[發明專利]半導體裝置以及電力變換裝置

在審

• 申請號: 201980015848.2
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN111788695A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 森睦宏;三好智之;古川智康;白石正樹
• 申請（專利權）人: 株式會社日立功率半導體
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/47;H01L29/739;H01L29/861;H01L29/868;H01L29/872
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 金光華

提供電力損失少的廉價的續流二極管。在由硅構成的半導體基體的陽極電極22側的表面設置的柵電極23的半導體基體側隔著柵極絕緣膜32而被p層13、n層14、p層15包圍。另外，陽極電極22與p層15低電阻地接觸，并且與n層14或者p層13也接觸，在陽極電極22與n層14或者p層13之間形成有肖特基二極管。

技術領域

本發明涉及適合于對大電流進行開關控制的半導體裝置以及使用該半導體裝置的電力變換裝置。

背景技術

當前，逆變器、轉換器等電力變換裝置廣泛使用于從空調、冰箱、電磁烹調器等家電產品到電動汽車、不斷電電源、太陽能發電、風力發電等工業/汽車設備、鐵路、工程機械、鐵鋼、系統電力等高電壓大電力設備。用于這樣的節能、新能源的電力變換裝置在實現低碳社會的方面成為關鍵組成。因此，在電力變換裝置中，如何減少電力損失這成為迫切的重要的課題。

因此，為了減少電力變換裝置的電力損失，以往持續地研究分別減少構成該電力變換裝置的各電路部件中的電力損失。作為構成電力變換裝置的主要部件，有續流二極管。因此，作為減少續流二極管中的電力損失的技術，有利用損失小的碳化硅(SiC，SiliconCarbide)的肖特基二極管的技術(例如參照專利文獻1)。另外，有使用MOS(Metal OxideSemiconductor，金屬氧化物半導體)柵極控制二極管的技術(例如參照專利文獻2)。

現有技術文獻

專利文獻1：日本專利第5171776號公報

專利文獻2：日本專利第5919121號公報

發明內容

圖21是示出以往的一般的逆變器990的電路結構的例子的圖。逆變器990使用作為功率半導體之一的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極晶體管)200，將從直流電源Vcc供給的電能變換為期望的頻率的交流電力。然后，通過該頻率的適當的變換，可變速地控制馬達950的旋轉速度，實現節能。

馬達950是3相交流馬達，具有U相910、V相911、W相912的輸入端子。在使上支路的IGBT200的柵極(G)成為導通時，供給U相910的輸入電力。另一方面，為了使U相910的輸入電力停止，將其柵極(G)設為截止即可。這樣，通過重復柵極(G)的導通、截止，能夠將期望的頻率的電力供給到馬達950。

此外，上支路的IGBT200是指，集電極與正側電源端子900連接的IGBT200。另外，下支路的IGBT200是指，發射極與負側電源端子901連接的IGBT200。

對于IGBT200，與IGBT200逆并聯地連接有續流二極管100。續流二極管100在例如上支路的IGBT200為截止的情況下，使在該IGBT200中流過的電流轉移到與下支路的IGBT200逆并聯的續流二極管100。由此，能夠釋放在馬達950的線圈中積蓄的能量。

當再次使上支路的IGBT200成為導通時，下支路的續流二極管100成為非導通狀態，經由上支路的IGBT200對馬達950供給電力。這樣，續流二極管100根據IGBT200的導通、截止而重復非導通和導通。

因此，為了通過使逆變器高效化、小型化且低成本而促進其普及，需要減少續流二極管100的導通損失。為此，需要減小在續流二極管100中流過電流時的、續流二極管100中的正向電壓降。在具有幾百V以上的額定電壓的功率半導體中，一般為了減小正向電壓降，使用能夠通過注入電荷來提高傳導率的硅的pn二極管。