DE-112017007902-B4 - Chopper-Modul vom 2-in-1-Typ

Abstract

Chopper-Modul (141, 142, 143) vom Zwei-in-Eins-Typ, aufweisend: - einen Schalttransistor (103); - eine erste Diode (104), die mit dem Schalttransistor (103) invers-parallel geschaltet ist; - eine zweite Diode (106), die mit dem Schalttransistor (103) und der ersten Diode (104) in Reihe geschaltet ist; - eine erste Verdrahtungsstruktur (115), an der der Schalttransistor (103) und die erste Diode (104) angebracht sind; und - eine zweite Verdrahtungsstruktur (114), an der die zweite Diode (106) angebracht ist, wobei: - sowohl der Schalttransistor (103) als auch die erste Diode (104) eingerichtet sind, zu einer Zeit einer Stromleitung in Vorwärtsrichtung einen zueinander identischen Leistungsverlust aufzuweisen, - eine effektive Fläche der zweiten Diode (106) größer als eine effektive Fläche der ersten Diode (104) ist, - die erste Diode (104) aus einem oder einer Vielzahl erster Diodenelemente (120) aufgebaut ist, und - die zweite Diode (106) aus einer Parallelschaltung eines aus Si geschaffenen Diodenelements (125) und eines aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke geschaffenen Schottky-Barrieren-Diodenelements (126) aufgebaut ist.

Inventors

• Shigeru Hasegawa
• Tetsu Negishi

Assignees

• MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20170928

Claims (2)

1. Chopper-Modul (141, 142, 143) vom Zwei-in-Eins-Typ, aufweisend: - einen Schalttransistor (103); - eine erste Diode (104), die mit dem Schalttransistor (103) invers-parallel geschaltet ist; - eine zweite Diode (106), die mit dem Schalttransistor (103) und der ersten Diode (104) in Reihe geschaltet ist; - eine erste Verdrahtungsstruktur (115), an der der Schalttransistor (103) und die erste Diode (104) angebracht sind; und - eine zweite Verdrahtungsstruktur (114), an der die zweite Diode (106) angebracht ist, wobei: - sowohl der Schalttransistor (103) als auch die erste Diode (104) eingerichtet sind, zu einer Zeit einer Stromleitung in Vorwärtsrichtung einen zueinander identischen Leistungsverlust aufzuweisen, - eine effektive Fläche der zweiten Diode (106) größer als eine effektive Fläche der ersten Diode (104) ist, - die erste Diode (104) aus einem oder einer Vielzahl erster Diodenelemente (120) aufgebaut ist, und - die zweite Diode (106) aus einer Parallelschaltung eines aus Si geschaffenen Diodenelements (125) und eines aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke geschaffenen Schottky-Barrieren-Diodenelements (126) aufgebaut ist.
2. Chopper-Modul (141, 142, 143) nach Anspruch 1 , wobei: - der Schalttransistor (103) aus einem Transistor vom Rückwärtsleitungstyp aufgebaut ist, und - das Modul (141, 142, 143) derart eingerichtet ist, dass ein Spannungsabfall in der zweiten Diode (106) kleiner als ein Spannungsabfall in dem Transistor (103) vom Rückwärtsleitungstyp und der ersten Diode (104) ist, falls ein Strom zu sowohl dem Transistor (103) vom Rückwärtsleitungstyp als auch der ersten Diode (104) in einem Rückwärtsleitungszustand geleitet wird.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Zerhacker- bzw. Chopper-Modul vom Zwei-in-Eins-Typ. Hintergrundtechnik Es gibt ein Halbleitermodul als Halbleitervorrichtung, das zur Leistungssteuerung genutzt wird. Beispiele des Halbleitermoduls umfassen einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT). Das IGBT-Modul führt eine Ein-Aus-Steuerung eines Leitungsstroms mittels eines Gate-Ansteuerungssignals durch und ist zum Schalten unter hoher Spannung und hohem Strom imstande. Ein den IGBT enthaltendes Halbleiter-Leistungsmodul wird zum Beispiel in einem einen Motor ansteuernden Inverter weithin genutzt. Ein Halbleitermodul vom Zwei-in-Eins-Typ kann leicht zum Beispiel auf einer Motor-Ansteuerungsvorrichtung angebracht werden und ist somit in allgemeinem Gebrauch. Das Halbleitermodul vom Zwei-in-Eins-Typ umfasst zum Beispiel ein IGBT-Modul und ein Chopper-Modul. Das IGBT-Modul vom Zwei-in-Eins-Typ besteht aus zwei Schaltungen, die miteinander in Reihe geschaltet sind, und jede Schaltung enthält ein IGBT-Element und ein mit dem IGBT-Element umgekehrt parallel geschaltetes Diodenelement. Das IGBT-Element und das Diodenelement sind oft auf einem Isoliersubstrat im IGBT-Modul angebracht. In einem normalen Inverterbetrieb fließt ein Strom in ähnlichem Ausmaß abwechselnd in dem IGBT-Element und dem Diodenelement, so dass jedes Element immer Wärme hat und das Isoliersubstrat von diesen Elementen die Wärme empfängt. Ein Chopper-Modul vom Zwei-in-Eins-Typ hat eine Konfiguration, in der das IGBT-Element aus einer Schaltung in den beiden Schaltungen, welche in dem IGBT-Modul vom Zwei-in-Eins-Typ in Reihe geschaltet sind, herausgenommen ist. Dementsprechend enthält das Chopper-Modul ein Isoliersubstrat, auf welchem nur das Diodenelement angebracht ist. Es ist notwendig, im Inverterbetrieb einen Strom in ähnlichem Ausmaß abwechselnd in dem IGBT-Element und dem Diodenelement in der Schaltung fließen zu lassen, die das IGBT-Element und das mit dem IGBT-Element invers-parallel geschaltete Diodenelement enthält, so dass die Schaltung die gleiche Konfiguration wie diejenige des oben beschriebenen IGBT-Moduls hat. Das Isoliersubstrat, auf welchem nur das Diodenelement angebracht ist, empfängt verglichen mit dem Isoliersubstrat, auf welchem sowohl das Diodenelement als auch das IGBT-Element angebracht sind, weniger Wärme. Patentdokument 1 offenbart in 8 eine Step-up-Chopper-Schaltung und eine Stepdown-Chopper-Schaltung als herkömmliche Technik mit einer Schaltungskonfiguration ähnlich derjenigen des Chopper-Moduls. Dokumente nach dem Stand der Technik Patentdokumente Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2010- 200 406 A Die Druckschrift US 2016 / 0 126 168 A1 zeigt eine Halbleitervorrichtung, welche aufweist ein erstes Substrat, das aus einem elektrischen Leiter besteht, eine erste Diode, die eine erste Kathodenelektrode und eine erste Anodenelektrode aufweist, wobei die erste Kathodenelektrode mit dem ersten Substrat elektrisch verbunden ist, ein zweites Substrat, das aus einem elektrischen Leiter besteht, ein erstes Schaltelement, das eine erste Emitter-Elektrode, eine erste Kollektor-Elektrode und eine erste Gate-Elektrode aufweist, wobei die erste Kollektor-Elektrode mit dem zweiten Substrat elektrisch verbunden ist, ein zweites Schaltelement, das eine zweite Emitter-Elektrode, eine zweite Kollektor-Elektrode und eine zweite Gate-Elektrode aufweist, wobei die zweite Kollektor-Elektrode mit dem zweiten Substrat elektrisch verbunden ist, einen ersten Anschluss, der mit dem zweiten Substrat elektrisch verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit der ersten Anodenelektrode elektrisch verbunden ist, einen dritten Anschluss, der mit der ersten Emitter-Elektrode, der zweiten Emitter-Elektrode und dem ersten Substrat elektrisch verbunden ist, und ein Formharz, welches das erste Substrat, die erste Diode, das zweite Substrat, das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement ummantelt, wobei Bereiche des ersten Anschlusses, des zweiten Anschlusses und des dritten Anschlusses zur Außenseite freiliegen. Die Druckschrift US 2010 / 0 213 915 A1 beschreibt eine Halbleiterschaltvorrichtung mit einem Leistungssteuerungsteil. Dieser umfasst eine Spannungsreduzierschaltung mit einem ersten Schaltelement und einer ersten Diode, eine Spannungsanhebungsschaltung mit einem zweiten Schaltelement und einer zweiten Diode sowie eine Induktivität. Die Induktivität ist so angeschlossen, dass ein durch einen Kurzschluss in den Schaltzweigen verursachter Sonderstrom durch sie geleitet wird. Zusammenfassung Durch die Erfindung zu lösendes Problem Normalerweise wird das Halbleitermodul in einem Kühler platziert und aktiv gekühlt. Folglich neigt das Diodenelement, das auf dem Isoliersubstrat im Chopper-Modul allein angebracht ist, dazu, eine niedrigere Temperatur auf der Niedertemperaturseite als das IGBT-Element oder das Diodenelement, die beide auf dem Isoliersubstrat angebracht sind, aufzuweisen. Dement