专利名称：功率半导体器件及使用该器件的功率转换系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用于三个或更多个电平的多电平功率转换装置的功率半导体模块， 且涉及应用该模块的功率转换装置。
背景技术：
图16示出三电平逆变器电路的一个示例，其为将直流转换成交流的功率转换电路。在其中Cl和C2串联链接(可替代地使用大电容电容器)的直流电源中，正侧电位为 Cp，负侧电位为Cn，以及中间点电位为Cm(Cml和Cm2)。一般而言，当从交流电源系统配置直流电源时，有可能通过应用整流器、大电容电解电容器等来配置。上臂由IGBT 3和连接到正侧电位Cp的二极管4配置，且下臂由IGBT5和连接到负侧电位Cn的二极管6配置。该上臂和下臂串联连接，从而配置一单相臂M。相臂25和 26也具有相同的配置，且三相电路由该三个相臂配置。另外，附图标记7、8、9和10是配置连接在直流电源中间点电位Cm和交流输出端子11之间的双向开关的元件，其中7和8是 IGBT，且9和10是二极管。图16所示的双向开关具有的配置为在其中反并联地连接有二极管的IGBT反串联连接，且应用于各相。在图中，IGBT 7和IGBT 8通过公共发射极反串联连接，但是开关还可用公共集电极配置来实现，或者如图18B所示可用具有反向阻断电压的IGBT 12和13反并联连接的配置来实现。Lo是滤波电抗器，且2是该系统的负载。通过采用该电路配置，有可能向输出端子11输出直流电源正侧电位Cp、负侧电位Cn以及中间点电位Cm。即，该电路是输出三电平电压波形的三电平逆变器电路。图17示出输出电压(Vout)波形的一个示例。当特性为存在的低阶谐波成分(接近正弦波形)比二电平逆变器的少时，有可能小型化输出滤波电抗器Lo。另外，图19示出由PWM转换器(CONV)和PWM逆变器(INV)配置的双转换器型功率转换系统，其中PWM转换器(CONV)将交流转换成直流，而PWM逆变器(INV)将直流转换成交流。该配置如下，其中三相交流电源1作为输入，通过输入滤波电抗器Li、三相三电平 PWM转换器C0NV、串联连接的大电容电容器Cl和C2、三相三电平PWM逆变器INV以及输出滤波器Lo生成稳定的交流电压，且向负载2供给交流功率。当用当前市场上可购买的IGBT模块来配置图16所示的三电平转换器电路(转换器或逆变器)时，用2合1型的IGBT模块来配置相臂对、25和沈，且用1合1型的IGBT模块来配置双向开关IGBT模块27至32。作为2合1型模块的示例，在图20A和20B中示出其外观，并在图21中示出其内部电路配置。图20A是其中输出端子安装在模块上部的类型， 且图20B是其中输出端子安装在模块的端边缘侧上的类型。作为输出端子，存在有连接到直流电源正侧电位Cp的端子P(33和34)，连接到负侧电位Cn的端子N(35和36)，以及连接到负载输出和双向开关元件的端子U(37、38a和38b)，且端子通常以图中所示的顺序来配置。在本文中，因为端子U具有比端子P和端子N大的电流容量，所以在图20B中其具有 2端子结构。另外，在图22和23中示出1合1型模块的一个示例及其内部电路配置。输出端子由集电端子39和发射端子40配置。图对示出使用这些模块配置图16所示电路的单相时的结构图(俯视图)的示例。 该图示出由图20A的模块MJ2-1型O合1型)、图22所示的模块MJl-I型(1合1型)、以及形成直流电源的电解电容器Cl和C2配置的示例，其各自由铜条(导体A至E)来布线。 由于模块的端子位置，布线形状的复杂不可避免，且模块(MJ2-1和MJ1-1)与电解电容器Cl 和C2之间的布线长。应用图20B中的模块类型时该趋势也同样存在。三电平逆变器的主电路配置在JP-A-2008-193779中示出，且已知模块的外型和配置图在非专利文献1中示出由富士电机技术公司在2010年3月PMJOle发表的“富士功率半导体IGBT模块”。当在半导体模块和直流电源之间的布线长时，如以上所描述地，其中发生的问题是电感增大，且开关动作时的浪涌电压变得过大。图25示出聚焦于图16的单相电路的布线电感来描述的等效电路。各电感器(Li 至L5)主要由模块之间以及模块和直流电源之间(电容器Cl和C2)的布线形成。由于各布线通常为数厘米至约数十厘米的数量级，所以各电感值具有IOnH至数十纳亨的数量级。在图25中，在IGBT 3导通的情况下，具有虚线所示出的路径的电流I沿着从直流电源Cl、穿过电感器Li、IGBT 3和电抗器Lo到直流电源Cl的路径流动。根据该情形，一旦IGBT 3截止，IGBT 7 (预先导通)和二极管10就贯通，且电抗器Lo的电流传送到从电感器L2、穿过IGBT 7、电感器L3、二极管10、电感器L4、至电抗器Lo的路径41。在此时，根据 IGBT电流变化率(di/dt)在电感器L1、L2、L3和L4中按图中的箭头方向瞬间生成电压。其结果为，方程1中示出的电压最大值施加在IGBT 3的集电极和发射极之间。图沈示出IGBT 3截止时的集电极电流(ic)和集电极和发射极之间的电压(Vce)的波形。VCE(_ = Edp+(L1+L2+L3+L4) · di/dt. · ·方程 1浪涌电压AV = (L 1+L2+L3+L4) · di/dt. ·方程 2Edp 直流电源1的直流电压di/dt =IGBT截止时的IGBT电流变化率L1、L2、L3和L4 布线电感值作为一个示例，在IGBT为数百安培级的情况下，由于其电流变化率di/dt为约5，000A/ μ s的最大值，因此当L1+L2+L3+L4 = IOOnH时，根据方程1，浪涌电压 (L1+L2+L3+L4) · di/dt 为 500V。因此，由于存在L1、L2、L3和L4，IGBT截止时施加到IGBT的峰值电压的值为高电压值，其中方程2中的浪涌电压被加到直流电压(Edp)。其结果为，对于并联连接的IGBT 芯片和二极管芯片而言，具有高额定电压的元件是必要的。通常，具有高耐压量的芯片使得芯片面积大体上与额定电压成比例，这意味着存在的问题在于功率半导体模块的尺寸增大和成本增加。另外，存在的问题在于使用该功率半导体模块的转换装置同样也大，且价格昂贵。
发明内容
为了解决以上所述的问题，根据本发明的第一方面，对于应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的诸如IGBT的功率半导体模块而言，反并联地连接有二极管的第一 IGBT和具有反向阻断电压的第二 IGBT容纳于一个封装中，其中第二 IGBT 的发射极连接到第一 IGBT的发射极，且第一 IGBT的集电极、第二 IGBT的集电极、以及第一 IGBT的发射极和第二 IGBT的发射极的连接点均为外部端子。根据本发明的第二方面，对于应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的诸如IGBT的功率半导体模块而言，反并联地连接有二极管的第一 IGBT和具有反向阻断电压的第二 IGBT容纳于一个封装中，其中第二 IGBT的集电极连接到第一 IGBT的集电极，且第一 IGBT的发射极、第二 IGBT的发射极、以及第一 IGBT的集电极和第二 IGBT 的集电极的连接点均为外部端子。根据本发明的第三方面，对于应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的诸如IGBT的功率半导体模块而言，反并联地连接有第一二极管的第一 IGBT以及第二 IGBT和第二二极管的串联电路容纳于一个封装中，且第一 IGBT的集电极、第一 IGBT 的发射极和串联电路的一端的连接点、以及串联电路的另一端均为外部端子。根据本发明的第四方面，对于应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的诸如IGBT的功率半导体模块而言，反并联地连接有第一二极管的第一 IGBT以及第二 IGBT和第二二极管的串联电路容纳于一个封装中，且第一 IGBT的发射极、第一 IGBT 的集电极和串联电路的一端的连接点、以及串联电路的另一端均为外部端子。根据本发明的第五方面，对于应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的诸如IGBT的功率半导体模块而言，反并联地连接有二极管的第一 IGBT和具有反向阻断电压的第二 IGBT容纳于一个封装中，其中第二 IGBT的集电极连接到第一 IGBT的发射极，且第一 IGBT的集电极、第二 IGBT的发射极、以及第一 IGBT的发射极和第二 IGBT 的集电极的连接点均为外部端子。根据本发明的第六方面，对于应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的诸如IGBT的功率半导体模块而言，反并联地连接有二极管的第一 IGBT和具有反向阻断电压的第二 IGBT容纳于一个封装中，其中第二 IGBT的发射极连接到第一 IGBT的集电极，且第一 IGBT的发射极、第二 IGBT的集电极、以及第一 IGBT的集电极和第二 IGBT 的发射极极的连接点均为外部端子。根据本发明的第七方面，对于应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的诸如IGBT的功率半导体模块而言，反并联地连接有第一二极管的第一 IGBT以及第二 IGBT和第二二极管的串联电路容纳于一个封装中，且第一 IGBT的集电极、第一 IGBT 的发射极和串联电路的一端的连接点、以及串联电路的另一端均为外部端子。根据本发明的第八方面，对于应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的诸如IGBT的功率半导体模块而言，反并联地连接有第一二极管的第一 IGBT以及第二 IGBT和第二二极管的串联电路容纳于一个封装中，且第一 IGBT的发射极、第一 IGBT 的集电极和串联电路的一端的连接点、以及串联电路的另一端均为外部端子。根据本发明的第九方面，对于根据本发明的第一至第八方面的功率半导体模块而言，从第一 IGBT和第二 IGBT的连接点、或者从第一 IGBT和串联电路一端的连接点引出的外部端子安装在封装的一个边缘侧上，且将其它外部端子安装在与该边缘相对的另一边缘侧上。根据本发明的第十方面，当根据本发明的第一方面的功率半导体模块和根据本发明的第二方面的功率半导体模块被应用于半导体功率转换装置时，模块放置成相互邻近以使安装在一边缘侧上的诸端子和安装在另一边缘侧上的诸端子在相同的各个方向上相对向，其中从第一 IGBT和第二 IGBT的连接点引出的外部端子安装在封装的一个边缘侧上且其它外部端子安装在与该一边缘相对的另一边缘侧上。根据本发明的第十一方面，当根据本发明的第三方面的功率半导体模块和根据本发明的第四方面的功率半导体模块被应用于半导体功率转换装置时，模块放置成相互邻近以使安装在一边缘侧上的诸端子和安装在另一边缘侧上的诸端子在相同的各个方向上相对向，其中从第一 IGBT和串联电路一端的连接点引出的外部端子安装在封装的一个边缘侧上且其它外部端子安装在与该一边缘相对的另一边缘侧上。根据本发明的第十二方面，当根据本发明的第五方面的功率半导体模块和根据本发明的第六方面的功率半导体模块被应用于半导体功率转换装置时，模块放置成相互邻近以使安装在一边缘侧上的诸端子和安装在另一边缘侧上的诸端子在相同的各个方向上相对向，其中从第一 IGBT和第二 IGBT的连接点引出的外部端子安装在封装的一个边缘侧上且其它外部端子安装在与该一边缘相对的另一边缘侧上。根据本发明的第十三方面，当根据本发明的第七方面的功率半导体模块和根据本发明的第八方面的功率半导体模块被应用于半导体功率转换装置时，模块放置成相互邻近以使安装在一边缘侧上的诸端子和安装在另一边缘侧上的诸端子在相同的各个方向上相对向，其中从第一 IGBT和串联电路的连接点引出的外部端子安装在封装的一个边缘侧上且其它外部端子安装在与该一边缘相对的另一边缘侧上。通过应用本发明的模块，有可能在多电平转换系统中减小直流单元电路和功率半导体模块之间的布线电感，该多电平转换系统将功率从交流转换成直流，或者从直流转换成交流，且有可能显著抑制IGBT或FWD (超高速续流二极管)开关时出现的浪涌电压值。其结果为，有可能应用具有低额定电压的IGBT或二极管芯片，且有可能实现小型、价格低的功率半导体模块。另外，在应用这些功率半导体模块的功率转换系统中，布线数量的减少、 系统的小型化以及成本的降低是有可能的。附图简述图1示出显示本发明的第一实施例的功率半导体模块的配置；图2示出显示本发明的第二实施例的功率半导体模块的配置；图3示出显示本发明的第三实施例的功率半导体模块的配置；图4示出显示本发明的第四实施例的功率半导体模块的配置；图5示出显示本发明的第五实施例的功率半导体模块的配置；图6示出显示本发明的第六实施例的功率半导体模块的配置；图7示出显示本发明的第七实施例的功率半导体模块的配置；图8示出显示本发明的第八实施例的功率半导体模块的配置；图9示出逆变器中本发明的模块和直流电源(电容器)的布线示例；图10示出逆变器中本发明的模块和直流电源(电容器)的布线结构示例；图IlA至IlD是逆变器工作时的电流的换向动作的示意图；图12示出转换器中本发明的模块和直流电源(电容器)的布线示例；图13示出转换器中本发明的模块和直流电源(电容器)的布线结构示例；
图14A至IlD是转换器工作时的电流的换向动作示意图；图15是本发明的模块应用于五电平逆变器的示例；图16是三电平逆变器的主电路配置的示例；图17是三电平逆变器输出电压波形的示例；图18A和18B示出双向开关电路的配置示例；图19示出具有转换器+逆变器配置的交流-交流转换装置的电路配置示例；图20A和20B是功率半导体模块O合1型)的外部视图；图21是功率半导体模块O合1型)的内部电路图；图22是功率半导体模块(1合1型)的外部视图；图23是功率半导体模块(1合1型)的内部电路图；图M是使用已知模块的三电平转换器的主电路布线结构的示例；图25示出三电平逆变器单相电路和布线电感；以及图沈示出IGBT截止时的电流和电压波形的示例。
具体实施例方式本发明的精髓在于通过组合两种类型的功率半导体模块来配置三个或更多个电平的转换器电路的单相，这两种类型的功率半导体模块包括上臂和下臂IGBT之一以及配置双向开关的元件之一，作为配置三个或更多个电平转换器电路的单相的功率半导体模块，其中双向开关连接在上臂和下臂IGBT串联电路的串联连接点与直流电源中间点之间。实施例1图1和2示出本发明的第一实施例。图1和2分别对应于本发明的第一和第二方面，连接到直流电源的电位Cm的半导体元件是具有反向阻断电压的IGBT，且该模块的形状是具有图20B中类型模块的形状。图9和10是将这些模块应用到三电平逆变器(从直流到交流的转换器)时的实施例。图1的模块MJl包括反并联地连接有二极管Dl的IGBT Tl 和双向开关反向阻断型IGBT T4，该模块MJl的配置是其中IGBT Tl集电极连接到端子P、 反向阻断型IGBT T4集电极连接到端子M、且反向阻断型IGBT T4发射极和IGBT Tl发射极的连接点连接到端子U (Ul和U2)。图2的模块MJ2包括反并联地连接有二极管D2的IGBT T2和双向开关反向阻断型IGBT T3，该模块MJ2的配置是其中IGBT T2发射极连接到端子N、反向阻断型IGBT T3 发射极连接到端子M、且IGBT T2集电极和反向阻断型IGBT T3集电极的连接点连接到端子 U (Ul 禾口 U2)。图9和10示出其中逆变器1的单相应用图1的模块MJl和图2的模块MJ2来配置的示例。在图9中，通过将图1的模块MJl和图2的模块MJ2放置成相互邻近来使端子M 彼此靠近，且有可能使端子P、端子M和端子N靠近直流单元的电解电容器Cl和C2。其结果为，有可能减小电解电容器Cl和C2与模块MJl和MJ2之间的布线长度，如图10所示，且另外，有可能通过使用归因于电位Cp布线和电位Cm布线彼此靠近以及电位Cn布线和电位 Cm布线彼此靠近而出现的互感来减小各布线的布线电感，且有可能减小开关时的浪涌电压 (本发明的第九和第十方面)。图IlA至IlD示出逆变器工作时的电流的换向动作。图IlA和IlB示出电流流向输出侧的情况，而图IlC和IlD示出电流与图IlA和IlB的电流反向时的情况。在图IlA 和IlB中，由于电流根据IGBT Tl的导通-截止动作流过IGBT Tl或T4(当负载功率因子约为1时)，因此IGBT Tl、二极管Dl以及反向阻断型IGBT Τ4安装在同一模块中，如图1 所示。另外，在图IlC和IlD中，由于电流根据IGBT Τ2的导通-截止动作流过IGBTT2或 Τ3(当负载功率因子约为1时)，因此IGBT Τ2、二极管D2以及反向阻断型IGBT Τ3安装在同一模块中，如图2所示。还可能以同样的方式将模块MJl和MJ2应用于转换器电路中。实施例2图3和4示出本发明的第二实施例。图3和4分别对应于本发明的第三和第四方面，与第一实施例的不同之处在于连接到电位Cm的元件是不具有反向阻断电压的IGBT。因为双向开关IGBT T3a和11 不具有反向阻断电压，所以二极管D3和D4分别与T3a和11 串联连接。另外，该模块的形状是图20B中类型模块的形状。将模块应用于三电平逆变器(从直流到交流的转换器)时的主电路配置和动作与图9、10和IlA至IlD(本发明的第九和第十一方面)所示的相同。另外，即使当二极管D3 和IGBT T3a以及二极管D4和IGBT T4a的串联连接顺序相反时，功能也相同。还有可能以同样的方式将模块应用到转换器电路中。实施例3图5和6示出本发明的第三实施例。图5和6分别对应于本发明的第五和第六方面，连接到电位Cm的IGBT T3和T4是具有反向阻断电压的元件，且该模块的形状是图20B 中类型模块的形状。图12和13示出将模块应用于三电平转换器(从交流到直流的转换器)时的实施例。图5的模块MJ5包括反并联地连接有二极管Dl的IGBT Tl和反向阻断型IGBT T3， 该模块MJ5的配置是其中IGBT Tl集电极连接到端子P、IGBT T3发射极连接到端子N、且 IGBT Tl发射极和IGBT T3集电极的连接点连接到端子U (Ul和U2)。图6的模块MJ6包括反并联地连接有二极管D2的IGBT T2和反向阻断型IGBT T4， 该模块MJ6的配置是其中IGBT T2发射极连接到端子N、IGBT T4集电极连接到端子M、且 IGBT T2集电极和IGBT T4发射极的连接点连接到端子U (Ul和U2)。图12和13示出其中三电平转换器1的单相通过应用图5的模块MJ5和图6的模块MJ6来配置的示例。在图12中，通过使模块MJ5和模块MJ6相互邻近来使端子M彼此靠近，且有可能使端子P、端子M和端子N靠近直流单元的电容器Cl和C2。其结果为，有可能减小电解电容器Cl和C2与模块之间的布线长度，如图13所示，且另外，有可能通过使用归因于电位Cpl布线和电位Cm布线彼此靠近以及电位Cn2布线和电位Cm布线彼此靠近而出现的互感来减小各布线的布线电感，且有可能降低开关时的浪涌电压(本发明的第九和第十二方面)O图14A至14D示出整流器(转换器)工作时的电流的换向动作。图14A和14B示出电流从输入侧流向直流电源侧时的换向动作，且图14C和14D示出电流与图14A和14B反向时的换向动作。在图14A和14B中，由于电流根据IGBT T3的导通-截止动作流过IGBT T3或二极管Dl(当负载功率因子约为1时)，因此IGBT T3、IGBT Tl以及二极管Dl安装在同一模块中，如图5所示。另夕卜，在图14C和14D中，由于电流根据IGBT T4的导通-截止动作流过IGBT T4或二极管D2(当负载功率因子约为1时)，因此IGBT T4、IGBT T2以及二极管D2安装在同一模块中，如图6所示。还可能以同样的方式将模块MJ5和MJ6应用于逆变器电路中。实施例4图7和8示出本发明的第四实施例。图7和8分别对应于本发明的第七和第八方面，与第三实施例的不同之处在于连接到电位Cm的元件是不具有反向耐压性的IGBT。因为双向开关IGBT T3a和11 不具有反向阻断电压，所以二极管D3和D4分别与T3a和1Ma串联连接。另外，该模块的形状是图20B中类型模块的形状。将该模块应用到三电平转换器(从交流到直流的转换器)时的主电路配置和动作与图12、13和14A至14D(本发明的第九和第十一方面)所示的相同。另外，即使当二极管 D3和IGBT T3a以及二极管D4和IGBT I^a的串联连接顺序相反时，功能也相同。还可能以同样的方式将模块应用于逆变器电路中。实施例5图15示出本发明的第五实施例。这是应用到五电平功率转换器电路的示例。这是五电平逆变器的单相的配置，其中电容器Cl至C4串联连接为直流电源，产生五个电位且最高电位在Cp处而最低电位在Cn处，且在开关电路中各电位经由电抗器Lo供给至负载侧。 因为将图9所示的三电平逆变器配置变成五电平配置，所以有可能按照与三电平逆变器电路中相同的方式应用本发明的功率半导体模块。在图15的配置中，通过使用图5所示的功率半导体模块MJ5和图6所示的功率半导体模块MJ6将最高电位Cp、最低电位Cru以及中间电位(Cm3和Cm4)输出到电抗器Lo，通过双向开关BDS2将第二最高电位(Cm5和Cm6)输出到电抗器Lo，且通过双向开关BDS 1将第四最高电位(Cml和Cm2)输出到电抗器Lo。通过将模块MJ5和MJ6放置成相互邻近，可得到与三电平转换器电路相同的效果。另外，除了使用模块MJ5和MJ6，有可能按照与三电平逆变器和转换器相同的方式使用模块MJl和MJ2、MJ3和MJ4、MJ7和MJ8的每一个。假若该配置中使用分路直流电源和连接在该直流电源之间的两个半导体开关的串联电路，且双向开关连接在半导体开关串联连接点和直流电源分路点之间，则既可用转换器也可用逆变器来实现本发明。提案涉及应用于多电平功率转换系统的功率半导体模块及其应用的本发明可应用于不间断电源、马达驱动装置、无功功率补偿装置等。
权利要求
1.一种应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的功率半导体模块，其特征在于，反并联地连接有二极管的第一 IGBT和具有反向阻断电压的第二 IGBT容纳于一个封装中，其中所述第二 IGBT的发射极连接到所述第一 IGBT的发射极，且所述第一 IGBT的集电极、所述第二 IGBT的集电极、以及所述第一 IGBT的发射极与所述第二 IGBT的发射极的连接点均为外部端子。
2.一种应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的功率半导体模块，其特征在于，反并联地连接有二极管的第一 IGBT和具有反向阻断电压的第二 IGBT容纳于一个封装中，其中所述第二 IGBT的集电极连接到所述第一 IGBT的集电极，且所述第一 IGBT的发射极、所述第二 IGBT的发射极、以及所述第一 IGBT的集电极与所述第二 IGBT的集电极的连接点均为外部端子。
3.一种应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的功率半导体模块，其特征在于，反并联地连接有第一二极管的第一 IGBT以及第二 IGBT和第二二极管的串联电路容纳于一个封装中，且所述第一 IGBT的集电极、所述第一 IGBT的发射极与所述串联电路的一端的连接点、以及所述串联电路的另一端均为外部端子。
4.一种应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的功率半导体模块，其特征在于，反并联地连接有第一二极管的第一 IGBT以及第二 IGBT和第二二极管的串联电路容纳于一个封装中，且所述第一 IGBT的发射极、所述第一 IGBT的集电极与所述串联电路的一端的连接点、以及所述串联电路的另一端均为外部端子。
5.一种应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的功率半导体模块，其特征在于，反并联地连接有二极管的第一 IGBT和具有反向阻断电压的第二 IGBT容纳于一个封装中，其中所述第二 IGBT的集电极连接到所述第一 IGBT的发射极，且所述第一 IGBT的集电极、所述第二 IGBT的发射极、以及所述第一 IGBT的发射极与所述第二 IGBT的集电极的连接点均为外部端子。
6.一种应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的功率半导体模块，其特征在于，反并联地连接有二极管的第一 IGBT和具有反向阻断电压的第二 IGBT容纳于一个封装中，其中所述第二 IGBT的发射极连接到所述第一 IGBT的集电极，且所述第一 IGBT的发射极、所述第二 IGBT的集电极、以及所述第一 IGBT的集电极与所述第二 IGBT的发射极的连接点均为外部端子。
7.一种应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的功率半导体模块，其特征在于，反并联地连接有第一二极管的第一 IGBT以及第二 IGBT和第二二极管的串联电路容纳于一个封装中，且所述第一 IGBT的集电极、所述第一 IGBT的发射极与所述串联电路的一端的连接点、以及所述串联电路的另一端均为外部端子。
8.一种应用于具有三个或更多个电压波形电平的多电平转换器电路的功率半导体模块，其特征在于，反并联地连接有第一二极管的第一 IGBT以及第二 IGBT和第二二极管的串联电路容纳于一个封装中，且所述第一 IGBT的发射极、所述第一 IGBT的集电极与所述串联电路的一端的连接点、以及所述串联电路的另一端均为外部端子。
9.如权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，从所述第一 IGBT与第二 IGBT的连接点或者从所述第一 IGBT与所述串联电路的一端的连接点引出的外部端子安装在封装的一个边缘侧上，且其它外部端子安装在与所述一个缘相对的另一边缘侧上。
10.一种半导体功率转换系统，其特征在于，如权利要求1所述的功率半导体模块和如权利要求2所述的功率半导体模块放置成相互邻近以使安装在一边缘侧上的诸端子和安装在另一边缘侧上的诸端子在相同的各个方向上相对向，其中从所述第一 IGBT与第二 IGBT的连接点引出的外部端子安装在封装的一边缘侧上，且其它外部端子安装在与所述一边缘相对的另一边缘侧上。
11.一种半导体功率转换系统，其特征在于，如权利要求3所述的功率半导体模块和如权利要求4所述的功率半导体模块放置成相互邻近以使安装在一边缘侧上的诸端子和安装在另一边缘侧上的诸端子在相同的各个方向上相对向，其中从所述第一 IGBT与所述串联电路的一端的连接点引出的外部端子安装在封装的一边缘侧上，且其它外部端子安装在与所述一边缘相对的另一边缘侧上。
12.—种半导体功率转换系统，其特征在于，如权利要求5所述的功率半导体模块和如权利要求6所述的功率半导体模块放置成相互邻近以使安装在一边缘侧上的诸端子和安装在另一边缘侧上的诸端子在相同的各个方向上相对向，其中从所述第一 IGBT与第二 IGBT的连接点引出的外部端子安装在封装的一边缘侧上，且其它外部端子安装在与所述一边缘相对的另一边缘侧上。
13.一种半导体功率转换系统，其特征在于，如权利要求7所述的功率半导体模块和如权利要求8所述的功率半导体模块放置成相互邻近以使安装在一边缘侧上的诸端子和安装在另一边缘侧上的诸端子在相同的各个方向上相对向，其中从所述第一 IGBT与串联电路的连接点引出的外部端子安装在封装的一边缘侧上，且其它外部端子安装在与所述一边缘相对的另一边缘侧上。
全文摘要
当用当前可从市场上买到的半导体模块配置多电平转换系统时，导线电感增大，开关时的浪涌电压增高，半导体芯片和转换系统大，且价格高昂。三个或更多个电平的转换器电路的单相通过组合两种类型的功率半导体模块来配置，这两种类型的功率半导体模块包括反并联地连接有二极管的上臂和下臂IGBT之一以及配置双向开关的元件之一。
文档编号H02M1/00GK102214984SQ20111005165
公开日2011年10月12日 申请日期2011年2月22日 优先权日2010年4月6日
发明者泷泽聪毅 申请人:富士电机控股株式会社