[发明专利]半导体模块、及使用该半导体模块的电力变换装置

说明书

本发明提供一种半导体模块，其具备多个半导体元件、以及与多个半导体元件电连接的第一电力端子、第二电力端子和第三电力端子。多个半导体元件具有在第一电力端子与第二电力端子之间电连接的至少一个上臂开关元件、以及在第二电力端子与第三电力端子之间电连接的至少一个下臂开关元件。而且，至少一个上臂开关元件的数量与至少一个下臂开关元件的数量不同。

技术领域

本说明书公开的技术涉及一种半导体模块及使用该半导体模块的电力变换装置。

背景技术

日本特开2015-112015号公报公开了一种半导体模块及使用该半导体模块的电力变换装置。该半导体模块具备多个半导体元件、以及与多个半导体元件电连接的第一电力端子、第二电力端子和第三电力端子。多个半导体元件具有：在第一电力端子与第二电力端子之间电连接的上臂开关元件、以及在第二电力端子与第三电力端子之间电连接的下臂开关元件。

在上述电力变换装置中，如果将上臂开关元件以及下臂开关元件的数量分别设为多个，则能够增大可处理的容许电流。在该情况下，作为一个方式，可以考虑在半导体模块内分别追加新的上臂开关元件以及下臂开关元件。然而，由于半导体模块内的开关元件增加至少两个，因此半导体模块必然大型化。其结果，不仅是半导体模块，电力变换装置也可能需要进行大幅的设计变更。与此相对，可以考虑不变更半导体模块的结构，而是准备多个半导体模块并将这些半导体模块并联连接。在该情况下，电力变换装置所需的设计变更也往往相对较小。然而，通过单纯增加半导体模块的数量，会导致电力变换装置的大型化。本说明书提供一种能够至少部分地解决这些问题的技术。

发明内容

在本说明书公开的技术中，允许在一个半导体模块中上臂开关元件的数量与下臂开关元件的数量彼此不同。由此，能够抑制半导体模块的大型化，并且能够抑制所需的半导体模块的数量。例如，考虑电力变换装置需要三个上臂开关元件和三个下臂开关元件的情况。在该情况下，根据本技术，将两个半导体模块并联连接，并且在一个半导体模块中仅追加新的上臂开关元件，在另一个半导体模块中仅追加新的下臂开关元件。由此，能够抑制每个半导体模块的大型化，并且能够抑制所需的半导体模块的数量的增加。

本技术的一个方面公开了一种半导体模块。该半导体模块具备多个半导体元件、以及与多个半导体元件电连接的第一电力端子、第二电力端子和第三电力端子。多个半导体元件具有在第一电力端子与第二电力端子之间电连接的至少一个上臂开关元件、以及在第二电力端子与第三电力端子之间电连接的至少一个下臂开关元件。而且，至少一个上臂开关元件的数量与至少一个下臂开关元件的数量不同。

在上述半导体模块中，至少一个上臂开关元件可以包括第一开关元件，所述至少一个下臂开关元件可以包括具有与第一开关元件相同的结构的第二开关元件。而且，至少一个上臂开关元件和至少一个下臂开关元件的其中之一可以还包括具有与第一开关元件不同的结构的第三开关元件。但是，作为其他实施方式，第三开关元件也可以具有与第一开关元件以及第二开关元件相同的结构。在这里，两个开关元件具有相同的结构是指，除了制造上不可避免的差异之外，两个开关元件以相同的结构(尺寸、材料以及构造等)构成。

作为本技术的一个实施方式，第一开关元件可以使用第一种半导体材料制成，第三开关元件可以使用与第一种半导体材料不同的第二种半导体材料制成。如果第一开关元件和第三开关元件由不同的半导体材料制成，则第一开关元件与第三开关元件之间的特性显然不同。由此，能够根据例如与半导体模块有关的指标(例如电流值)，区分使用特性不同的两个开关元件。

在上述实施方式中，第二种半导体材料的带隙可以比第一种半导体材料的带隙更宽。在该情况下，例如第一种半导体材料可以是硅(Si)，第二种半导体材料可以是碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等氮化物半导体、或者氧化物半导体。但是，第一种半导体材料以及第二种半导体材料的具体材料的组合是任意的，不限定于这些例子。