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公開番号2025167607
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072403
出願日2024-04-26
発明の名称半導体装置
出願人ルネサスエレクトロニクス株式会社
代理人個人
主分類H02M 1/08 20060101AFI20251030BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高速スイッチングと電磁干渉の抑制を両立できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置10は、パワーデバイス20と接続する半導体装置であって、第1の回路101及び第2の回路102を備えるゲートドライバユニット100と、パワーデバイスのゲートとゲートドライバユニットとを接続する抵抗部110と、ゲートドライバユニットと接続する第1の制御回路130と、を備え、第1の制御回路は、パワーデバイスのターンオフ時において、第1の回路にパワーデバイスのスルーレートを低下させる指示を出すことによりパワーデバイスを高抵抗化するように構成されているものである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
パワーデバイスと接続する半導体装置であって、
第１の回路及び第２の回路を備えるゲートドライバユニットと、
前記パワーデバイスのゲートと前記ゲートドライバユニットとを接続する抵抗部と、
前記ゲートドライバユニットと接続する第１の制御回路と、を備え、
前記第１の制御回路は、前記パワーデバイスのターンオフ時において、前記第１の回路に前記パワーデバイスのスルーレートを低下させる指示を出すことにより前記パワーデバイスを高抵抗化するように構成されている、
半導体装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
さらに、モニタ部及び比較器を有する検知回路を備え、
前記モニタ部は、前記パワーデバイスの前記ゲートの電圧を観測するように構成されており、
前記比較器は、観測された前記電圧と所定の閾値とを比較するように構成されており、
前記第１の制御回路は、前記電圧が前記所定の閾値以下である場合に、前記パワーデバイスの抵抗を高くするように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の制御回路は、前記電圧がミラープラトー電圧よりも低くなった後に前記パワーデバイスの抵抗を高くするように構成されている、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
さらに、モニタ部及び比較器を有する検知回路を備え、
前記モニタ部は、前記パワーデバイスのソース及びドレイン間の電圧を観測するように構成されており、
前記比較器は、観測された前記電圧と所定の閾値とを比較するように構成されており、
前記第１の制御回路は、前記電圧が前記所定の閾値以上である場合に、前記パワーデバイスの抵抗を高くするように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
さらに、モニタ部及び比較器を有する検知回路を備え、
前記モニタ部は、前記パワーデバイスの負荷電流を観測するように構成されており、
前記比較器は、観測された前記負荷電流と所定の閾値とを比較するように構成されており、
前記第１の制御回路は、前記負荷電流が前記所定の閾値以下である場合に、前記パワーデバイスの抵抗を高くするように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
さらに、モニタ部及び比較器を有する検知回路と、前記パワーデバイスのドレイン及びゲートを接続するクランプ回路とを備え、
前記クランプ回路は、前記ゲートドライバユニットと前記パワーデバイスのドレインとを接続するツェナーダイオードを有し、
前記比較器は、前記ツェナーダイオードに流れる電流を観測することにより、リンギングを検出するように構成されており、
前記第１の制御回路は、前記リンギングが検出された場合において、前記パワーデバイスの抵抗を高くするように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
さらに、前記第１の制御回路と接続するレジスタ回路を備え、
前記レジスタ回路は、前記パワーデバイスのターンオフ開始から所定の時間経過後に、前記第１の制御回路に前記パワーデバイスの抵抗を高くする指示を出すように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
さらに、
モニタ部及び比較器を有する検知回路と、
前記第２の回路と接続する第２の制御回路と、
前記検知回路、前記第１の制御回路、及び前記第２の制御回路と接続するレジスタ回路と、を備え、
前記モニタ部は、前記パワーデバイスの前記ゲートの電圧を観測するように構成されており、
前記比較器は、観測された前記電圧と所定の閾値とを比較するように構成されており、
前記レジスタ回路は、前記電圧が前記所定の閾値以下となる状態を検出してから所定の時間経過後に、前記第２の制御回路に前記パワーデバイスをオンにする指示を出し、その後、前記第１の制御回路に前記パワーデバイスの抵抗を高くする指示を出すように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記レジスタ回路は、前記電圧がミラープラトー電圧よりも低くなった後から前記所定の時間経過後に、前記第１の制御回路に前記パワーデバイスの抵抗を高くする指示を出すように構成されている、
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
さらに、
モニタ部及び比較器を有する検知回路と、
前記第２の回路と接続する第２の制御回路と、
前記検知回路、前記第１の制御回路、及び前記第２の制御回路と接続するレジスタ回路と、を備え、
前記モニタ部は、前記パワーデバイスのソース及びドレイン間の電圧を観測するように構成されており、
前記比較器は、観測された前記電圧と所定の閾値とを比較するように構成されており、
前記レジスタ回路は、前記電圧が前記所定の閾値以上となる状態を検出してから所定の時間経過後に、前記第２の制御回路に前記パワーデバイスをオンにする指示を出し、その後、前記第１の制御回路に前記パワーデバイスの抵抗を高くする指示を出すように構成されている、
請求項１に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置に関し、例えばパワーデバイスのゲートドライバユニットを内蔵した半導体装置に好適に利用できるものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
トラクションモータシステムにおいて、さらなる高効率化（電力損失の低減）を達成することが、カーボンニュートラルの実現に向けて重要である。トラクションモータシステムの高効率化により、１回の充電での走行距離を伸ばし、ｘＥＶ（ＥＶ：Electric VehicleやＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicleなど）の利便性を向上させることが可能となる。
【０００３】
また、トラクションモータシステムに搭載されるインバータの効率を上げるために、電力損失が低いＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ（Silicon Carbide Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）の採用が進んでいる。インバータの効率を上げるためには、伝導損失及びスイッチング損失を下げることが求められる。
【０００４】
スイッチング損失を下げるために、スイッチング速度を上げると、ターンオフ時にノイズやリンギングが発生し、車両システムとの通信エラーや妨害電波の発生など、電磁干渉（ＥＭＩ：Electromagnetic Interference）の観点の問題が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、高速スイッチングと電磁干渉の抑制を両立できる半導体装置が求められている。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態によれば、半導体装置は、パワーデバイスのターンオフ時に、パワーデバイスを高抵抗化する状態を入れ込むことにより、追加回路なしに浮遊インダクタで発生するエネルギーを消費させ、高速スイッチングと電磁干渉の抑制を両立するものである。
【発明の効果】
【０００７】
前記一実施の形態によれば、高速スイッチングと電磁干渉の抑制を両立できる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図である。
図２は、パワーデバイスのリンギングのメカニズムを説明する図である。
図３は、パワーデバイスのリンギングのメカニズムを説明する図である。
図４は、パワーデバイスのターンオフ時の波形を説明する図である。
図５は、実施の形態１にかかる半導体装置の動作を説明する図である。
図６は、実施の形態１にかかるパワーデバイスの電気特性を説明する図である。
図７は、実施の形態１にかかるパワーデバイスの電気特性を説明する図である。
図８は、実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図である。
図９は、実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図である。
図１０は、実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図である。
図１１は、実施の形態１にかかる半導体装置のブロック図である。
図１２は、実施の形態２にかかる半導体装置のブロック図である。
図１３は、実施の形態２にかかるパワーデバイスの電気特性を説明する図である。
図１４は、実施の形態２にかかる半導体装置のブロック図である。
図１５は、実施の形態２にかかる半導体装置のブロック図である。
図１６は、実施の形態２にかかる半導体装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。明細書及び図面において、同一の構成要件または対応する構成要件には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、各実施の形態の少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態にかかる半導体装置のブロック図である。半導体装置１０は、パワーデバイス２０と接続し、ゲートドライバユニット１００、抵抗部１１０、検知回路１２０、及び制御回路１３０を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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