[实用新型]一种高效功率半导体组合器件

说明书

本实用新型公开一种高效功率半导体组合器件，包括MOS管、IGBT管和DIODE管，MOS管、IGBT管和DIODE管相互并联。MOS管的漏极、IGBT管的集电极和DIODE管的阴极相连，MOS管的源极、IGBT管的发射极和DIODE管的阳极相连。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型将MOS管、IGBT管和DIODE管三者并联，可以发挥三者的优点而避开三者的缺点，可以明显降低器件损耗，提高变换器的效率。此外，本电路复合器件适用范围广泛，可以使用于现在Si IGBT或者SiC MOSFET器件成熟使用的场合，例如BUCK、BOOST、APFC、INVERTER、DC/DC变换器等电能变换器。

技术领域

本实用新型为电力电子器件应用领域，具体涉及一种由MOS管、IGBT管和DIODE管三者并联的高效功率半导体组合器件。

背景技术

随着半导体集成电路的发展，各种晶体管成为非常重要的电子元件，在这之中，MOS管、IGBT管与DIODE管由于其良好的性能受到了越来越多的关注。IGBT管具有高反向耐压和大电流特性，但是对驱动电路要求很严格，并且不适合工作在高频场合，一般IGBT管的工作频率为20kHz以下。MOS管具有工作频率高且耐高温能力强，同时又具有通态电阻低和开关损耗小等特点，是高频高压场合功率密度提高和效率提高的应用趋势，但是，MOS管相对于IGBT管导通内阻高，这就限制了它的应用。因此获得一种开关速度快且开关损耗小的电路组合器件十分重要。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高效功率半导体组合器件，包括MOS管、IGBT管和DIODE管，MOS管、IGBT管和DIODE管相互并联。MOS管的漏极、IGBT管的集电极和DIODE管的阴极相连，MOS管的源极、IGBT管的发射极和DIODE管的阳极相连。

MOS管的漏极、IGBT管的集电极和DIODE管的阴极通过低感导线相连、或通过集成电路板相连、或直接相连。MOS管的源极、IGBT管的发射极和DIODE管的阳极通过低感导线相连、或通过集成电路板相连、或直接相连。

MOS管的栅极和IGBT管的门极形成高效功率半导体组合器件的驱动端。MOS管与IGBT管错时驱动，且MOS管优先于IGBT管开通。或采用MOS管和IGBT管同时驱动。作为复合器件的驱动端，MOS管的栅极和IGBT管的门极并不相连，而是分别与其他电子元件相连，这样才能实现本实用新型的错时驱动或同时驱动。

MOS管、IGBT管和DIODE管集成封装，使得本实用新型更适合工业化生产。

上述MOS管为SiC MOSFET管，IGBT管为Si IGBT管，DIODE管为SiC DIODE管。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：IGBT具有如下优点：高输入阻抗，电压控制，驱动功率小，开关速度快，工作频率可达10～40kHz，饱和压降低，电压电流容量较大，安全工作区宽。

SiC MOSFET管不存在开启电压，所以从小电流到大电流的宽电流范围内都能够实现低导通损耗。SiC MOSFET管具有工作频率高且耐高温能力强，同时又具有通态电阻低和开关损耗小等特点。

在电路系统中，温度每升高10℃，系统失效的可能性就会加倍，过高的功率器件的温升甚至会导致整个电源的热失效，应用SiC DIODE管能降低系统工作温度，提升系统可靠性，同时由于SiC DIODE管的正向导通压降低于SiC MOSFET管的反并联二极管的正向导通压降，且SiC DIODE管的反向恢复特性明显好于Si IGBT管的反并联二极管的反向恢复特性，所以能显著降低器件的工作损耗。