[發明專利]半導體裝置、AC/DC轉換器、PFC電路和電機驅動器

有效

• 申請號: 201410061193.1
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN104868890B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 近藤啟
• 申請（專利權）人: 三墾電氣株式會社
• 主分類號: H03K17/04
• 分類號: H03K17/04;H03K17/567
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 陶海萍

本發明實施例提供一種半導體裝置、交流/直流（AC/DC）轉換器、功率因數校正（PFC）電路和電機驅動器，該半導體裝置具有絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），所述絕緣柵雙極型晶體管具有第一雙極型晶體管（Q1）和第一場效應晶體管（NM1），所述第一雙極型晶體管的基極連接所述第一場效應晶體管的漏極；其中，所述半導體裝置還具有旁通路徑，所述旁通路徑的一端連接所述第一雙極型晶體管的發射極，所述旁通路徑的另一端連接所述第一雙極型晶體管的基極，并且，所述絕緣柵雙極型晶體管處于導通狀態時所述旁通路徑的阻抗與所述絕緣柵雙極型晶體管處于關斷狀態時所述旁通路徑的阻抗不同。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種半導體裝置以及具有該半導體裝置的交流/直流（AC/DC）轉換器、功率因數校正（PFC）電路和電機驅動器。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是由雙極型晶體管（Bipolar Transistor）和金屬氧化物場效應晶體管（Metal OxidationSemiconductor Field Effect Transistor，MOSFET）組成的半導體功率器件，其兼具MOSFET的高輸入阻抗和雙極型晶體管的低導通壓降兩方面特性，被廣泛應用于功率因數校正（Power Factor Correction,PFC）電路、電機驅動器（Motor Driver）、變頻器、開關電源、照明電路、交流/直流（AC/DC）轉換器等領域。

專利文獻1（JP特開平6-104443）公開了一種橫型IGBT器件，圖1為專利文獻1的橫型IGBT的器件結構示意圖，如圖1所示，該橫型IGBT器件包括基板1、外延層2、N阱3、基區4、集電區5、柵極絕緣膜6、柵極7、接觸區域8和9、接觸區域10和11、發射極12、集電極13、背面電極14，并且，通過連接線15將背面電極14和發射極12電連接，橢圓形虛線所示位置是IGBT中雙極型晶體管Q1、Q2的位置。

圖2是專利文獻1的橫型IGBT的等效電路圖，其中，M1是IGBT中的MOS晶體管，C、E、G分別對應圖1中IGBT的集電極13、發射極12和柵極7。需要說明的是，在圖1、圖2中，IGBT的集電區5實際上相當于雙極型晶體管Q1、Q2的發射區，IGBT的集電極13實際上相當于雙極型晶體管Q1、Q2的發射極。

根據圖2的等效電路圖可知，通過使芯片表面的電極與背面的電極短路，能夠降低IGBT的導通電阻。上述將表面電極與背面電極短路的結構還能用于縱型IGBT，從而形成縱橫混合結構。在縱橫混合結構中，通過減小IGBT集電區的P型擴散面積，能夠減少載流子，從而在IGBT關斷時減少尾電流，以提高IGBT的開關速度。

應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發明的技術方案進行清楚、完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發明的背景技術部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。

發明內容

在現有技術中，通過減小集電區的P型擴散區的面積來提高IGBT的開關速度，但是，在現有技術中，在IGBT從導通狀態切換到關斷狀態時，Q1、Q2的基極依然有電流流通，導致IGBT的集電極（相當于Q1、Q2的發射極）也有電流流通，因此，流過IGBT集電極的電流成為尾電流，導致IGBT的開關速度變慢?？梢姡贗GBT關斷時，由于IGBT的集電區中不可避免地仍然存在載流子，所以會存在開關速度的極限。

本發明實施例提供一種半導體裝置以及具有該半導體裝置的交流/直流（AC/DC）轉換器、功率因數校正（Power Factor Correction,PFC）電路和電機驅動器（MotorDriver），以提高IGBT的開關速度。