WO2001063764A1

WO2001063764A1 - Module de puissance

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Publication number: WO2001063764A1
Application number: PCT/JP2000/001114
Authority: WO
Inventors: Takeshi Tanaka; Hiroshi Masunaga
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-08-30
Also published as: EP1184984A1; CN1348627A; KR20010112457A; JP3645220B2; US6687106B1; EP1184984B1; EP1184984A4; CN1217487C; KR100423717B1

Description

明細書パワーモジュール技術分野

この発明は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、 I GB T ： I n s u 1 a t e d G a t e B.i o l a r T r a n s ι s t o rと呼ぶ。）等の自己消弧型半導体を備え、上記半導体の保護機能を有するパワーモジュール（以下、インテリジェントパワーモジュールと呼ぶ。）に関するものである。背景技術

I GB Tはゲート電圧の大きさによりその流し得るコレクタ電流の大きさが決定され、ゲ一ト電圧が大きいほどコレクタ電流も大きくなる。また、 I GB Tのコレクタ ·ェミツ夕間電圧は、コレクタ電流が大きくなるとそれにともない増加する。

第 6図に示すように I G B Tのコレクタ ·ゲート間、ならびにゲ一ト -ェミツ夕間には寄生のコンデンサ C c g、 C g eが存在する。したがつて、コレクタ 'エミッ夕間電圧 VCEとゲート電圧 VGEの関係は、 VGE^AVCE x C c g/ (C c g + C g e)

ここで、 C c g<< C g eであるため

VGE = AVCE x C c g/C g e

つまり、コレクタ電流が増加するとコレクタ 'ェミツ夕電圧 VCEが増力！]し、そのためゲート電圧 VGEが増加し、さらにコレクタ電流を増大させ、コレクタ電流の増加を加速させる。このため、 I GB Tに過電流が流れたとき、上記の現象によりコレクタ電流は急激に増加し、 I G B Tのターンオフ許容電流を超過してしまうという問題がある。

そこで、ゲート電圧を増大させない方法として、その一例に特開平 2 — 2 6 2 8 2 2号公報に示される従来例がある。第 7図は、その従来例を示す要部回路図である。

第 7図において、 2 7は I GB T、 2 1は I G B T 2 7のオン時にゲ一トに正の電圧を与えるための直流電源、 2 2は 1 0ョ丁 2 7のォフ時にゲートに負の電圧を与えるための直流電源、 2 3はオンすることにより I GB T 2 7のゲートに正の電圧を与えるトランジスタ、 2 4はオンすることにより I GB T 2 7のゲー卜に負の電圧を与えるためのトランジス夕、 2 5は I GB T 2 7夕一ンオン時のゲート電圧上昇速度を決定するゲートオン抵抗、 2 6は I GB T 2 7のターンオフ時にゲート電圧下降速度を決定するゲートオフ抵抗、 2 8は I GB T 2 7のゲート 'ェミツ夕間電圧制限回路であり、 2 8 Aはトランジスタ、 2 8 Bはあらかじめ直流電源 2 1 と等しい電圧が充電されたコンデンサ、 2 8 Cは抵抗、 2 8 Dは比較器である。

第 7図において、ゲート信号 S 1 として "H" が入力されると、トランジス夕 2 3がオンし、直流電源 2 1→卜ランジス夕 2 3→ゲートオン抵抗 2 5を介して I GB T 2 7のゲー卜に正の電圧が印加される。このため I GB T 2 7はターンオンする。このとき、 I GB T 2 7の夕一ンオンの速度は、ゲートオン抵抗 2 5と I GB T 2 7の寄生容量 C g eの時定数により決定される。

一方、ゲート信号 S 1に "L" が入力されると、トランジスタ 2 4がオンし直流電源 2 2 I GB T 2 7のェミツ夕→I GB T 2 7のゲ一卜 →ゲ一トオフ抵抗 2 6 トランジスタ 2 4の経路によって、 I GB T 2 7のゲートに負の電圧が印加される。このため I G B T 2 7は夕一ンォフする。このとき、 I G B T 2 7のターンオフの速度は、ゲートオフ抵抗 2 6と I GB T 27の寄生容量 C g eとの時定数により決定される。ここで、コンデンサ 2 8 Bは I GB T 27のゲート 'ェミッタ間容量 C g eに比して十分に大きな値を持つコンデンサとしている。また、コンデンサ 2 8 Bにはトランジスタ 2 8 Aのエミッ夕ーコレクタ間の漏れ電流により、常に直流電源 2 1の電圧と等しい電圧が充電されている。たとえば、 I G B T 2 7のコレクタ電流が過電流となり、先に延べたようにコレクタ電流が増大することにより、コレクタ 'ェミツ夕電圧 V CEが増加してゲート電圧 VGEが増加した場合、直流電源 2 1の電圧とゲー卜電圧 VGEとを比較器 2 8 Dで比較し、ゲート電圧 VGEが直流電源 2 1の電圧より大きくなつたとき比較器 2 8 Dの出力を Lレベルにして、トランジスタ 2 8Aをオンさせる。このとき、コンデンサ 2 8 Bは直流電源 2 1の電圧が充電されているため、ゲート電圧 VGEは直流電源 2 1の電圧に保持される。それにより、ゲート電圧 VGEは直流電源 2 1の電圧以上に増加することはなく、コレクタ電流は直流電源 2 1により決められたゲート電圧により流しうる電流値に抑制される。一方、 I G B Tをインバー夕等に適用する場合、その発生損失を低く押さえることが重要な項目となる。そのため、 I GB Tのコレクタ - ェミツ夕問飽和電圧 VCE ( s a t ) を低くすることが必要となる。しかし、 I GB Tのコレクタ 'エミッ夕間飽和電圧 VCE ( s a t ) とコレクタ飽和電流には第 8図に示すようなトレードオフ関係を持っため、同じゲート電圧であってもコレクタ ' エミッ夕問飽和電圧 V CE ( s a t ) を低く設定すると、流し得るコレクタ電流（即ち、コレクタ飽和電流 ) が大きくなる。このように、コレクタ 'エミッ夕間飽和電圧 V C E ( s a t ) を低く設定した場合、 I GB Tの短絡耐量を越える恐れがあるため、短絡耐量を保持するためには、コレクタ ·ェミツ夕間飽和電圧 V CE ( s a t ) を一定以下に下げることは非常に困難となる。このことから、上記に示す従来例では、 I G B Tを短絡電流から保護するためには、一定以上のコレクタ ·ェミツ夕間飽和電圧 V C E ( s a t ) とする必要があり、損失が少なくかつ短絡耐量の大きな I G B Tを創出することが困難であり、ィンバ一夕装置の損失低減を困難なものとしていた。

また、短絡電流に対する I G B Tの保護技術として、特開平 4一 7 9 7 5 8号公報や、特開平 8— 1 3 9 5 7 8号公報に開示されている第 9 図に示す従来技術では、短絡電流を検知するとゲ一卜に直列接続された抵抗 R gを介してゲ一卜電圧を低下させる方法をとつている。この従来技術においては、ゲート電圧 V gを下げてから I G B Tのゲート 'エミッ夕問容量 C g eとゲート抵抗 R gの時定数により決められる時問により I G B Tのゲ一卜 'エミッ夕問電圧が下降し、第 1 0図に示すように短絡電流を検知してからゲート電圧が下がり初めコレクタ電圧が上昇し始めるまで T d 1の遅れが生じる。この時点では、短絡電流はまだ上昇し、その後、コレクタ電圧が上昇した T d 2の遅れの後に短絡電流は下がり始める。したがって、短絡 ¾流を検知してから T d 1 + T d 2の遅れの後に短絡 ¾流はようやく下がり始めるため、すでに短絡 ; 流は非常に高くなつてしまい、 I G B Tの短絡耐遗を超える恐れがあった。このため、 I G B Tを破壊に至らしめる危険があった。

この発明は以上のような問を解決するためになされたもので、低いコレクタ ·エミッ夕問飽和電圧 V C E ( s a t ) を設定した自己消弧型半導体を備えた場合においても、当該半導体のコレクタ · エミッ夕問を流れる短絡電流のピーク値を抑制して、当該短絡電流から上記半導体を保護することが可能なパワーモジュールを提供することを目的としている。発明の開示

この発明に係るインテリジェントパワーモジュールは、電流検出用ェミッ夕を有する自己消弧型半導体、及び上記自己消弧型半導体のコレク夕 ·エミッ夕間に短絡電流が流れたとき上記自己消弧型半導体をオフする短絡電流抑制回路を備えたパワーモジュールにおいて、上記短絡電流抑制回路は、上記自己消弧型半導体のコレクタ，ェミツ夕間に短絡電流が流れたとき、上記電流検出用エミッ夕を流れる電流を検出して上記短絡電流を検出する検出器と、上記自己消弧型半導体のゲートに一方の端子が接続されるとともに、正電極が上記自己消弧型半導体のエミッ夕に接続された電源の負電極に他方の端子が接続された、半導体スィッチ及びコンデンサを含む直列体とを有し、上記半導体スィッチは、上記検出手段により上記短絡電流が検出されたときにオンするものである。このことにより、上記 I G B Tのコレクタ ' ェミツ夕間に短絡電流が流れたとき、当該短絡電流のピーク値を抑制することができる。

又、半導体スィッチがオンした後の所望の時問後に、上記自己消弧型半導体をオフするものである。このことにより、上記 I G B Tをオフするときに、当該 I G B Tのコレクタ ·ェミツ夕問に流れる ¾流が急速に降下することを防止できる。

又、短絡電流抑制回路は、コンデンサに並列に接続され、自己消弧型半導体をオフするときにおける該自己消弧型半導体のゲート ·ェミツ夕間の電圧が、当該自己消弧型半導体のしきい値電圧より高くなるような抵抗値を有する抵抗を備えたものである。このことにより、 I G B Tをオフするときにおける当該 I G B Tのコレクタ · ェミツ夕間に流れる電流を、短絡耐量以下に抑えることができる。

又、短絡電流抑制回路は、コンデンサに並列に接続され、自己消弧型半導体をオフするときにおける該自己消弧型半導体のゲー卜 ·ェミツ夕間の電圧が、当該自己消弧型半導体のしきい値電圧より高くなるような降伏電圧を有する定電圧ダイオードを備えたものである。このことにより、 I GB Tをオフするときにおける当該 I GB Tのコレクタ 'ェミツ夕間に流れる電流を、短絡耐量以下に抑えることができる。

又、直列体は、コンデンサに直列に接続された抵抗を有するものである。このことにより、半導体スィッチをオンしたとき、 I GB Tのコレクタ ·ェミツ夕間に流れる電流が急速に降下することを防止できる。図面の簡単な説明

第 1図は、この究明の実施の形態 1に係るインテリジェントパワーモジュールを示す要部回路図である。

第 2図は、 I GB Tに短絡' ¾流が流れた場合における、第 1図に示すインテリジェントパワーモジュールの動作を説明するための説明図である。

第 3図は、第 1図に示すインテリジェントパワーモジュールの I G B Tに短絡電流が流れた場合における、信号 A、 B、 C、電圧 VGE、 V 〇£、及び¾流1 〇、 I Gの波形図である。

第 4図は、 I GB Tにおけるゲート電圧とコレクタ電流の関係を示す特性図である。

第 5図は、この発明の実施の形態 2に係るインテリジェントパワーモジュールを示す要部回路図である。

第 6図は、コレクタ · ゲート間、及びゲート · エミッ夕間にそれそれ寄生するコンデンサを備えた I GB Tを示す図である。

第 7図は、従来の I GB Tの保護回路を示す要部回路図である。第 8図は、 I GB Tにおけるコレクタ 'エミッ夕間飽和電圧とコレク夕飽和電流との関係を示す特性図である。第 9図は、他の従来の I GB Tの保護回路を示す要部回路図である。第 1 0図は、第 9図に示す I GB Tの保護回路における、短絡電流、ゲート電圧、及びコレクタ電流の波形図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。

第 1図は、この発明の実施の形態 1に係るィンテリジェントパワーモジュールの要部回路図である。第 1図において、 1 2は検出用ェミツ夕を備えた I GB T、 1は I GB T 1 2のオン時にゲートに正の電圧を与えるための直流電源（電源電圧を E o nとする）、 2は I GB T 1 2のオフ時にゲー卜に負の電圧を与えるための直流電源（電源電圧を E o f f とする。）、 3はオンすることにより I GB T 1 2のゲートに正の電圧を与えるトランジスタ、 4はオンすることにより I GB T 1 2のゲー卜に負の電圧を与えるためのトランジスタ、 5は I GB T 1 2ターンォン時のゲート電圧上昇速度を決定するゲ一トオン抵抗（抵抗値を R o n とする）、 6は I GB T 1 2のターンオフ時にゲ一ト電圧下降速度を決定するゲートオフ抵抗（抵抗値を R o f f とする）である。

8 Aは I 08丁の検出電流1 Sを検出し、あらかじめ設定しておいた過電流レベルを超えると " H" を出力する過電流検出器、 8 Bは過電流検出器 8 Aが過電流を検出したときにオンするトランジスタ、 8 Cはトランジス夕 8 Bの駆動抵抗、 8 Dはトランジスタ 8 Bがオンすることによりオンする MO S F E T、 8 Eはトランジスタ 8 Bのコレクタ電流を抑制する抵抗、 8 Fは通常時の電圧を 0 Vとしているコンデンサ、 8 G は抵抗（抵抗値を R c n t とする）、 8 Hはコンデンサ 8 Fと直列に接続された抵抗、 8 1はダイオード、 8 J、 8 Kは MO S F E T 8 Dのゲ —トーソース間電圧保護用のツエナ一ダイオード、 8 Lは抵抗、 8は上記 8 A〜8 Lからなる短絡電流抑制回路である。

9はトランジスタ 8 Bがオンし、コレクタ電圧が Lとなったとき、一定時間遅らせて Hを出力するとともにその状態を保持する遅延回路、 1 0は過電流を検出するとその状態を保持し，リセット信号が入力されるとその状態を解除するラッチ回路、 1 1は遅延回路 9の出力が Hのときはゲート信号 S 1をトランジスタ 3及び 4に与え、遅延回路 9の出力が Lのときは Lを卜ランジス夕 3及び 4に与える 0 R回路である。

又、第 2図は、第 1図に示すインテリジェントパワーモジュールに短絡 ¾流が流れた場合における、勁作を説明するための説明図である。第 2図において、 1 3は I G B T 1 2のコレクタ · ゲート間の寄生コンデンサ、 14は I GB T 1 2のゲ一ト ·エミッ夕問の寄生コンデンサである。

又、信号 Aはトランジスタ 8 Bから出力され、遅延回路 9及びラッチ回路 1 0に入力される信号であり、トランジスタ 8 Bのコレクタ電位に一致する。信号 Bは遅延回路 9から OR回路 1 1に入力される信号、信号 Cはゲ一ト信号 S 1、又はラツチ回路 1 0から出力された信号であつて、 OR回路 1 1に入力されるものである。又、信号 Dは信号 B、 Cに基づいて OR回路 1 1から出力される信号である。

又、 V cはコンデンサ 8 Fの充電電圧、 VC Eは I GB T 1 2のコレクタ ·ェミツ夕間電圧、 VCGは I GB T 1 2のコレクタ · ゲート問' 圧、 VGEは I GB T 1 2のゲー卜 ·ェミツ夕間電圧、 I Cは I GB T 1 2のコレクタ ' ェミツ夕間電流、 I Sは I G B T 1 2の電流検出用ェミツ夕から流れる検出電流、 I Gは MO S F E T 8 Dのオン時に I GB T 1 2のコレクタからゲートを通り MO S F E T 8 Dに流れる電流である。又、第 3図は、第 1図に示すインテリジェントパワーモジュールに短絡電流が流れた場合における、信号 A、 B、 C。電圧 VGE、 VCE、及び電流 I C、 I Gの波形図である。

ここで、第 2図及び第 3図に基づいて、第 1図に示す実施の形態 1に係るインテリジェントパワーモジュールの動作について説明する。

まず、 I G B T 1 2がオフ状態においては、コレクタ電流 I Cが流れていないため、過電流検出器 8 Aは過電流を検出せず出力は "L" である。したがって、トランジスタ 8 Bはオフであり信号 A及び信号 Bは " H " である。この状態でゲート信号 S 1が 0 Nで信号 Cが " H " のとき、信号 Dによりトランジスタ 3のベースが駆動されトランジスタ 3がォンする。このとき、直流1源 1の正電極→トランジスタ 3 ゲートオン抵抗 5→ I GB T 1 2のゲート I GB T 1 2のエミッ夕→直流電源 1 の負電極のルー卜で、 I GB T 1 2のゲー卜からエミッ夕へ正の電圧 V GEが印加される。つまり、 I GB T 1 2のゲ一ト電位は直流電源 1のの正電極と同電位、 I G B T 1 2のェミツ夕 ¾位は直流電極 1の負電極と同電位となり、電圧 V G Eとしては直流 ¾源 1の電源電圧 E o nが印加される。したがって， I GB T 1 2はオンする。このとき負荷抵抗（図示せず）と主回路電圧（図示せず）できまるコレクタ ¾流 I Cが I G B T 1 2のコレクタからェミツ夕に流れる。

また、トランジスタ 8 Bがオフしているため MO S F E T 8 Dのゲート電位は直流電源 1の正電極と同電位、また MO S F E T 8 Dのソースはトランジスタ 3がオンしているため同様に直流電極 1の正電極と同電位であり、そのため MO S F E T 8 Dはオフである。したがって、抵抗 8 Gの両端には電圧が印加されず、コンデンサ 8 Fの電圧 V cも 0 Vである。

次に、時刻 t 1において、何らかの要因で負荷が短絡したとき、コレクタ電流 I cは上昇を始める。

そして、時刻 t 2において、電流 I Cがあらかじめ設定された過電流検知レベルを超え、過電流検出器 8 Aが過電流を検知すると、過電流検出器 8 Aの出力は " H" となり、トランジスタ 8 Bはオンする。ここで、トランジスタ 3はオンしているため、 MO S F E T 8 Dのソースは直流電源 1の正電極と同電位、また MO S FE T 8 Dのゲー卜は直流電源

2の負電極と同電位となり、ソースからゲートに E o n + E o f f の電圧が印加され M〇 S F E T 8 Dはオンする。この時、コンデンサ 8 Fの電圧が 0Vであるため、ゲート電位 VGEは一瞬降下する。

尚、ツエナ一ダイオード 8 Jは、このときに MO S FE T 8 Dのソースーエミッ夕間の印加電圧が許容電圧を超えない様に、保護の目的で取り付けられているものである。

そして、 MO S F E T 8 Dがオンするため、 I GB T 1 2のコレクタからコレクタ ' ザ一ト容量 1 3→M O S FE T 8 D→コンデンサ 8 F→ 抵抗 8 H→直流電源 2→I GB T 1 2のエミッ夕を通って、電流 I Gが流れる。したがって、コレクタ · ゲート容量 1 3及びコンデンサ 8 Fは充電され、電圧 V C G及び V cが上昇する。

電圧 V C Gが上昇し、それとともに I GB T 1 2のコレクタ *ェミツ夕問電圧 V C Eも同様に上昇するので、電圧 V C Gの上昇速度つまり電圧 VCEの上昇速度（dV c e/d t ) は、コンデンサ 8 Fの容量がコレク夕 · ゲ一ト間寄生コンデンサ 1 3の容量に対して十分に大きい場合

、以下の式によって決まる速度で上昇する。

d V c e/d t二電流 I G/コンデンサ 1 3の容量

したがって、抵抗 8 Hの抵抗値が小さい程 V C Eの上昇速度（dV c e/d t ) は早くなる。尚、抵抗 8 Hは、 M 0 S F E T 8 Dがオンしたときに、 I GB T 1 2のコレクタ · エミッ夕間に流れる電流 I Cが急速に降下することを防止するために設けたものである。

一方、トランジスタ 8 Bがオンと同時に信号 Aおよび信号 Bは "L" となる。また、ラッチ回路 1 0の働きにより、信号 Cも " L " となる。尚、遅延回路 9は、一度 "L" となるとその後一定期問後に "H" となるよう設定されている。ここで、信号 Bが "L" のため，信号 Cの状態に関わらず信号 Dは " H " 状態を保持しトランジスタ 3はオンを保持する。

次に、時刻 t 3において、 ¾圧 VCEが上昇して主回路電源（図示せず）の電圧と電圧 V C Eが等しくなつたとすると、短絡電流 I Cはそれ以上流れることができなくなり、減少を!] g始する。

このとき、上記のようにトランジスタ 3はオンを保持しているので、 I G B T 1 2のゲート · エミッ夕問電圧 VGEは電圧 E o nと E o f f を抵抗値 R o nと R c n tにより分圧した電圧となる。即ち、このときの電圧 VGEは、以下の式で表される値となる。

VG E =

(E o n + E o f f ) X R c n t / (R o n + R c n t ) — E o f f

この t圧 VGEを I GB T 1 2のしきい iifl l圧より少し高い値となるよう R c n tを選ぶことで I G B T 1 2はオフせず、第 4図に示す関係から、このゲート電圧 VGEにより决まる一定のコレクタ ¾流 I Cが保持されることとなる。

第 4図は、ゲート電圧 VGEとコレクタ電流 I Cの関係を示したもので、この図に示すとおり、 I GB T 1 2のコレクタ電流 I Cはゲ一卜電圧 VGEできまる電流しか流すことができない。よって、上記抵抗 8 G の抵抗値 R c n tの選定により、 I GB T 1 2をオフすることなく、短絡した過大な電流を夕ーンオフ可能な電流レベルまで引き下げることが可能となる。

又、ここで、コンデンサ 8 Fの充電電圧 V cは、

V c = (E o n + E o f f ) xR c n t / (R o n + R c n t ) となる電圧に固定される。

次に、時刻 t 4において、遅延回路 9により一定時問を超え信号 Bが "H" になると、信号 Cはすでに "L" に固定されているから、信号 D 力； " L" になり、トランジスタ 4がオンする。このためコンデンサ 8 F に充 i された; 荷とゲ一ト · エミッ夕間容 M 1 4に充 ¾されていた電荷は、それそれゲートオフ抵抗 6→トランジスタ 4を介して放 ¾する。即ち、 I GB T 1 2がターンオフする。

通常の I G B T 1 2ターンオフ時には、ゲート .エミッ夕問容遗 1 4 と R o f f のみで決まる時定数にてゲート電圧 VGEが下降するが、本実施の形態においては、ゲート 'エミッ夕問容 1 4及びコンデンサ 8 Fの見かけ上並列された容量と R o f f とで決まる時定数となり、ゲート電圧 VGEの下降時問がおそくなる。したがって，通常のターンオフ時と比較し、緩やかな下降速度（dVGE/d t ) でゲ一卜電圧 VGE が下降するため、 I GB T 1 2に流れているコレクタ ¾流 I Cの下降速度（ d I C/d t ) も緩やかとなる。

夕一ンオフ時の電流 I Cの下降速度 ( d I C/d t ) によって、主回路浮遊インダク夕ンス（図示せず）にサージ電圧が発生し、 I GB T 1 2のコレクタ 'エミッ夕問に印加されるが、本実施の形態においては、この下降速度（d I C/d t ) が低いためサージ電圧も低くなり、 I G B T 1 2を電圧で破壊することを防止できる。

そして、時刻 t 5において、緩やかに降下した電流 I Cが短絡電流検出レベルを下回り、過電流検出器 8 Aにより卜ランジス夕 8 Bがオフする。なお、一連の保護動作が終了した後、ラッチ回路 1 0にリセット信号を入力すると、 "L" 状態は解除され、次のオンオフ動作を開始することができる。

上記のように、本実施の形態によれば、短絡電流を検知した直後に M O S F E T 8 Dをオンさせ、 I GB T 1 2のコレクタからゲートに電流を引き込み電圧 V C Eを急上昇させるため、短絡電流のピークを瞬時に抑制することができ、かつ、 I GB T 1 2のターンオフ時には I GB T 1 2が安全に動作できるまでコレク夕電流 I Cを十分低く抑えることができ、しかも、ターンオフ時の流 I Cの下降速度（ d I C/d t ) を下げることができ、 I G B T 1 2を短絡から安全に保護することができる。

したがって、たとえば非常に低いコレク夕 'エミッ夕問飽和 ϊΐΐ圧 V C E ( s a t ) を設定した I GB Tにおいても、短絡 it流から保護することが可能となり、 I GB Tの発生損失を低減することができる。

第 5図は、この発明の' 施の形態 2を示す要部回路図であり、 8Mはツエナ一ダイオードである。この実施例では、施の形態 1の抵抗 8 G のかわりにッェナーダイォ一ド 8 Mを用いた。ツエナ一ダイォード 8 M の ίβ圧値を I G Β Τ 1 2のしきい値†S圧より少し^めに設定することにより、実施の形態 1と同様の効果を得ることができる。実施の形態 1では、ゲートオン抵抗 5と抵抗 8 Gとの分圧により短絡電流通 ¾時のゲート電圧 VG Eを決めていたが、ツエナ一ダイォ一ド 8Mの降伏電圧を利用して、ゲート電圧 VGEをしきい値電圧より少し高い電圧として、実施の形態 1と同様の動作を実現させることが可能となる。産業上の利用可能性

うに、本発明にかかるパワーモジュールは、コレクタ ' エミッ夕間飽和電圧 VCE ( s a t ) が低く短絡耐量の低い I GBTを、短絡電流から保護するのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 電流検出用エミッ夕を有する自己消弧型半導体、及び上記自己消弧型半導体のコレクタ · エミッ夕問に短絡電流が流れたとき上記自己消弧 ¾半導体をオフする短絡電流抑制回路を備えたパヮ一モジュールにおいて、

上記短絡電流抑制回路は、

上記自己消弧型半導体のコレクタ · エミッ夕問に短絡電流が流れたとき、上記 ¾流検出 fflエミッ夕を流れる; β流を検出して上記短絡 ¾流を検出する検出器と、

上記自己消弧型半導体のゲートに一方の端子が接続されるとともに、正 'it極が上記自己消弧型半導体のェミツ夕に接続された電源の負電極に他方の端子が接続された、半導体スィツチ及びコンデンサを含む直列体とを有し、

上記半導体スィッチは、上記検出手段により上記短絡 ¾流が検出されたときにオンすることを特徴とするパワーモジュール。

2 . 半 ¾体スィッチがオンした後の所望の時問後に、上記自己消弧型導休をオフすることを特徴とする ^求の範囲笫 1项記戯のパヮーモジュール。

3 . 短絡電流抑制回路は、コンデンサに並列に接続され、自己消弧型半導体をオフするときにおける該自己消弧型半導体のゲート · エミッ夕間の電圧が、当該自己消弧型半導体のしきい値電圧より高くなるような抵抗値を有する抵抗を備えたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載のパヮ一モジュール。

4 . 短絡電流抑制回路は、コンデンサに並列に接続され、自己消弧型半導体をオフするときにおける該自己消弧型半導体のゲート ·ェミツ夕間の電圧が、当該自己消弧型半導体のしきい値電圧より高くなるような降伏電圧を有する定電圧ダイオードを備えたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載のパワーモジュール。

5 . 直列体は、コンデンサに直列に接続された抵抗を有することを特徴とする請求の範囲第 1頃記載のパワーモジュール。