大功率半导体电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种大功率半导体电路。
【背景技术】
[0002]在由现有技术已知的大功率半导体装置中，通常在基板上布置有多个大功率半导体结构元件，例如大功率半导体开关和二极管并且借助基板的导电层以及焊线和/或薄膜复合层相互导电地连接。对此，大功率半导体开关通常以晶体管、例如IGBTs (InsulatedGate Bipolar Transistor)或者 MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)的形式存在。
[0003]对此，布置在基板上的大功率半导体结构元件通常电联接到单个或多个所谓的半桥电路，该半桥电路例如用于整流和逆变电压和电流。
[0004]例如由于从输入导线到大功率半导体开关的寄生电感，在大功率半导体开关断开时在大功率半导体开关的第一和第二负载电流端子之间出现电压峰值，如果该电压峰值变得太高，可能导致大功率半导体开关的损坏或者破坏。该电压峰值越低，大功率半导体开关断开越慢。然而大功率半导体开关断开越慢，大功率半导体开关处的开关能量损耗就越大，这对通过大功率半导体开关实现的电路(例如半桥电路)的效率有不利的影响。由于给定的物理条件，大功率半导体开关在大功率半导体开关变得越来越热的情况下比在冷态下断开得更慢，这虽然一方面降低了大功率半导体开关断开时所出现的电压峰值，但是另一方面提高了大功率半导体开关处的能量损耗，因此通过大功率半导体开关实现的电路的效率变差。
[0005]由DE 103 61 714 Al已知一种联接在大功率半导体开关的控制端子和第二负载电流端子之间的电阻元件，该电阻元件具有负的温度系数。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是在大功率半导体开关变热时降低大功率半导体开关的开关损耗。
[0007]该目的通过一种这样的大功率半导体电路得以实现，该大功率半导体电路包括具有控制端子和第一、第二负载电流端子的大功率半导体开关以及与控制端子和第二负载电流端子电连接的触发电路，该触发电路用于操纵大功率半导体开关，
[0008].其中，在触发电路和控制端子之间电联接控制端子电阻元件，其中，控制端子电阻元件热耦合在大功率半导体开关上，其中，在控制端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时控制端子电阻元件的欧姆电阻是在控制端子电阻元件的温度为20°C时控制端子电阻元件的欧姆电阻的最大90%，和/或
[0009].其中，在触发电路和第二负载电流端子之间电联接负载电流端子电阻元件，其中，负载电流端子电阻元件热耦合在大功率半导体开关上，其中，在负载电流端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时负载电流端子电阻元件的欧姆电阻是在负载电流端子电阻元件的温度为20°C时负载电流端子电阻元件的欧姆电阻的最大90%，和/或
[0010].其中，控制端子通过第一电流支路与第二负载电流端子电连接，其中，控制负载电流端子电阻元件电联接到第一电流支路中，其中，控制负载电流端子电阻元件热耦合在大功率半导体开关上，其中，在控制负载电流端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时控制负载电流端子电阻元件的欧姆电阻是在控制负载电流端子电阻元件的温度为20°C时控制负载电流端子电阻元件的欧姆电阻的最小150%。
[0011]本发明的有利的设计方案由下文给出。
[0012]已证实有利的是，在大功率半导体电路具有控制端子电阻元件的情况下，在该控制端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时该控制端子电阻元件的欧姆电阻是在该控制端子电阻元件的温度为20°C时该控制端子电阻元件的欧姆电阻的优选最大75%。
[0013]进一步证实有利的是，在大功率半导体电路具有控制端子电阻元件的情况下，在该控制端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时该控制端子电阻元件的欧姆电阻是在该控制端子电阻元件的温度为20°C时该控制端子电阻元件的欧姆电阻的优选最大60%。
[0014]进一步证实有利的是，在大功率半导体电路具有负载电流端子电阻元件的情况下，在该负载电流端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时该负载电流端子电阻元件的欧姆电阻是在该负载电流端子电阻元件的温度为20°C时该负载电流端子电阻元件的欧姆电阻的优选最大75%。
[0015]进一步证实有利的是，在大功率半导体电路具有负载电流端子电阻元件的情况下，在该负载电流端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时该负载电流端子电阻元件的欧姆电阻是在该负载电流端子电阻元件的温度为20°C时该负载电流端子电阻元件的欧姆电阻的优选最大60%。
[0016]此外已证实有利的是，在大功率半导体电路具有控制负载电流端子电阻元件的情况下，在该控制负载电流端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时该控制负载电流端子电阻元件的欧姆电阻是在该控制负载电流端子电阻元件的温度为20°C时该控制负载电流端子电阻元件的欧姆电阻的优选最小200%。
[0017]进一步证实有利的是，在大功率半导体电路具有控制负载电流端子电阻元件的情况下，在该控制负载电流端子电阻元件的温度为175°C或者300°C时该控制负载电流端子电阻元件的欧姆电阻是在该控制负载电流端子电阻元件的温度为20°C时该控制负载电流端子电阻元件的欧姆电阻的优选最小500%。
【附图说明】
[0018]本发明的实施例在附图中示出并且在下面进行详细阐述。在附图中:
[0019]图1示出了一种大功率半导体装置；
[0020]图2示出了根据本发明的大功率半导体电路；
[0021]图3示出了根据本发明的大功率半导体电路的另一种设计方案；
[0022]图4示出了根据本发明的大功率半导体电路的另一种设计方案；
[0023]图5以示意性的剖面图的形式示出了在大功率半导体开关上的热耦合的各种设计方案；以及
[0024]图6示出了根据本发明的大功率半导体电路的另一种设计方案。
【具体实施方式】
[0025]图1示出了一种大功率半导体装置1，其示例性地形成为所谓的3相电桥电路的形式。大功率半导体装置I在本实施例的范围中具有六个根据本发明的大功率半导体电路2。图2详细地示出了根据本发明的大功率半导体电路2。在本实施例中，分别有一个续流二极管3与大功率半导体电路2电气式地反向并联，对此也可以对每个大功率半导体电路2电气式地反向并联多个续流二极管。在所示实施例的范围中，大功率半导体装置I使得来自左侧在直流电压端子DC+和DC-之间供给的直流电压在交流电压端子AC处产生3相交流电压。
[0026]每个大功率半导体电路2都具有大功率半导体开关Tl，其具有第一负载电流端子C、第二负载电流端子E和控制端子G。在本实施例的范围中，第一负载电流端子C以大功率半导体开关Tl的集电极的形式存在，并且第二负载电流端子E以大功率半导体开关Tl的发射极的形式存在，并且控制端子G以大功率半导体开关Tl的控制极的形式存在。大功率半导体开关优选以晶体管、例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或者MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)的形式存在，其中在本实施例的范围中大功率半导体开关Tl是以η-沟道的IGBT的形式存在。
[0027]此外，大功率半导体电路2具有触发电路4，其用于操纵大功率半导体开关Tl，其中，触发电路4与大功率半导体开关Tl的控制端子G以及与大功率半导体开关Tl的第二负载电流端子E电连接。触发电路4能够具有单个或者多个集成电路和/或多个分立电子结构元件。
[0028]触发电路4通过在其端子7处相对于其端子8产生正的或者负的输出电压Ua从而产生用于操纵大功率半导体开关Tl的触发信号。如果需要接通大功率半导体开关Tl，那么由触发电路4产生正的输出电压Ua。如果需要断开大功率半导体开关Tl，那么由触发电路4产生负的输出电压Ua。在本实施例的范围中，触发电路4对此根据由外部的控制装置(未示出)所产生的控制信号S产生触发信号。
[0029]在触发电路4和控制端子G之间电联接有控制端子电阻元件RN1。控制端子电阻元件RNl热耦合在大功率半导体开关Tl上，因此，当大