[发明专利]具有子单元的功率半导体模块及对应的系统

说明书

本发明涉及一种功率半导体模块，该功率半导体模块具有壳体和至少一个采用具有上部开关和下部开关的半桥拓扑形式的开关装置。在此，开关装置由多个同样采用半桥拓扑形式的、彼此相对电绝缘的子单元构成，其中，每个子单元具有分别构造为恰好一个半导体开关的上部和下部子开关。上部的和下部的子开关借助内部的负载连接元件彼此符合电路要求地连接。此外，子单元具有不同电势的负载接合元件，所述负载接合元件面式地构造并且在它们的延伸部上紧邻地布置并且因此构造成局部的堆栈。本发明还涉及一种系统。

技术领域

本发明描述了一种具有多于两个子单元的功率半导体模块及对应的系统，其中，功率半导体模块以及系统具有特别小的寄生电感。

背景技术

由现有技术(例如在DE 39 37 045 A1中公开的)公知一种具有开关装置的功率半导体模块，其中该开关装置构造为一个或多个半桥电路。采用半桥拓扑形式的开关装置组成功率电子电路的基本单元。采用半桥拓扑形式的开关装置具有一个上部开关以及一个下部开关。在本领域中常见的以及在DE 39 37 045 A1中也示出的是，相应的开关构造为平行联接的多个半导体开。

功率半导体模块的上述设计方案有以下缺点：在换向时的开关操作中，由多个半导体开关的位置、以及功率半导体模块的负载接合元件的位置和设计方案决定电流环路面积，以及最终因此决定换向电感。因此，大量的半导体开关引起高换向电感。

发明内容

根据上述背景知识，本发明基于如下任务：介绍了一种内部寄生电感、尤其换向电感特别小的功率半导体模块，以及一种具有上述功率半导体模块和电容器装置的系统，其中，整个系统的寄生电感，尤其换向电感特别小。

根据本发明，该任务通过具有如下特征的功率半导体模块解决，即：

一种功率半导体模块，该功率半导体模块具有壳体以及至少一个采用具有上部和下部开关的半桥拓扑形式的开关装置，其中，开关装置本身由多个同样采用半桥拓扑形式的、彼此相对电绝缘的子单元构成，其中，每个子单元具有分别构造为恰好一个半导体开关的上部和下部子开关，其中，上部的和下部的子开关借助内部的负载连接元件彼此符合电路要求地连接，并且其中，子单元具有不同电势的负载接合元件，负载接合元件面式地构造并且在它们的延伸部上以构造成部分堆栈的方式紧邻地布置，其中，每个子单元的负载接合元件都以与其它子单元的负载接合元件电绝缘的方式穿过壳体伸向外部，并且在外部负载接合元件具有每个子单元自己的接触装置，其中，相应在其纵边侧上相邻的子单元彼此镜像对称地布置，其中，每个子单元具有正直流电压电势和负直流电压电势以及交流电压电势，并且这些负载电势与负载接合元件符合极性要求地连接，其中，在部分堆栈中将具有交流电压电势的负载接合元件布置在具有正直流电压电势的与具有负直流电压电势的负载接合元件之间，并且在此，负载接合元件分别通过电绝缘的薄膜彼此分隔开。

根据本发明，该任务还通过具有如下特征的系统来解决，即：

一种系统，该系统具有电容器装置、根据本发明的功率半导体模块、以及连接功率半导体模块的外部连接装置，其中，外部连接装置构造为彼此相互绝缘的导线元件的面式的堆栈，其中，每个导线元件与功率半导体模块的接触装置以及与电容器装置的接合装置符合极性要求地连接，或者其中，外部连接装置具有多个导线对，导线对分别把具有子单元的直流电压电势的接触装置与电容器装置的配属的接触装置符合极性要求地连接。

根据本发明的功率半导体模块构造有壳体以及至少一个采用具有上部和下部开关的半桥拓扑形式的开关装置，其中，该开关装置本身由多个同样采用半桥拓扑形式的、彼此相对电绝缘的子单元构成，其中，每个子单元具有分别构造为恰好一个半导体开关的上部和下部子开关，其中，上部的和下部的子开关借助内部的负载连接元件彼此符合电路要求(schaltungsgerecht)地连接，并且其中，子单元具有不同电势的负载接合元件，所述负载接合元件面式地构造并且在它们的延伸部上以构造成部分堆栈的方式紧邻地布置。