[實用新型]用于功率半導體器件的控制器件

有效

• 申請號: 200920166723.3
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN201577025U
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: M·盧舍
• 申請（專利權）人: ABB瑞士有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱海煜;王丹昕

技術領域

本實用新型涉及功率電子設備。特別地，本實用新型涉及用于功率半導體器件的控制器件和用于控制功率半導體的高電流的系統以及用于控制該半導體器件的控制器件。

背景技術

例如高功率整流器的功率電子系統典型地包括許多功率半導體，例如與用于控制各自的功率半導體的功率半導體控制器件關聯的高功率晶閘管。一般來說，這些控制器件與功率電子系統的中央控制單元通信，其例如可與具體的控制器件通信。例如，晶閘管的門極可由控制器件開關，其從中央控制單元獲得開關源的定時。一種特殊類型的功率半導體是晶閘管。

晶閘管由門極信號接通，但即使在門極信號被解除宣稱后，晶閘管保持在導通狀態直到任何關斷條件出現，其可以是反向電壓施加到端子，或當流過的電流(正向電流)降至稱為“保持電流”的某一閾值以下時。因而，晶閘管在它開啟或“激發”后表現像是正常的半導體二極管。

另一類型的晶閘管可以由門極信號開啟，并且也可以由負極性的門極信號關斷。關斷由門極和陰極端子之間的“負電壓”脈沖完成。正向電流中的一些(大約1/3至1/5)被“偷走”并且用于引起陰極-門極電壓，其進而引起正向電流降低并且晶閘管將切斷(轉換到“阻斷狀態”)。

然而這些晶閘管遭受長切斷時間，其中在正向電流降低之后，存在長的拖尾時間，其中剩余電流繼續流動直到所有來自器件的剩余電荷已經被帶走。

實用新型內容

因此本實用新型的目的是提供改進的功率半導體器件的控制和功能性。

這個目的通過根據權利要求1和14的用于功率半導體器件的控制器件和用于控制高電流的系統實現。其他優選實施例從從屬權利要求明顯可見。

根據本實用新型的實施例，用于功率半導體器件的控制器件包括連接，其中控制器件設計成用于控制功率半導體器件的電流。該連接設計成用于連接控制器件到功率半導體器件并且用于提供一定水平的電感以致不需要在功率半導體器件周圍增加緩沖器電路以限制在功率半導體器件的關斷時電壓的升高。

這樣的控制器件和功率半導體器件之間的連接可有利地提供大約1至2納亨(nH)的低電感使得關于具有大約300nH的門極電感的需要緩沖器電路的門極關斷晶閘管不需要外部器件以整形開啟和關斷電流以防止功率半導體器件的破壞。

由于該連接，GCT可以被均勻地關斷并且因此可以使用而不需要緩沖器以限制電壓的升高的速率。此外與GTO器件相比，這樣的通過連接的用于功率半導體器件的控制器件顯著減少功率半導體器件的切斷時間。

由于設計成用于提供低水平電感的連接，高電磁抗擾性可提供有這個功率半導體器件的高可靠性。

這樣的設計成用于提供低水平電感應率的連接的另一個優勢是各自的低關斷損耗。

這樣的連接的另外的優勢是關斷脈沖可具有低電感性，其使得用于功率半導體器件的控制器件能夠關斷非常高的電流。此外，這樣的連接提供低于1毫歐的低歐姆電阻。

這樣的連接有利地提供半導體器件的簡單關斷的可能性，并且由于緩沖器電路不是必需的，具有低的空間要求。

上文提及的通過連接用于功率半導體器件提供低水平電感的控制器件可用于采用1兆瓦到100兆瓦功率的變速電動機驅動裝置的變頻器。

根據本實用新型的另一個實施例，控制器件還包括觸發脈沖單元，其中觸發脈沖單元設計成用于提供電流脈沖以開啟功率半導體器件。

觸發脈沖單元可以是觸發脈沖電路，適用于均勻地開啟功率半導體器件。

根據本實用新型的另一個實施例，控制器件還包括保持電流單元，其中保持電流單元設計成用于提供連續的電流以保持功率半導體器件處于導通狀態。

保持電流單元可以是保持電流電路。

根據本實用新型的另一個實施例，控制器件還包括關斷單元，其設計成用于提供電流脈沖以關斷功率半導體器件。

關斷單元可以是關斷電路。

這樣的關斷單元可提供大約與必須關斷的電流中之一相同的幅度的電流脈沖。

根據本實用新型的另一個實施例，該連接設計成用于連接控制器件到功率半導體器件的端子，其中該連接設計為多層器件，也就是說多層連接。

多層連接可以包括，例如，四層印刷(門極、陰極、門極、陰極)或六層印刷(門極、陰極、門極、陰極、門極、陰極)。多層連接可包括兩個凸緣，其中該連接的凸緣被設計以夾住功率半導體器件的門極，使得門極被該連接的凸緣夾住。

多層連接可連到印刷電路板或可是印刷電路板的一部分，并且功率半導體器件例如通過板或夾子可連到印刷電路板。