[发明专利]驱动控制装置

说明书

具备具有共通的通电电极(15、18)的晶体管构造(5)和二极管构造(6)的两个半导体元件(1A、1B)的驱动控制装置(32A、32B、52、54、56、61、62、71、72)具有：电流检测单元(7A、7B、25、59、60、68)，输出半导体元件的电流检测信号；以及第1控制单元(27)，在判定为对于上述半导体元件输入导通指令信号的期间上述半导体元件中以上述二极管构造的顺向的朝向流经电流的情况下，以之后的截断指令信号的输入时点为起点，从第1时间的经过时点到第2时间的经过时点为止，输出栅极驱动信号。预先设定第1时间和第2时间，以使得在两个半导体元件之间不发生臂短路。

相关申请的交叉引用

本申请基于2013年7月10日提出的日本专利申请第2013-144561号、2013年7月10日提出的日本专利申请第2013-144560号、和2014年6月30日提出的日本专利申请第2014-134227号，在此引用其记载的内容。

技术领域

本申请涉及绝缘栅极型的晶体管构造和二极管构造形成在相同的半导体基板上的半导体元件的驱动控制装置。

背景技术

已知有在相同的半导体基板上形成有RC－IGBT、MOS晶体管、具备MOS栅极的二极管等晶体管元件和二极管元件、使晶体管元件的通电电极(集电极、发射极或漏极、源极)和二极管元件的通电电极(阴极、阳极)为共通的电极的半导体元件(参照非专利文献1)。在将这样的半导体元件在逆变器或变换器等的电力变换装置中作为开关元件使用的情况下，需要降低开关损失及/或导通损失。

电力变换装置以半桥电路为基本结构，通过使上下臂的半导体元件互补地导通截断，进行交流－直流电压变换、直流－交流电压变换，或将输入电压升压、降压。在该半桥电路中，为了防止电源短路(臂短路)，设有将上下的半导体元件同时截断的死区时间。

在死区时间的期间中，负荷电流向一个半导体元件的二极管元件回流。如果在死区时间的结束后，另一个半导体元件导通，则负荷电流从上述二极管元件切换为该另一个半导体元件。此时，流经因储存在二极管元件中的载流子的释放带来的反向恢复电流。该反向恢复电流使开关损失增加并成为噪声的发生原因。

对此，在非专利文献1中，公开了在另一个半导体元件导通的稍稍之前、对一个半导体元件施加正的栅极驱动电压的方法。根据该方法，随着半导体元件的电子电流的增加，空穴电流减少，空穴的注入被抑制，能够减小反向恢复电流。

另一方面，上述半导体元件如果在二极管元件中流经电流的状态下被施加栅极驱动电压，则形成沟道而抑制空穴的注入，所以有导通损失增大的特性。对此，提出了判定在二极管元件中是否流经电流、当流经电流时将栅极驱动电压切断、当没有流经时施加栅极驱动电压的驱动控制。

在半导体元件上暂时性地施加栅极驱动电压(栅极驱动脉冲)来抑制载流子的注入的非专利文献1中记载的方法为了减小反向恢复电流是有效的。但是，在构成半桥电路的两个半导体元件之间切换电流的过渡时需要施加栅极驱动脉冲，所以如果施加时刻即便稍稍延迟，也会发生臂短路。相反，如果施加时刻较早，则在栅极驱动脉冲的施加结束后再次被注入的空穴的量增加，反向恢复电流的低减效果减小。在上述非专利文献1中，没有示出栅极驱动脉冲的具体的施加定时及脉冲宽度。为了使该方法实用化，需要确立这样的栅极驱动脉冲的施加手段。

另一方面，因栅极驱动电压的施加/切断带来的半导体元件的导通损失的特性根据半导体元件的种类(RC－IGBT、MOS晶体管等)而较大地不同。因此，发生这样的情况，在半导体元件中以二极管元件的顺向的朝向是否流经电流的以往的判定基准中，不能将导通损失充分降低。

现有技术文献

非专利文献