[发明专利]半导体组件、驱动器和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种触发功率半导体开关的驱动器的半导体组件、一种相应的驱动器以及一种用于制造驱动器的方法。

背景技术

功率半导体开关，例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管：insulated gatebipolar transistor)，例如使用在功率电路中，如发动机控制机构的换流器中。它们通常通过电位分离的驱动器联接在给出切换信号的控制逻辑上。在这种驱动器中实现了多种切换功能、触发功能、故障控制功能、逻辑功能等。为此通常使用半导体组件尤其是ASIC(专用集成电路：application specific integrated circuit)。功率半导体的待由驱动器触发的控制输入端通常处于不同于控制逻辑的电位，该控制逻辑预先给出相应的切换指令。

公知的尤其是用于IGBT的驱动器不但能在带有电传输的触发信号的变型方案中使用，也能在带有光学传输的触发信号的变型方案中使用。后者所提到的光学触发用光线实现，该光线携载控制信号，作为逻辑信息。光线对功率半导体而言在很多方面是一种理想的触发方式。光线不会由于在功率电子系统内的高电压偏移而受到影响并且因此至少在理论上是理想抗电干扰的数据传输介质。此外，光线可以在光波导中在很远的距离上导引，而不怕干扰耦入。光学传输控制信号的优点是在很长路段上的高EMV耐受度。这例如赋予想要使用驱动器的换流器制造者在其系统设计上的自由度。

如下是公知的，即，为了光学触发的目的而通过光电模块向当前的驱动器提供光学触发信号。这种模块例如由DE 101 51 113B4公知，其包括带有集成的光电二极管以及必要时放大器电路的插孔并且也被称为插孔。插孔按功能性包含光学的输入端和电的输出端或反之亦然并且在光信号和电信号之间进行转化。这些发射器插孔或接收器插孔具有两个缺陷：第一个缺陷是在电路板上的额外的构件；第二个缺陷是简单的插孔的糟糕的EMV适应性。在公知的插孔设计中，相对插孔电气部分内的电磁场有较大的敏感度。插孔的电连接销尤其形成了一个面，磁场能够很容易地将不期望的电流耦入到这个面。这种电敏感性毁掉了对EMV不敏感的光学触发的本身的优点。

发明内容

本发明的任务是提供一种改良后的驱动器。

本发明基于这样的认知，即，在驱动器内部由此替代迄今为止的插孔，即，将光敏的接收器直接集成在使用在驱动器内的半导体组件中以及随后将携载控制信号的光线直接射入半导体组件。在驱动器中在半导体组件内部发生信号的光电转换。此外，本发明还基于这样的认知，即，半导体组件的每一部分，无论是晶体管、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管：metal oxide semiconductor field effecttransistor)或二极管，当其没有被不透光地遮盖时，都在物理上有条件地光敏。

因此，本发明的任务通过用于驱动器的依据权利要求1的半导体组件、依据权利要求10的驱动器以及用于制造驱动器的依据权利要求14的方法来解决。

依据本发明的用于触发功率半导体开关的驱动器的半导体组件具有多个集成的电路模块。此外，半导体组件还具有通信接口，该通信接口包含光电接收器，也就是说带有光输入端和电输出端的接收器。后者能由携载控制信号的光线照射并且从中产生电输出信号。所述控制信号例如是用于功率半导体的触发信号。接收器具有光敏的接收区域。该接收区域如下程度地处在接收器的光线可到达的表面上，即，入射光在那里能被探测且能转化成电信号。接收区域的表面接下来称为接收面并且也代表整个接收区域。接收器作为其中一个电路模块集成在半导体组件中。在此如下地实现集成，即，使得照射接收面的光线能从半导体组件的外部空间光学地到达该接收面。

集成在半导体组件中的电路模块还用于监控功率半导体、触发信号中的脉冲形成、故障处理、交联控制以及必要时其它的功能。相应的半导体组件尤其适合于驱动器的次级侧，例如半桥中的TOP触发。经由携载信号的光线可以实现接收器在次级侧电位上的直接触发，当驱动器中的半导体组件布置在这个电位的区域中时。在入射的光线中作为控制信号储存的切换信息或其它待传递给半导体组件或其接收器的信息的转化由集成的接收器转化成电输出信号，以便之后在半导体组件中能够进一步处理。例如，从光导体射出的以便照射接收器的光线不必先到达插孔，而是直接传导到半导体组件上并且在那里转化。在这种情况中，半导体组件本身比公知的插孔更有预防EMV的能力。在光电信号转换中的电磁干扰耦合显著降低。在半导体组件中产生了带有在光电接收器中的高抗干扰性的光探测器。