[发明专利]功率模块

说明书

本发明的功率模块1包括：开关元件200；温度检测部10，其检测开关元件200的运作温度T；控制电极电压控制部20，其根据基于包含有通过温度检测部10所检测出的开关元件200的运作温度T的信息所算出的开关元件200的运作时的阈值电压Vth来对控制电极电压进行控制；以及开关速度控制部30，其根据由温度检测部10所检测出的开关元件200的运作温度T来控制开关元件200的开关速度。根据本发明的功率模块1，能够减小开关元件的开关损耗，且能够更为减小综合损耗的温度变动。

技术领域

本发明涉及功率模块。

背景技术

以往，对开关元件的导通/断开运作进行控制的功率模块已被普遍认知(例如，参照专利文献1)。

如图12所示，以往的功率模块900具备：开关元件800，其具有第一电极、第二电极及栅电极；以及栅极电压控制部920，其控制栅极电压以对开关元件800的导通/断开运作进行控制。

根据以往的功率模块900，通过由栅极电压控制部920来控制栅极电压就能够对开关元件800的导通/断开运作进行控制。

【先行技术文献】

【专利文献1】国际公开第2012/153459号

图13是展示以往的功率模块的开关运作波形的示意图。在图13中，符号tr＿max代表开启(Turn ON)时间tr的最大值，符号tr＿typ代表开启时间tr的标准值，符号tr＿min代表开启时间tr的最小值，符号tf＿max代表关断(Turn OFF)时间tf的最大值，符号tf＿typ代表关断时间tf的标准值，符号tf＿min代表关断时间tf的最小值，符号SWlоss＿max代表开启时间tr为最大值(最差(worst)值)时的开关损耗，符号SWlоss＿typ代表开启时间tr为标准值时的开关损耗，符号SWlоss＿min代表开启时间tr为最小值时的开关损耗，符号Vdsg＿max代表开启时间tr为最大值时的浪涌电压，符号Vdsg＿typ代表开启时间tr为标准值时的浪涌电压，符号Vdsg＿min代表开启时间tr为最小值时的浪涌电压。

然而，近年来，需要一种能够减小开关损耗且能够减小综合损耗的温度变动的功率模块。

作为一种减小开关损耗的方法，能够想到通过将稍微超过阈值电压的电压施加于栅电极以缩短开启期及关断期来减小开关损耗(参照图8(b))。但是，在因运作时的开关元件的运作温度T变得更高于测定初期阈值电压(出厂时的阈值电压)后的开关元件的初期温度T₀而导致运作时的阈值电压Vth从初期阈值电压Vth₀变动(参照图7)的情况下，将稍微超过运作时的阈值电压Vth的电压施加于栅电极以缩短开启期及关断期就会变得困难，从而就会产生难以减小开关损耗的问题。

此外，关于减小开关损耗的方法，以往还存在着以下(a)以及(b)的问题。

(a)通常，在开关元件的电·热特性的数据表中，仅记载了开启时间tr及关断时间tf的标准值，却并没有记载装置设计上的最大值MAX及最小值MIN的标准值。所以，就存在着无法完成模块的最坏(最差)设计，且不知道开关损耗及电压浪涌的最差值的问题。

即使能够将开启时间tr及关断时间tf的最大值MAX(tr＿max、tf＿max)及最小值MIN(tr＿min、tf＿min)标准化，但由于开关元件的制造偏差，一般来说最大值MAX/最小值MIN在相对于标准值的－50％/+100％的范围内(参照图13)。在模块的设计中，如果直接使用该值，开关损耗的最差值(图13中的SWlоss＿max)就会成为标准值(图13中的SWlоss＿typ)的两倍，并且也必须要设想两倍的散热设计。