[发明专利]半导体模块装置以及用于操作半导体模块装置的方法

说明书

本发明公开了半导体模块装置以及用于操作半导体模块装置的方法。半导体模块装置包括：包括第一输出端子和第二输出端子的输入级，其中，第一电感元件耦接至第一输出端子；输出级，其包括至少一个可控半导体元件、耦接至第一电感元件的第三输入端子、耦接至第二输出端子的第四输入端子、第三输出端子以及第四输出端子，第一电感元件耦接在第一输出端子与第三输入端子之间；第一可控半导体元件和第一电容元件，其串联耦接并且在第一电感元件与第三输入端子之间的公共节点和第二输出端子与第四输入端子之间的公共节点之间；并联耦接至第一可控半导体元件的第一二极管元件。

技术领域

本公开内容涉及包括可控半导体元件的半导体模块装置以及用于操作该半导体模块装置的方法。

背景技术

诸如功率半导体模块等的半导体装置被广泛用于汽车、工业和消费电子应用中，以驱动负载、转换电力等。这样的半导体装置可以包括一个或多于一个的可控半导体元件。例如，两个或更多个可控半导体元件可以形成半桥装置。许多应用需要快速切换可控半导体元件，而同时该装置的总体损耗优选地较低。甚至进一步地，该装置的电气强度应该足以使该装置承受在可控半导体元件被关断时的瞬间可能发生的甚至更高的电压过冲。

总体上需要允许快速切换可控半导体元件的同时保持低的总体损耗并且在关断时产生低电压过冲的半导体模块装置。

发明内容

一种半导体模块装置包括输入级，该输入级包括第一输出端子和第二输出端子，其中，第一电感元件耦接至第一输出端子。半导体模块装置还包括输出级，该输出级包括至少一个可控半导体元件、耦接至第一电感元件的第三输入端子、耦接至第二输出端子的第四输入端子、第三输出端子以及第四输出端子，第一电感元件耦接在第一输出端子与第三输入端子之间。该装置还包括第一可控半导体元件和第一电容元件，第一可控半导体元件和第一电容元件串联耦接并且在第一感应元件与第三输入端子之间的公共节点和第二输出端子与第四输入端子之间的公共节点之间，以及并联耦接至第一可控半导体元件的第一二极管元件，其中，第一二极管元件的阴极端子耦接至第一电容元件，并且第一二极管元件的阳极端子耦接至第一电感元件与第三输入端子之间的公共节点。

一种用于操作半导体装置的方法包括：导通输出级的至少一个可控半导体元件中的至少一个可控半导体元件，其中，第一感应元件在至少一个可控半导体元件的导通操作期间被充电，并且其中，一旦导通操作完成，则在该导通操作期间存储在第一电感元件中的能量经由第一二极管元件转向至第一电容元件。该方法还包括关断输出级的至少一个可控半导体元件中的至少一个可控半导体元件，其中，至少在至少一个可控半导体元件的导通操作期间，第一可控半导体元件处于阻断状态。

参照以下附图和描述可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记表示相应的部分。

附图说明

图1示意性地示出了半导体模块装置的截面图。

图2是包括DC链接电容器的半导体装置的电路图。

图3示意性地示出了用于将DC链接电容器电耦接至可控半导体元件的示例性带状导体。

图4是示例性半导体装置的电路图。

图5示意性地示出了在导通晶体管元件时图4的半导体装置中的不同电压和电流。

图6示意性地示出了在关断图4的装置的输出级的晶体管元件之一之后的晶体管电压和晶体管电流。

图7示意性地示出了当关断晶体管元件之一时图4的半导体装置中的不同电压和电流。

图8示意性地示出了根据第一示例通过导通和关断图4的半导体装置中的晶体管而引起的图4的装置中的不同电压和电流。

图9示意性地示出了根据第一示例的图4的半导体装置中的附加电容器上的电压。