电力半导体装置及电力半导体驱动系统的制作方法

本发明涉及电力半导体装置及电力半导体驱动系统，更特定地，涉及内置多个半导体元件的半导体装置及其驱动系统。

背景技术

作为内置有多个半导体元件的半导体装置，在日本特开2012-120304号公报中记载了内置有6个功率晶体管的逆变器模块。

三相逆变器具有如下结构，即，在u相、v相及w相的每一者中，上桥臂的半导体元件和下桥臂的半导体元件经由该相的输出端子串联连接于电源配线之间。

因此，如果在多个相之间对输出端子彼此进行连接，则该多个相的上桥臂元件彼此并联电连接，下桥臂元件彼此并联电连接。此时，通过使并联连接的多个半导体元件共同地进行通断，能够作为1个半导体开关元件而使用。例如，针对构成三相逆变器的6个半导体元件，使通过将u相、v相及w相的输出端子相互连接而并联连接的3个3个的半导体元件共同地进行通断，由此能够作为半桥逆变器而使用。

但是，在上述使用方式中，在并联连接的多个半导体元件之间，在从驱动装置朝向控制电极(栅极)的路径上，由杂散电感及寄生电容构成lc谐振电路。并且，由于由制造波动、布局引起的配线长度差，lc谐振电路有可能成为并联连接了不均衡的lc成分的结构。

如果由于这样的lc谐振电路的谐振现象，而难以对并联连接的多个半导体元件的每一者的控制电极(栅极)的电压一致地进行控制，则有可能使流过各半导体元件的电流变得不均匀，产生发热集中在特定的半导体元件等问题。

技术实现要素：

本公开就是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于针对内置多个半导体元件的半导体装置，提供用于在将半导体元件并联连接而共同进行通断的使用方式时使各半导体元件的电流均衡化的结构。

在本公开的一个方案中，电力半导体装置具备在第1及第2电源线之间并联连接的多个第1相电路。多个第1相电路的每一者包含第1及第2半导体元件。第1及第2半导体元件经由第1输出节点在第1及第2电源线之间串联连接。第1及第2半导体元件包含控制电极、第1及第2主电极，并且第1及第2半导体元件构成为根据控制电极的电压将第1及第2主电极之间导通或切断。电力半导体装置还具备用于从电力半导体装置的外部输入电信号的第1及第2控制端子。第1及第2控制端子是在多个第1相电路的每一者与第1及第2半导体元件的每一者对应地设置的。第1及第2控制端子与第1及第2半导体元件中的对应的半导体元件的控制电极电连接。电力半导体装置在多个第1相电路的每一者还具备第1内置电阻，该第1内置电阻被电连接在第1控制端子及控制电极之间。

根据上述电力半导体装置，就第1相电路的每一者的第1及第2半导体元件而言，通过栅极内置电阻的配置，能够使第1控制端子及控制电极之间的电阻值比第2控制端子及控制电极之间的电阻值高。

因此，在多个第1相电路之间将第1及第2半导体元件并联连接而共同地进行控制的情况下，通过将用于使第1或第2半导体元件进行通断的电信号输入至第1控制端子，从而无需利用外部配线对电阻元件进行连接，就能够抑制栅极电压的谐振现象，因此能够抑制由栅极电压差引起的在并联连接的多个第1或第2半导体元件之间产生的电流差。另外，在多个相的电路之间对第1及第2半导体元件独立地进行控制的情况下，通过将用于使第1及第2半导体元件进行通断的电信号输入至第2控制端子，能够抑制栅极电阻而抑制通断损耗。

通过结合附图进行理解的与本发明相关的以下的详细说明，会使本发明的上述及其它目的、特征、方案以及优点变得明确。

附图说明

图1是说明对比例涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图2是说明图1所示的电力半导体装置的第1使用方式(独立使用)时的接线状态的电路图。

图3是说明图1所示的电力半导体装置的第2使用方式(并联连接使用)时的接线状态的电路图。

图4是说明实施方式1涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图5是在实施方式1涉及的电力半导体装置的第1使用方式(独立使用)下构成的驱动系统的电路图。

图6是在实施方式1涉及的电力半导体装置的第2使用方式(并联连接使用)下构成的驱动系统的电路图。

图7是说明实施方式1的变形例1涉及的电力半导体装置的使用方式的电路图。

图8是说明实施方式1的变形例2涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图9是说明实施方式1的变形例3涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图10是说明实施方式2涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图11是说明实施方式3涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图12是说明实施方式4涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图13是在将实施方式4涉及的电力半导体装置并联连接使用时构成的驱动系统的电路图。

图14是在将实施方式4涉及的电力半导体装置独立使用时构成的驱动系统的电路图。

图15是说明实施方式5涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图16是在将实施方式5涉及的电力半导体装置并联连接使用时构成的驱动系统的电路图。

图17是在将实施方式5涉及的电力半导体装置独立使用时构成的驱动系统的电路图。

图18是说明本实施方式涉及的电力半导体装置的变形例的电路图。

图19是在将实施方式1的变形例2涉及的电力半导体装置独立使用时构成的驱动系统的电路图。

图20是说明实施方式1的变形例2及实施方式2的组合涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图21是说明实施方式1的变形例2及实施方式3的组合涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图22是说明实施方式1的变形例2及实施方式4的组合涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

图23是说明实施方式1的变形例2及实施方式5的组合涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，下面，对图中相同或相当的部分标注相同标号，原则上不重复其说明。

实施方式1.

在本实施方式中，说明主要出于电力变换装置的用途，设置有多个由串联连接的上桥臂及下桥臂构成的1个相的电路的电力半导体装置。特别地，对适合于分别以如下使用方式来使用的电力半导体装置的结构进行详细说明，即，使各相电路独立地动作的使用方式，以及将多个相的电路并联连接而使上桥臂彼此共同地进行动作、使下桥臂彼此共同地进行动作的使用方式。

此外，下面，在本实施方式中，针对在电力半导体装置内置的多个半导体元件，对在每条桥臂配置1个半导体元件的结构进行说明，但针对该半导体元件的每一者，实际上，也可以构成为将多个半导体元件并联连接。

(对比例)

首先，将内置多个半导体元件的通常的电力半导体装置的结构作为对比例进行说明。

图1是说明对比例涉及的电力半导体装置100#的结构的电路图。参照图1，电力半导体装置100#是作为内置有多个半导体元件5a～5f的模块而构成的。例如，半导体元件5a～5f的每一者由igbt(insulatedgatebipolartransistor)等构成，根据来自电力半导体装置100#外部的电信号进行通断。在半导体元件5a～5f由igbt构成的情况下，用于确保断开时的电流路径的续流二极管6a～6f与半导体元件5a～5f分别反并联连接。

半导体元件5a～5f以构成u相电路101、v相电路102及w相电路103的方式连接。u～w相电路101～103的每一者具有在与高电源端子41连接的电源线27和与低电源端子42连接的电源线28之间，经由输出节点n1～n3串联连接的2个半导体元件。被进行通断控制的2个半导体元件的每一者与续流二极管一起构成桥臂。电源线27与“第1电源线”对应，电源线28与“第2电源线”对应。

u相电路101具有在电源线27及28之间经由输出节点n1串联连接的半导体元件5a及5b。相同地，v相电路102具有在电源线27及28之间经由输出节点n2串联连接的半导体元件5c及5d。w相电路103具有在电源线27及28之间经由输出节点n3串联连接的半导体元件5e及5f。输出节点n1～n3与输出端子43～45电连接。半导体元件5a、5c、5e构成u～w相电路101～103的“上桥臂”，半导体元件5b、5d、5f构成u～w相电路101～103的“下桥臂”。

半导体元件5a～5f的每一者构成为根据控制电极的电压或电流，将主电极之间导通或切断。例如，由igbt构成的半导体元件5a～5f的每一者根据相对于发射极(e)的栅极(g)的电压(下面，也称为“栅极电压”)，将集电极(c)及发射极(e)之间导通或切断。

分别与半导体元件5a～5f对应地，设置与控制电极(在图1的例子中为栅极)电连接的控制端子11a～11f。并且，分别与半导体元件5a～5f对应地，配置与主电极的一者(在图1的例子中为发射极)电连接的端子10a～10f。端子10a～10f及控制端子11a～11f能够从电力半导体装置100#的外部进行电接触。

因此，能够从电力半导体装置100#的外部，将用于对构成各桥臂的半导体元件5a～5f的通断进行控制的电信号输入至控制端子11a～11f。该电信号能够由在半导体元件的接通期间及断开期间被设定为不同的电压电平的电压脉冲信号构成。

由此，就半导体元件5a～5f的每一者而言，通过输入至控制端子11a～11f的电信号(电压脉冲信号)来控制与主电极的一者(发射极)相对的控制电极(栅极)的电压(下面，也简称为“栅极电压”)，从而从电力半导体装置100#的外部使半导体元件5a～5f的每一者进行通断。

此外，下面，在总括地对半导体元件5a～5f进行记载的情况下，也简记为半导体元件5。相同地，关于其它要素，也在明确与半导体元件5a～5f的对应关系的情况下标记出后缀a～f，另一方面，在不需要确定出与哪个半导体元件对应的情况下，总括地仅用数字进行标记。

在图2中示出电力半导体装置100#的第1使用方式(独立使用)时的驱动装置的配置例。

参照图2，驱动装置110a～110f是与半导体元件5a～5f分别对应地配置的。驱动装置110a将用于对端子10a及控制端子11a之间的电压(即，半导体元件5a的栅极电压)进行控制的电压脉冲信号输入至半导体元件5a的控制端子11a。

相同地，驱动装置110b～110f与半导体元件5b～5f的端子10b～10f、控制端子11b～11f连接，将用于对半导体元件5b～5f的栅极电压进行控制的电压脉冲信号分别向控制端子11b～11f输入。

由此，对半导体元件5a～5f进行通断控制以使得它们作为三相逆变器的上桥臂及下桥臂进行动作。即，在独立地使u～w相电路101～103动作的使用方式(下面，也称为“独立使用”)中，能够由电力半导体装置100#构成三相逆变器。具体而言，由u相电路101的半导体元件5a及5b形成三相逆变器的u相的上桥臂及下桥臂，并且由v相电路102的半导体元件5c及5d形成三相逆变器的v相的上桥臂及下桥臂，并且，由w相电路103的半导体元件5e及5f形成三相逆变器的w相的上桥臂及下桥臂。

在图3中示出电力半导体装置100#的第2使用方式(并联连接使用)时的驱动装置的配置例。

参照图3，在第2使用方式中，在多个相的电路101～103的一部分或全部之间输出端子相互连接而短路。在图3的例子中，由于输出端子43～45短路，从而u～w相电路101～103被并联连接而共同地进行动作。

具体而言，半导体元件5a、5c、5e在高电源端子41和通过输出端子43～45相互连接的输出节点n1～n3之间并联连接。并且，半导体元件5b、5d、5f在低电源端子42和输出节点n1～n3之间并联连接。

上桥臂的半导体元件5a、5c、5e的端子10a、10c、10e被共同连接在一起，与驱动装置110x连接。相同地，半导体元件5a、5c、5e的控制端子11a、11c、11e被共同连接在一起，与驱动装置110x连接。其结果，由来自驱动装置110x的电压脉冲信号共同地控制半导体元件5a、5c、5e的栅极电压。即，驱动装置110x能够以形成半桥逆变器的上桥臂的方式对并联连接的上桥臂的半导体元件5a、5c、5e的通断共同地进行控制。

相同地，下桥臂的半导体元件5b、5d、5f的端子10b、10d、10f被共同连接在一起，与驱动装置110y连接。相同地，半导体元件5b、5d、5f的控制端子11b、11d、11f被共同连接在一起，与驱动装置110y连接。其结果，由来自驱动装置110y的电压脉冲信号共同地控制半导体元件5b、5d、5f的栅极电压。即，驱动装置110y能够以形成半桥逆变器的下桥臂的方式对并联连接的下桥臂的半导体元件5b、5d、5f的通断共同地进行控制。

这样，对于在独立使用时作为三相逆变器进行动作的电力半导体装置100#，也能够通过输出端子43～45的接线、以及与驱动装置110的接线而以并联连接的方式进行使用，由此作为半桥逆变器或多相逆变器的1个相的电路而使用。通过灵活地进行这样的转用，可以提高用户便利性。

但是，在并联连接使用时，在并联连接的多个半导体元件之间，由于配线的杂散电感及控制电极的寄生电容，栅极电压有可能变得不均衡。具体而言，通过对由上述杂散电感及上述寄生电容形成的lc电路并联连接而成的lc谐振电路，施加用于使多个半导体元件进行通断的电压脉冲信号，从而有可能会由于栅极电压的谐振而在栅极电压之间产生不均衡。并且，由于由制造波动、布局引起的配线长度差，上述lc谐振电路有可能会成为并联连接了不均衡的lc的结构。

如果由于这样的lc谐振电路的谐振现象，而难以对并联连接的多个半导体元件的每一者的控制电极(栅极)的电压一致地进行控制，则有可能使流过各半导体元件的电流变得不均匀，产生发热集中在特定的半导体元件等问题。

如果产生这样的现象，则有可能由于栅极电压的差异，并联连接的多个半导体元件的电流变得不均匀，产生发热集中在特定的半导体元件等问题。因此，在本实施方式中，对用于使得上述问题不会发生且可以实现并联连接使用的电力半导体装置的结构进行说明。

(实施方式涉及的电力半导体装置的结构)

图4是说明实施方式1涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

将图4与图1进行比较，实施方式1涉及的电力半导体装置100a与对比例的电力半导体装置100#相比，不同点在于还具备与半导体元件5a～5f分别对应地配置的控制端子20a～20f、以及内置栅极电阻30a～30f。由于电力半导体装置100a的其它部分的结构与对比例涉及的电力半导体装置100#相同，因此不重复详细的说明。

控制端子20a～20f与控制端子11a～11f相同地，能够从电力半导体装置100a的外部进行电接触。内置栅极电阻30a～30f配置于控制端子20a～20f和半导体元件5a～5f的控制电极(栅极)之间。即，控制端子20a～20f经由内置栅极电阻30a～30f与半导体元件5a～5f的控制电极(栅极)电连接。内置栅极电阻30a～30f可以通过电阻体的连接或配线材质的高电阻化等构成，以使得与控制端子11及半导体元件5的栅极之间的电阻值相比，控制端子20及半导体元件5的栅极之间的电阻值变高。

在电力半导体装置100a中，u相电路101、v相电路102及w相电路103与“第1相电路”对应，上桥臂的半导体元件5a、5c、5e与“第1半导体元件”对应，下桥臂的半导体元件5b、5d、5f与“第2半导体元件”对应。另外，控制端子20a～20f与“第1控制端子”对应，控制端子11a～11f与“第2控制端子”对应，内置栅极电阻30a～30f与“第1内置电阻”对应。

图5是在实施方式1涉及的电力半导体装置100a的第1使用方式(独立使用)下构成的驱动系统的电路图。

参照图5，驱动系统具备电力半导体装置100a及驱动装置110a～110f。在图5中，与图2相同地，为了使半导体元件5a～5f独立地通断而配置驱动装置110a～110f。

参照图5，驱动装置110a～110f与半导体元件5a～5f分别对应地配置。驱动装置110a～110f将用于对半导体元件5a～5f的栅极电压进行控制的电压脉冲信号输入至半导体元件5a～5f的控制端子11a～11f。另一方面，由于新设置的控制端子20a～20f不与驱动装置110连接，因此内置栅极电阻30a～30f不包含于在控制端子11a～11f和半导体元件5a～5f的栅极之间形成的电压脉冲信号的传送路径中。

因此，实施方式1涉及的电力半导体装置100a在第1使用方式(独立使用)时，能够通过驱动装置110a～110f，与对比例的电力半导体装置100#相同地对半导体元件5a～5f进行通断控制。

图6是在以实施方式1涉及的电力半导体装置100a的第2使用方式(并联连接使用)使用时构成的驱动系统的电路图。

参照图6，驱动系统具备电力半导体装置100a及驱动装置110x、110y。在图6中，与图3相同地，配置用于使上桥臂的半导体元件5a、5c、5e进行通断的驱动装置110x和用于使下桥臂的半导体元件进行通断的驱动装置110y。

通过将输出端子43～45与图3相同地短路，从而将输出节点n1～n3相互连接，将u～w相电路101～103并联连接。驱动装置110x与并联连接的上桥臂的半导体元件5a、5c、5e的控制端子20a、20c、20e共同连接在一起。相同地，驱动装置110y与并联连接的下桥臂的半导体元件5b、5d、5f的控制端子20b、20d、20f共同连接在一起。

由此，半导体元件5a、5c、5e与图3相同地，由来自驱动装置110x的电压脉冲信号而共同地进行通断控制，由此能够形成半桥逆变器或多相逆变器的1个相的电路的上桥臂元件。另外，半导体元件5b、5d、5f与图3相同地，由来自驱动装置110y的电压脉冲信号而共同地进行通断控制，由此能够形成半桥逆变器或多相逆变器的1个相的电路的下桥臂元件。

另一方面，在图6所示的并联连接使用时，来自驱动装置110x、110y的电压脉冲信号通过电力半导体装置100a内部的包含内置栅极电阻30a～30f的路径，从控制端子20a～20f向半导体元件5a～5f的栅极传送。因此，能够将内置栅极电阻30a～30f连接于用图3说明的相对于并联连接的多个半导体元件的栅极而形成的lc谐振电路。由此，能够通过栅极电阻值的增大来缓和栅极电压的变化，并且降低lc谐振电路中的锐度。其结果，通过抑制并联连接的多个半导体元件之间的栅极电压的不均衡，从而能够抑制电流的不均衡。

因此，根据实施方式1涉及的电力半导体装置100a的结构，在独立使用时，与对比例相同地使半导体元件5a～5f动作，另一方面，在并联连接使用时，能够使在并联连接而共同地受到通断控制的多个半导体元件流过的电流均衡化。

特别地，通过内置栅极电阻30a～30f而使栅极电阻增加，由此与从电力半导体装置100a的外部使用配线将栅极电阻追加连接于控制端子的情况相比，能够提高电流均衡化的效果。具体而言，能够避免以下情况，即，如果追加外部配线，则谐振频率伴随着由配线长度的增加导致的杂散电感的增大而降低，由此变得容易产生由谐振现象导致的电流不均衡。并且，无需将栅极电阻连接于外部，能够通过控制端子11、20与驱动装置110之间的接线的选择而在独立使用和并联连接使用之间切换，因此特别地，在布局限制大的用途中，能够提高用户便利性。

另外，在由谐振现象导致的电流不均衡的风险低的独立使用时，由于内置栅极电阻30a～30f不包含于来自驱动装置110a～110f的电压脉冲信号的路径中，因此能够通过使栅极电压快速变化，从而抑制通断损耗。此外，针对内置栅极电阻30a～30f的电阻值，能够根据电路模拟或全尺寸模型(mock-up)等的实机试验结果来设定最佳值。

实施方式1的变形例1.

在实施方式1的变形例1中，对实施方式1涉及的电力半导体装置100a的并联连接使用的其它例子进行说明。

图7是说明图4所示的电力半导体装置100a的与实施方式1不同的使用方式的电路图。

参照图7，电力半导体装置100a的结构与实施方式1相同，但控制端子11a～11f、20a～20f及输出端子43～45的连接方式与实施方式1不同。在实施方式1的变形例1中，通过电力半导体装置100a的半导体元件5a～5f的一部分的并联连接使用，能够构成升压斩波器及半桥逆变器。

在图7中，输出端子43及44被短路，与负载115连接。由此，在上桥臂中半导体元件5a及5c并联连接，在下桥臂中半导体元件5b及5d并联连接。

在u相电路101及v相电路102中，并联连接的上桥臂的半导体元件5a、5c的控制端子20a、20c共同地与驱动装置110ac连接。相同地，并联连接的下桥臂的半导体元件5b、5d的控制端子20b、20d共同地与驱动装置110bd连接。即，以半导体元件5a、5c彼此并联连接、半导体元件5b、5d彼此并联连接的方式使用。

另一方面，半导体元件5e的控制端子11e及半导体元件5f的控制端子11f分别与独立的驱动装置110e及驱动装置110f连接。即，w相电路103的半导体元件5e、5f没有与其它半导体元件5并联连接，被独立使用。

在电力半导体装置100a的外部，高电源端子41经由电容器116a与负载115连接。低电源端子42经由电容器116b与负载115连接。另外，在w相电路103的输出端子45和低电源端子42之间，串联连接电抗器113及直流电源114。

因此，通过w相电路103的半导体元件5e(上桥臂)及5f(下桥臂)、电抗器113及直流电源114，能够在低电源端子42及高电源端子41之间构成输出直流电压vo的升压斩波器。升压斩波器的输出电压可以控制为比直流电源114的输出电压高。

并且，通过并联连接的上桥臂的半导体元件5a、5c和下桥臂的半导体元件5b、5d，能够构成将直流电压vo变换为交流电压而供给至负载115的半桥逆变器。

如实施方式1的变形例所示，可以仅将内置于电力半导体装置100a的多个半导体元件中的一部分并联连接而使用。此时，针对并联连接的半导体元件及被独立使用的各半导体元件，与实施方式1相同地，也能够通过控制端子11、20和驱动装置110之间的接线的选择进行切换。并且，与实施方式1相同地，就并联连接的半导体元件而言，能够通过内置栅极电阻30抑制电流的不均匀，并且针对被独立使用的各半导体元件，能够抑制通断损耗而不会使栅极电阻过大。

实施方式1的变形例2.

图8是说明实施方式1的变形例2涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

参照图8，实施方式1的变形例2涉及的电力半导体装置100b与实施方式1涉及的电力半导体装置100a相比，不同点在于还具备b相电路104及输出端子46。由于电力半导体装置100b的其它部分的结构与电力半导体装置100a相同，因此不重复详细的说明。

b相电路104具有在电源线27及28之间经由输出节点n4串联连接的半导体元件5h及整流元件6g。在半导体元件5h，与半导体元件5a～5f的端子10a～10f、控制端子11a～11f、20a～20f以及内置栅极电阻30a～30f相同地配置端子10h、控制端子11h、20h以及内置栅极电阻30h。b相电路104与“第2相电路”对应，半导体元件5h与“第3半导体元件”对应。

在图8中，进一步记载了将电力半导体装置100b并联连接使用时的驱动系统的结构，但是，首先，对电力半导体装置100b的半导体元件5a～5h的独立使用进行说明。

在将电力半导体装置100b的半导体元件5a～5f、5h独立使用的情况下，如图19所示，半导体元件5a～5f、5h的控制端子11a～11f、11h分别与独立的驱动装置110a～110f及110h连接。由此，按照输入至控制端子11a～11f、11h的独立的电压脉冲信号，半导体元件5a～5f、5h能够独立地通断，另外，输出端子43～46独立地与电力半导体装置100b的外部要素连接。

由此，能够通过由半导体元件5a～5f形成的u～w相电路101～103与图5相同地构成三相逆变器。并且，在b相电路104中，通过上桥臂的整流元件、下桥臂的被通断控制的半导体元件以及在高电源端子41和输出端子46之间连接的未图示的制动电阻的组合，能够构成对再生电力进行吸收的制动斩波器。

与此相对，在电力半导体装置100b的并联连接使用时，如图8所示，由于输出端子43～46被短路，因此经由相互连接的输出节点n1～n4，上桥臂的半导体元件5a、5c、5e被并联连接。并联连接的半导体元件5a、5c、5e由驱动装置110x共同地进行通断控制。就半导体元件5a、5c、5e而言，将来自驱动装置110x的电压脉冲信号输入至与内置栅极电阻30a、30c、30e连接的控制端子20a、20c、20e。

相同地，经由相互连接的输出节点n1～n4而并联连接的下桥臂的半导体元件5b、5d、5f、5h由驱动装置110y共同地进行通断控制。就半导体元件5b、5d、5f、5h而言，将来自驱动装置110y的电压脉冲信号输入至与内置栅极电阻30b、30d、30f、30h连接的控制端子20b、20d、20f、20h。

由此，就实施方式1的变形例2涉及的电力半导体装置100b而言，也能够通过并联连接使用而形成半桥逆变器或多相逆变器的1个相的电路的上桥臂元件及下桥臂元件。并且，在电力半导体装置100b中，与上桥臂相比下桥臂的并联连接的半导体元件的个数多。其结果，能够使用1个电力半导体装置(模块)，构成与上桥臂相比下桥臂的电流容量大的1个相的电路。

此外，优选将内置栅极电阻30b、30d、30f、30h的电阻值设为将4个半导体元件并联连接使用时的最佳值，因此能够设为与内置栅极电阻30a、30c、30e不同的电阻值。

另外，在电力半导体装置100b的b相电路104中，也可以设为如下结构，即，与图8的例子相反，在上桥臂配置能够通断控制的半导体元件，另一方面，在下桥臂配置整流元件。如上所述，根据实施方式1的变形例2涉及的电力半导体装置，通过单体状态下的并联连接使用，能够简单地构成在上桥臂及下桥臂之间电流容量不同的1个相的电路。

实施方式1的变形例3.

图9是说明实施方式1的变形例3涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

参照图9，实施方式1的变形例3涉及的电力半导体装置100c与实施方式1涉及的电力半导体装置100a相比，不同点在于替代半导体元件5a～5f及续流二极管6a～6f，具备由mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor)构成的半导体元件7a～7f。就mosfet而言，由于能够通过寄生二极管构成续流二极管，因此不需要对半导体元件7a～7f配置反并联连接的二极管。由此，能够减少内部配线，并且能够有助于电力半导体装置的小型化。

由mosfet构成的半导体元件7a～7f的每一者根据相对于源极(s)的栅极(g)的电压(栅极电压)，将作为主电极的漏极(d)及源极(s)之间导通或切断。相对于半导体元件7a～7f，也与图4中的半导体元件5a～5f相同地，设置端子10a～10f、控制端子11a～11f、20a～20f以及内置栅极电阻30a～30f。

因此，针对电力半导体装置100c，也能够通过控制端子11、20与驱动装置110之间的接线的选择，对与电力半导体装置100a相同的并联连接使用及独立使用进行切换。

此外，在实施方式1的变形例1、2中，能够将半导体元件5a～5f及续流二极管6a～6f替换为半导体元件7a～7f(mosfet)。或者，还可以将半导体元件5a～5f及续流二极管6a～6f替换为单片(monolithic)的反向导通igbt。

实施方式2.

在下面的实施方式中，对半导体元件的控制电极(栅极)和驱动装置之间的连接结构的变形进行说明。

图10是说明实施方式2涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

将图10与图4进行比较，实施方式2涉及的电力半导体装置100d与实施方式1涉及的电力半导体装置100a相比，不同点在于还具备内置栅极电阻31a～31f。由于电力半导体装置100d的其它部分的结构与电力半导体装置100a相同，因此不重复详细的说明。内置栅极电阻31a～31f与“第2内置电阻”对应。

对于实施方式2涉及的电力半导体装置100d，在独立使用时，与图5相同地，通过将半导体元件5a～5f的控制端子11a～11f连接于独立的驱动装置110a～110f，从而能够构成使半导体元件5a～5f独立地通断的驱动系统。另外，在并联连接使用时，与图6相同地，通过将输出端子43～45短路，并且将驱动装置110x连接于上桥臂的半导体元件5a、5c、5e的控制端子20a、20c、20e，将驱动装置110x连接于下桥臂的半导体元件5b、5d、5f的控制端子20b、20d、20f，从而能够构成使并联连接的多个半导体元件共同地通断的驱动系统。

内置栅极电阻31a～31f电连接于独立使用时所用的控制端子11a～11f和半导体元件5a～5f的控制电极(栅极)之间。即，相对于各半导体元件5的栅极，将独立连接使用时所用的控制端子11及内置栅极电阻31与并联连接使用时所用的控制端子20及内置栅极电阻30并联连接。

内置栅极电阻31a～31f也能够通过电阻体的连接或配线材质的高电阻化等构成。内置栅极电阻31a～31f构成为具有比并联连接使用时的内置栅极电阻30a～30f低的电阻值。能够通过根据电路模拟或全尺寸模型等的实机试验结果来决定使半导体元件5a～5f独立通断时的栅极电阻的最佳值，从而对内置栅极电阻31a～31f的电阻值进行设定。

根据实施方式2涉及的电力半导体装置100d，除了实施方式1的效果之外，在独立使用时及并联连接使用时这两者，无需从电力半导体装置的外部连接电阻元件，能够抑制独立使用时的通断损耗、以及并联连接使用时的半导体元件之间的电流的不均衡。

此外，也可以通过向实施方式1的变形例1及2的结构与图10相同地进一步对内置栅极电阻31a～31f进行连接，从而与实施方式2进行组合。例如，如图20所示的电力半导体装置100db那样，能够以与图10相同的方式，相对于图8所示的电力半导体装置100b的半导体元件5h的控制电极(栅极)，设置内置栅极电阻30h、31h及控制端子11h、20h。

实施方式3.

图11是说明实施方式3涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

将图11与图4进行比较，实施方式3涉及的电力半导体装置100e与实施方式1涉及的电力半导体装置100a相比，不同点在于还具备内置栅极电阻31a～31f，并且替代内置栅极电阻30a～30f，配置内置栅极电阻32a～32f。内置栅极电阻31a～31f与实施方式2相同地电连接于独立使用时所用的控制端子11a～11f和半导体元件5a～5f的控制电极(栅极)之间。内置栅极电阻32a～32f连接于控制端子20a～20f与位于控制端子11a～11f及内置栅极电阻31a～31f之间的节点na～nf之间。由于电力半导体装置100e的其它部分的结构与电力半导体装置100a相同，因此不重复详细的说明。

即，在电力半导体装置100e中，控制端子20a～20f与“第1控制端子”对应，控制端子11a～11f与“第2控制端子”对应，内置栅极电阻32a～32f与“第1内置电阻”对应，内置栅极电阻31a～31f与“第2内置电阻”对应。

对于实施方式3涉及的电力半导体装置100e，也能够在独立使用时，与图5相同地，将半导体元件5a～5f的控制端子11a～11f连接于独立的驱动装置110a～110f。另外，在并联连接使用时，与图6相同地，能够将输出端子43～45短路，并且将驱动装置110x连接于上桥臂的半导体元件5a、5c、5e的控制端子20a、20c、20e，将驱动装置110y连接于下桥臂的半导体元件5b、5d、5f的控制端子20b、20d、20f。

在电力半导体装置100e中，独立使用时所用的控制端子11a～11f与实施方式2相同地，经由内置栅极电阻31a～31f，与半导体元件5a～5f的控制电极(栅极)连接。因此，内置栅极电阻31a～31f构成为具有如使半导体元件5a～5f独立通断时的栅极电阻的最佳值那样的电阻值。

另一方面，并联连接使用时所用的控制端子20a～20f经由串联连接的内置栅极电阻32a～32f及31a～31f，与半导体元件5a～5f的控制电极(栅极)连接。因此，内置栅极电阻32的电阻值能够设定为使得内置栅极电阻31及32的电阻值与实施方式1中的内置栅极电阻30相等。

如上所述，就实施方式3涉及的电力半导体装置100e而言，能够通过与图5相同的接线，将用于使半导体元件5a～5f独立进行通断的电压脉冲信号输入至控制端子11a～11f，由此构成实现与实施方式2相同的独立使用的驱动系统。并且，在并联连接使用时，能够通过与图6相同的接线，针对并联连接的多个半导体元件，以不会产生由栅极电压的谐振导致的电流不均衡的方式对栅极电阻进行调整，在此基础上，构成共同地对上述半导体元件进行通断控制的驱动系统。

并且，能够使内置栅极电阻32a～32f的电阻值及耗电量比图4(实施方式1)及图10(实施方式2)中的内置栅极电阻30a～30f的电阻值及耗电量小。因此，内置栅极电阻32a～32f与内置栅极电阻30a～30f相比，能够小型化。

其结果，针对与实施方式2相同地，为了使独立使用时及并联连接使用时这两者的栅极电阻最优化而配置内置电阻的结构，与实施方式2相比，能够实现小型化。

此外，也可以通过向实施方式1的变形例1及2的结构与图11相同地对内置栅极电阻31a～31f、32a～32f进行连接，从而与实施方式3进行组合。例如，如图21所示的电力半导体装置100eb所示，能够以与图11相同的方式，相对于图8所示的电力半导体装置100b的半导体元件5h的控制电极(栅极)，设置内置栅极电阻31h、32h及控制端子11h、20h。

实施方式4.

图12是说明实施方式4涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

将图12与图4进行比较，实施方式4涉及的电力半导体装置100f与实施方式1涉及的电力半导体装置100a相比，不同点在于替代独立使用时所用的控制端子11a～11f，具备控制端子21a～21f及内置栅极电阻35a～35f。内置栅极电阻35a～35f连接于控制端子21a～21f和半导体元件5a～5f的控制电极(栅极)之间。因此，相对于各半导体元件5的栅极，将控制端子20及内置栅极电阻30与控制端子21及内置栅极电阻35并联连接。由于电力半导体装置100f的其它部分的结构与电力半导体装置100a相同，因此不重复详细的说明。

即，在电力半导体装置100f中，控制端子20a～20f与“第1控制端子”对应，控制端子21a～21f与“第2控制端子”对应，内置栅极电阻30a～30f与“第1内置电阻”对应，内置栅极电阻35a～35f与“第2内置电阻”对应。内置栅极电阻35a～35f也能够通过电阻体的连接或配线材质的高电阻化等构成。

在图13中表示出在实施方式4涉及的电力半导体装置100f的并联连接使用时构成的驱动系统的电路图。

参照图13，在并联连接使用时的驱动系统中，与图6相同地，就上桥臂的半导体元件5a、5c、5e而言，端子10a、10c、10e及控制端子20a、20c、20e与驱动装置110x连接。相同地，就下桥臂的半导体元件5b、5d、5f而言，端子10b、10d、10f及控制端子20b、20d、20f与驱动装置110y连接。

因此，在并联连接使用时，通过具有与实施方式1相同的电阻值的内置栅极电阻30，设定用于抑制并联连接的多个半导体元件之间的电流不均衡的产生的栅极电阻。

另一方面，在图14中表示出在实施方式4涉及的电力半导体装置100f的独立使用时构成的驱动系统的电路图。

参照图14，在独立使用时的驱动系统中，各半导体元件5的控制端子20及21通过电力半导体装置100f外部的接线而短路。并且，半导体元件5a～5f与图5相同地，端子10a～10f及被短路的控制端子21a～21f及20a～20f与驱动装置110a～110f连接。

因此，独立使用时的半导体元件5a～5f的栅极电阻通过内置栅极电阻30及35的并联连接而构成。因此，能够对内置栅极电阻35的电阻值进行设定，以使得该并联连接下的电阻值成为实施方式2中的内置栅极电阻31的电阻值，即，独立使用时的栅极电阻的最佳值。

此外，内置栅极电阻30的电阻值是与并联连接使用时的最佳值对应地决定的，并且比应通过并联连接实现的电阻值(内置栅极电阻31的电阻值)高。因此，能够将内置栅极电阻35的电阻值作为变量而实现独立使用时的栅极电阻的最佳值。

如上所述，就实施方式4涉及的电力半导体装置100f而言，在图13及图14所示的并联连接使用及独立使用这两者中，能够与实施方式2相同地设定栅极电阻。

并且，能够使内置栅极电阻35a～35f的耗电量比图10(实施方式2)及图11(实施方式3)中的内置栅极电阻31a～31f的耗电量小。因此，内置栅极电阻35a～35f与内置栅极电阻31a～31f相比，能够小型化。其结果，针对为了使独立使用时及并联连接使用时这两者的栅极电阻最优化而配置内置电阻的结构，与实施方式2相比，能够实现小型化。

此外，也能够通过向实施方式1的变形例1及2的结构与图12相同地对控制端子20a～20f及内置栅极电阻35a～35f进行连接，从而与实施方式4进行组合。例如，如图22所示的电力半导体装置100fb那样，能够以与图12相同的方式，相对于图8所示的电力半导体装置100b的半导体元件5h的控制电极(栅极)，设置内置栅极电阻30h、35h及控制端子20h、21h。

实施方式5.

图15是说明实施方式5涉及的电力半导体装置的结构的电路图。

将图15与图4进行比较，实施方式5涉及的电力半导体装置100g与实施方式1涉及的电力半导体装置100a相比，不同点在于还具备控制端子25a～25f。控制端子25a～25f与控制端子20a～20f及内置栅极电阻30a～30f之间的节点naa～nff电连接。即，相对于内置栅极电阻30a～30f，控制端子20a～20f及25a～25f被并联连接。由于电力半导体装置100g的其它部分的结构与电力半导体装置100a相同，因此不重复详细的说明。

即，在电力半导体装置100g中，也是控制端子20a～20f与“第1控制端子”对应，控制端子11a～11f与“第2控制端子”对应，内置栅极电阻30a～30f与“第1内置电阻”对应。并且，控制端子25a～25f与“第3控制端子”对应。

在图16中表示出在实施方式5涉及的电力半导体装置100g的并联连接使用时构成的驱动系统的电路图。

参照图16，在并联连接使用时的驱动系统中，与图6相同地，就上桥臂的半导体元件5a、5c、5e而言，端子10a、10c、10e及控制端子20a、20c、20e与驱动装置110x连接。相同地，就下桥臂的半导体元件5b、5d、5f而言，端子10b、10d、10f及控制端子20b、20d、20f与驱动装置110y连接。

因此，在并联连接使用时，通过具有与实施方式1相同的电阻值的内置栅极电阻30，设定用于抑制并联连接的多个半导体元件之间的电流不均衡的产生的栅极电阻。

在图17中表示出在实施方式5涉及的电力半导体装置100g的独立使用时构成的驱动系统的电路图。

参照图17，在独立使用时的驱动系统中，与图5相同地，驱动装置110a～110f与半导体元件5a～5f的端子10a～10f及控制端子20a～20f连接。并且，在独立使用时，在电力半导体装置100f的外部，进一步将电阻元件40a～40f连接于控制端子25a～25f和控制端子11a～11f之间。电阻元件40a～40f与“外部电阻元件”对应。

在独立使用时，各半导体元件5的栅极电阻通过内置栅极电阻30和在外部连接的电阻元件40的并联连接而构成。因此，在外部连接的电阻元件40的电阻值能够设定为与实施方式4中的内置栅极电阻35的电阻值相同。由此，能够将由内置栅极电阻30和在外部连接的电阻元件40的并联连接形成的电阻值设定为独立使用时的栅极电阻的最佳值。

在实施方式5涉及的电力半导体装置100g中，在并联连接使用及独立使用这两者中，就各半导体元件5而言，控制端子20及端子10与驱动装置110连接。即，在并联连接使用及独立使用之间驱动装置110及电力半导体装置100g之间的接线状态是相同的，能够根据是否对电阻元件40进行外部连接，而对并联连接使用及独立使用进行切换。

如上所述，就实施方式5涉及的电力半导体装置100g而言，针对图16及图17所示的并联连接使用及独立使用这两者，能够与实施方式4相同地设定栅极电阻。并且，在驱动装置110及半导体元件5之间的接线状态相同的情况下，能够根据是否在并未连接驱动装置110的控制端子11及25之间连接外部电阻，与实施方式4相比更容易地对并联连接使用及独立使用进行切换。其结果，能够实现用户便利性的提高。

此外，也能够通过相对于实施方式1的变形例1及2的结构，与图15相同地对控制端子25a～25f进行配置，从而与实施方式5进行组合。例如，如图23所示的电力半导体装置100gb那样，能够以与图15相同的方式，相对于图8所示的电力半导体装置100b的半导体元件5h的控制电极(栅极)，设置内置栅极电阻30h及控制端子11h、20h、25h。

另外，在实施方式2～5以及实施方式2～5与实施方式1的变形例1、2的组合中，与实施方式1的变形例3相同地，也能够将半导体元件5及续流二极管6替换为由mosfet构成的半导体元件7(图9)、或单片的反向导通igbt。

并且，在上述实施方式1～5中，说明了相对于各相电路的半导体元件，共同地应用了用于应对并联连接使用的结构的例子，但也可以仅针对多个相的电路的一部分，应用本实施方式涉及的结构。

例如，也可以如在图18作为变形例而示出的电力半导体装置100h那样，在图7所示的实施方式1的变形例1(电力半导体装置100a)的结构的基础上，针对w相电路103的半导体元件5e、5f，并不将它们设为并联连接使用的对象，而是与对比例(图1)相同地，仅设置端子10e、10f及控制端子11e、11f，不配置控制端子20及内置栅极电阻30。在图18的电力半导体装置100h中，u相电路101及v相电路102与“多个第1相电路”对应。

即，就应用本实施方式的电力半导体装置而言，只要并联地配置多个具有实施方式1～5所涉及的用于并联连接使用的结构的“第1相电路”即可，其它结构可以是任意的。

针对本发明的实施方式进行了说明，但应当认为本次公开的实施方式在所有方面都只是例示，并不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书表示，意在包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。