[發明專利]半導體裝置

有效

• 申請號: 201410325571.2
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104283533B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 鹿口直斗;樽井陽一郎
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08;H01L29/739;H01L27/04
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 何立波,張天舒

技術區域

本發明涉及一種半導體裝置，該半導體裝置具有寬帶隙半導體元件，并且能夠檢測該寬帶隙半導體元件的溫度。

背景技術

當前，關于功率半導體元件的工作溫度的測定，通常是如下的半導體裝置，即，在具有功率半導體元件的半導體裝置內部形成與功率半導體元件電氣獨立的多晶硅二極管等溫度檢測元件，根據該溫度檢測元件的溫度特性對功率半導體元件的溫度進行檢測。作為這種半導體裝置，例如存在專利文獻1中公開的電流變換裝置。

專利文獻1：日本特開2006－271098號公報

具有現有的功率半導體元件溫度檢測功能的單芯片化半導體裝置如上所述，在半導體裝置內部與功率半導體元件一起形成溫度檢測元件，利用該溫度檢測元件的溫度特性而檢測功率半導體元件的工作溫度。因此，存在以下問題，即，對應于形成溫度檢測元件和用于與外部進行信號接收/發送的焊盤部分，裝置(芯片)的面積變大而導致成本提高，并且，額外地需要針對所述焊盤部分的導線接合工序，對半導體裝置的組裝的限制變大。

另外，存在下述問題，即，在功率半導體元件是由具有發光性的寬帶隙半導體材料構成的寬帶隙半導體元件的情況下，在其工作時所期待的大于或等于200℃的高溫工作時，光電二極管等當前所使用的溫度檢測元件無法工作，不能使用。

發明內容

本發明的目的在于解決如上述的問題，得到一種使寬帶隙半導體元件的溫度檢測功能正常運轉，并且，實現成本降低以及組裝性的提高的半導體裝置。

本發明所涉及的技術方案1所述的半導體裝置具有：半導體元件，其由具有發光性的寬帶隙半導體材料形成，在工作時發光；電流檢測部，其對所述半導體元件的工作時流動的電流作為工作電流進行檢測；光纖，所述半導體元件的工作時的出射光入射至該光纖中；以及光電二極管，其接收在所述光纖中傳播而得到的所述出射光，所述電流檢測部是與所述光纖、所述光電二極管電氣以及光學獨立地設置的。

發明的效果

在技術方案1所述的本申請發明的半導體裝置中，光電二極管產生與經由光纖接收的出射光的發光強度相關聯的輸出電流。光電二極管的所述輸出電流由所述出射光的發光強度和在半導體元件工作時流動的電流(工作電流)決定。另外，所述發光強度對所述出射光的波長具有依賴性，該波長對出射時的半導體元件的溫度具有依賴性。

因此，光電二極管的所述輸出電流由工作時的半導體元件的溫度和工作電流決定，所以能夠根據所述輸出電流和所述檢測電流求出工作時的半導體元件的溫度。即，可以將光電二極管作為溫度檢測部使用。

此外，以接收在光纖中傳播而得到的出射光的方式設置有光電二極管，因此沒有必要將光電二極管與半導體元件一體地設置，與此相對應，能夠將形成半導體元件的半導體元件形成部的形成面積縮小，因此能夠實現成本消減以及組裝性的提高。

此外，在將寬帶隙半導體元件形成部的形成面積形成為與現有技術相同的尺寸的情況下，由于與現有技術相比能夠獲得更大的寬帶隙半導體元件的有效面積，所以還能夠實現寬帶隙半導體元件自身的特性提高。

并且，沒有必要將電氣性較弱的溫度檢測部(光電二極管)與半導體元件一體地形成，與此相對應，能夠提高半導體裝置的可靠性。

此外，通過使光纖介于半導體元件和光電二極管之間，能夠使得光電二極管附近的溫度低于半導體元件附近的溫度。例如，即使在半導體元件大于或等于200℃的高溫狀態時，通過使光纖介于之間而設定為光電二極管可工作的小于或等于150℃的溫度環境，從而根據在光電二極管中流動的所述輸出電流，也能夠檢測大于或等于200℃的半導體元件的高溫狀態。

附圖說明

圖1是示意地表示本發明的實施方式1即半導體裝置的概略結構的說明圖。

圖2是表示在圖1中示出的寬帶隙半導體元件形成部的內部結構例的電路圖。

圖3是表示流過寬帶隙半導體元件的工作電流Iw和光電二極管輸出電流Ip的關系的曲線圖。

圖4是表示半導體材料中的溫度(K)和帶隙能量的關系的曲線圖。

圖5是表示接收的光的波長和光電二極管的受光靈敏度的關系的曲線圖。

圖6是示意地表示本發明的實施方式2即半導體裝置的平面結構的說明圖。

圖7是示意地表示本發明的實施方式3即半導體裝置的平面結構的說明圖。

圖8是示意地表示具有現有溫度檢測功能的半導體裝置的平面結構的說明圖。

標號的說明

1、1a～1c寬帶隙半導體元件形成部，3光電二極管，20～22光纖，24切換開關。