DE102019213509A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

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DE102019213509A1
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switching
electrode
semiconductor device
voltage
gate electrode
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Application number
DE102019213509.9A
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Keisuke EGUCHI
Takahiro Inoue
Rei YONEYAMA
Shiori Uota
Haruhiko Murakami
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Erste und zweite Schaltbereiche enthalten erste bzw. zweite Gateelektroden. Kanalströme der ersten und zweiten Schaltbereiche werden gemäß elektrischen Ladungsmengen gesteuert, die durch in die ersten bzw. zweiten Gateelektroden eingespeiste Steuersignale zugeführt werden. Der zweite Schaltbereich ist mit dem ersten Schaltbereich parallel verbunden. Ein Steuerungsteil gibt ein erstes Steuersignal zum Einschalten des ersten Schaltbereichs an die erste Gateelektrode und ein zweites Steuersignal zum Einschalten des zweiten Schaltbereichs an die zweite Gateelektrode ab. Der Steuerungsteil stoppt eine Abgabe des zweiten Steuersignals, nachdem ein erster vorbestimmter Zeitraum vom Beginn einer Abgabe der ersten und zweiten Steuersignale an verstreicht, und gibt das zweite Steuersignal ab, nachdem ein zweiter vorbestimmte Zeitraum von einem Stopp einer Abgabe des zweiten Steuersignals an verstreicht.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung.
  • Hintergrund
  • Für eine Halbleitervorrichtung, die mit einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder einem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) montiert ist, der ein Gateelektroden enthaltender Halbleiterchip ist, besteht ein Bedarf an einer Technik, um eine Zeitänderungsrate (dv/dt) einer Spannung zu reduzieren, die an beide Enden des Halbleiterchips angelegt wird, wenn ein Umschalten von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand durchgeführt wird, das heißt, während eines sogenannten Einschaltens.
  • WO 2014/038064 beschreibt eine Halbleitervorrichtung, die einen Einschaltzeitpunkt eines Ansteuersignals, das einer ersten Gateelektrode bereitgestellt wird, und einen Einschaltzeitpunkt eines Ansteuersignals, das einer zweiten Gateelektrode bereitgestellt wird, um eine vorbestimmte Zeit während des Einschaltens verschiebt, um eine Zeitänderungsrate (dv/dt) einer Ausgangsspannung während des Einschaltens zu reduzieren und die Steuerbarkeit zu verbessern.
  • Zusammenfassung
  • In der in WO 2014/038064 beschriebenen Halbleitervorrichtung wird jedoch ein Verlust, der während des Einschaltens auftritt, das heißt ein Einschaltverlust, nicht ausreichend berücksichtigt. Der Einschaltverlust weist eine Korrelation mit einer Zeitänderungsrate (dv/dt) einer an beide Enden eines Halbleiterchips angelegten Spannung auf. Wenn eine an die beiden Enden des Halbleiterchips angelegte Spannungsänderung verzögert wird, das heißt, wenn die Zeitänderungsrate (dv/dt) reduziert wird, nimmt der Einschaltverlust zu, obschon die Steuerbarkeit verbessert wird.
  • Das heißt, die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die an die beiden Enden des Halbleiterchips während des Einschaltens angelegt wird, muss verstellt bzw. eingestellt werden, da die Steuerbarkeit verschlechtert wird, wenn die Zeitänderungsrate (dv/dt) zu groß ist, und der Einschaltverlust zunimmt, wenn die Zeitänderungsrate (dv/dt) zu klein ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halbleitervorrichtung vorzusehen, die imstande ist, die Steuerbarkeit und einen Einschaltverlust während eines Einschaltens einzustellen, indem eine Einstellung einer Zeitänderungsrate (dv/dt) einer an beide Enden eines Halbleiterchips angelegten Spannung ermöglicht wird.
  • Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen ersten Schaltbereich, der eine erste Gateelektrode enthält, wobei ein Kanalstrom des ersten Schaltbereichs gemäß einer elektrischen Ladungsmenge gesteuert wird, die durch ein in die erste Gateelektrode eingespeistes Steuersignal zugeführt wird; einen zweiten Schaltbereich, der eine zweite Gateelektrode enthält und mit dem ersten Schaltbereich parallel verbunden ist, wobei ein Kanalstrom des zweiten Schaltbereichs gemäß einer elektrischen Ladungsmenge gesteuert wird, die durch ein in die zweite Gateelektrode eingespeistes Steuersignal zugeführt wird; und einen Steuerungsteil, der ein erstes Steuersignal zum Einschalten des ersten Schaltbereichs an die erste Gateelektrode und ein zweites Steuersignal zum Einschalten des zweiten Schaltbereichs an die zweite Gateelektrode abgibt, wobei der Steuerungsteil eine Abgabe des zweiten Steuersignals stoppt, nachdem ein erster vorbestimmter Zeitraum von einem Beginn einer Abgabe der ersten und zweiten Steuersignale an verstreicht, und das zweite Steuersignal abgibt, nachdem ein zweiter vorbestimmter Zeitraum von einem Stopp einer Abgabe des zweiten Steuersignals an verstreicht.
  • Die Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung macht es möglich, eine Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die an beide Enden des Halbleiterchips während eines Einschaltens angelegt wird, durch das vom Steuerungsteil abgegebene Steuersignal einzustellen. Daher kann eine Halbleitervorrichtung vorgesehen werden, die imstande ist, die Steuerbarkeit und einen Einschaltverlust während eines Einschaltens einzustellen.
  • Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung vollständiger zeigen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration zeigt, in der die Steuerplatine der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entfernt ist.
    • 4 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines Ansteuerdrahts eines Halbleiterchips zeigt, der auf der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform montiert ist.
    • 5 ist ein Ersatzschaltbild der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Operation der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 7 ist ein Ersatzschaltbild der Halbleitervorrichtung gemäß der Variation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 8 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 9 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration zeigt, in der die Steuerplatine der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entfernt ist.
    • 10 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines Ansteuerdrahts eines Halbleiterchips zeigt, der auf einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Erste Ausführungsform
  • Die Konfiguration einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erläutert. 1 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 1 ist eine Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung 100 von oben betrachtet zeigt. 2 ist eine Schnittansicht, die entlang einer in 1 gezeigten Linie A-A genommen ist. In 1 und 2 sind mehrere Bauteile wie etwa ein in das Innere der Halbleitervorrichtung 100 gefülltes Versiegelungsmaterial und ein auf der oberen Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 nach Bedarf vorgesehener Deckel weggelassen.
  • In 1 enthält die Halbleitervorrichtung 100 ein Harzgehäuse 13 mit einer rechtwinkligen Form in Draufsicht und enthält eine Steuerplatine 21 auf der inneren Seite des Harzgehäuses 13. Die Steuerplatine 21 enthält einen Steuerungsteil 25 und eine Vielzahl eingangsseitiger Anschlüsse und eine Vielzahl ausgangsseitiger Anschlüsse. Die Steuerplatine 21 enthält den Steuerungsteil 25 und eine Vielzahl unabhängiger (nicht dargestellter) leitfähiger Strukturen. Eine Eingangsseite des Steuerungsteils 25 ist durch die leitfähigen Strukturen mit der Vielzahl eingangsseitiger Anschlüsse verbunden. Eine Ausgangsseite des Steuerungsteils 25 ist über die leitfähigen Strukturen mit den ausgangsseitigen Anschlüssen verbunden.
  • Die Vielzahl eingangsseitiger Anschlüsse sind ein Signal-Eingangsanschluss 22, ein Referenzpotential-Eingangsanschluss 23 und ein Ansteuerpotential-Eingangsanschluss 24. Der Signal-Eingangsanschluss 22, der Referenzpotential-Eingangsanschluss 23 und der Ansteuerpotential-Eingangsanschluss 24 sind jeweils so konfiguriert, dass sie mit der Außenseite der Halbleitervorrichtung 100 verbunden werden können. Ein Signal, das von einer auf der Außenseite vorgesehenen Signalerzeugungseinrichtung 90 abgegeben wird, wird in den Signal-Eingangsanschluss 22 eingespeist. Eine Stromversorgung 91 ist mit dem Referenzpotential-Eingangsanschluss 23 und dem Ansteuerpotential-Eingangsanschluss 24 verbunden. Die Stromversorgung 91 dient als Bezugs- bzw. Versorgungsquelle, um einer Gateelektrode einer Schaltvorrichtung elektrische Ladungen zuzuführen.
  • Die ausgangsseitigen Anschlüsse sind ein Referenzpotential-Signalanschluss 14, ein erster Ansteuerungs-Signalanschluss 15 und ein zweiter Ansteuerungs-Signalanschluss 16. Wie unten erläutert wird, ist der Referenzpotential-Signalanschluss 14 mit einer Emitterelektrode der Schaltvorrichtung verbunden. Der erste Ansteuerungs-Signalanschluss 15 ist mit einer ersten Gateelektrode der Schaltvorrichtung verbunden. Der zweite Ansteuerungs-Signalanschluss 16 ist mit einer zweiten Gateelektrode der Schaltvorrichtung verbunden.
  • Jede der leitfähigen Strukturen auf der Ausgangsseite und jeder des Referenzpotential-Signalanschlusses 14, des ersten Ansteuerungs-Signalanschlusses 15 und des zweiten Ansteuerungs-Signalanschlusses 16 sind über ein in der Steuerplatine 21 ausgebildetes (nicht dargestelltes) Loch verbunden. Eine seitliche Oberfläche des Lochs ist leitfähig und mit einer leitfähigen Struktur 20 elektrisch verbunden. Der Referenzpotential-Signalanschluss 14 und der erste Ansteuerungs-Signalanschluss 15 sind in das Loch gepresst und durch einen mechanischen Kontakt mit dem Loch elektrisch verbunden. Sie können mittels einer Lotverbindung oder dergleichen elektrisch verbunden werden, ohne die seitliche Oberfläche des Lochs leitfähig zu machen und den mechanischen Kontakt auszuführen.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 enthält eine Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials und eine Hauptelektrode 18 auf der Seite hohen Potentials, die das Harzgehäuse 13 durchdringen und die innere Seite und die äußere Seite des Harzgehäuses 13 elektrisch verbinden.
  • Die Konfiguration der Halbleitervorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf 2 erläutert. Die Halbleitervorrichtung 100 enthält eine isolierende Schicht 1, enthält eine Wärmeabstrahlplatte 2 auf einer Hauptebene der isolierenden Schicht 1 und enthält eine elektrische Schaltungsstruktur 3 auf der anderen Hauptebene der isolierenden Schicht 1. Die isolierende Schicht 1 kann ein Keramiksubstrat mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit wie etwa Aluminiumnitrid sein.
  • Eine rückseitige Elektrode einer Schaltvorrichtung 5 und eine rückseitige Elektrode einer Rückleitungsvorrichtung (engl. recirculation device) 12 sind über ein Lot 4 mit der elektrischen Schaltungsstruktur 3 verbunden. Die Schaltvorrichtung 5 in der ersten Ausführungsform ist mittels beispielsweise eines IGBT eines mittels zweier Gatesignale angesteuerten Typs ausgeführt. Die Rückleitungsvorrichtung 12 ist mittels beispielsweise einer Diode ausgeführt. Die rückseitige Elektrode der Schaltvorrichtung 5 ist eine Kollektorelektrode. Die rückseitige Elektrode der Rückleitungsvorrichtung 12 ist eine Kathodenelektrode.
  • Eine seitliche Oberfläche der Halbleitervorrichtung 100 wird vom Harzgehäuse 13 gebildet. Das Harzgehäuse 13 und die isolierende Schicht 1 sind durch ein Haftmaterial 20 gebondet.
  • Der Referenzpotential-Signalanschluss 14, der erste Ansteuerungs-Signalanschluss 15, der zweite Ansteuerungs-Signalanschluss 16, die Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials und die Hauptelektrode 18 auf der Seite hohen Potentials sind am Harzgehäuse 13 angebracht. Der Referenzpotential-Signalanschluss 14, der erste Ansteuerungs-Signalanschluss 15, der zweite Ansteuerungs-Signalanschluss 16, die Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials und die Hauptelektrode 18 auf der Seite hohen Potentials sind durch Drähte 19 mit der Schaltvorrichtung 5, der Rückleitungsvorrichtung 12, der elektrischen Schaltungsstruktur 3 und dergleichen elektrisch verbunden. Der Referenzpotential-Signalanschluss 14, der erste Ansteuerungs-Signalanschluss 15 und der zweite Ansteuerungs-Signalanschluss 16 dringen durch ein in der Steuerplatine 21 vorgesehenes Loch hindurch und sind mit der auf der Steuerplatine 21 ausgebildeten leitfähigen Struktur elektrisch verbunden.
  • 3 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration zeigt, in der die Steuerplatine 21 der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entfernt ist. Wie in 3 gezeigt ist, sind der Referenzpotential-Signalanschluss 14, der erste Ansteuerungs-Signalanschluss 15, der zweite Ansteuerungs-Signalanschluss 16, die Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials und die Hauptelektrode 18 auf der Seite hohen Potentials am Harzgehäuse 13 fixiert bzw. befestigt.
  • Die Schaltvorrichtung 5 enthält auf ihrer Oberfläche eine Emitterelektrode 6, einen ersten Gatesignal-Eingangsteil 7a, und einen zweiten Gatesignal-Eingangsteil 7b. Die Emitterelektrode 6 ist durch den Draht 19 mit dem Referenzpotential-Signalanschluss 14 verbunden. Der erste Gatesignal-Eingangsteil 7a ist durch den Draht 19 mit dem ersten Ansteuerungs-Signalanschluss 15 verbunden. Der zweite Gatesignal-Eingangsteil 7b ist durch den Draht 19 mit dem zweiten Ansteuerungs-Signalanschluss 16 verbunden.
  • Die Emitterelektrode 6 der Schaltvorrichtung 5 ist durch den Draht 19 mit einer Anodenelektrode, welche eine Oberflächenelektrode der Rückleitungsvorrichtung 12 ist, und der Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials verbunden. Auf der anderen Seite ist die elektrische Schaltungsstruktur 3 durch den Draht 19 mit der Hauptelektrode 18 auf der Seite hohen Potentials verbunden.
  • Ein Verdrahtungsbeispiel einer Gateelektrode in der Schaltvorrichtung 5 wird erläutert. 4 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines Ansteuerdrahts eines Halbleiterchips zeigt, der auf der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform montiert ist. Die Schaltvorrichtung 5 enthält erste Metalldrähte 9a und zweite Metalldrähte 9b auf der Oberflächenelektrodenseite. Die ersten Metalldrähte 9a und die zweiten Metalldrähte 9b sind beispielsweise um einen Anschluss-Endteilbereich der Schaltvorrichtung 5 angeordnet. Die ersten Metalldrähte 9a sind mit dem ersten Gatesignal-Eingangsteil 7a elektrisch verbunden. Die zweiten Metalldrähte 9b sind mit dem zweiten Gatesignal-Eingangsteil 7b elektrisch verbunden. Die ersten Metalldrähte 9a und die zweiten Metalldrähte 9b sind durch einen (nicht dargestellten) isolierenden Film elektrisch isoliert.
  • Mit den ersten Metalldrähten 9a sind erste Gateelektroden 8a verbunden. Mit den zweiten Metalldrähten 9b sind zweite Gateelektroden 8b verbunden. Die Verbindung der ersten Metalldrähte 9a und der ersten Gateelektroden 8a und die Verbindung der zweiten Metalldrähte 9b und der zweiten Gateelektroden 8b sind über Kontaktlöcher 11 ausgeführt. Mit dieser Konfiguration sind die ersten Gateelektroden 8a und die zweiten Gateelektroden 8b in der Schaltvorrichtung 5 voneinander elektrisch isoliert. Die ersten Gateelektroden 8a sind mit dem ersten Ansteuerungs-Signalanschluss 15 verbunden. Die zweiten Gateelektroden 8b sind mit dem zweiten Ansteuerungs-Signalanschluss 16 verbunden.
  • Erste Schaltbereiche 10a enthalten die ersten Gateelektroden 8a. In den ersten Schaltbereichen 10a wird ein Kanalstrom gemäß einer elektrischen Ladungsmenge gesteuert, die durch ein in die ersten Gateelektroden 8a eingespeistes Steuersignal zugeführt wird. Zweite Schaltbereiche 10b enthalten die zweiten Gateelektroden 8b. In den zweiten Schaltbereichen 10b wird ein Kanalstrom gemäß einer elektrischen Ladungsmenge gesteuert, die durch ein in die zweiten Gateelektroden 8b eingespeistes Steuersignal zugeführt wird. Der Kanalstrom meint einen elektrischen Strom, der in Kanälen fließt, die in den ersten Schaltbereichen 10a bzw. den zweiten Schaltbereichen 10b durch elektrische Ladungen, die den ersten Gateelektroden 8a und den zweiten Gateelektroden 8b zugeführt werden, gebildet werden.
  • Die ersten Schaltbereiche 10a und die zweiten Schaltbereiche 10b sind in einer Schaltvorrichtung 5 ausgebildet. Die ersten Schaltbereiche 10a und die zweiten Schaltbereiche 10b teilen sich die Emitterelektrode 6 und die Kollektorelektrode. Daher sind die ersten Schaltbereiche 10a und die zweiten Schaltbereiche 10b in der Schaltvorrichtung 5 parallel verbunden.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 ist wie oben erläutert konfiguriert.
  • Die Operation der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erläutert. 5 ist ein Ersatzschaltbild der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt ist, wird die Schaltvorrichtung 5 durch eine Ersatzschaltung repräsentiert, in der der erste Schaltbereich 10a und der zweite Schaltbereich 10b parallel verbunden sind.
  • Wenn ein von einer auf der Außenseite der Halbleitervorrichtung 100 vorgesehenen Signalerzeugungseinrichtung 90 abgegebenes Signal über den Signal-Eingangsanschluss 22 in den Steuerungsteil 25 eingespeist wird, gibt der Steuerungsteil 25 über den ersten Ansteuerungs-Signalanschluss 15 ein erstes Steuersignal ab und gibt über den zweiten Ansteuerungs-Signalanschluss 16 ein zweites Steuersignal ab.
  • Das erste Steuersignal wird in die erste Gateelektrode 8a des ersten Schaltbereichs 10a eingespeist. Das zweite Steuersignal wird in die zweite Gateelektrode 8b des zweiten Schaltbereichs 10b eingespeist. Wenn das erste Steuersignal in die erste Gateelektrode 8a eingespeist wird, werden der ersten Gateelektrode 8a elektrische Ladungen zugeführt. Die Spannung der ersten Gateelektrode 8a steigt an. Ähnlich werden, wenn das zweite Steuersignal in die zweite Gateelektrode 8b eingespeist wird, der zweiten Gateelektrode 8b elektrische Ladungen zugeführt. Die Spannung der zweiten Gateelektrode 8b steigt an. Wenn die Spannungen der ersten Gateelektrode 8a und der zweiten Gateelektrode 8b der Spannung der zwischen den Referenzpotential-Eingangsanschluss 23 und den Ansteuerpotential-Eingangsanschluss 24 geschalteten Stromversorgung 91 äquivalent werden, steigen die Spannungen der ersten Gateelektrode 8a und der zweiten Gateelektrode 8b nicht an. Von dem Steuerungsteil 25 werden der ersten Gateelektrode 8a und der zweiten Gateelektrode 8b nahezu keine elektrische Ladungen zugeführt. Die Spannung der ersten Gateelektrode 8a ist eine Spannung zwischen der Emitterelektrode der Schaltvorrichtung und der ersten Gateelektrode 8a. Die Spannung der zweiten Gateelektrode 8b ist eine Spannung zwischen der Emitterelektrode der Schaltvorrichtung und der zweiten Gateelektrode 8b. Wie in 5 gezeigt ist, ist die Emitterelektrode der Schaltvorrichtung mit dem Referenzpotential-Signalanschluss 14 und der Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials verbunden. Daher kann beispielsweise der Referenzpotential-Signalanschluss 14 oder die Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials auf ein Referenzpotential gesetzt werden. Das Referenzpotential und die Spannung der ersten Gateelektrode 8a oder die Spannung der zweiten Gateelektrode 8b können gemessen werden.
  • Mit der oben erläuterten Konfiguration ist es möglich, der ersten Gateelektrode 8a und der zweiten Gateelektrode 8b gemäß dem ersten Steuersignal und dem zweiten Steuersignal, die von dem Steuerungsteil 25 abgegeben werden, jeweils unabhängig elektrische Ladungen zuzuführen. Das heißt, es ist möglich, Spannungsanstiege der ersten Gateelektrode 8a und der zweiten Gateelektrode 8b während eines Einschaltens der Schaltvorrichtung 5 jeweils unabhängig zu steuern.
  • 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Operation der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials und die Hauptelektrode 18 auf der Seite hohen Potentials der Halbleitervorrichtung 100 sind mit einer Einrichtung auf der Außenseite verbunden. Zwischen die Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials und die Hauptelektrode 18 auf der Seite hohen Potentials wird eine Spannung angelegt. 6(a) zeigt einen Einspeisungszustand des ersten Steuersignals. 6(b) zeigt einen Einspeisungszustand des zweiten Steuersignals. 6(c) zeigt die Spannung der ersten Gateelektrode 8a. 6(d) zeigt die Spannung der zweiten Gateelektrode 8b. 6(e) zeigt einen zur Schaltvorrichtung 5 fließenden elektrischen Strom und eine Spannung zwischen der Emitterelektrode und der Kollektorelektrode der Schaltvorrichtung 5, das heißt an beiden Enden der Schaltvorrichtung 5. Der zur Schaltvorrichtung 5 fließende elektrische Strom kann zum Beispiel ein in der Hauptelektrode 17 auf der Seite niedrigen Potentials fließender elektrischer Strom sein. Die Spannung an den beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 gibt eine Potentialdifferenz zwischen einem Emitter und einem Kollektor an, die allgemein als Vce-Spannung oder dergleichen bezeichnet wird. (1) bis (4), die durch gestrichelte Linien in 6 angegeben sind, geben Zeiten an. (1) gibt eine Zeit eines Einschaltbeginns der Halbleitervorrichtung 100 an. (2) gibt eine Zeit an, zu der die Abgabe des zweiten Steuersignals unterbrochen wird. (3) gibt eine Zeit an, zu der das Einschalten der Halbleitervorrichtung 100 abgeschlossen ist, das heißt die Halbleitervorrichtung 100 sich in einen Leitungszustand verschiebt bzw. versetzt. (4) gibt eine Zeit an, zu der die Abgabe des zweiten Steuersignals wieder aufgenommen wird. (5) gibt eine Zeit an, zu der ein Ausschalten begonnen wird.
  • Zu der Zeit (1), zu der ein von der Signalerzeugungseinrichtung 90 abgegebenes Signal in den Steuerungsteil 25 eingespeist wird, gibt der Steuerungsteil 25 gleichzeitig das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal ab. Durch die Abgabe des ersten Steuersignals wird eine elektrische Ladungszufuhr zur ersten Gateelektrode 8a begonnen. Durch die Abgabe des zweiten Steuersignals wird eine elektrische Ladungszufuhr zur zweiten Gateelektrode 8b begonnen.
  • Der Steuerungsteil 25 gibt das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal ab, stoppt die Abgabe des zweiten Steuersignals, nachdem ein erster vorbestimmter Zeitraum t1, welcher ein Zeitraum von der Zeit (1) bis zur Zeit (2) ist, verstreicht, und unterbricht die elektrische Ladungszufuhr zur zweiten Gateelektrode 8b. Eine obere Grenze des ersten vorbestimmten Zeitraums t1 ist eine Zeit, bis die elektrische Ladungszufuhr zur ersten Gateelektrode 8a abgeschlossen ist, das heißt, die Spannung der ersten Gateelektrode 8a fixiert ist. Die obere Grenze des ersten vorbestimmten Zeitraums t1 kann zum Beispiel ungefähr einige hundert Nanosekunden betragen. Wenn eine Gatekapazität der Schaltvorrichtung 5 groß ist oder wenn die Schaltvorrichtung 5 in einem Hochtemperaturzustand betrieben wird, kann der erste vorbestimmte Zeitraum t1 auf einen längeren Zeitraum festgelegt werden. Der erste vorbestimmte Zeitraum t1 kann geändert werden, indem eine Schaltungskonfiguration des Steuerungsteils 25 geändert wird.
  • Der Steuerungsteil 25 gibt das zweite Steuersignal wieder ab, nachdem ein zweiter vorbestimmter Zeitraum t2, der ein Zeitraum von der Zeit (2) bis zur Zeit (4) ist, verstreicht, und nimmt die elektrische Ladungszufuhr zur zweiten Gateelektrode 8b wieder auf. Der zweite vorbestimmte Zeitraum t2 kann zum Beispiel zwischen einige Nanosekunden bis 2 µs eingerichtet werden. Der zweite vorbestimmte Zeitraum t2 wird so festgelegt, dass elektrische Ladungen der zweiten Gateelektrode 8b wieder durch das zweite Steuersignal zugeführt werden, nachdem das Einschalten abgeschlossen ist. Folglich ist es möglich, eine Einstellung einer Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens angelegt wird, zur vereinfachen. Eine Zeit, zu der das Einschalten abgeschlossen ist, ist die in 6(e) gezeigte Zeit (3) und kann als die Zeit definiert werden, zu der die Spannung an den beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 10 %, oder weniger, der Spannung an den beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltbeginns beträgt.
  • Zu der Zeit (5), zu der das von der Signalerzeugungseinrichtung 90 in den Steuerungsteil 25 eingespeiste Signal gestoppt wird, stoppt der Steuerungsteil 25 das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal. Ein Zeitpunkt zum Stoppen des zweiten Steuersignals kann gleichzeitig mit einem Zeitpunkt zum Stoppen des ersten Steuersignals vorliegen. Der Zeitpunkt zum Stoppen des zweiten Steuersignals und der Zeitpunkt zum Stoppen des ersten Steuersignals können um eine vorbestimmte Zeit verschoben sein.
  • Die folgende Operation ist eine Wiederholung der oben erläuterten Operation.
  • Anschließend werden Effekte der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erläutert. In der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform kann der Steuerungsteil 25 die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens angelegt wird, einstellen, indem der zweiten Gateelektrode 8b zugeführte elektrische Ladungen eingestellt werden.
  • Ein Kanalstrom im zweiten Schaltbereich 10b weist eine Korrelation mit der zweiten Gateelektrode 8b zugeführten elektrischen Ladungen auf. Wenn die der zweiten Gateelektrode 8b zugeführten elektrischen Ladungen reduziert werden, das heißt der erste vorbestimmte Zeitraum t1 reduziert wird, nimmt der Kanalstrom in dem zweiten Schaltbereich 10b ab. Es ist möglich, eine Zeitänderung eines elektrischen Hauptstroms, das heißt eines Kollektorstroms (ic) der Halbleitervorrichtung 100, zu verzögern, indem der Kanalstrom des zweiten Schaltbereichs 10b reduziert wird. Als Folge ist es möglich, die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung an den beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens zu reduzieren.
  • Wenn die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die während des Einschaltens an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 angelegt wird, zu klein ist, ist es möglich, eine Einstellung, um den ersten vorbestimmten Zeitraum t1 zu verlängern, vorzunehmen, um die der zweiten Gateelektrode 8b zugeführten elektrischen Ladungen zu erhöhen und die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung an den beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens zu erhöhen.
  • Folglich können mit der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die elektrischen Ladungen der zweiten Gateelektrode 8b mittels der Steuerung durch den Steuerungsteil 25 eingestellt werden. Deshalb ist es möglich, die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens angelegt wird, einzustellen.
  • Wenn die elektrischen Ladungen der zweiten Gateelektrode 8b zur Zeit (2) bis zur Zeit (4) abgebaut werden, ist es auch möglich, die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens angelegt wird, einzustellen. Wenn die elektrischen Ladungen der zweiten Gateelektrode 8b zur Zeit (2) bis zur Zeit (4) abgebaut werden, ist es, da der Kanalstrom aus dem zweiten Schaltbereich fließt, bis die elektrische Ladungen abgebaut sind, auch möglich, die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung an den beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens einzustellen, indem die Länge des ersten vorbestimmten Zeitraums t1 eingestellt wird. Der Abbau der elektrischen Ladungen oder die Zufuhr elektrischer Ladungen mit entgegengesetztem Potential kann durch die gleiche Operation wie die Operation beim Ausschalten durchgeführt werden. Wenn die oben erläuterte Operation durchgeführt wird, ist die Spannung der zweiten Gateelektrode 8b zu einer Zeit, zu der t2 verstreicht, niedriger als die Spannung der zweiten Gateelektrode 8b zu einer Zeit, zu der der erste vorbestimmte Zeitraum t1 verstreicht.
  • In der ersten Ausführungsform wird die Halbleitervorrichtung 100 erläutert, die die Schaltvorrichtung 5 enthält, in der die erste Gateelektrode 8a und die zweite Gateelektrode 8b auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet sind. In einer Halbleitervorrichtung, die zwei Schaltvorrichtungen enthält, die jeweils auf zwei Halbleitersubstraten ausgebildet sind, wobei die beiden Schaltvorrichtungen parallel verbunden sind, können jedoch, wenn eine Gateelektrode einer Schaltvorrichtung als eine erste Gateelektrode festgelegt wird und eine Gateelektrode der anderen Schaltvorrichtung als eine zweite Gateelektrode festgelegt wird, die gleichen Effekte erhalten werden, indem elektrische Ladungen während eines Einschaltens der zweiten Gateelektrode eingestellt werden, wie in der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Wie in 7 gezeigt ist, wird, wenn der IGBT durch einen MOSFET ersetzt ist, auch der Effekt erzielt, der die Einstellung der Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens angelegt wird, ermöglicht. In sowohl dem IGBT als auch dem MOSFET kann die Schaltvorrichtung 5 aus Si gebildet sein oder kann aus einem Halbleiter mit breiter Bandlücke, der eine größere Bandlücke als Si aufweist, wie etwa SiC oder GaN, gebildet sein.
  • In der obigen Erläuterung der ersten Ausführungsform ist die Halbleitervorrichtung 100 die Halbleitervorrichtung des Gehäusetyps, der das Harzgehäuse 13 einschließt. Die Halbleitervorrichtung 100 kann jedoch eine Halbleitervorrichtung eines Spritzgusstyps sein, worin die Komponenten wie etwa die Schaltvorrichtung 5, die Rückleitungsvorrichtung 12 und die Steuerplatine 21 mittels Epoxidharz oder dergleichen vergossen werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Die Konfiguration einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird erläutert. In der obigen Erläuterung der ersten Ausführungsform wird der zweite vorbestimmte Zeitraum t2 im voreingestellten Zeitraum durch die Konfiguration des Steuerungsteils 25 gesteuert. In der zweiten Ausführungsform enthält jedoch die Halbleitervorrichtung 200 eine Spannungsdetektionsschaltung 250 zum Steuern des zweiten vorbestimmten Zeitraums t2, und der zweite vorbestimmte Zeitraum t2 wird auf der Basis einer Spannung zwischen einem Signalanschluss 260 auf der Seite hohen Potentials und dem Referenzpotential-Signalanschluss 14 gesteuert, die durch die Spannungsdetektionsschaltung 250 detektiert wird. In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Erläuterung zu Teilbereichen, die den Teilbereichen in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gleich sind oder diesen entsprechen, weggelassen.
  • Die Konfiguration der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 8 erläutert. 8 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist eine Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung 200 von oben betrachtet zeigt. Die Halbleitervorrichtung 200 ist von der in 3 gezeigten Halbleitervorrichtung 100 in einer Konfiguration verschieden, in der die Spannungsdetektionsschaltung 250 in einer Steuerplatine 221 angeordnet ist. 9 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration zeigt, in der die Steuerplatine der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entfernt ist. 9 ist eine Draufsicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die Steuerplatine 221 in 8 entfernt ist. Der in 8 gezeigte Signalanschluss 260 auf der Seite hohen Potentials ist ein Anschluss, der mit einem Kollektor der Schaltvorrichtung 5 über den Draht 19 und der elektrischen Schaltungsstruktur 3 wie in 9 gezeigt verbunden ist.
  • Die Spannungsdetektionsschaltung 250 ist über elektrisch unabhängige leitfähige Strukturen auf der Steuerplatine 221 mit dem Referenzpotential-Signalanschluss 14 und dem Signalanschluss 260 auf der Seite hohen Potentials verbunden. Die Spannungsdetektionsschaltung 250 gibt eine Spannung zwischen einem Kollektor und einem Emitter, das heißt eine Spannung zwischen dem Signalanschluss 260 auf der Seite hohen Potentials und dem Referenzpotential-Signalanschluss 14, an den Steuerungsteil 225 ab.
  • Effekte der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf 6 erläutert. Die Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform stellt einen Zeitraum von der Zeit (3) bis zur Zeit (4) ein, die in 6 dargestellt sind. Eine Operation bis zu der in 6 gezeigten Zeit (3) ist die gleiche wie die Operation der Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Daher wird eine Erläuterung der Operation weggelassen.
  • Eine in 6(e) dargestellte Spannungs-Wellenform ist die gleiche wie die Spannung zwischen dem Signalanschluss 260 auf der Seite hohen Potentials und dem Referenzpotential-Signalanschluss 14. Die Spannung des Referenzpotential-Signalanschlusses 14 und die Spannung des Signalanschlusses 260 auf der Seite hohen Potentials ist auch eine in die Spannungsdetektionsschaltung 250 eingegebene Information. Wenn die Spannung zwischen dem Signalanschluss 260 auf der Seite hohen Potentials und dem Referenzpotential-Signalanschluss 14 gleich einer vorbestimmten Schwelle oder kleiner ist, gibt die Spannungsdetektionsschaltung 250 ein Spannungsdetektionssignal an den Steuerungsteil 225 ab. Die Schwelle der Spannung für die Spannungsdetektionsschaltung 250, um das Spannungsdetektionssignal abzugeben, wird auf einen Wert festgelegt, der geringer als 10 % einer Spannung während eines Einschaltbeginns ist. Dies verhält sich so, da, wie durch die in 6(e) gezeigte Spannungs-Wellenform angegeben ist, die Zeitänderungsrate (dv/dt) der an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 angelegten Spannung von der Zeit (1) bis zur Zeit (3) nicht fixiert ist, und, wenn die Spannung während des Einschaltbeginns auf 100 % festgelegt wird, ist die Zeitänderungsrate (dv/dt) die höchste, während die Spannung von 90 % zu 10 % übergeht. Durch Einstellen der Schwelle der Spannung für die Spannungsdetektionsschaltung 250, um das Spannungsdetektionssignal abzugeben, auf einen Wert, der geringer als 10 % der Spannung während des Einschaltbeginns ist, ist es möglich, einen Effekt einer Reduzierung der Zeitänderungsrate (dv/dt) der an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 angelegten Spannung zu erhöhen.
  • Wenn das Spannungsdetektionssignal eingespeist wird, gibt der Steuerungsteil 225 das zweite Steuersignal wieder ab und erhöht die Spannung der zweiten Gateelektrode 8b. Das heißt, in der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform ist es möglich, einen Spannungsanstieg der zweiten Gateelektrode 8b in einem kurzen Zeitraum, nachdem das Einschalten abgeschlossen ist, zu beginnen.
  • In einer Halbleitervorrichtung, die eine Gateelektrode enthält, ist im Allgemeinen, während ein Temperaturanstieg der Halbleitervorrichtung aufgrund einer Erregung und einer peripheren Umgebung und ein zu schaltender elektrischer Strom größer sind, eine Zeitänderung der Spannung, die an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens angelegt wird, sanfter, und die Zeitänderungsrate (dv/dt) ist kleiner. In der Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Spannung der zweiten Gateelektrode 8b erhöht, wenn die Spannung zwischen dem Signalanschluss 260 auf der Seite hohen Potentials und dem Referenzpotential-Signalanschluss 14 gleich der vorbestimmten Schwelle oder kleiner ist. Selbst wenn sich die Zeitänderungsrate (dv/dt) der Spannung, die an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 5 während des Einschaltens angelegt wird, gemäß einer Umgebungsänderung ändert, ist es daher möglich, einen Zeitpunkt zum Durchführen des Spannungsanstiegs der zweiten Gateelektrode 8b wieder auf einem optimalen Wert automatisch einzustellen. Als Folge ist es möglich, den Zeitraum von der Zeit (3) bis zur Zeit (4), die in 6 gezeigt sind, zu reduzieren. Es ist möglich, einen Leitungsverlust unmittelbar nach dem Einschalten zu reduzieren.
  • Der Leitungsverlust kann durch Erhöhen des Kanalstroms reduziert werden. Der Kanalstrom ist größer, wenn eine Gatespannung an sowohl die erste Gateelektrode 8a als auch die zweite Gateelektrode 8b angelegt wird, das heißt, sowohl das erste Steuersignal als auch das zweite Steuersignal abgegeben werden, als wenn die Gatespannung an nur die erste Gateelektrode 8a angelegt wird. Daher ist es möglich, den Leitungsverlust unmittelbar nach dem Einschalten zu reduzieren, indem der Zeitraum von der Zeit (3) bis zur Zeit (4), die in 6 gezeigt sind, reduziert wird und eine Zeit, in der sowohl das erste Steuersignal als auch das zweite Steuersignal abgegeben werden, verlängert wird. Die Halbleitervorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform kann den Zeitpunkt zum Durchführen des Spannungsanstiegs der zweiten Gateelektrode 8b wieder auf den optimalen Wert automatisch einstellen und kann den Leitungsverlust unmittelbar nach dem Einschalten reduzieren.
  • Die Spannungsdetektionsschaltung 250 muss nur eine Spannung zwischen einer Elektrode auf der Seite hohen Potentials und einer Elektrode auf der Seite niedrigen Potentials des ersten Schaltbereichs 10a und des zweiten Schaltbereichs 10b, die parallel verbunden sind, detektieren können. Wenn die Schaltvorrichtung 5 der IGBT ist, werden die oben erläuterten Effekte erzielt, falls eine Spannung zwischen der Emitterelektrode und der Kollektorelektrode detektiert werden kann. Die Elektrode auf der Seite hohen Potentials enthält einen Signalanschluss und eine Hauptelektrode, die mit der Kollektorelektrode elektrisch verbunden ist und eine Spannung aufweist, die der Spannung der Kollektorelektrode äquivalent ist. Die Elektrode auf der Seite niedrigen Potentials enthält einen Signalanschluss und eine Hauptelektrode, die mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden ist und eine Spannung aufweist, die der Spannung der Emitterelektrode äquivalent ist.
  • Dritte Ausführungsform
  • 10 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines Ansteuerdrahts eines Halbleiterchips zeigt, der auf einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist. Eine Halbleitervorrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, dass eine für einen Abschluss eines Spannungsanstiegs der zweiten Gateelektroden 308b notwendige elektrische Ladungsmenge größer als eine elektrische Ladungsmenge ist, die zum Abschluss eines Spannungsanstiegs der ersten Gateelektroden 308a notwendig ist. Die elektrischen Ladungsmengen, die für den Abschluss von Spannungsanstiegen der ersten Gateelektroden 8a und der zweiten Gateelektroden 8b notwendig sind, geben elektrische Ladungsmengen an, die für die ersten Gateelektroden 308a und die zweiten Gateelektroden 308b notwendig sind, bis die ersten Gateelektroden 308a und die zweiten Gateelektroden 308b eine einer eingestellten Spannung der Stromversorgung 91 äquivalenten Spannung aufweisen. Die Halbleitervorrichtung 300 in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die gleiche wie die Konfiguration der Halbleitervorrichtungen in den ersten und zweiten Ausführungsformen, ausgenommen die Konfiguration des Ansteuerdrahts des Halbleiterchips, die in 10 gezeigt ist. Eine Erläuterung zu Teilbereichen, die den Teilbereichen in den ersten und zweiten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleich sind oder diesen entsprechen, ist weggelassen.
  • In 10 werden die elektrischen Ladungsmengen, die für den Abschluss des Spannungsanstiegs der ersten Gateelektroden 308a und der zweiten Gateelektroden 308b notwendig sind, eingestellt, indem ein Verhältnis der Anzahl der ersten Gateelektroden 308a und der Anzahl der zweiten Gateelektroden 308b geändert wird. Die Anzahl der zweiten Gateelektroden 308b wird größer als die Anzahl der ersten Gateelektroden 308a festgelegt, um die Kapazität der ersten Gateelektroden 308a größer als die Kapazität der zweiten Gateelektroden 308b einzurichten, so dass die elektrische Ladungsmenge, die für den Abschluss des Spannungsanstiegs der zweiten Gateelektroden 308b notwendig ist, größer ist als die elektrische Ladungsmenge, die für den Abschluss des Spannungsanstiegs der ersten Gateelektroden 308a notwendig ist. Beispielsweise ist in 10 die Anzahl der zweiten Gateelektroden 308b auf das Doppelte der Anzahl der ersten Gateelektroden 308a festgelegt. In 10 wird ein Verhältnis der Kapazität der ersten Gateelektroden 308a und der Kapazität der zweiten Gateelektroden 308b geändert, indem das Verhältnis der Anzahl der ersten Gateelektroden 308a und der Anzahl der zweiten Gateelektroden 308b geändert wird. Das Verhältnis der Kapazität der ersten Gateelektroden 308a und der Kapazität der zweiten Gateelektroden 308b kann indessen geändert werden, indem ein Verhältnis der Fläche der ersten Gateelektroden 308a und der Fläche der zweiten Gateelektroden 308b geändert wird.
  • Anschließend werden Effekte der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform erläutert. Mit der oben erläuterten Konfiguration kann verglichen mit einem Zustand, in welchem die Zufuhr der elektrischen Ladungsmengen, die für den Abschluss des Spannungsanstiegs der ersten Gateelektroden 308a und der zweiten Gateelektroden 308b notwendig sind, abgeschlossen ist, ein Kanalstrom zweiter Schaltbereiche 310b größer als ein Kanalstrom erster Schaltbereiche 310a eingerichtet werden. Eine Zeitänderungsrate (dv/dt) einer Spannung, die an beide Enden einer Schaltvorrichtung 305 während eines Einschaltens angelegt wird, weist eine Korrelation mit dem Kanalstrom auf. Deshalb ist es möglich, die Breite einer Einstellung der Zeitänderungsrate (dv/dt) der an die beiden Enden der Schaltvorrichtung 305 angelegten Spannung zu vergrößern, indem ein Verhältnis des Kanalstroms der zweiten Schaltbereiche 310b zum Kanalstrom der ersten Schaltbereiche 310a erhöht wird, das heißt ein Verhältnis der elektrischen Ladung, die für den Abschluss des Spannungsanstiegs der zweiten Gateelektroden 308b notwendig ist, erhöht wird. Als Folge ist es möglich, eine Einstellung der Steuerbarkeit und eines Einschaltverlustes während des Einschaltens zu vereinfachen.
  • Offensichtlich sind im Lichte der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es versteht sich daher, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als konkret beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.
  • Die gesamte Offenbarung der am 10. September 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-168916 , einschließlich Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung, worauf die Priorität gemäß Übereinkommen der vorliegenden Anmeldung basiert, ist durch Verweis in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2014/038064 [0003, 0004]
    • JP 2018168916 [0058]

Claims (11)

  1. Halbleitervorrichtung, umfassend: einen ersten Schaltbereich (310a), der eine erste Gateelektrode (308a) enthält, wobei ein Kanalstrom des ersten Schaltbereichs (310a) gemäß einer elektrischen Ladungsmenge gesteuert wird, die durch ein in die erste Gateelektrode (308a) eingespeistes Steuersignal zugeführt wird; einen zweiten Schaltbereich (310b), der eine zweite Gateelektrode (308b) enthält und mit dem ersten Schaltbereich (310a) parallel verbunden ist, wobei ein Kanalstrom des zweiten Schaltbereichs (310b) gemäß einer elektrischen Ladungsmenge gesteuert wird, die durch ein in die zweite Gateelektrode (308b) eingespeistes Steuersignal zugeführt wird; und einen Steuerungsteil (225), der ein erstes Steuersignal zum Einschalten des ersten Schaltbereichs (310a) an die erste Gateelektrode (308a) und ein zweites Steuersignal zum Einschalten des zweiten Schaltbereichs (310b) an die zweite Gateelektrode (308b) abgibt, wobei der Steuerungsteil (225) eine Abgabe des zweiten Steuersignals stoppt, nachdem ein erster vorbestimmter Zeitraum von einem Beginn einer Abgabe der ersten und zweiten Steuersignale an verstreicht, und das zweite Steuersignal abgibt, nachdem ein zweiter vorbestimmter Zeitraum von einem Stopp einer Abgabe des zweiten Steuersignals an verstreicht.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Spannung der zweiten Gateelektrode (308b) zu einer Zeit, zu der der zweite vorbestimmte Zeitraum verstreicht, niedriger als eine Spannung der zweiten Gateelektrode (308b) zu einer Zeit ist, zu der der erste vorbestimmte Zeitraum verstreicht.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Schaltbereich (310a) und der zweite Schaltbereich (310b) auf einem Halbleitersubstrat vorgesehen sind.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Schaltbereich (310a) und der zweite Schaltbereich (310b) jeweils auf verschiedenen Halbleitersubstraten vorgesehen sind.
  5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Spannungsdetektionsschaltung (250), die eine Spannung zwischen einer Elektrode (18) auf der Seite hohen Potentials und einer Elektrode (17) auf der Seite niedrigen Potentials detektiert, wobei der erste Schaltbereich (310a) oder der zweite Schaltbereich (310b) mit der Elektrode (18) auf der Seite hohen Potentials und der Elektrode (17) auf der Seite niedrigen Potentials elektrisch verbunden ist, und der Steuerungsteil (225) den zweiten vorbestimmten Zeitraum basierend auf der Spannung zwischen der Elektrode (18) auf der Seite hohen Potentials und der Elektrode (17) auf der Seite niedrigen Potentials, die durch die Spannungsdetektionsschaltung (250) detektiert wird, steuert.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei, wenn eine Spannung zwischen der Elektrode (18) auf der Seite hohen Potentials und der Elektrode (17) auf der Seite niedrigen Potentials, die durch die Spannungsdetektionsschaltung (250) während des zweiten vorbestimmten Zeitraums detektiert wird, kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ist, welche kleiner als eine Spannung zwischen der Elektrode (18) auf der Seite hohen Potentials und der Elektrode (17) auf der Seite niedrigen Potentials ist, die beim Beginn des ersten vorbestimmten Zeitraums durch die Spannungsdetektionsschaltung (250) detektiert wird, der Steuerungsteil (225) das zweite Steuersignal abgibt.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schwelle geringer als 10 % der Spannung zwischen der Elektrode (18) auf der Seite hohen Potentials und der Elektrode (17) auf der Seite niedrigen Potentials ist, die beim Beginn des ersten vorbestimmten Zeitraums durch die Spannungsdetektionsschaltung (250) detektiert wird.
  8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die elektrische Ladungsmenge, die der zweiten Gateelektrode (308b) zugeführt wird, größer als die elektrische Ladungsmenge ist, die der ersten Gateelektrode (308a) zugeführt wird.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Kapazität der zweiten Gateelektrode (308b) größer als eine Kapazität der ersten Gateelektrode (308a) ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Anzahl der zweiten Gateelektroden (308b) größer als die Anzahl der ersten Gateelektroden (308a) ist.
  11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Schaltbereich (310a) und der zweite Schaltbereich (310b) in einem Halbleiter mit breiter Bandlücke vorgesehen sind, der eine breitere Bandlücke als diejenige von Silizium aufweist.
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