[发明专利]电功率转换装置

说明书

本申请是申请号为200980103491.X的发明专利申请(国际申请号：PCT/JP2009/000205，申请日：2009年01月21日，发明名称：电功率转换装置)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具有由使用宽带隙半导体的单极元件构成的开关元件的电功率转换装置。

背景技术

作为电功率转换装置开关元件的材料，现在广泛地使用硅。然而，用硅作为材料的开关元件的特性，越来越接近理论极限。超过硅的理论极限的材料碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石等宽带隙半导体的开发正在进行。使用宽带隙半导体的电功率装置中具有超低损耗、高速高温动作的特点。这些宽带隙半导体中，作为功率装置最受注目的是氮化硅装置，作为电功率转换装置的开关元件，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiCMOSFET)被视为是最有前景的。

在驱动电感负载的直交流转换器中，是在开关元件上并联了二极管。这样的二极管被称作回流二极管，向相反方向流动电流。作为开关元件使用了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管的直交流转换器上，并列于碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管连接了碳化硅肖脱基阻碍二极管(SiCSBD)，将碳化硅肖脱基阻碍二极管作为回流二极管使用，这种构成正被研究。

专利文献1：日本公开专利公报特开平10-327585号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2007-129848号公报

非专利文献1：日刊工业新闻社《半导体碳化硅技术和应用》，松波弘之编著，2003

非专利文献2：欧姆社《碳化硅元件的基础和应用》，荒井和雄、吉田贞史共著，2003

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

通过以上所述那样的构成可以使在回流二极管上的损耗降到最低，但是因为需要碳化硅肖脱基阻碍二极管而招致装置变大及成本增加的问题。

－为解决问题的技术方案－

根据本发明的电功率转换装置，是构成为由开关元件130进行同步整流的电功率转换装置，以所述开关元件130是由使用宽带隙半导体的单极元件构成，所述单极元件内的寄生二极管131作为回流二极管使用为特征的。

还有，以作为所述回流二极管用的寄生二极管131中流过逆向电流之际接通所述单极元件并在所述单极元件一侧流过逆向电流，由此进行同步整流为特征的。

这样通过使用寄生二极管131，不再需要另外设置回流二极管132，只由开关元件130就可构成，这样就降低了成本。还有，通过同步整流，开关元件130通电，就可以比寄生二极管131单体还要抑制通态损耗。

还有，以所述电功率转换装置是使用于空调机的装置为特征的。再有，以所述空调机的制热中间负载条件中所述开关元件130的电流实效值Irms和通态电阻Ron的关系为：Irms<0.9/Ron为特征的。

只要选定这样的开关元件130进行同步整流，在制热中间负载条件中，即便是不设置回流二极管132，也可以达到同等以上的效果，并且能够使降低成本和提高效率双方成立。

还有，以所述宽带隙半导体采用碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、或金刚石中的任何一种为特征的。

还有，以所述单极元件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)为特征的。

还有，以包括构成为由所述开关元件130进行同步整流的直交流转换器120、交直流转换器110、矩阵交直流转换器700、升压斩波器111的至少一个为特征的。

本发明提供一种电功率转换装置，构成为由开关元件进行同步整流，其特征在于，所述开关元件由使用宽带隙半导体的单极元件构成，所述单极元件具有寄生二极管，所述同步整流时的所述单极元件的导通电压低于在假设将碳化硅肖脱基阻碍二极管用作回流二极管时的端子电压。

本发明提供一种电功率转换装置，构成为由开关元件进行同步整流，其特征在于，所述开关元件由使用宽带隙半导体的单极元件构成，所述单极元件具有寄生二极管，所述开关元件的电流实效值Irms与通态电阻Ron之间的关系为：Irms＜Vf×(2×√2/π)/Ron，其中，Vf是在假设将碳化硅肖脱基阻碍二极管用作回流二极管时的端子电压。