[发明专利]晶体管装置以及用于操作晶体管装置的方法

说明书

本申请公开了晶体管装置以及用于操作晶体管装置的方法。该方法包括在至少一个驱动周期中操作晶体管装置(3)。该晶体管装置包括硅基IGBT(1)和宽带隙半导体材料基MOSFET(2)，该IGBT(1)和该MOSFET(2)各自具有负载路径(11‑12，21‑22)并且IGBT(1)和MOSFET(2)的负载路径(11‑12，21‑22)并联连接。在至少一个驱动周期中操作晶体管装置包括在导通MOSFET(2)之前导通IGBT(1)并且在关断IGBT(1)之前关断MOSFET(2)。

技术领域

本公开内容一般地涉及混合电子开关装置以及用于操作混合电子开关装置的方法。

背景技术

诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极晶体管)的晶体管器件被广泛地用作各种应用例如汽车、火车或发电厂中的功率转换器中的电子开关。由于硅晶片的良好可用性和相对低的价格，因此硅基晶体管装置仍然是最常用的器件。

在需要超过1000伏(V)的晶体管器件的电压阻断能力的高电压应用中，通常将硅IGBT用作电子开关。在该电压范围中，由宽带隙半导体材料例如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN))制成的MOSFET可以被设计成具有比相同尺寸的硅IGBT更低的传导损耗并且比相同尺寸的硅IGBT开关更快。然而，与基于宽带隙半导体材料的MOSFET相关的成本明显高于与硅基IGBT相关的成本。

需要提供受益于宽带隙MOSFET的低传导损耗并且可以以合理的成本获得的开关方法和电子开关。

发明内容

一个示例涉及一种方法。该方法包括在至少一个驱动周期中操作晶体管装置，其中，该晶体管装置包括硅基IGBT和宽带隙半导体材料基MOSFET，硅基IGBT和宽带隙半导体材料基MOSFET各自具有负载路径并且硅基IGBT和宽带隙半导体材料基MOSFET的负载路径并联连接。在至少一个驱动周期中操作晶体管装置包括在导通MOSFET之前导通IGBT并且在关断IGBT之前关断MOSFET。

另一示例涉及晶体管装置。该晶体管装置包括：硅基IGBT和宽带隙半导体材料基MOSFET，该硅基IGBT和宽带隙半导体材料基MOSFET各自具有负载路径并且硅基IGBT和宽带隙半导体材料基MOSFET的负载路径并联连接；以及驱动电路。该驱动电路被配置成在至少一个驱动周期中在导通MOSFET之前导通IGBT并且在关断IGBT之前关断MOSFET。

附图说明

下面参照附图说明示例。附图用于示出某些原理，因此仅示出了用于理解这些原理所必需的方面。附图未按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。

图1示出了包括IGBT和MOSFET的晶体管装置的一个示例；

图2示出了用于操作图1所示类型的晶体管装置的方法的一个示例的时序图；

图3示意性地示出了其中可以集成有IGBT的第一半导体本体和其中可以集成有MOSFET的第二半导体本体的顶视图；

图4示出了包括图1所示类型的晶体管装置以及与该晶体管装置串联连接的负载的电子电路的一个示例；

图5示出了当图1所示类型的晶体管装置用作图4所示类型的电子电路中的电子开关时IGBT和MOSFET的负载路径电压的时序图；

图6示出了根据一个示例的IGBT的垂直截面图；

图7示出了被配置成基于一个驱动信号来驱动晶体管装置中的IGBT和MOSFET的驱动电路的一个示例；

图8示出了图7所示的晶体管装置中的MOSFET和IGBT的驱动电压的时序图；

图9示出了MOSFET和IGBT的驱动电压的时序图的另一示例；以及