[发明专利]复合半导体开关装置

说明书

技术领域

本发明涉及复合半导体开关装置。

背景技术

过去的复合半导体开关装置如下述专利文献1所示，将金属氧化膜半导体场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管并联连接使其进行开关动作，由此进行电力变换，在这种开关电路中，金属氧化膜半导体场效应晶体管的栅极阈值电压比绝缘栅双极晶体管的栅极阈值电压低。

即，将IGBT和MOSFET并联连接，在小电流时使电流在饱和电压比IGBT低的MOSFET中流过，在中电流时使IGBT和MOSFET分担电流，在大电流时使电流在饱和电压比MOSFET低的IGBT中流过。

根据这种复合半导体开关装置，导通时的饱和电压在小电流区域中在MOSFET侧、在大电流区域中在IGBT侧，因而在全部电流区域中比MOSFET单体或者IGBT单体的饱和电压低，导通损耗减小，变换效率提高。

另一过去的复合半导体开关装置如下述专利文献2所示，具有脉冲发生器和为向负载供电而被并联连接的开关晶体管，其中，该脉冲发生器响应负载电流，提供在各脉冲周期分别具有一个脉冲信号的经脉宽调制后的脉冲周期。该复合半导体开关装置还具有交替选择器，该交替选择器使得在脉冲周期中规定的晶体管先于其它晶体管转为导通来消耗全部导通损耗，并且使规定的晶体管迟于其它晶体管转为截止来消耗全部截止损耗。

根据这种复合半导体开关装置，在将MOSFET晶体管并联连接的情况下，能够使各晶体管均等地分担开关损耗。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-90933号公报

专利文献2：日本特开平6-90151号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述专利文献1所记载的复合半导体开关装置是根据栅极的阈值电压使MOSFET、IGBT负担半导体元件的开关损耗的技术，上述专利文献2所记载的复合半导体开关装置是使在晶体管的导通及截止时产生的开关损耗均等的技术。但是发现存在如下问题：在半导体元件中存在开关损耗和稳态损耗，关于这两者的电力损耗，在构成复合半导体开关装置的第1半导体元件和第2半导体元件的电力损耗特性不同的情况下，将不能按照该电力损耗特性使各半导体元件适当负担开关损耗和稳态损耗。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种复合半导体开关装置，其将被并联连接的开关损耗特性不同的第1和第2半导体元件并联连接，按照这些第1和第2半导体元件的电力损耗特性，向第1和第2半导体元件提供控制指令信号。

用于解决问题的手段

第1发明的复合半导体开关装置的特征在于，该复合半导体开关装置具有：第1半导体元件，其随着导通/截止的开关动作产生开关损耗；第2半导体元件，其与该第1半导体元件并联连接，并且随着导通/截止的开关动作产生比所述第1半导体元件高的所述开关损耗；以及控制单元，其在向所述第1半导体元件提供第1导通指令信号后向所述第2半导体元件提供第2导通指令信号，然后使所述第1导通指令信号消失，在向所述第1半导体元件提供第3导通指令信号后使所述第2导通指令信号消失。

根据这种复合半导体开关装置，通过控制单元在向第1半导体元件提供第1导通指令信号使第1半导体元件导通后，向第2半导体元件提供第2导通指令信号，然后使第1导通指令信号消失，在向第1半导体元件提供第3导通指令信号后使第2导通指令信号消失。

由此，仅在第1半导体元件产生导通/截止损耗，在第2半导体元件产生稳态损耗，因此能够按照开关损耗特性使各半导体元件适当分担电力损耗。

优选的是，第2发明的复合半导体开关装置的控制单元产生第1及第2导通指令信号，使得第2导通指令信号在上升时与第1导通指令信号的重合达第2半导体元件的接通时间(turn-on time)以上且在该接通时间的二倍以下。

由此，在第1半导体元件接通的状态下，在第2半导体元件可靠接通后，使第1半导体元件迅速截止，因而能够降低第1半导体元件的稳定时的电力损耗。

优选的是，第3发明的复合半导体开关装置的控制单元产生第2及第3导通指令信号，使得第3导通指令信号在上升时与第2导通指令信号的重合达第2半导体元件的关断时间(turn-off time)以上且在该关断时间的二倍以下。

由此，在第1半导体元件导通的状态下，在第2半导体元件关断后，使第1半导体元件迅速截止，因而能够降低第1半导体元件的稳定时的电力损耗。