电力变换装置的制作方法

本发明涉及具备功率半导体开关元件的电力变换装置，尤其涉及根据功率半导体开关元件的工作温度来调整该功率半导体开关元件的驱动能力的电力变换装置。

背景技术：

已知有与igbt等功率半导体开关元件在同一芯片内形成有温度检测用的二极管的ipm(intelligentpowermodule，智能功率模块)。在该主ipm中，检测二极管的两端电压，并基于该两端电压的大小来检测同一芯片内的igbt的工作温度。并且，根据所检测到的温度来改变对igbt进行驱动的电流的大小，进而调整igbt的驱动能力(例如，参照专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2013-219633号公报

技术实现要素：

技术问题

在专利文献1所记载的技术中，基于二极管的两端电压的大小，始终检测igbt的工作温度。因此，在时间上连续地调整驱动能力。

但是，关于该方案而言，存在着igbt的开关噪声、例如igbt的接通时的噪声容易与二极管的两端电压重叠的课题。因此，关于根据igbt的温度而对驱动能力的调整，有可能发生因噪声的影响而引起的误工作。

本发明是鉴于上述情形而实现的，其目的在于提供可以降低功率半导体开关元件的开关噪声的影响而根据该功率半导体开关元件的工作温度来调整驱动能力的电力变换装置。

技术方案

为了达到上述的目的，本发明的一个方面的电力变换装置具备：功率半导体开关元件，其通过进行开关而对负载供给恒定的电力，且根据来自外部的控制电路的控制信号而进行接通、关断；以及驱动电路，其检测所述功率半导体开关元件的工作温度，并根据检测结果来改变对该功率半导体开关元件进行驱动的电流的大小，所述驱动电路具备温度检测部，所述温度检测部从所述外部的控制电路被输入控制信号，并在与该控制信号相应的时刻检测所述功率半导体开关元件的工作温度。

此外，为了达到上述的目的，本发明的另一方面的电力变换装置具备：功率半导体开关元件，其通过进行开关而对负载供给恒定的电力，且根据来自外部的控制电路的控制信号而进行接通、关断；以及驱动电路，其检测所述功率半导体开关元件的工作温度，并根据检测结果来改变对该功率半导体开关元件进行驱动的电流的大小，所述驱动电路具备温度检测部，所述温度检测部被输入与来自所述外部的控制电路的控制信号不同且基于该控制信号生成的第二控制信号，并在与该第二控制信号相应的时刻检测所述功率半导体开关元件的工作温度。

根据以上的构成，不是始终进行功率半导体开关元件的工作温度的检测，而是在与来自外部的控制电路的控制信号相应的时刻进行。通过在预定的时刻、例如功率半导体开关元件关断的时刻检测工作温度，与始终检测工作温度的情况比较，功率半导体开关元件的开关噪声的影响变小。因此，可以降低功率半导体开关元件的开关噪声的影响而改变对该功率半导体开关元件进行驱动的电流的大小。

技术效果

根据本发明，可以降低功率半导体开关元件的开关噪声的影响而根据该功率半导体开关元件的工作温度来调整驱动能力。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的电力变换装置的整体结构的电路图。

图2是表示图1所示的选择电路32的结构的具体例子的电路图。

图3是表示图1所示的锁存电路33的结构的具体例子的电路图。

图4是表示本发明的第二实施方式的电力变换装置的整体结构的电路图。

图5是表示本发明的另一实施方式的电力变换装置的整体结构的电路图。

图6是表示本发明的其他实施方式的电力变换装置的整体结构的电路图。

符号说明

1ipm(电力变换装置)，2功率半导体芯片，3ic芯片，4控制电路，21igbt，22二极管，31温度检测部，32选择电路，33锁存电路，34开关部，35驱动部，36反相放大器，37a/d变换器，311、312比较器，313、314滤波电路，351差动放大器，352n型mosfet，353、354关断用mosfet，355、356p型mosfet，c1电容器，cl第二信号线，ctl控制端，g地线，r1至r8电阻，sw1至sw3开关，s信号线，s1、s2控制信号，vref1、vref2基准电压源，vcc电源，vcc2、vcc3电压源

具体实施方式

以下，关于本发明的各实施方式的电力变换装置，参照附图详细地进行说明。本发明的特征在于，关于根据功率半导体开关元件的工作温度而对其驱动能力的调整，采用能够降低该功率半导体开关元件的开关噪声、例如功率半导体开关元件的接通时的噪声的影响的电路结构这一点。以下，对各实施方式进行说明。

(第一实施方式)

(结构)

本实施方式的ipm(intelligentpowermodule)1例如是应用于工业用机器人的接头、电梯或商务用空调的电力变换装置，且如图1所示，构成为主要包括功率半导体芯片2和ic芯片3。

功率半导体芯片2例如在同一芯片内形成有igbt21和多个二极管22。igbt21根据从ic芯片3对栅极施加的驱动信号而导通，从集电极通过发射极对未图示的负载供给恒定的电力。此外，igbt21的发射极还连接于后述的ic芯片3的接地线g。在功率半导体芯片2内的区域中，多个二极管22形成于与igbt21的形成区域不同且适于igbt21的温度检测的区域。该多个二极管22串联地连接，一个二极管22的阳极连接于电源vcc，并且连接于后述的ic芯片3，其他的二极管22的阴极接地。由ic芯片3监测因igbt21的开关动作而产生的多个二极管22的电压降，由此检测形成于同一芯片内的igbt21的工作温度。

ic芯片3是根据igbt21的工作温度而改变对该igbt21进行驱动的电流的大小的驱动电路，ic芯片3主要具备温度检测部31、开关部34和驱动部35。

温度检测部31检测多个二极管22的两端电压，通过监测该两端电压来检测igbt21的工作温度。该温度检测部31具备第一比较器311、第二比较器312、分别连接于第一比较器311及第二比较器312的输出端的第一滤波电路313及第二滤波电路314、选择电路32和锁存电路33。

第一比较器311的反相输入端子介由元件保护用的电阻r1连接于多个二极管22的阳极，非反相输入端子连接于具有与预定温度对应的电压值的基准电压源vref1的正极端。基准电压源vref1的负极端接地。

第二比较器312的反相输入端子介由电阻r1连接于多个二极管22的阳极，非反相输入端子连接于基准电压源vref2的正极端，该基准电压源vref2具有对应于与第一比较器311的预定温度不同的预定温度的电压值。基准电压源vref2的负极端接地。

在第一比较器311及第二比较器312的各反相输入端子与电阻r1之间连接有用于所检测到的电压(多个二极管22的两端电压)的稳定化的电容器c1的一端。电容器c1的另一端接地。

第一比较器311及第二比较器312分别将所输入的多个二极管22的两端电压的值与基准电压源vref1及vref2的电压值进行比较，如果基准电压源vref1或vref2的电压值大，则输出h电平的输出信号，如果多个二极管22的两端电压的值大，则输出l电平的输出信号。

在本实施方式中，适当设定基准电压源vref1和基准电压源vref2的各自的电压值，以便第一比较器311和第二比较器312各自的输出信号与所检测的igbt21的工作温度区域中的不同区域相对应。例如，以成为vref1＞vref2的方式设定各基准电压源vref1、vref2，由此第一比较器311覆盖低温区域，第二比较器312覆盖高温区域。

具体地，在igbt21的工作温度低的情况下，流动了恒定电流时的多个二极管22的电压的下降小。因此，由于输入到第一比较器311及第二比较器312的各反相输入端子的该电压的值大于基准电压源vref1、vref2的电压值，所以第一比较器311及第二比较器312的输出信号都成为l电平。此外，在igbt21的工作温度高的情况下，流动了恒定电流时的多个二极管22的电压的下降大。因此，由于输入到第一比较器311及第二比较器312的各反相输入端子的该电压的值小于基准电压源vref1、vref2的电压值，所以第一比较器311及第二比较器312的输出信号都成为h电平。

第一滤波电路313及第二滤波电路314分别例如是数字滤波器，通过给予预定的延迟来除去第一比较器311及第二比较器312的输出信号中所含的预定的噪声成分。第一滤波电路313的输入端连接于第一比较器311的输出端子，第一滤波电路313的输出端连接于锁存电路33的低温侧输入端l。

同样地，第二滤波电路314的输入端连接于第二比较器312的输出端子，第二滤波电路314的输出端连接于锁存电路33的高温侧输入端h。

应予说明，在图1中，示出了分别以多级构成第一滤波电路313及第二滤波电路314的例子，但是滤波器的级数是任意的，可以设定适宜的数目以便得到期望的效果。

选择电路32将来自后述的锁存电路33的输出信号选择性地供给于开关部34。将该选择电路32的结构的一例示于图2。如图2所示，该选择电路32包含逻辑ic而构成，具备第一至第三反相器(非门)321至323、和nand门324。

第一反相器321的输入端连接于锁存电路33的低温侧输出端tl，第一反相器321的输出端连接于选择电路32的第一输出端vl。

第二反相器322的输入端连接于锁存电路33的高温侧输出端th，第二反相器322的输出端连接于nand门34的一个输入端。应予说明，锁存电路33的高温侧输出端th还连接于选择电路32的第二输出端vh。

第三反相器323的输入端连接于nand门324的输出端，第三反相器323的输出端连接于选择电路32的第三输出端vm。

nand门324的另一个输入端连接于锁存电路33的低温侧输出端tl。

在igbt21的工作温度低的情况下，如上所述，从锁存电路33的低温侧输出端tl输入的信号、即第一比较器311的输出信号为l电平，此外从锁存电路33的高温侧输出端th输入的信号、即第二比较器312的输出信号为l电平。在此情况下，根据图2所示的电路结构，仅从第一输出端vl输出h电平的信号，从第二输出端vh及第三输出端vm输出l电平的信号。

此外，在igbt21的工作温度高的情况下，如上所述，从锁存电路33的低温侧输出端tl输入的信号为h电平，此外从锁存电路33的高温侧输出端th输入的信号为h电平。在此情况下，根据图2所示的电路结构，仅从第二输出端vh输出h电平的信号，从第一输出端vl及第三输出端vm输出l电平的信号。

在除此以外的情况下，例如在从锁存电路33的低温侧输出端tl输入的信号为h电平且从锁存电路33的高温侧输出端输入的信号为l电平的情况下，根据图2所示的电路结构，仅从第三输出端vm输出h电平的信号，从第一输出端vl及第二输出端vh输出l电平的信号。该情况与igbt21的工作温度是由低的温度和高的温度确定的温度区域中的中间的温度的情况相对应。

返回到图1，锁存电路33检测来自外部的控制电路4的控制信号s1(如后所述，使igbt21截止的信号)，并在igbt21截止的时刻，将所检测到的igbt21的工作温度锁存。将该锁存电路33的结构的一例示于图3。如图3所示，该锁存电路33包含逻辑ic而构成，具备第一d锁存器331和第二d锁存器332。

第一d锁存器331的d(数据)输入连接于第一滤波电路313的输出端，第一d锁存器331的c(时钟)输入连接于信号线s。经由信号线s在c输入被供给来自外部的控制电路4的上述控制信号s1。此外，第一d锁存器331的q输出是锁存电路33的低温侧输出端tl，该第一d锁存器331的q输出连接于上述的第一反相器321的输入端。

同样地，第二d锁存器332的d输入连接于第二滤波电路314的输出端，第二d锁存器332的c输入连接于信号线s，上述控制信号s1经由该信号线s供给于c输入。此外，第二d锁存器332的q输出是锁存电路33的高温侧输出端th，该第二d锁存器332的q输出连接于第二反相器322的输入端及选择电路32的第二输出端vh。

采用这样的结构的锁存电路33，在下一次从外部的控制电路4经由信号线s在c输入供给h电平的控制信号s1(使igbt21截止的信号)之前，保持之前输入了h电平的控制信号s1的时刻时的从第一比较器311及第二比较器312等输出的输出信号的状态。即，从igbt21一次截止起到下一次截止为止，锁存电路33的输出固定。关于该锁存电路33的工作的详情，在后面描述。

返回到图1，开关部34具备第一开关sw1至第三开关sw3、串联地连接而形成电阻分压电路的电阻r2至r4、电压源vcc2，并根据来自选择电路32的输出使各开关sw1至sw3导通。由电阻r2至r4形成的电阻分压电路的一端连接于电压源vcc2，另一端介由电阻r5连接于接地线g而接地。第一开关sw1至第三开关sw3分别例如由将n沟道mosfet与p沟道mosfet并联地连接而成的cmos开关构成。

第一开关sw1的输入侧介由电阻r2至r4连接于电压源vcc2，输出侧连接于后述的差动放大器351的非反相输入端子。此外，以在第一比较器311及第二比较器312的输出信号都为l电平的情况下第一开关sw1导通的方式将第一开关sw1的一个mosfet的栅极连接于选择电路32的第一输出端vl。

第二开关sw2的输入侧介由电压降用的电阻r2连接于电压源vcc2，输出侧连接于差动放大器351的非反相输入端子。此外，以在第一比较器311及第二比较器312的输出信号都为h电平的情况下第二开关sw2导通的方式将第二开关sw2的一个mosfet的栅极连接于选择电路32的第二输出端vh。

第三开关sw3的输入侧介由电压降用的电阻r2及r3连接于电压源vcc2，输出侧连接于差动放大器351的非反相输入端子。此外，以在第一比较器311的输出信号为h电平且第二比较器312的输出信号为l电平的情况下第三开关sw3导通的方式将第三开关sw3的一个mosfet的栅极连接于选择电路32的第三输出端vm。

通过由电阻r2至r4形成的电阻分压电路，在第一开关sw1导通了的情况下，对差动放大器351的非反相输入端子施加最低的电压，在第二开关sw2导通了的情况下，对差动放大器351的非反相输入端子施加最高的电压，在第三开关sw3导通了的情况下，对差动放大器351的非反相输入端子施加最低的电压与最高的电压之间的中间电压。这些分别与igbt21的工作温度在预定的工作温度区域中为低的温度的情况、为高的温度的情况、为低的温度与高的温度的中间温度的情况相对应。应予说明，适当设定电阻r2至r4的各自的电阻值，以便得到期望的电阻分压效果。

最低的电压施加于差动放大器351的非反相输入端子的情况是第一开关sw1导通了的情况，但是这如参照图2所说明的那样，是仅从选择电路32的第一输出端vl输出了h电平的信号的情况。换言之，这是第一比较器311及第二比较器312的输出信号都为l电平的情况、即igbt21的工作温度低的情况。

此外，最高的电压施加于差动放大器351的非反相输入端子的情况是第二开关sw2导通了的情况，但是这如参照图2所说明的那样，是仅从选择电路32的第二输出端vh输出了h电平的信号的情况。换言之，这是第一比较器311及第二比较器312的输出信号都为h电平的情况、即igbt21的工作温度高的情况。

施加中间电压的情况同样地是仅从选择电路32的第三输出端vm输出了h电平的信号的情况，该情况是igbt21的工作温度为由低温和高温确定的温度区域中的中间温度的情况。

驱动部35根据igbt21的工作温度而改变对该igbt21进行驱动的电流的大小，进而调整igbt21的驱动能力。该驱动部35具备差动放大器351、n型mosfet352、关断用mosfet353、354、电源vcc、形成与电源vcc连接的电流镜电路的p型mosfet355、356、和电阻r6。关于该驱动部35，详情例如在日本特开2013-219633号公开公报中有说明，所以在此省略对于其整体的详细说明，而以下对与本实施方式相关的点进行说明。

作为与本实施方式相关的点，说明关断用mosfet353。关断用mosfet353例如由n型的mosfet构成，且其漏极介由电流镜电路连接于电源vcc，并且连接于igbt21的栅极，所述电流镜电路是由p型mosfet355、356形成的电路。关断用mosfet353的源极介由接地线g接地。此外，关断用mosfet353的栅极连接于信号线s。通过经由信号线s对栅极供给h电平的控制信号s1，从而关断用mosfet353导通，使igbt21的栅极与地之间导通。由此，将蓄积到了igbt21的栅极的电荷引出而使igbt21截止。另一方面，当经由信号线s对栅极施加了l电平的控制信号s1的情况下，关断用mosfet353截止，将igbt21的栅极与地之间的导通切断。

供给于关断用mosfet353的栅极的控制信号s1与供给于上述的锁存电路33的c输入的控制信号s1相同，所以igbt21截止的时刻与锁存电路33将表示所检测到的igbt21的工作温度的信号锁存的时刻大体一致。

(工作)

接着，说明采用了以上的结构的ipm1的工作。在此，尤其是以选择电路32及锁存电路33的工作为重点来进行说明。

在温度检测部31中，在第一比较器311及第二比较器312的反相输入端子施加多个二极管22的两端电压。例如，在igbt21的工作温度为低温的情况下，如上所述，第一比较器311及第二比较器312的输出信号都为l电平。这些l电平的输出信号经由第一滤波电路313及第二滤波电路314输入到图3所示的锁存电路33的低温侧输入端l及高温侧输入端h。

第一比较器311的l电平的输出信号输入于第一d锁存器331的d输入，第二比较器312的l电平的输出信号输入于第二d锁存器332的d输入。在此，对图1所示的、从外部的控制电路4输入了使igbt21截止的控制信号s1的情况进行说明。通过该控制信号s1施加于关断用mosfet353的栅极，从而关断用mosfet353导通，igbt21的栅极的电荷经由该关断用mosfet353被引出，进而igbt21截止。

该控制信号s1经由信号线s还供给于图3所示的锁存电路33中的第一d锁存器331的c输入及第二d锁存器332的c输入。使常关型的关断用mosfet353导通的控制信号s1为h电平。即，在使igbt21截止的时刻，h电平的控制信号s1还供给于锁存电路33。

在控制信号s1为h电平的情况下，锁存电路33中的第一d锁存器331的d输入及第二d锁存器332的d输入的值直接成为q输出，所以从低温侧输出端tl、高温侧输出端th输出上述的l电平的状态的信号。

接着，在将igbt21导通的情况下，需要使关断用mosfet353截止，所以从外部的控制电路4对第一d锁存器331的c输入及第二d锁存器332的c输入供给l电平的控制信号s1。在该情况下，第一d锁存器331及第二d锁存器332在c＝l时，保持曾经c＝h时的最后时的状态。即，在下一次为了使igbt21截止而从外部的控制电路4供给h电平的控制信号s1之前，从锁存电路33的低温侧输出端tl及高温侧输出端th输出的输出信号保持原样地输出在之前igbt21截止了的时刻时的输出信号。这样，基于通过锁存电路33保持的输出信号，利用选择电路32、开关部34及驱动部35来调整igbt21的驱动能力。即，在下一次输入h电平的控制信号s1之前，igbt21的驱动能力固定。

(作用、效果)

如以上所说明，根据本实施方式，关于根据igbt21的工作温度而对该igbt21的驱动能力的调整(改变对igbt21进行驱动的电流的大小)，可以降低igbt21的开关的影响。具体地，锁存电路33在控制信号s1为h电平时将表示igbt21的工作温度的第一比较器311及第二比较器312的输出信号锁存。在控制信号s1为h电平的情况下，关断用mosfet353将蓄积到igbt21的栅极的电荷引出而使igbt21截止。并且，锁存电路33在下一次被输入h电平的控制信号s1之前，持续输出所锁存的第一比较器311及第二比较器312的输出信号。在下一次根据igbt21的工作温度而改变对igbt21进行驱动的电流的大小时，反映下一次将igbt21截止时所检测到的工作温度。由于基于这样的检测结果来改变对igbt21进行驱动的电流的大小，所以不易受到igbt21的开关噪声、例如接通时的噪声的影响。

(第二实施方式)

接着，说明第二实施方式。在第一实施方式中，例如在选择电路32和/或锁存电路33中将表示igbt21的工作温度的信号作为数字信号来进行处理。但是，本发明不限定于这样的结构，也可以采用对表示igbt21的工作温度的模拟信号进行处理的电路结构。以下，对采用了这样的电路结构的第二实施方式进行说明。对于与第一实施方式相同或同样的构成要素标注相同的参考编号，并省略其详细的说明。

(结构)

如图4所示，与第一实施方式的不同之处在于，ipm1的温度检测部31具备反相放大器36和a/d变换器37来代替第一比较器311及第二比较器312、第一滤波电路313及第二滤波电路314、锁存电路33及选择电路32。该结构的情况下，能够省略开关部34。

反相放大器36以模拟的信号的形式检测、获取igbt21的工作温度。该反相放大器36的非反相输入端子与预定的电压源vcc3的正极端连接。该预定的电压源vcc3的负极端接地。此外，反相放大器36的反相输入端子介由电阻r7连接于电阻r1。该反相输入端子还介由作为反馈电阻的电阻r8形成反馈环。适当设定电阻r7及r8的电阻值，以便得到适于igbt21的工作温度的检测的期望的放大率。

a/d变换器37将从反相放大器36输出的模拟信号变换为数字信号，并将变换得到的数字信号供给于驱动部35的差动放大器351。该a/d变换器37的输入端连接于反相放大器36的输出端子，该a/d变换器37的输出端连接于差动放大器351的反相输入端子。此外，a/d变换器37的控制端ctl连接于信号线s，经由该信号线s从外部的控制电路4向a/d变换器37的控制端ctl输入与第一实施方式同样的控制信号s1。

a/d变换器37在所输入的控制信号s1为h电平的时刻，进行采样保持。更详细地，a/d变换器37构成为，若h电平的控制信号s1输入于控制端ctl，则在此时执行的a/d变换处理结束了之后，不进行以后的a/d变换，而是持续输出最后的a/d变换结果(数字信号)直至下一个h电平的控制信号s1输入为止。

控制信号s1为h电平的时刻是将igbt21的栅极的电荷引出而使igbt21截止的时刻。即，a/d变换器37的采样保持的时刻是igbt21截止的时刻。

(作用、效果)

如以上所说明，根据本实施方式，a/d变换器37对在igbt21截止的时刻得到的a/d变换结果进行采样保持，并将所采样保持的a/d变换结果持续输出到驱动部35，直至igbt21下一次截止的时刻为止。因此，与第一实施方式同样地，所检测到的igbt21的工作温度是在igbt21截止的时刻得到的温度，且与该检测结果相应的信号被持续供给到驱动部35，直至igbt21下一次截止的时刻为止。因此，由驱动部35进行的与所检测的igbt21的工作温度相应的驱动能力的调整是固定的，直至下一次igbt21截止而反映新的检测结果为止。由此，能够得到与第一实施方式同样的作用、效果。

此外，与第一实施方式比较，由于能够将ic芯片3整体的电路结构简化，所以还可得到例如能够将ic芯片3的制造工艺简化等优点。

(其他实施方式)

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，而只要不背离其技术的范围，就可以进行各种应用、改变。

(1)例如，在第二实施方式中，说明了从外部的控制电路4经由与第一实施方式同样的信号线s对a/d变换器37的控制端ctl输入控制信号s1的情况。但是，本发明并不限定于该情况。例如，考虑下述情况：若因ic芯片3的芯片布局的限制而从同一信号线s对用于使igbt21关断的关断用mosfet353和a/d变换器37双方输入同一控制信号s1，则a/d变换器37的采样保持的时刻有可能受到同一芯片内的其他元件的噪声的影响。在希望满足以a/d变换器37的采样保持的时刻的精度为重的期望的情况下，也可以采用图5所示的结构。

如图5所示，在该ipm1中，设置信号线s之外的、用于对a/d变换器37的控制端ctl输入控制信号s2的第二信号线cl。决定a/d变换器37的采样保持的时刻的控制信号s2例如是基于控制信号s1而生成且与控制信号s1同步的信号，与上述的实施方式同样地使a/d变换器37在igbt21截止的时刻进行采样保持。

(2)同样地，如图6所示，针对第一实施方式的结构，也能够在供给用于使igbt21截止的控制信号s1的信号线s之外设置第二信号线cl，经由该第二信号线cl对锁存电路33的c输入供给控制信号。

(3)此外，在第一实施方式中，说明了锁存电路33具备第一d锁存器331及第二d锁存器332的情况，但是本发明并不限定于该情况。例如，也可以代替第一d锁存器331及第二d锁存器332而使用第一d触发器及第二d触发器。在该情况下，优选使用与第一实施方式不同，在控制信号s1的信号电平下降的时刻、即控制信号s1从h电平变化为l电平的时刻保存d输入的d触发器。由于控制信号s1从h电平变化为l电平的时刻是igbt21从截止状态转变为导通状态的时刻，所以如果为这种d触发器，则能够保存表示在igbt21截止的状态下所检测的温度的信号，并基于该保存的信号改变对igbt21进行驱动的电流的大小，直至下一次控制信号s1的信号电平从上升到下降为止，能够得到与第一实施方式同样的作用、效果。

(4)此外，在上述的实施方式中，作为功率半导体开关元件，以igbt21为例进行了说明，但是本发明并不限定于该情况。例如在电力容量可以比igbt21小并且要求比igbt21高速的开关的用途下，也可以代替igbt21，而使用功率mosfet。