[实用新型]用于功率半导体器件的控制器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及功率电子设备。特别地，本实用新型涉及用于功率半导体器件的控制器件和用于控制功率半导体的高电流的系统以及用于控制该半导体器件的控制器件。

背景技术

例如高功率整流器的功率电子系统典型地包括许多功率半导体，例如与用于控制各自的功率半导体的功率半导体控制器件关联的高功率晶闸管。一般来说，这些控制器件与功率电子系统的中央控制单元通信，其例如可与具体的控制器件通信。例如，晶闸管的门极可由控制器件开关，其从中央控制单元获得开关源的定时。一种特殊类型的功率半导体是晶闸管。

晶闸管由门极信号接通，但即使在门极信号被解除宣称后，晶闸管保持在导通状态直到任何关断条件出现，其可以是反向电压施加到端子，或当流过的电流(正向电流)降至称为“保持电流”的某一阈值以下时。因而，晶闸管在它开启或“激发”后表现像是正常的半导体二极管。

另一类型的晶闸管可以由门极信号开启，并且也可以由负极性的门极信号关断。关断由门极和阴极端子之间的“负电压”脉冲完成。正向电流中的一些(大约1/3至1/5)被“偷走”并且用于引起阴极-门极电压，其进而引起正向电流降低并且晶闸管将切断(转换到“阻断状态”)。

然而这些晶闸管遭受长切断时间，其中在正向电流降低之后，存在长的拖尾时间，其中剩余电流继续流动直到所有来自器件的剩余电荷已经被带走。

实用新型内容

因此本实用新型的目的是提供改进的功率半导体器件的控制和功能性。

这个目的通过根据权利要求1和14的用于功率半导体器件的控制器件和用于控制高电流的系统实现。其他优选实施例从从属权利要求明显可见。

根据本实用新型的实施例，用于功率半导体器件的控制器件包括连接，其中控制器件设计成用于控制功率半导体器件的电流。该连接设计成用于连接控制器件到功率半导体器件并且用于提供一定水平的电感以致不需要在功率半导体器件周围增加缓冲器电路以限制在功率半导体器件的关断时电压的升高。

这样的控制器件和功率半导体器件之间的连接可有利地提供大约1至2纳亨(nH)的低电感使得关于具有大约300nH的门极电感的需要缓冲器电路的门极关断晶闸管不需要外部器件以整形开启和关断电流以防止功率半导体器件的破坏。

由于该连接，GCT可以被均匀地关断并且因此可以使用而不需要缓冲器以限制电压的升高的速率。此外与GTO器件相比，这样的通过连接的用于功率半导体器件的控制器件显著减少功率半导体器件的切断时间。

由于设计成用于提供低水平电感的连接，高电磁抗扰性可提供有这个功率半导体器件的高可靠性。

这样的设计成用于提供低水平电感应率的连接的另一个优势是各自的低关断损耗。

这样的连接的另外的优势是关断脉冲可具有低电感性，其使得用于功率半导体器件的控制器件能够关断非常高的电流。此外，这样的连接提供低于1毫欧的低欧姆电阻。

这样的连接有利地提供半导体器件的简单关断的可能性，并且由于缓冲器电路不是必需的，具有低的空间要求。

上文提及的通过连接用于功率半导体器件提供低水平电感的控制器件可用于采用1兆瓦到100兆瓦功率的变速电动机驱动装置的变频器。

根据本实用新型的另一个实施例，控制器件还包括触发脉冲单元，其中触发脉冲单元设计成用于提供电流脉冲以开启功率半导体器件。

触发脉冲单元可以是触发脉冲电路，适用于均匀地开启功率半导体器件。

根据本实用新型的另一个实施例，控制器件还包括保持电流单元，其中保持电流单元设计成用于提供连续的电流以保持功率半导体器件处于导通状态。

保持电流单元可以是保持电流电路。

根据本实用新型的另一个实施例，控制器件还包括关断单元，其设计成用于提供电流脉冲以关断功率半导体器件。

关断单元可以是关断电路。

这样的关断单元可提供大约与必须关断的电流中之一相同的幅度的电流脉冲。

根据本实用新型的另一个实施例，该连接设计成用于连接控制器件到功率半导体器件的端子，其中该连接设计为多层器件，也就是说多层连接。

多层连接可以包括，例如，四层印刷(门极、阴极、门极、阴极)或六层印刷(门极、阴极、门极、阴极、门极、阴极)。多层连接可包括两个凸缘，其中该连接的凸缘被设计以夹住功率半导体器件的门极，使得门极被该连接的凸缘夹住。

多层连接可连到印刷电路板或可是印刷电路板的一部分，并且功率半导体器件例如通过板或夹子可连到印刷电路板。