半導體器件和使用它的電力轉換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體器件。特別涉及使用多組晶體管與二極管的并聯連接電路的半導體器件。
【背景技術】
[0002]近年來，風力發電、太陽光發電設備和電動機等動力電路驅動電路等中必需的用于從直流電源發生交流的電力轉換裝置(逆變器裝置)中，因為發電規模的增大和動力裝置的輸出功率的提高，要求能夠流過大電流。但是，另一方面，因為通過將這些逆變器裝置設置在發電裝置附近或動力驅動裝置附近能夠提高電力轉換效率，所以小型、輕量化也是必需的。上述逆變器裝置中，在大電流工作時，IGBT或S1-MOSFE、SiC-MOSFE、GaN-FET等開關元件和Si 二極管、SiC 二極管或GaN 二極管等恢復元件(recovery element)等功率半導體元件的損失引起的發熱增加，為了抑制該發熱，散熱設備要占據較大容量，所以小型、輕量化困難。于是，降低逆變器裝置中使用的功率半導體元件的損失是重要的問題。
[0003]為了提供小型輕量、低損失的逆變器，通過降低功率半導體元件中使用的開關元件的損失可以得到最大的損失降低效果，但降低恢復元件的損失也占有僅次于降低開關元件的損失的權重，所以改善它們是重要的。
[0004]專利文獻I中公開了為了降低損失，而為了減少恢復元件中流過的振鈴電流(ringing current)引起的噪聲,使用Si 二極管、SiC 二極管這樣接通電壓不同的2種二極管，從而使二極管切斷恢復電流的速度變得緩慢，因此能夠防止在二極管的兩端發生振鈴電流。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開

【發明內容】

[0008]發明要解決的課題
[0009]作為用于降低恢復元件的損失的一例，列舉了使用SiC 二極管、GaN 二極管等。使用這樣的二極管時，因為沒有反向恢復電流流過，所以接通損失和恢復損失小。進而，通過減小IGBT或S1-MOSFET、SiC-MOSFET, GaN-FET等開關元件的柵極阻抗的值，能夠提高開關速度(接通速度)。由此，能夠進一步降低損失。此外，各種要素電路也通過提高速度而小型化。但是，SiC 二極管這樣的肖特基結構中也多少存在結電容，所以開關元件接通時會對作為恢復元件的二極管的兩端施加電源電壓，發生二極管的結電容與主電路的電感引起的共振現象，流過共振電流(振鈴電流)。
[0010]S卩，無論是否是SiC 二極管，在Si 二極管和GaN 二極管等任意的二極管中，也不能夠使結電容完全為0，所以存在對二極管兩端子施加電源電壓和共振引起的高浪涌電壓(振鈴電壓)、振鈴電壓增大的缺點。
[0011]此外，專利文獻I這樣的結構中，需要個別地安裝Si 二極管和SiC 二極管，制造工序變得復雜。
[0012]本發明以解決這樣的問題點為目的，提供一種低損失的半導體器件。
[0013]用于解決課題的技術方案
[0014]為了解決上述課題，例如采用權利要求中記載的結構。本申請包括多種解決上述課題的技術方案，舉其一例，是一種半導體器件，其特征在于，包括:直流電源；基準電位；第一和第二臂電路，其在基準電位與直流電流之間串聯連接；和負載電感器，其連接至第一臂電路與第二臂電路的連接點，第一臂電路包括第一開關元件和與第一開關元件的電流通路并聯連接的多個第一二極管，第二臂電路包括第二開關元件和與第二開關元件的電流通路并聯連接的多個第二二極管，第一和第二二極管以從基準電位向直流電源去的方向為正方向，第一和第二二極管都是Si 二極管或者都是SiC 二極管，多個第一二極管各自與直流電源的輸出端子的距離分別不同。
[0015]發明效果
[0016]根據本發明，能夠提供一種制造簡便且低損失的半導體器件。
【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發明的第一實施方式的逆變器裝置的結構的電路圖。
[0018]圖2是表示本發明的第二實施方式的逆變器裝置的結構的電路圖。
[0019]圖3是表示本發明的第三實施方式的逆變器裝置的結構的電路圖。
[0020]圖4是表示本發明的第四實施方式的逆變器裝置的結構的電路圖。
[0021]圖5是表示電感與二極管的等價電路和衰減正弦波振動、衰減正弦波振動頻率的圖。
[0022]圖6是用于比較現有技術與實施方式中的振鈴電流波形的概念圖。
[0023]圖7是表示用于改變電感的一例的圖。
[0024]圖8是表示用于改變電感的一例的圖。
[0025]圖9是表示用于改變電感的一例的圖。
[0026]圖10是表示用于改變電感的一例的圖。
[0027]圖11是表示用于改變電感的一例的圖。
[0028]圖12是表示用于改變電感的一例的并聯連接了圖13的圖。
[0029]圖13是表示安裝了單片的恢復二極管和開關元件的實際安裝結構的圖。
[0030]圖14是表示用圖11安裝4并聯的恢復二極管和開關元件的實際安裝結構的圖。
[0031]圖15是表示使用了本發明的半導體器件的雙面冷卻型功率組件的圖。
【具體實施方式】
[0032]以下參考附圖，用電路圖說明用于實施本發明的方式(以下稱為實施方式)的逆變器裝置的基本結構，接著說明本實施方式的特征結構。此外，各圖中，對于共同的構成要素和同樣的構成要素，附加相同的符號并省略其重復的說明。
[0033]實施例1
[0034]圖1是表示本發明的第一實施方式的逆變器裝置的基本結構的電路圖。逆變器裝置由以下構成:由高壓側開關元件202a、與高壓側開關元件202a的源極-漏極通路并聯連接的恢復二極管204D1?204D4、與各恢復二極管的陰極側串聯連接的電感203L1?203L4構成的開關上臂電路部；由低壓側開關元件202b、與低壓側開關元件202b的源極-漏極通路并聯連接的恢復二極管204D5?204D8、與各恢復二極管的陰極側串聯連接的電感203L5?203L8構成的開關下臂電路部；作為主電源的直流電源206 ;用于抑制電源電壓的變動的電容器207 ;用于使高壓側開關元件202a和低壓側開關元件202b接通/關斷(ON/OFF)的柵極驅動電路201a、201b ;和與高壓側開關元件202a和低壓側開關元件202b的連接點連接的負載205，按直流電源206、高壓側開關元件202a、低壓側開關元件202b的順序與基準電位串聯連接。在本實施例中，在開關上下臂電路部中，分別并聯4組電感與恢復二極管的組，但在上下臂電路部，電感與恢復二極管的組的數量也可以是非對稱的。
[0035]通過切換開關元件202a、202b的接通/關斷(0N/0FF)，負載205中交替地流過方向不同的電流，發生交流磁場。此時，雙方的開關元件瞬間為接通(ON)時，電路整體中流過大電流而短路，所以設置有使雙方的開關元件為關斷(OFF)的時間(死區時間)。為了在該死區時間中釋放負載205中發生的感應電流，而在上臂電路部和下臂電路部的上下設置有串聯電感與恢復二極管的組。為了使恢復二極管能夠導通該感應電流，恢復二極管204D1?204D8被設置為以從基準電位向直流電源206流過的電流的方向為正方向。
[0036]通過使此處的開關上臂部中的串聯電感203L1?203L4、或者開關下臂部中的串聯電感203L5?203L8的值基于圖5所示的衰減正弦波振動式和衰減正弦波振動頻率式變化，而使各二極管中流過的振鈴電流的頻率變化，因此并聯連接的二極管之間的振鈴電流相互削弱，由此能夠使上臂電路部整體的振鈴電流的頻率降低為圖6的右圖所示的電流波形。當然，如果對上下臂部雙方的串聯電感采取上述措施，則