[发明专利]功率模块

说明书

技术领域

本发明涉及在功率控制用的半导体装置中使用的功率模块，特别涉及功率模块搭载的半导体器件的保护电路。

背景技术

作为在功率控制用的半导体装置中使用的功率模块，已知具备用于对作为IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）等的开关元件的半导体器件进行保护来免受过电流、短路的影响的保护功能的模块。这样的功率模块通常是如下结构，即具备：电阻（感测电阻，sense resistor），将流到半导体器件的感测端子的电流（感测电流，sense current）变换成电压（感测电压，sense voltage）；以及保护电路，基于该感测电压进行规定的保护工作（例如下述的专利文献1、2）。保护电路在感测电压达到规定的值的情况下，判断为在半导体器件中流过的电流超过了容许值，进行例如使半导体器件的工作停止等的保护工作。

在现有的具备保护功能的功率模块中，存在由于感测电流相对于主电流的分流比、感测电阻的电阻值等的偏差，在保护电路开始保护工作的电流值、即所谓“短路保护（Short-circuit protection）跳闸水平”（SC跳闸水平，SC trip level）中产生偏差，所以难以进行适当的保护工作的问题。此外，根据功率模块的使用环境的变化，有时产生使半导体器件的电流值的上限变更的要求。在专利文献1、2中，作为其对策，提出了一种能够调整保护电路的SC跳闸水平的功率模块。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-348429号公报；

专利文献2：日本特开平5-275999号公报。

发明要解决的问题

在现有的功率模块中，当用于控制半导体器件的电源电压（控制电源电压）由于某种原因而降低时，半导体器件的驱动信号的电压电平下降，该半导体器件变得容易在活性区域（active region）中工作（以下，将半导体器件在活性区域中工作称为“活性工作”）。当半导体器件进行活性工作时，容易产生导通电压的上升导致的热破坏。例如在半导体器件为IGBT的情况下，当IGBT进行活性工作时，由于集电极电流流过时的导通电压（集电极/发射极间电压）变大，所以IGBT中的热损失变大，成为产生热破坏的原因。

如上所述，在现有的功率模块中，由于感测电流相对于主电流的分流比、感测电阻的电阻值的偏差，在SC跳闸水平中也产生偏差。特别是在SC跳闸水平向高的方向偏离的功率模块中，在控制电源电压降低的情况下，在半导体器件中流过的电流达到SC跳闸水平之前即保护功能起作用之前半导体器件就进行活性工作，产生热破坏的问题。

发明内容

本发明正是为了解决以上那样的课题而完成的，其目的在于提供一种即使在控制电源电压降低的情况下也能够防止半导体器件的热破坏的功率模块。

用于解决课题的方案

本发明的第1方面的功率模块，其特征在于具备：半导体器件；驱动电路，驱动所述半导体器件；保护电路，检测在所述半导体器件的主电极间流过的主电流，在该主电流达到跳闸水平时进行所述半导体器件的保护工作；活性工作检测单元，检测所述半导体器件进行活性工作的情况；以及跳闸水平切换电路，当检测出所述半导体器件进行活性工作的情况时，降低所述跳闸水平。

本发明的第2方面的功率模块，其特征在于具备：半导体器件；驱动电路，驱动所述半导体器件；保护电路，检测在所述半导体器件的主电极间流过的主电流，在该主电流达到跳闸水平时进行所述半导体器件的保护工作；外部电源输入端子，接收来自外部电源的外部电源电压；内部电源，生成内部电源电压；以及电源选择单元，选择性地将所述外部电源电压和所述内部电源电压作为控制电源电压对所述驱动电路供给。

发明的效果

根据本发明的第1方面，由于在控制电源电压降低而半导体器件进行活性工作时跳闸水平降低，由此能够通过保护电路进行的保护工作来防止半导体器件的活性工作导致的热破坏。

根据本发明的第2方面，即使从外部电源和内部电源供给的控制电源电压的一方降低，也能对驱动电路供给另一方，因此能够防止半导体器件进行活性工作。由此，能够防止起因于半导体器件的活性工作的热破坏。

附图说明

图1是表示IGBT的集电极/发射极间电压V_CE与集电极电流I_C的关系的图表。

图2是表示通常工作时的IGBT的集电极电流I_C及集电极/发射极间电压V_CE及损失的图。