[发明专利]电力半导体装置及电力半导体驱动系统

说明书

在多个半导体元件的每一者(5a～5f)配置第1控制端子(20a～20f)和第2控制端子(11a～11f)。在各半导体元件(5a～5f)和第1控制端子(20a～20f)之间，分别连接内置栅极电阻(30a～30f)。在使多个半导体元件(5a～5f)独立地通断时将独立的电压脉冲信号输入至第2控制端子(11a～11f)。在使第1组半导体元件(5a、5c、5e)共同地通断时，将共同的电压脉冲信号输入至第1控制端子的一部分(20a、20c、20e)。在使第2组半导体元件(5b、5d、5f)共同地通断时，将共同的电压脉冲信号输入至第1控制端子的另一部分(20b、20d、20f)。

技术领域

本发明涉及电力半导体装置及电力半导体驱动系统，更特定地，涉及内置多个半导体元件的半导体装置及其驱动系统。

背景技术

作为内置有多个半导体元件的半导体装置，在日本特开2012-120304号公报中记载了内置有6个功率晶体管的逆变器模块。

三相逆变器具有如下结构，即，在U相、V相及W相的每一者中，上桥臂的半导体元件和下桥臂的半导体元件经由该相的输出端子串联连接于电源配线之间。

因此，如果在多个相之间对输出端子彼此进行连接，则该多个相的上桥臂元件彼此并联电连接，下桥臂元件彼此并联电连接。此时，通过使并联连接的多个半导体元件共同地进行通断，能够作为1个半导体开关元件而使用。例如，针对构成三相逆变器的6个半导体元件，使通过将U相、V相及W相的输出端子相互连接而并联连接的3个3个的半导体元件共同地进行通断，由此能够作为半桥逆变器而使用。

但是，在上述使用方式中，在并联连接的多个半导体元件之间，在从驱动装置朝向控制电极(栅极)的路径上，由杂散电感及寄生电容构成LC谐振电路。并且，由于由制造波动、布局引起的配线长度差，LC谐振电路有可能成为并联连接了不均衡的LC成分的结构。

如果由于这样的LC谐振电路的谐振现象，而难以对并联连接的多个半导体元件的每一者的控制电极(栅极)的电压一致地进行控制，则有可能使流过各半导体元件的电流变得不均匀，产生发热集中在特定的半导体元件等问题。

发明内容

本公开就是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于针对内置多个半导体元件的半导体装置，提供用于在将半导体元件并联连接而共同进行通断的使用方式时使各半导体元件的电流均衡化的结构。

在本公开的一个方案中，电力半导体装置具备在第1及第2电源线之间并联连接的多个第1相电路。多个第1相电路的每一者包含第1及第2半导体元件。第1及第2半导体元件经由第1输出节点在第1及第2电源线之间串联连接。第1及第2半导体元件包含控制电极、第1及第2主电极，并且第1及第2半导体元件构成为根据控制电极的电压将第1及第2主电极之间导通或切断。电力半导体装置还具备用于从电力半导体装置的外部输入电信号的第1及第2控制端子。第1及第2控制端子是在多个第1相电路的每一者与第1及第2半导体元件的每一者对应地设置的。第1及第2控制端子与第1及第2半导体元件中的对应的半导体元件的控制电极电连接。电力半导体装置在多个第1相电路的每一者还具备第1内置电阻，该第1内置电阻被电连接在第1控制端子及控制电极之间。

根据上述电力半导体装置，就第1相电路的每一者的第1及第2半导体元件而言，通过栅极内置电阻的配置，能够使第1控制端子及控制电极之间的电阻值比第2控制端子及控制电极之间的电阻值高。

因此，在多个第1相电路之间将第1及第2半导体元件并联连接而共同地进行控制的情况下，通过将用于使第1或第2半导体元件进行通断的电信号输入至第1控制端子，从而无需利用外部配线对电阻元件进行连接，就能够抑制栅极电压的谐振现象，因此能够抑制由栅极电压差引起的在并联连接的多个第1或第2半导体元件之间产生的电流差。另外，在多个相的电路之间对第1及第2半导体元件独立地进行控制的情况下，通过将用于使第1及第2半导体元件进行通断的电信号输入至第2控制端子，能够抑制栅极电阻而抑制通断损耗。