[发明专利]动电路以及具备该驱动电路的半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及驱动电路以及具备该驱动电路的半导体装置，特别涉及对功率半导体开关元件施加负偏压的技术。

背景技术

在产业用机械/电力铁道/汽车/办公自动化/家电制品等的功率控制、电动机控制中，使用将IGBT等的多个半导体开关元件和对其进行驱动/控制的控制电路等搭载在1个封装件中的功率半导体模块、即所谓的IPM（Intelligent Power Module，智能功率模块）。

通常，在功率用途中使用的半导体开关元件（IGBT，MOSFET）使用阈值具有正值的增强型元件。因此，从原理上，为了使开关元件成为截止状态，不需要对控制端子施加负偏压，仅通过使栅极电压成为阈值以下（通常是0V）就能成为截止状态。

可是，作为瞬态现象（动态工作）在上述0V偏压中有时会产生问题。即，伴随着截止时的开关工作，主端子间电压（集电极-发射极间电压）急剧地上升。此时，经由集电极-栅极间的反馈电容将电荷充电于栅极，因此栅极电压上升，截止状态的开关元件可能被误导通。

此外，因为阈值具有负的温度系数，所以在高温工作时阈值降低，上述问题点更显著地显现。

为了处理这样的问题，考虑在使开关元件截止时通过在栅极～发射极间施加负偏压，从而防止栅极电压上升到阈值以上。

可是，为了施加负偏压，需要负电源，与用于在导通时施加正偏压的正电源一起，在驱动电路中需要2个电源，存在系统整体大型化的问题。

因此，为了不施加负偏压而解决上述的问题，有在IPM中将供给栅极电压的控制IC和裸芯片状态的IGBT接近配置的方法。通过以最短距离对两者进行布线，能尽量使布线阻抗降低，能以低阻抗使IGBT的栅极～发射极间短路。由此，即使是0V偏压，栅极电压也不会上升，能在驱动电路中使用单一电源，实现系统整体的小型化。

可是，近年来，由于半导体技术的进步，与历来相比在高温/高电压的环境下进行高速工作的半导体开关元件被开发/实用化，要求使半导体开关元件在上述环境下可靠地工作。因此，以上述的通过接近配置使阻抗下降的方法难以维持在高温/高电压的环境下的可靠的工作（特别是截止工作）。

因此，历来使用在控制电路侧从单一电源生成负电压，使用该负电压进行负偏压驱动的技术。例如在专利文献1、非专利文献1中公开了使用齐纳电压生成负电压，使用该负电压实现负偏压驱动的技术。

专利文献

专利文献1：日本实开平5-48592号公报。

非专利文献

非专利文献1：富士电机  EXB840数据表。

在专利文献1的图1中示出的电路中，为了使分压的电位稳定，需要大容量的旁路电容器（15～20），在旁路电容器中使用铝电解电容器的情况下，存在使用条件导致的寿命降低的担忧。

此外，为了在高速工作时缩短充电时间，需要使电阻33的值减小，但当减小电阻33时，在从电源变压器1供给的电源1起动的同时流过的维持（stand-by）电流增加，因此难以实现供给的单一电源的低功耗化。

此外，在非专利文献1中也产生了同样的问题，进而，为了形成开关元件的栅极电压所需要的电荷的充放电电路，需要设置电容器，用于该负偏压驱动的驱动能力需要和上述的旁路电容器是相同程度，因此需要大容量的电容器，存在寿命的降低的担忧。

发明内容

因此，本发明鉴于上述的问题点，其目的在于提供一种以简易的结构来进行开关元件的负偏压驱动的驱动电路以及具备该驱动电路的半导体装置。

本发明的驱动电路，搭载于IC芯片，驱动半导体开关元件，其中，具备：电源电路，接收从所述IC芯片外部的单一电源供给的第1电压，根据该第1电压生成第2电压，将其施加到所述半导体开关元件的基准端子；以及驱动部，根据来自所述IC芯片外部的输入信号，对所述半导体开关元件的控制端子施加/不施加所述第1电压，由此驱动所述半导体开关元件，所述电源电路具备：缓冲放大器，对所述半导体开关元件的控制端子驱动电流进行拉/灌。

本发明的驱动电路具备：电源电路，根据第1电压生成第2电压，将其施加到半导体开关元件的基准端子；以及驱动部，根据来自IC芯片外部的输入信号，对所述半导体开关元件的控制端子施加/不施加所述第1电压，由此驱动所述半导体开关元件，因此不用设置用于驱动电路的正负电源，能实现正负偏压驱动。此外，电源电路具备：缓冲放大器，对所述半导体开关元件的控制端子驱动电流进行拉/灌，因此不需要大容量电容器，能避免寿命的降低。

附图说明