特許ウォッチ

公開番号2025002228
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023102261
出願日2023-06-22
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 1/08 20060101AFI20241226BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】第2半導体スイッチング素子で発生する熱を抑制可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体装置は、第1半導体スイッチング素子と第2半導体スイッチング素子とが並列接続された並列回路と、ゲート駆動回路とを備える。ゲート駆動回路は、入力信号の状態を継続する時間である状態継続時間が閾値以上である場合に、第1半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、第2半導体スイッチング素子をオフにする、または、第1半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、第2半導体スイッチング素子の通電能力を低くする。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
第１半導体スイッチング素子と、前記第１半導体スイッチング素子よりもバンドギャップが大きい第２半導体スイッチング素子とが並列接続された並列回路と、
入力信号のオン及びオフのいずれかの状態に基づいて、前記第１半導体スイッチング素子及び前記第２半導体スイッチング素子のオンを継続する時間を変更可能なゲート駆動回路と
を備え、
前記ゲート駆動回路は、
前記入力信号の前記状態を継続する時間である状態継続時間が閾値以上である場合に、前記第１半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、前記第２半導体スイッチング素子をオフにする、または、前記第１半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、前記第２半導体スイッチング素子の通電能力を低くする、半導体装置。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記ゲート駆動回路は、
前記第１半導体スイッチング素子をオンにした後に前記第２半導体スイッチング素子をオンにし、前記第２半導体スイッチング素子をオフにした後に前記第１半導体スイッチング素子をオフにする、半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記ゲート駆動回路は、
前記状態継続時間が前記閾値以上である場合に、前記第１半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、前記第２半導体スイッチング素子のオフ及びオンを繰り返す、半導体装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記ゲート駆動回路は、
前記状態継続時間が前記閾値以上である場合に、前記入力信号の次の前記状態に対して、前記第２半導体スイッチング素子のオフを維持する、または、前記第２半導体スイッチング素子の前記通電能力を低くする、半導体装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の半導体装置であって、
前記第１半導体スイッチング素子はケイ素からなるＩＧＢＴであり、
前記第２半導体スイッチング素子は炭化ケイ素からなるＭＯＳＦＥＴである、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、モーター駆動用のインバーター装置などのパワー素子として、安価なＳｉ（ケイ素）からなるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）及びＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が一般的に使用されている。一方、近年、ＷＧＢ（Wide Band Gap）半導体であるＳｉＣ（炭化ケイ素）またはＧａＮ（窒化ガリウム）からなる高効率のパワー素子が使用されることが増えてきている。
【０００３】
しかしながらＷＧＢ半導体は高価であるため、コスト重視の民生機器などには普及が進んでいない。そこで、家庭用エアコンのコンプレッサーの駆動モーターなど、低電流での使用時間が長い用途向けに、小サイズのＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴとＳｉ－ＩＧＢＴとを並列接続して構成される並列回路を製品に用いることが提案されている。このような製品によれば、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴの小サイズによるコスト削減と、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴの低電流時の良好なＤＣ特性による効率の改善（つまり損失の低減化）とが期待されている。
【０００４】
ところで一般的に、エアコンは、稼働してから一定の時間がたって室温が安定すると、低電流で動作可能となる。一方、エアコンの稼働開始時などのように急速な室温変化が必要となる場合には、コンプレッサーの駆動モーターの電流が増加し、それに伴ってＳｉＣ素子に流れる電流も増加する。このため、ＳｉＣ素子のＤＣ特性を良くしすぎると、モーターの電流が増加した場合に、ＳｉＣ素子に流れる電流が過大に増えて高熱が生じる。このような高熱が、小サイズにより放熱性が悪いＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴなどのＳｉＣ素子に不具合を生じさせる可能性がある。
【０００５】
そこで特許文献１には、並列回路の温度及び電流を検出し、それらが閾値以上である場合に、ＳｉＣ素子をオフにする、または、ＳｉＣ素子のゲート電圧を下げる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許第６５４４３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、高密度にパワー素子などが実装された小サイズの家電向け半導体装置に、温度検出回路及び電流検出回路を設けると、半導体装置のサイズ及びコストが大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本開示は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、温度検出回路及び電流検出回路を設けなくてもＳｉＣ素子などの第２半導体スイッチング素子で発生する熱を抑制可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る半導体装置は、第１半導体スイッチング素子と、前記第１半導体スイッチング素子よりもバンドギャップが大きい第２半導体スイッチング素子とが並列接続された並列回路と、入力信号のオン及びオフのいずれかの状態に基づいて、前記第１半導体スイッチング素子及び前記第２半導体スイッチング素子のオンを継続する時間を変更可能なゲート駆動回路とを備え、前記ゲート駆動回路は、前記入力信号の前記状態を継続する時間である状態継続時間が閾値以上である場合に、前記第１半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、前記第２半導体スイッチング素子をオフにする、または、前記第１半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、前記第２半導体スイッチング素子の通電能力を低くする。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、ゲート駆動回路は、入力信号の状態を継続する時間である状態継続時間が閾値以上である場合に、第１半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、第２半導体スイッチング素子をオフにする、または、第１半導体スイッチング素子のオンを維持しつつ、第２半導体スイッチング素子の通電能力を低くする。このような構成によれば、第２半導体スイッチング素子で発生する熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許