[其他]一个用于高速开关装置的半导体模件

说明书

半导体开关模件用于开关时间为１００ｎｓ及大电流。有源半导体开关元件及二极管以并联方式直接与邻近的一负载相联接，其电流单向地流过开关元件和二极管。对直流电压源的连接从空间上紧密的相邻导体，尤其是由一个绝缘层分隔的两个导电层。该导体被直接安装在相邻的上述开关元件，二极管以及开关元件的电极上，二极管被连接到导电层是以这样的方法即电流以导体相同的方向流动，一滤波电容器连接在两导电层之间。

本发明是关于一个用于高速开关装置的半导体模件，该模件具有一个有源半导体开关元件和一个贴邻安装的续流二极管，半导体开关元件和续流二极管具有一个共同的负载连接从而使来自直流电压源的电流相对于共同负载连接来说单向流过半导体开关元件和续流二极管，电源与半导体开关元件和续流二极管相应的其余接线相连接。

这种半导体模件（GB2 015 291）被用来作为所谓的“斩波器”，用于从一恒定电压源中产生一个可变的直流电压。在这种情况下，半导体开关元件就与负载串联并且周期地接通或断开。结果在具有恒定的输入电压的情况下，输出电压的强度由接通时间与断开时间的比率决定。

在有电感负载的情况下，由电感驱使的负载电流在断开时间内通过续流二极管。因此，在由负载和续流二极管组成的电路里有电流通过。由储存磁能驱使的电流随时间常数L/R减弱。

在这种电路里，电流在由电压源、负载和半导体开关元件组成的传导回路中在接通时间内流动并且在断开时间里绕进由负载和续流二极管组成的回路。由于两个传导回路均具有电感，在电路断开的情况下产生极高的瞬变电压，尤其在高速开关的情况下，这种瞬变电压能够破坏半导体开关元件。

为了保护半导体开关元件以免受到瞬变电压的破坏，有一个已知的所谓缓冲电路（DE-OS32 01 296），它可以转换回路寄生电感的能量储存。这种电路产生损耗和附加寄生电感。

在另一个现有技术装置中，

将一个平流电容器在第一个传导回路中与半导体开关元件和负载组成的电路并联。该电容器能够接受储存在回路寄生电感中的能量而实际上不受损失，并且在接通时间内将其传递到负载上。

另外，已知在一个半导体开关的装置中包括若干个半导体开关元件，这些半导体开关元件被并联到导板上，这些导板相互迭放在一起由绝缘层分开。电流反向流过导板，使得导体电感下降（DE-OS32 01 296）。

在高开关电流的情况下，例如其数量级为100A，如果半导体开关装置所需要的开关时间极短，比如说开关时间的数量级为100ns，那么就会产生瞬变电压问题，而这个问题靠已知的方法是不能解决的。100ns的开关时间与以前通常的数量级为1μs的开关时间相比，要低出一个数量级。

本发明的目的在于产生一个半导体模件，以用于一种具有极短开关时间，非常高的开关频率的开关装置，这种模件无需其它元件在避免瞬变电压方面是非常成功的。

根据有关类型的一组半导体模件，该问题以这个方法得到了解决，即半导体开关元件和续流二极管的每一个未与负载相联的连接都与两个导电层的其中一个相连接，该导电层是由一个绝缘层所分隔的，并且导电层与半导体开关元件和续流二极管直接相连。并且通过该导电层，负载电流朝一个方向流动。

下面，对本发明的实施例予以描述，这些实施例是权利要求的主体。

附图的简要说明：

附图示出了本发明的一个例子，借助于附图本发明得到详细说明，其中：

图1是一个已知的斩波电路。

图2是根据本发明设计的相同电路。

图3是根据本发明设计的晶体管开关的简略图。

图4是图3中开关的一个详细的顶视图，它与平流电容器相连接。

图5是图3中沿线Ⅴ-Ⅴ的简略截面图。

图6是图3中沿线Ⅵ-Ⅵ的截面图。

图7是根据图3中设计的一个开关装置的导体的顶视图。