[發(fā)明專利]功率半導(dǎo)體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610994764.6
• 申請日: 2016-11-11
• 公開（公告）號: CN106711132B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·多梅斯;R·拜雷爾;W·布雷克爾
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/52;H01L23/58
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 鄭立柱

本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體裝置，具有多個(gè)并聯(lián)接線的、布置在一個(gè)平面中的同類型的功率半導(dǎo)體開關(guān)元件，其具有用于負(fù)載電流饋入以及用于負(fù)載電流饋出的負(fù)載電流接頭，功率半導(dǎo)體裝置限定來自負(fù)載電流饋入和負(fù)載電流饋出的每個(gè)負(fù)載電流方向的至少一個(gè)外部負(fù)載電流接頭和至少一個(gè)內(nèi)部負(fù)載電流接頭，功率半導(dǎo)體裝置還具有至少一個(gè)接觸設(shè)備，以用于多個(gè)，尤其是所有來自負(fù)載電流饋入和負(fù)載電流饋出的同一個(gè)負(fù)載電流方向的負(fù)載電流接頭一起電接觸，接觸設(shè)備具有多個(gè)接線片，其分別被固定在相應(yīng)的負(fù)載電流接頭處且外部負(fù)載電流接頭的接線片的幾何形狀和/或曲線走向與同一個(gè)接觸設(shè)備的內(nèi)部負(fù)載電流接頭的接線片的幾何形狀和/或曲線走向不同。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率電子器件領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體裝置，具有多個(gè)并聯(lián)接線的、相同類型的，優(yōu)選被構(gòu)造為完全一致的布置在一個(gè)平面中或尤其是一排中的功率半導(dǎo)體開關(guān)元件。對于每個(gè)開關(guān)元件設(shè)置用于負(fù)載電流饋入的負(fù)載電流接頭以及用于負(fù)載電流饋出的負(fù)載電流接頭。為了快速地以及無損耗地接通電流，在能量、轉(zhuǎn)換以及傳輸技術(shù)中通常使用功率晶體管，特別是具有絕緣柵的雙極型晶體管(IGBT’s)。為了能夠接通更高(尤其是在1kA的數(shù)量級或更高)的電流，在此多個(gè)單獨(dú)的功率半導(dǎo)體開關(guān)元件(下文中也稱作功率晶體管)被電并聯(lián)地連接。因此，功率晶體管通常被匯集在模塊中，這實(shí)現(xiàn)了在安裝和更換時(shí)的簡化的操作，允許了限定的和優(yōu)化的冷卻、起到了一些安全方面的作用等。因此在模塊的內(nèi)部通常形成由功率晶體管的子集組成的部件組或子模塊。

背景技術(shù)

在功率半導(dǎo)體裝置的開關(guān)特性方面被普遍期望的是，能夠盡可能快速地接通和切斷電流。尤其是在電壓控制的功率晶體管的情況下，在這種情況下在第一功率電極和第二功率電極之間的電流能夠借助施加在第一控制電極和第二控制電極之間的控制電壓來接通，這會由于電感效應(yīng)而復(fù)雜化。該電感效應(yīng)不僅僅涉及控制電壓以及引起有效的控制電壓與預(yù)定的控制電壓的偏差，還涉及負(fù)載電流饋出和負(fù)載電流饋入。

此外，由于所謂的反電感，電感的影響還由在時(shí)間上變化的電流通過剩余的功率晶體管實(shí)現(xiàn)。在有電流流過的導(dǎo)體中，也在負(fù)載電流接頭的周圍形成磁場。在接頭流過的電路引起磁通的形成。該磁場如何在圍繞有電流流過的導(dǎo)體的空間中擴(kuò)展以及由此導(dǎo)致的磁通量的大小取決于環(huán)境的磁特性。因此不僅僅是在環(huán)境的中的材料的磁特性，由其他負(fù)載接頭引起的已經(jīng)存在的其他磁場同樣扮演著決定性的因素。通過并聯(lián)連接的至少兩個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)，產(chǎn)生單個(gè)引導(dǎo)負(fù)載電流的路徑磁性影響，使得其電感強(qiáng)度可以是不同的。這導(dǎo)致了首先在接通瞬間期間的非對稱的電流分布，使得總的功率半導(dǎo)體裝置的開關(guān)特性由此被影響。

已經(jīng)示出，當(dāng)用于負(fù)載電流饋入以及用于負(fù)載電流饋出的負(fù)載電流接頭在幾何構(gòu)造上被非常近的，例如盡可能相鄰的布置，由于反電感引起的效應(yīng)在由多個(gè)功率半導(dǎo)體元件組成的功率半導(dǎo)體裝置的情況下能夠保持得盡可能小，從而使得其磁場能夠被電感衰減地彼此影響。這在這樣的裝置的內(nèi)部能夠無問題的實(shí)現(xiàn)，然而，由于幾何布置這個(gè)問題仍然存在于外部的負(fù)載電流接頭，其沒有能夠?qū)?yīng)于相反電流方向的負(fù)載電流接頭，以引起電感的衰減。總體來說，對于由多個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)元件組成的裝置來說，仍留的問題在于，設(shè)置的、由關(guān)于裝置的幾何中點(diǎn)處在外部的負(fù)載電流接頭或外部的配對圍城的磁場與由關(guān)于裝置的幾何中點(diǎn)處在內(nèi)部的負(fù)載電流接頭或內(nèi)部的配對圍成的磁場不同，并且進(jìn)而由于該差異性，尤其是非對稱性，外部功率半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)特性的不期望的故障有別于內(nèi)部功率半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)特性的不期望的故障。

基于上述背景技術(shù)，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有多個(gè)并聯(lián)接線的、優(yōu)選被構(gòu)造為完全一致的布置在一個(gè)平面中或尤其是一排中的功率半導(dǎo)體開關(guān)元件的功率半導(dǎo)體裝置，其開關(guān)特性被優(yōu)化，尤其是在單個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)元件的開關(guān)特性更好地彼此適配的情況下。該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體裝置實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施方案分別是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。需要指明的是，在權(quán)利要求中的單獨(dú)實(shí)施的特征能以任意地、在技術(shù)上有意義的方式彼此組合并說明本發(fā)明的其他實(shí)施方式。尤其是結(jié)合附圖的說明書附加地表征并詳細(xì)說明了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容