[发明专利]电力电子装置

说明书

提出一种电力电子装置（1），包括：半导体开关结构（2），其中半导体开关结构（2）在正向导通状态下的稳态电流承载能力被表征为标称电流（Inom），并且其中在正向导通状态下在正向电流模式下传导正向电流（I1）的至少一部分；二极管结构（3），被反并联地电连接于半导体开关结构（2），在电力电子装置（1）的反向模式下传导反向电流的至少一部分；以及反向导通结构（4）。在电力电子装置（1）的反向模式下，如果反向电流（I2）的量等于或者小于第一临界反向电流值（IRC1），则反向导通结构（4）传导少于10%的反向电流（I2）。如果反向电流（I2）的量等于或者大于第二临界反向电流值（IRC2），则反向导通结构（4）传导至少20%的反向电流（I2）。

技术领域

本说明书涉及电力电子装置的实施例并且涉及包括多个这样的电力电子装置的电力电子模块的实施例。特别是，本说明书与包括半导体开关、二极管结构、以及反向导通结构的电力电子装置的实施例相关，并且与包括多个这样的电力电子装置的电力电子模块的实施例相关。

背景技术

在汽车应用、消费者应用以及工业应用中的现代设备的许多功能，诸如转换电能和驱动电马达或者电机器，依赖于包括半导体器件的电力电子装置。例如，包括举几个来说的绝缘栅双极晶体管（IGBT）、晶闸管、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和二极管的电力电子装置已经被用于各种应用，包括但是不限制于在功率驱动、电源和功率转换器中的开关。

经常地，这样的电力电子装置包括例如IGBT的半导体开关以及与其反并联地连接的二极管，其中二极管可以起到例如续流二极管的作用。这样的电力电子装置可以在正向模式下工作，其中半导体开关传导正向电流的至少一部分，并且在反向模式下，其中二极管传导反向电流的至少一部分。

在诸如例如故障检测之后的开关的脉冲阻断模式的某些工作状况下，负载电流不得不流过二极管，要求二极管的相对高的浪涌电流容量。例如，可以通过提供相对大的二极管有源区来确保足够的浪涌电流容量。然而，这一般是以较高的开关损耗为代价的。

在例如高压直流（HVDC）应用的某些应用中，诸如晶闸管的额外的器件有时候被提供用于浪涌电流事件。虽然该解决方案可以允许二极管的在没有浪涌电流限制的情况下的完全优化，但是它由于需要例如用于对晶闸管点火的专用控制板而一般是昂贵的。

因此一般想要的是使能电力电子装置的高浪涌电流容量而同时允许关于电力电子装置的通常工作模式的电特性的优化。

发明内容

根据实施例，电力电子装置被配置用于在电力电子装置的正向模式下传导正向电流并且用于在电力电子装置的反向模式下传导反向电流。电力电子装置包括：半导体开关结构，其被配置用于承担正向导通状态，其中半导体开关结构在正向导通状态下的稳态电流承载能力被表征为标称电流，并且其中在正向导通状态下半导体开关结构被配置用于在电力电子装置的正向电流模式下传导正向电流的至少一部分；二极管结构，被反并联地电连接于半导体开关结构并且被配置用于在电力电子装置的反向模式下传导反向电流的至少一部分；以及与半导体开关结构单片集成的反向导通结构。在电力电子装置的反向模式下，如果反向电流的量等于或者小于第一临界反向电流值，则反向导通结构传导少于10%的反向电流，第一临界反向电流值至少接近于标称电流。进一步地，在反向模式下，如果反向电流的量等于或者大于第二临界反向电流值，则反向导通结构传导至少20%的反向电流，第二临界反向电流值接近于至多10倍的标称电流。