[其他]一個用于高速開關(guān)裝置的半導(dǎo)體模件

無效

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• 申請日: 1985-06-27
• 公開（公告）號: CN85104913B
• 公開（公告）日: 1988-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薩克斯
• 申請（專利權(quán)）人: 安東·皮勒合資有限公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

半導(dǎo)體開關(guān)模件用于開關(guān)時間為１００ｎｓ及大電流。有源半導(dǎo)體開關(guān)元件及二極管以并聯(lián)方式直接與鄰近的一負載相聯(lián)接，其電流單向地流過開關(guān)元件和二極管。對直流電壓源的連接從空間上緊密的相鄰導(dǎo)體，尤其是由一個絕緣層分隔的兩個導(dǎo)電層。該導(dǎo)體被直接安裝在相鄰的上述開關(guān)元件，二極管以及開關(guān)元件的電極上，二極管被連接到導(dǎo)電層是以這樣的方法即電流以導(dǎo)體相同的方向流動，一濾波電容器連接在兩導(dǎo)電層之間。

本發(fā)明是關(guān)于一個用于高速開關(guān)裝置的半導(dǎo)體模件，該模件具有一個有源半導(dǎo)體開關(guān)元件和一個貼鄰安裝的續(xù)流二極管，半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管具有一個共同的負載連接從而使來自直流電壓源的電流相對于共同負載連接來說單向流過半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管，電源與半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管相應(yīng)的其余接線相連接。

這種半導(dǎo)體模件（GB2 015 291）被用來作為所謂的“斬波器”，用于從一恒定電壓源中產(chǎn)生一個可變的直流電壓。在這種情況下，半導(dǎo)體開關(guān)元件就與負載串聯(lián)并且周期地接通或斷開。結(jié)果在具有恒定的輸入電壓的情況下，輸出電壓的強度由接通時間與斷開時間的比率決定。

在有電感負載的情況下，由電感驅(qū)使的負載電流在斷開時間內(nèi)通過續(xù)流二極管。因此，在由負載和續(xù)流二極管組成的電路里有電流通過。由儲存磁能驅(qū)使的電流隨時間常數(shù)L/R減弱。

在這種電路里，電流在由電壓源、負載和半導(dǎo)體開關(guān)元件組成的傳導(dǎo)回路中在接通時間內(nèi)流動并且在斷開時間里繞進由負載和續(xù)流二極管組成的回路。由于兩個傳導(dǎo)回路均具有電感，在電路斷開的情況下產(chǎn)生極高的瞬變電壓，尤其在高速開關(guān)的情況下，這種瞬變電壓能夠破壞半導(dǎo)體開關(guān)元件。

為了保護半導(dǎo)體開關(guān)元件以免受到瞬變電壓的破壞，有一個已知的所謂緩沖電路（DE-OS32 01 296），它可以轉(zhuǎn)換回路寄生電感的能量儲存。這種電路產(chǎn)生損耗和附加寄生電感。

在另一個現(xiàn)有技術(shù)裝置中，

將一個平流電容器在第一個傳導(dǎo)回路中與半導(dǎo)體開關(guān)元件和負載組成的電路并聯(lián)。該電容器能夠接受儲存在回路寄生電感中的能量而實際上不受損失，并且在接通時間內(nèi)將其傳遞到負載上。

另外，已知在一個半導(dǎo)體開關(guān)的裝置中包括若干個半導(dǎo)體開關(guān)元件，這些半導(dǎo)體開關(guān)元件被并聯(lián)到導(dǎo)板上，這些導(dǎo)板相互迭放在一起由絕緣層分開。電流反向流過導(dǎo)板，使得導(dǎo)體電感下降（DE-OS32 01 296）。

在高開關(guān)電流的情況下，例如其數(shù)量級為100A，如果半導(dǎo)體開關(guān)裝置所需要的開關(guān)時間極短，比如說開關(guān)時間的數(shù)量級為100ns，那么就會產(chǎn)生瞬變電壓問題，而這個問題靠已知的方法是不能解決的。100ns的開關(guān)時間與以前通常的數(shù)量級為1μs的開關(guān)時間相比，要低出一個數(shù)量級。

本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生一個半導(dǎo)體模件，以用于一種具有極短開關(guān)時間，非常高的開關(guān)頻率的開關(guān)裝置，這種模件無需其它元件在避免瞬變電壓方面是非常成功的。

根據(jù)有關(guān)類型的一組半導(dǎo)體模件，該問題以這個方法得到了解決，即半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管的每一個未與負載相聯(lián)的連接都與兩個導(dǎo)電層的其中一個相連接，該導(dǎo)電層是由一個絕緣層所分隔的，并且導(dǎo)電層與半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管直接相連。并且通過該導(dǎo)電層，負載電流朝一個方向流動。

下面，對本發(fā)明的實施例予以描述，這些實施例是權(quán)利要求的主體。

附圖的簡要說明：

附圖示出了本發(fā)明的一個例子，借助于附圖本發(fā)明得到詳細說明，其中：

圖1是一個已知的斬波電路。

圖2是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的相同電路。

圖3是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的晶體管開關(guān)的簡略圖。

圖4是圖3中開關(guān)的一個詳細的頂視圖，它與平流電容器相連接。

圖5是圖3中沿線Ⅴ-Ⅴ的簡略截面圖。

圖6是圖3中沿線Ⅵ-Ⅵ的截面圖。

圖7是根據(jù)圖3中設(shè)計的一個開關(guān)裝置的導(dǎo)體的頂視圖。