[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210111398.0
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114866076A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田中翔;寺島知秀
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H03K17/081
• 分類號: H03K17/081;H03K17/567
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張?zhí)焓?/td>

得到保護功率開關(guān)元件不受到過電流狀態(tài)損害，并且對施加負驅(qū)動電壓時產(chǎn)生的逆向電流進行抑制的半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置(S1)作為主要結(jié)構(gòu)要素包含主IGBT(5)、感測用IGBT(4)、電阻(2)、MOSFET(3)及二極管(1)。感測用IGBT(4)及主IGBT(5)彼此并聯(lián)連接。MOSFET(3)的漏極與感測用IGBT(4)的柵極連接，源極與主IGBT(5)的柵極連接，柵極與感測用IGBT(4)的發(fā)射極及二極管(1)的陰極連接。電阻(2)的一端與主IGBT(5)的柵極及MOSFET(3)的源極連接，電阻(2)的另一端與主IGBT(5)的發(fā)射極及二極管(1)的陽極連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具有保護功率開關(guān)元件不受到過電流狀態(tài)損害的功能的半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)

在具有功率晶體管等功率開關(guān)元件的半導(dǎo)體裝置中，為了兼顧長的非破壞短路時間和低損耗，采用僅在短路時使電流量降低，在非短路時維持高通電能力的方法，其中，功率晶體管具有通斷功能。

作為采用了上述方法的半導(dǎo)體裝置，例如，存在專利文獻1所公開的半導(dǎo)體裝置的保護電路。在該保護電路中采用如下方法，即，設(shè)置配置于芯片單元部和單元部之間的具有電流感測功能的元件，對短路而流動過剩電流的狀態(tài)進行檢測。

具體而言，提供如下構(gòu)造，即，在施加過剩電流時，基于使用了并聯(lián)配置的電流感測得到的信號，進行反饋控制以對成為控制對象的功率晶體管的柵極電壓進行抑制，對流過功率晶體管的電流進行限制。在專利文獻1中，以單片的方式構(gòu)建上述保護電路而對功率開關(guān)元件的柵極電壓進行控制。

專利文獻1：日本特開平10-145206號公報

但是，在專利文獻1所公開的保護電路中存在如下問題，即，在將負驅(qū)動電壓施加于功率晶體管的柵極時，有可能由于經(jīng)由構(gòu)成保護電路的MOSFET內(nèi)的寄生二極管流動的逆向電流而燒毀柵極電阻、對柵極驅(qū)動器造成損傷。

此外，柵極驅(qū)動器是賦予成為驅(qū)動電壓的柵極電壓的驅(qū)動電壓賦予單元，柵極電阻是用于傳輸柵極電壓的電阻。另外，有時將MOSFET內(nèi)的寄生二極管稱為體二極管。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于得到保護功率開關(guān)元件不受到過電流狀態(tài)損害，并且對施加負驅(qū)動電壓時產(chǎn)生的逆向電流進行抑制的半導(dǎo)體裝置。

本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體裝置具有：n溝道型的第一功率開關(guān)元件，其具有一個電極、另一個電極及控制電極；n溝道型的第二功率開關(guān)元件，其具有一個電極、另一個電極及控制電極，該第二功率開關(guān)元件的一個電極與所述第一功率開關(guān)元件的一個電極連接；第一二極管，其陽極與所述第一功率開關(guān)元件的另一個電極連接，陰極配置于所述第二功率開關(guān)元件的另一個電極的方向上；n溝道型的第一MOSFET，其具有一個電極、另一個電極及控制電極，該第一MOSFET的一個電極接收所述第一及第二功率開關(guān)元件用的驅(qū)動電壓，該第一MOSFET的一個電極與所述第二功率開關(guān)元件的控制電極連接，另一個電極與所述第二功率開關(guān)元件的控制電極連接，控制電極與所述第二功率開關(guān)元件的另一個電極連接；以及電荷釋放電路，其具有以從所述第一功率開關(guān)元件的控制電極至另一個電極的方式設(shè)置的電荷釋放路徑。

發(fā)明的效果

在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，在過電流流過第一功率開關(guān)元件時，向第一功率開關(guān)元件的控制電極施加的第一控制電壓變高。

因此，在過電流流過第一功率開關(guān)元件時，在第一MOSFET的控制電極、另一個電極之間的電位差變小的方向上起作用，第一MOSFET的接通狀態(tài)變?nèi)酢Ｅc第一MOSFET的接通狀態(tài)變?nèi)跸喟榈胤e蓄于第一功率開關(guān)元件的控制電極的多余電荷經(jīng)由電荷釋放電路的電荷釋放路徑，向第一功率開關(guān)元件的另一個電極側(cè)的外部釋放。

其結(jié)果，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置通過在過電流狀態(tài)時使第一控制電壓迅速降低，能夠?qū)崿F(xiàn)在第一功率開關(guān)元件流動的電流量的降低。