[发明专利]功率半导体模块和用于运行功率半导体模块的方法

说明书

优先权声明

本申请要求于2009年10月30日提交的德国专利申请No.102009046258.9的优先权，所述德国专利申请的全部内容通过引用包括在本申请之中。

技术领域

本发明涉及一种功率半导体模块和用于运行功率半导体模块的方法。

背景技术

功率半导体模块包括一个或多个功率半导体开关。在具有高带隙的用于功率半导体开关的功率半导体材料方面的进展允许生产用于高反向电压(例如1200V)的单极部件，诸如在硅(Si)中可以只用被接受的高导通电阻。引人注目的单极晶体管包括例如结型场效应晶体管(JFET)，特别是那些半导体本体包含半导体基本材料碳化硅的结型场效应晶体管。这些结型场效应晶体管具有高阻断能力连同快速开关行为。

图1示出结型场效应晶体管J1的电路符号。结型场效应晶体管J1具有第一负载端子11，第二负载端子12和控制端子13。负载路径形成在第一负载端子11和第二负载端子12之间，该负载路径通过控制端子13驱动，使得该负载路径全接通、部分接通或全关断。此后，如果负载路径关断，则半导体部件或电路布置被称为“处于关断状态”。相应的，如果负载路径接通，则半导体部件或电路布置被称为“处于接通状态”。

在所示的结型场效应晶体管J1的情况下，第负载端子11形成漏极端子，并且第二负载端子12形成源极端子。控制端子13也被称作栅极端子。更进一步，结型场效应晶体管J1可以具有可选的集成到其半导体本体中的体二极管14。

在这种情况下，负载路径通过施加到控制端子13的合适的驱动电势来驱动。这例如可以通过控制端子13和第二负载端子12之间的电压来实现。如果控制电压等于或接近于0，那么负载路径处于接通状态。为了使负载路径进入关断状态，必须使控制端子13相对于第二负载端子12具有足够的负向偏压，使得半导体中的电流通道完全夹断。该结型场效应晶体管J1因此也被称为常通的。

但是从用户的角度来看，常通行为并不是总是需要的。因此，在许多应用中，替代于常通结型场效应晶体管，也使用常断晶体管——诸如增强型MOSFET或IGBT，也就是说在没有外部电压施加在控制端子和源极端子或栅极端子之间时其负载路径是关断的晶体管。

但是，与基于碳化硅的结型场效应晶体管相比，用目前所能得到的常断单极晶体管仅能达到显著降低的反向电压。其次，目前所能得到的双极晶体管具有较差的动态特性。

发明内容

根据功率半导体模块的一个实施例，该模块包括常通的可控的第一功率半导体开关，该第一功率半导体开关包括一个或多个以并联方式电连接的第一功率半导体芯片，每个第一功率半导体芯片具有第一负载端子、第二负载端子、控制端子和形成在有关第一功率半导体芯片的第一负载端子和第二负载端子之间的负载路径。

第一功率半导体开关具有由第一功率半导体芯片的负载路径构成的并联电路形成的负载路径。功率半导体模块进一步包括常断的可控的第二功率半导体开关，该第二功率半导体开关包括一个或多个以并联方式电连接的第二功率半导体芯片，每个第二功率半导体芯片具有第一负载端子、第二负载端子、控制端子和形成在有关第二功率半导体芯片的第一负载端子和第二负载端子之间的负载路径。

第二功率半导体开关具有由第二功率半导体芯片的负载路径构成的并联电路形成的负载路径。电路载体包括具有顶侧和施加到顶侧的上金属化层的绝缘载体，所述金属化层被构造以形成导电带。所有第一功率半导体芯片被布置在导电带中的第一导电带上。所有第二功率半导体芯片被布置在导电带中的第二导电带上。

第一功率半导体开关和第二功率半导体开关的负载路径以串联方式电连接。所有第一功率半导体芯片的控制端子永久性地导电连接到导电带中的第三导电带。第一功率半导体芯片的第一负载端子和第二负载端子都不永久性地导电连接到第三导电带。第二功率半导体芯片的第一负载端子、第二负载端子和控制端子都不永久性地导电连接到第三导电带。第二功率半导体芯片的第二负载端子永久性地导电连接到导电带中的第四导电带。

根据功率半导体模块的另一实施例，该模块包括常通的可控的第一功率半导体开关以及常断的可控的第二功率半导体开关，该第一功率半导体开关包括多个第一功率半导体芯片，该第二功率半导体开关包括多个第二功率半导体芯片。第一功率半导体开关和第二功率半导体开关的负载路径以串联方式连接。第一功率半导体芯片的控制端子永久性地导电连接到导电带，任何一个第一功率半导体芯片的负载端子都不永久性地导电连接到该导电带并且任何一个第二功率半导体芯片的负载端子和控制端子都不永久性地导电连接到该导电带。