[发明专利]半导体开关及电力变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体开关及电力变换装置。

背景技术

以前，期待着在主电路的开关元件上逆并联连接了续流二极管的构成的电力变换电路中，因续流二极管（Free-Wheeling Diode）的逆恢复电流的流动而产生的损耗的降低的半导体开关及具备该半导体开关的电力变换装置。

在开关元件上逆并联连接了高速续流二极管的半导体开关中，在反方向上流动主电流时使半导体开关截止（OFF）之际（使主元件和辅助元件截止时），在主元件的两端之间残留的电压，由将主元件、辅助元件和高速续流二极管连接的电路环路的电感值与主电流的大小之积决定。若使半导体开关的开关速度为高速，则需要尽量小地设计电路环路的电感，因此，有时主元件中残留的电压为小于几V的微小的值。

在此，需要对主元件截止中的主元件的输出静电电容进行考虑。例如，作为这样的半导体开关元件的特性，具有当在截止中被施加的残留电压低时内置非常大的静电电容的特性。这是因为当输出端子电压低时结部分的耗尽层的厚度薄，所以具有非常大的静电电容。

这样，大的静电电容时，在直流主电路上串联连接了2个半导体开关的电桥电路中，若互补地动作的另一个半导体开关打开（turn on），则充电电流流向该大的静电电容。由于电路阻抗非常小，所以存在该充电电流变成短路的大电流，发生大的损耗的可能性。

发明内容

本发明的实施方式是鉴于上述事情而提出的，其目的在于提供一种半导体开关，防止主元件的输出静电电容的增大，抑制因结电容充电电流而引起的打开损耗。

根据实施方式，提供一种半导体开关，具备：主元件，具有逆导性能，是高耐压的电压驱动型开关元件；防逆流元件，与上述主元件相比较，耐压低；高速续流二极管，连接上述主元件的负极和上述防逆流元件的负极而将上述主元件的正极作为正极端子，将上述防逆流元件的正极作为负极端子，在上述正极端子和上述负极端子之间以从上述负极端子向上述正极端子的方向为正向的方式进行连接，具有与上述主元件相同的耐压；及预备电压施加电路，朝着在上述主元件的正极上施加正电压的方向进行连接，发生至少比上述主元件的耐压低的电压脉冲，而且与上述主元件或上述防逆流元件截止的时期大致同步地输出上述电压脉冲。

根据上述构成，可以提供一种预备电压施加电路，能防止主元件的输出静电电容的增大，抑制因结电容充电电流而引起的打开损耗。

附图说明

图1是示意性地示出第1实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图2是示意性地示出第1实施方式的半导体开关的其他构成例的图。

图3是示意性地示出第1实施方式的半导体开关的其他构成例的图。

图4是示意性地示出第2实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图5是示意性地示出第3实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图6是示意性地示出第4实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图7是示意性地示出第5实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图8是示出超级结（Super junction）型MOSFET的电容特性的一个例子的图。

图9是示出超级结型MOSFET的输出充电电荷特性的一个例子的图。

图10是示出微细化超级结型MOSFET的电容特性的一个例子的图。

图11是示意性地示出第6实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图12是示意性地示出第7实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图13是示意性地示出第8实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图14是用于说明主元件和防逆流元件的导通/截止的定时的一个例子的图。

图15是示意性地示出第9实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图16是示意性地示出第10实施方式的半导体开关的一个构成例的图。

图17是示意性地示出一个实施方式的电力变换装置的一个构成例的图。

具体实施方式

以下，对于实施方式涉及的半导体开关，参照附图进行说明。

图1是示意性地示出第1实施方式的半导体开关的一个构成例的电路图。本实施方式的半导体开关具备主元件1、作为防逆流元件的辅助元件3、高速续流二极管4和预备电压施加电路5。