGBT2の破壊耐量のトレードオフ
によって、スイッチング半導体装置80の用途に応じて
決定される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のスイッチング半
導体装置80は、以上のように構成されているため、次
のような問題点がある。すなわち、抵抗20がスイッチ
ング半導体装置80に内蔵されているため、使用者が自
由にスイッチング半導体装置80のスイッチングスピー
ドを変更することができないという問題点がある。した
がって、所望のスイッチングスピードに変更したい場合
は、使用者は所望のスイッチングスピードを有する別の
スイッチング半導体装置に取り換えなければならない。
【0006】本発明は、この問題点を解決するためにな
されたものであり、スイッチングスピードを使用者側で
自由に変更できるスイッチング半導体装置を得ることを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
課題解決手段は、半導体スイッチング素子とその駆動回
路とを有するスイッチング半導体装置において、前記半
導体スイッチング素子・前記駆動回路間に外付けでイン
ピーダンスを接続するための外部端子を備える。
【0008】本発明の請求項2に係る課題解決手段は、
半導体スイッチング素子とその駆動回路とを有するスイ
ッチング半導体装置において、一端が前記半導体スイッ
チング素子及び前記駆動回路のうちの一方に接続された
内蔵の複数のインピーダンスと、前記複数のインピーダ
ンスの他端にそれぞれ接続された複数の第1の外部端子
と、前記半導体スイッチング素子及び前記駆動回路のう
ちの他方に接続された少なくとも1つの第2の外部端子
とを備え、前記第1,第2の外部端子間の外部操作によ
り前記複数のインピーダンスのいずれかを前記半導体ス
イッチング素子・前記駆動回路間に接続することを可能
にする。
【0009】本発明の請求項3に係る課題解決手段にお
いて、前記第1,第2の外部端子は同数設けられ、前記
複数の第1の外部端子と前記複数の第2の外部端子をそ
れぞれ接続するための外付けの複数の配線をさらに備
え、前記配線を選択的に開放することにより前記外部操
作を行う。
【0010】本発明の請求項4に係る課題解決手段にお
いて、前記第2の外部端子は単一であり、前記第2の外
部端子と前記複数の第1の外部端子の間に設けられた外
付けのスイッチをさらに備え、前記スイッチの操作によ
り前記外部操作を行う。
【0011】本発明の請求項5に係る課題解決手段は、
前記半導体スイッチング素子の静電破壊を防止するため
の内蔵の抵抗をさらに備える。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1におけるス
イッチング半導体装置81の構成を示す回路図である。
まず、スイッチング半導体装置81の構成について説明
する。スイッチング半導体装置81は、IGBT2と、
IGBT2のコレクタ側に接続された外部端子1dと、
IGBT2のエミッタ側に接続された外部端子1eと、
IGBT2を駆動させるための駆動回路3と、駆動回路
3を制御する制御信号を与えるための外部端子1aと、
IGBT2のコレクタ−エミッタ間に接続されたフリー
フォイルダイオード4とを備えている。
【0013】さらに、スイッチング半導体装置81は、
IGBT2・駆動回路3間に外付けでインピーダンスを
接続するための外部端子1b、1cをさらに備えてい
る。
【0014】図2は駆動回路3の内部構成の一例を示す
回路図である。図2において、C1及びC2は容量、T
r1及びTr2はトランジスタ、3a、3b、3cはそ
れぞれ駆動回路3の入力端子、出力端子、バイアス端子
である。
【0015】スイッチング半導体装置81は、モールド
樹脂等によってパッケージ化されていて、IGBT2、
駆動回路3及びフリーフォイルダイオード4を内蔵して
いる。また、スイッチング半導体装置81の外面には、
外部端子1a〜1eが設けられている。
【0016】次に、スイッチング半導体装置81の使用
例を説明する。スイッチング半導体装置81は、外部端
子1b・外部端子1c間を電気的に接続するための静電
破壊防止用の部材を外付けにして、出荷される。スイッ
チング半導体装置81を使用する使用者は、必要に応じ
て、静電破壊防止用の部材を外して、所望のスイッチン
グスピードに応じた所定のインピーダンスを有する固定
抵抗又は可変抵抗等の外付け抵抗11を外部端子1b及
び1c間に接続して短絡する。
【0017】次に、この使用例におけるスイッチング半
導体装置81の動作について説明する。まず、駆動回路
3は、外部端子1aからの制御信号を受けると、IGB
T2を駆動させるための駆動信号を出力する。駆動信号
は、インピーダンスである外付け抵抗11を介してIG
BT2のゲートに与えられる。IGBT2は、ゲートの
電位に応じてオン・オフすることにより、外部端子1d
及び1e間に電流を流したり、遮断したりするスイッチ
ング動作を行う。このように、スイッチング半導体装置
81は、制御信号に応じて、外部端子1d及び1e間に
流れる電流を制御する。
【0018】スイッチングスピードは、駆動回路3・I
GBT2間のインピーダンス、すなわち、駆動回路3の
出力端子3b、IGBT2のゲート、IGBT2のエミ
ッタ、駆動回路3のバイアス端子3cを経る閉ループの
インピーダンスによって決定され、特に外付け抵抗11
の値によって左右される。したがって、スイッチングス
ピードを調節したい場合は、外付け抵抗11の値を変え
ればよい。
【0019】本実施の形態の効果は次の通りである。 (1)外部端子1b、1cを備えたことにより、スイッ
チング半導体装置81のスイッチングスピードを調節で
きる。したがって、所望のスイッチングスピードに変更
したい場合は、従来のように所望のスイッチングスピー
ドを有する別のスイッチング半導体装置に取り換えなく
ても、外付け抵抗11の値を調節すればよい。
【0020】実施の形態2.図3は本発明の実施の形態
2におけるスイッチング半導体装置82の構成を示す回
路図である。まず、スイッチング半導体装置82の構成
について説明する。スイッチング半導体装置82は、外
付け抵抗11と並列に接続される、IGBT2の静電破
壊を防止するための内蔵の静電破壊防止用抵抗5を備
え、その他の構成は図1のスイッチング半導体装置81
と同様である。IGBT2のゲートとエミッタとは、静
電破壊防止用抵抗5、図2のトランジスタTr2及びC
2を介して電気的に短絡されている。なお、静電破壊防
止用抵抗5はスイッチング半導体装置82の内部に内蔵
されている。その他のスイッチング半導体装置82の構
成は実施の形態1のスイッチング半導体装置81と同様
である。
【0021】実施の形態1において説明した出荷時の静
電破壊防止用の部材は、スイッチング半導体装置82で
は不要である。それ以外のスイッチング半導体装置82
の使用例及び動作は、スイッチング半導体装置81と同
様である。但し、スイッチングスピードを左右する、駆
動回路3・IGBT2間のインピーダンスは、静電破壊
防止用抵抗5と外付け抵抗11との合成インピーダンス
である。
【0022】本実施の形態の効果は、(1)に加え、次
の通りである。 (2)静電破壊防止用抵抗5を備えたことにより、静電
破壊を防止でき、スイッチング半導体装置82を出荷す
る際に、実施の形態1において説明した静電破壊防止用
の部材が必要がない。
【0023】実施の形態3.図4は本発明の実施の形態
3におけるスイッチング半導体装置83の構成を示す回
路図である。まず、スイッチング半導体装置83の構成
について説明する。スイッチング半導体装置83は、一
端がIGBT2のゲート及び駆動回路3の出力端子3b
のうちの一方(図4では、IGBT2のゲート)に接続
された複数のインピーダンスである抵抗6a、6b及び
6cと、抵抗6a、6b及び6cの他端にそれぞれ接続
された外部端子(第1の外部端子)1ca、1cb及び
1ccと、IGBT2のゲート及び駆動回路3の出力端
子3bのうちの他方(図4では、駆動回路3の出力端子
3b)に接続された外部端子(第2の外部端子)1b
a、1bb及び1bcとを備えている。
【0024】さらに、スイッチング半導体装置83は、
外付けの複数の配線12a、12b、12cをさらに備
え、配線12aは外部端子1ba及び1caを接続し、
配線12bは外部端子1bb及び1cbを接続し、配線
12cは外部端子1bc及び1ccを接続する。その他
のスイッチング半導体装置83の構成は図3のスイッチ
ング半導体装置82と同様である。
【0025】次に、スイッチング半導体装置83の使用
例を説明する。スイッチング半導体装置83を使用する
使用者は、所望のスイッチングスピードになるように、
外部操作、すなわち、スイッチング半導体装置83の外
部において露出している配線12a、12b及び12c
を選択的に切断して開放する。
【0026】この使用例におけるスイッチング半導体装
置83の動作は、図1のスイッチング半導体装置81と
同様である。但し、スイッチングスピードを左右する、
駆動回路3・IGBT2間のインピーダンスは、静電破
壊防止用抵抗5と抵抗6a〜6cのいくつかとの合成イ
ンピーダンスである。
【0027】本実施の形態の効果は、(1),(2)に
加え、次の通りである。 (3)配線12a〜12cを選択的に切断して開放する
ことにより、容易にスイッチングスピードを変更でき
る。 (4)使用者は、スイッチングスピードを調節すると
き、配線12a〜12cを切断するだけで済むため、実
施の形態1,2のように、外付け抵抗11に相当する部
材を用意する必要がない。
【0028】実施の形態4.図5は本発明の実施の形態
4におけるスイッチング半導体装置84の構成を示す回
路図である。まず、スイッチング半導体装置84の構成
について説明する。スイッチング半導体装置84は、外
部端子1baと外部端子1ca、1cb及び1ccのう
ちのどれかとを選択的に接続するための外付けのスイッ
チ13を備え、また図4の外部端子1bb、1bcは省
略される。その他のスイッチング半導体装置84の構成
は図4のスイッチング半導体装置83と同様である。
【0029】次に、スイッチング半導体装置84の使用
例を説明する。スイッチング半導体装置84を使用する
使用者は、所望のスイッチングスピードになるように、
スイッチ13を用いて、外部端子1ca、1cb及び1
ccのどれかと外部端子1baとを接続する。また、使
用者は、別のスイッチングスピードに調節したいとき
は、外部操作、すなわち、スイッチ13を用いて再度ス
イッチングスピードを調節すればよい。
【0030】この使用例におけるスイッチング半導体装
置84の動作は、スイッチング半導体装置81と同様で
ある。但し、スイッチングスピードを左右する、駆動回
路3・IGBT2間のインピーダンスは、静電破壊防止
用抵抗5と抵抗6a〜6cのいくつかとの合成インピー
ダンスである。
【0031】本実施の形態の効果は、(1),(2)に
加え、次の通りである。 (5)スイッチ13を用いて、容易にスイッチングスピ
ードを変更できる。 (6)使用者は、スイッチングスピードを調節すると
き、スイッチ13を用いるだけで済むため、実施の形態
1,2のように、外付け抵抗11に相当する部材を用意
する必要がない。
【0032】変形例.実施の形態3及び4は、次のよう
に変形してもよい。すなわち、選択される抵抗6a〜6
cの数は、3つ以外でもよい。また、抵抗6a、6b及
び6cの一端をIGBT2のゲートに代えて駆動回路3
の出力端子3bに接続し、外部端子1ba、1bb、1
bc(実施の形態4では外部端子1baのみ)を駆動回
路3の出力端子3bに代えてIGBT2のゲートに接続
してもよい。さらに、静電破壊防止用抵抗5は省略して
もよい。
【0033】実施の形態1〜4は、次のように変形して
もよい。すなわち、半導体スイッチング素子は、IGB
T2の他に、バイポーラトランジスタ、MOSFETな
どであってもよい。また、図1及び図3〜図5の回路部
10を、駆動回路3の出力端子3b・IGBT2のゲー
ト間に代えて、駆動回路3のバイアス端子3c・IGB
T2のエミッタ間に接続してもよい。また、外付け抵抗
11及び抵抗6a、6b及び6cに代えて、これらに相
当する遅延素子(例えばダイオード)でもよい。
【0034】
【発明の効果】本発明請求項1によると、半導体スイッ
チング素子・駆動回路間に外付けでインピーダンスを接
続するための外部端子を備えたことにより、スイッチン
グ半導体装置のスイッチングスピードを使用者が自由に
変更できるという効果を奏す。
【0035】本発明請求項2によると、第1,第2の外
部端子間の外部操作により、スイッチング半導体装置の
スイッチングスピードを使用者が自由に変更できるとい
う効果を奏す。
【0036】本発明請求項3によると、配線を備えたこ
とにより、容易な外部操作でスイッチングスピードを変
更できるという効果を奏す。
【0037】本発明請求項4によると、スイッチを備え
たことにより、容易な外部操作で、しかも何度でもスイ
ッチングスピードを変更できるという効果を奏す。
【0038】本発明請求項5によると、静電破壊防止用
の内蔵の抵抗を備えたことにより、半導体スイッチング
素子の静電破壊を防止できるとともに半導体スイッチン
グ素子・駆動回路間を接続するインピーダンスとしての
役割も果たすという効果を奏す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1におけるスイッチング
半導体装置の構成を示す回路図である。
【図2】 駆動回路3の内部構成を示す回路図である。
【図3】 本発明の実施の形態2におけるスイッチング
半導体装置の構成を示す回路図である。
【図4】 本発明の実施の形態3におけるスイッチング
半導体装置の構成を示す回路図である。
【図5】 本発明の実施の形態4におけるスイッチング
半導体装置の構成を示す回路図である。
【図6】 従来のスイッチング半導体装置の構成を示す
回路図である。
【符号の説明】
3 駆動回路、11 外付け抵抗、13 スイッチ、8
0〜84 スイッチング半導体装置。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体スイッチング素子とその駆動回路
    とを有するスイッチング半導体装置において、 前記半導体スイッチング素子・前記駆動回路間に外付け
    でインピーダンスを接続するための外部端子を備えたス
    イッチング半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体スイッチング素子とその駆動回路
    とを有するスイッチング半導体装置において、 一端が前記半導体スイッチング素子及び前記駆動回路の
    うちの一方に接続された内蔵の複数のインピーダンス
    と、 前記複数のインピーダンスの他端にそれぞれ接続された
    複数の第1の外部端子と、 前記半導体スイッチング素子及び前記駆動回路のうちの
    他方に接続された少なくとも1つの第2の外部端子と、
    を備え、 前記第1,第2の外部端子間の外部操作により前記複数
    のインピーダンスのいずれかを前記半導体スイッチング
    素子・前記駆動回路間に接続することを可能にしたスイ
    ッチング半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第1,第2の外部端子は同数設けら
    れ、 前記複数の第1の外部端子と前記複数の第2の外部端子
    をそれぞれ接続するための外付けの複数の配線をさらに
    備え、 前記配線を選択的に開放することにより前記外部操作を
    行う請求項2記載のスイッチング半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の外部端子は単一であり、 前記第2の外部端子と前記複数の第1の外部端子の間に
    設けられた外付けのスイッチをさらに備え、 前記スイッチの操作により前記外部操作を行う請求項2
    記載のスイッチング半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記半導体スイッチング素子の静電破壊
    を防止するための内蔵の抵抗をさらに備えた請求項1〜
    4のいずれかに記載のスイッチング半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018117457A (ja) * 2017-01-18 2018-07-26 富士電機株式会社 パワー半導体モジュール

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JPH05328746A (ja) * 1992-05-14 1993-12-10 Daikin Ind Ltd 電圧形スイッチング素子制御方法およびその装置
JPH08181592A (ja) * 1994-12-22 1996-07-12 Matsushita Electric Works Ltd タイマ時間切換回路

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