半导体元件的驱动装置、半导体装置及电力转换装置的制作方法

本发明涉及半导体元件的驱动装置以及具有该半导体元件和驱动装置的半导体装置及电力转换装置。

背景技术：

1、构成电力转换器的电力用半导体元件经常使用以si(硅)为材料的igbt(insulated gate bipolar transistor)，但最近，为了实现电力转换器的进一步小型化、高效化，开始盛行应用以sic(碳化硅)为材料的mosfet(metal oxide semiconductorfield effect transistor)。

2、在电力转换器中，如果电力用半导体元件成为短路状态，则在电力转换器的直流链电压被施加于电力用半导体元件的状态下流过大电流，有可能产生非常大的损耗(热)。因此，为了确保电力转换器的可靠性，优选设置对电力用半导体元件的短路状态进行检测的电路。

3、作为对电力用半导体元件的短路状态高速地进行检测的方法，在以往的电力用半导体元件的驱动装置之中，存在具有对向电力用半导体元件的栅极供给的栅极电荷量进行检测的装置和对电力用半导体元件的栅极电压进行检测的装置的驱动装置(例如专利文献1)。

4、专利文献1：日本特开2015-53749号公报

技术实现思路

1、日本特开2015-53749号公报(专利文献1)所记载的驱动装置为了利用栅极电荷量与栅极电压之间的关系在短路时和通常时不同这一情况对短路状态进行检测，需要对栅极电荷量进行检测的检测装置。该检测装置通过对电流传感器的输出及栅极电阻的两端电压进行监视而对栅极电流进行检测，对检测到的栅极电流进行积分，从而对栅极电荷量进行检测。因此，需要积分器，存在电路规模变大的课题。

2、本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于能够通过简单的电路进行电力用半导体元件的短路判定而不使用积分器。

3、本发明涉及的驱动装置是具有栅极端子的电力用的半导体元件的驱动装置，其中，半导体元件的驱动装置具有：第1电压源；开关元件；电容器，其经由开关元件与第1电压源并联连接；切换装置，其设置于电容器与半导体元件的栅极端子之间，构成为能够对施加于栅极端子的电压进行切换；第1比较装置，其输出表示电容器的电压与第1基准值之间的比较结果的信号；第2比较装置，其输出表示栅极端子的电压或电压微分值与第2基准值之间的比较结果的信号；以及

4、判定器，其使用第1比较装置的输出信号和第2比较装置的输出信号对半导体元件是否处于短路状态进行判定。

5、在上述驱动装置中，不是通过对栅极电荷量直接进行检测得到的结果来进行半导体元件的短路判定，而是通过对电容器的电压和开关元件的栅极电压或其微分值进行监视来进行半导体元件的短路判定。因此，能够通过简单的电路来进行半导体元件的短路判定而不使用用于对栅极电荷量进行检测的积分器。

6、发明的效果

7、根据本发明，能够通过简单的电路进行电力用半导体元件的短路判定而不使用积分器。

技术特征：

1.一种半导体元件的驱动装置，其是具有栅极端子的电力用的半导体元件的驱动装置，

2.根据权利要求1所述的半导体元件的驱动装置，其中，

3.根据权利要求1或2所述的半导体元件的驱动装置，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体元件的驱动装置，其中，还具有：

5.根据权利要求4所述的半导体元件的驱动装置，其中，还具有：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体元件的驱动装置，其中，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体元件的驱动装置，其中，

8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体元件的驱动装置，其中，

9.一种半导体装置，其具有权利要求1至8中任一项所述的驱动装置及半导体元件。

10.一种电力转换装置，其具有：

技术总结
半导体装置(D)具有电力用开关元件(1)和用于对电力用开关元件(1)进行驱动的驱动装置(100)。驱动装置(100)具有：电压源(3)；开关元件(15)；电容器(4)，其经由开关元件(15)与电压源(3)并联连接；开关元件(5、6)，其设置于电容器(4)与电力用开关元件(1)的栅极端子之间；第1比较装置(U1)，其输出电容器(4)的电压与基准值(VQR)之间的比较结果；第2比较装置(U2)，其输出电力用开关元件(1)的栅极电压与基准值(VR)之间的比较结果；以及短路判定器(14)，其使用第1比较装置(U1)的输出信号和第2比较装置(U2)的输出信号而进行电力用开关元件(1)的短路判定。

技术研发人员：三井阳平,今村泰隆,堀口刚司,椋木康滋
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13