[其他]一個用于高速開關(guān)裝置的半導(dǎo)體模件

無效

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• 申請日: 1985-06-27
• 公開（公告）號: CN85104913B
• 公開（公告）日: 1988-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薩克斯
• 申請（專利權(quán)）人: 安東·皮勒合資有限公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李先春

半導(dǎo)體開關(guān)模件用于開關(guān)時間為１００ｎｓ及大電流。有源半導(dǎo)體開關(guān)元件及二極管以并聯(lián)方式直接與鄰近的一負(fù)載相聯(lián)接，其電流單向地流過開關(guān)元件和二極管。對直流電壓源的連接從空間上緊密的相鄰導(dǎo)體，尤其是由一個絕緣層分隔的兩個導(dǎo)電層。該導(dǎo)體被直接安裝在相鄰的上述開關(guān)元件，二極管以及開關(guān)元件的電極上，二極管被連接到導(dǎo)電層是以這樣的方法即電流以導(dǎo)體相同的方向流動，一濾波電容器連接在兩導(dǎo)電層之間。

本發(fā)明是關(guān)于一個用于高速開關(guān)裝置的半導(dǎo)體模件，該模件具有一個有源半導(dǎo)體開關(guān)元件和一個貼鄰安裝的續(xù)流二極管，半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管具有一個共同的負(fù)載連接從而使來自直流電壓源的電流相對于共同負(fù)載連接來說單向流過半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管，電源與半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管相應(yīng)的其余接線相連接。

這種半導(dǎo)體模件（GB2 015 291）被用來作為所謂的“斬波器”，用于從一恒定電壓源中產(chǎn)生一個可變的直流電壓。在這種情況下，半導(dǎo)體開關(guān)元件就與負(fù)載串聯(lián)并且周期地接通或斷開。結(jié)果在具有恒定的輸入電壓的情況下，輸出電壓的強(qiáng)度由接通時間與斷開時間的比率決定。

在有電感負(fù)載的情況下，由電感驅(qū)使的負(fù)載電流在斷開時間內(nèi)通過續(xù)流二極管。因此，在由負(fù)載和續(xù)流二極管組成的電路里有電流通過。由儲存磁能驅(qū)使的電流隨時間常數(shù)L/R減弱。

在這種電路里，電流在由電壓源、負(fù)載和半導(dǎo)體開關(guān)元件組成的傳導(dǎo)回路中在接通時間內(nèi)流動并且在斷開時間里繞進(jìn)由負(fù)載和續(xù)流二極管組成的回路。由于兩個傳導(dǎo)回路均具有電感，在電路斷開的情況下產(chǎn)生極高的瞬變電壓，尤其在高速開關(guān)的情況下，這種瞬變電壓能夠破壞半導(dǎo)體開關(guān)元件。

為了保護(hù)半導(dǎo)體開關(guān)元件以免受到瞬變電壓的破壞，有一個已知的所謂緩沖電路（DE-OS32 01 296），它可以轉(zhuǎn)換回路寄生電感的能量儲存。這種電路產(chǎn)生損耗和附加寄生電感。

在另一個現(xiàn)有技術(shù)裝置中，

將一個平流電容器在第一個傳導(dǎo)回路中與半導(dǎo)體開關(guān)元件和負(fù)載組成的電路并聯(lián)。該電容器能夠接受儲存在回路寄生電感中的能量而實際上不受損失，并且在接通時間內(nèi)將其傳遞到負(fù)載上。

另外，已知在一個半導(dǎo)體開關(guān)的裝置中包括若干個半導(dǎo)體開關(guān)元件，這些半導(dǎo)體開關(guān)元件被并聯(lián)到導(dǎo)板上，這些導(dǎo)板相互迭放在一起由絕緣層分開。電流反向流過導(dǎo)板，使得導(dǎo)體電感下降（DE-OS32 01 296）。

在高開關(guān)電流的情況下，例如其數(shù)量級為100A，如果半導(dǎo)體開關(guān)裝置所需要的開關(guān)時間極短，比如說開關(guān)時間的數(shù)量級為100ns，那么就會產(chǎn)生瞬變電壓問題，而這個問題靠已知的方法是不能解決的。100ns的開關(guān)時間與以前通常的數(shù)量級為1μs的開關(guān)時間相比，要低出一個數(shù)量級。

本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生一個半導(dǎo)體模件，以用于一種具有極短開關(guān)時間，非常高的開關(guān)頻率的開關(guān)裝置，這種模件無需其它元件在避免瞬變電壓方面是非常成功的。

根據(jù)有關(guān)類型的一組半導(dǎo)體模件，該問題以這個方法得到了解決，即半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管的每一個未與負(fù)載相聯(lián)的連接都與兩個導(dǎo)電層的其中一個相連接，該導(dǎo)電層是由一個絕緣層所分隔的，并且導(dǎo)電層與半導(dǎo)體開關(guān)元件和續(xù)流二極管直接相連。并且通過該導(dǎo)電層，負(fù)載電流朝一個方向流動。

下面，對本發(fā)明的實施例予以描述，這些實施例是權(quán)利要求的主體。

附圖的簡要說明：

附圖示出了本發(fā)明的一個例子，借助于附圖本發(fā)明得到詳細(xì)說明，其中：

圖1是一個已知的斬波電路。

圖2是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的相同電路。

圖3是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的晶體管開關(guān)的簡略圖。

圖4是圖3中開關(guān)的一個詳細(xì)的頂視圖，它與平流電容器相連接。

圖5是圖3中沿線Ⅴ-Ⅴ的簡略截面圖。

圖6是圖3中沿線Ⅵ-Ⅵ的截面圖。

圖7是根據(jù)圖3中設(shè)計的一個開關(guān)裝置的導(dǎo)體的頂視圖。