專(zhuān)利名稱(chēng)：具有自導(dǎo)通晶體管和自截止晶體管的半導(dǎo)體電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有自導(dǎo)通晶體管和自截止晶體管的半導(dǎo)體電路裝置，所述自導(dǎo)通晶體管和自截止晶體管分別具有負(fù)載路徑和操控接線端子并且它們的負(fù)載路徑串聯(lián)。
背景技術(shù)：
這樣的半導(dǎo)體電路裝置例如由EP 0 063 749 Bl公開(kāi)。在該已知的電路裝置中， 作為自導(dǎo)通部件的n-JFET與作為自截止部件的n-MOSFET串聯(lián)，其中JFET的控制接線端子與MOSFET的與JFET遠(yuǎn)離的負(fù)載接線端子連接。這樣的具有JFET和MOSFET的級(jí)聯(lián)電路可以用于開(kāi)關(guān)電負(fù)載。在此，操控信號(hào)僅需提供給M0SFET，因?yàn)镴FET的開(kāi)關(guān)狀態(tài)由于所闡釋的連接始終跟隨MOSFET的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這樣的半導(dǎo)體電路裝置的耐壓強(qiáng)度基本上由JFET的耐壓強(qiáng)度確定。MOSFET的耐壓強(qiáng)度僅需如此高，使得該MOSFET能夠截止為了截止JFET所需的操控電壓。DE 10 2006 029 928 Bl描述了一種n-JFET和n-MOSFET的級(jí)聯(lián)電路，其中設(shè)有用于JFET的單獨(dú)的操控電路。與JFET串聯(lián)的MOSFET僅僅用作保護(hù)元件，該保護(hù)元件在JFET 的操控電路中發(fā)生故障的情況下應(yīng)當(dāng)確?？煽康仃P(guān)斷JFET。在操控電路無(wú)故障時(shí)持續(xù)導(dǎo)通地操控MOSFET。在該電路裝置中，柵極電路——即其中為了對(duì)JFET進(jìn)行導(dǎo)通操控流動(dòng)充電電流而為了對(duì)JFET進(jìn)行截止操控流動(dòng)放電電流的電路——包括M0SFET。在此，兩個(gè)晶體管之間的連接線路的寄生電感以及MOSFET的內(nèi)部寄生電感負(fù)面地作用于用于對(duì)JFET進(jìn)行導(dǎo)通和截止操控的開(kāi)關(guān)過(guò)程，尤其是負(fù)面地作用于開(kāi)關(guān)速度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種具有自截止晶體管和自導(dǎo)通晶體管的半導(dǎo)體電路裝置，在該半導(dǎo)體電路裝置中不出現(xiàn)以上所述的問(wèn)題。該任務(wù)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路裝置解決。本發(fā)明的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體電路裝置，具有第一功率類(lèi)型的自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件，其具有負(fù)載路徑和操控接線端子；以及與第一功率類(lèi)型互補(bǔ)的第二功率類(lèi)型的自截止半導(dǎo)體部件，其具有負(fù)載路徑和操控接線端子，該自截止半導(dǎo)體部件的負(fù)載路徑與第一半導(dǎo)體部件的負(fù)載路徑串聯(lián)。此外，半導(dǎo)體電路裝置還包括第一操控電路，其連接在第一半導(dǎo)體部件的操控接線端子和第一半導(dǎo)體部件(1)的布置在第一和第二半導(dǎo)體部件之間的負(fù)載路徑接線端子之間；以及第二操控電路，其連接在第二半導(dǎo)體部件的控制接線端子和第二半導(dǎo)體部件的布置在第一和第二半導(dǎo)體部件之間的負(fù)載路徑接線端子之間。在所述半導(dǎo)體電路裝置中，用于自截止半導(dǎo)體部件的操控電路不通過(guò)該自截止半導(dǎo)體部件延伸，使得自截止半導(dǎo)體部件的寄生電感和/或電容可以不負(fù)面地作用于自導(dǎo)通部件的操控。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一半導(dǎo)體部件是JFET并且第二半導(dǎo)體部件是MOSFET或者IGBT。第一半導(dǎo)體部件可以是η導(dǎo)通部件并且第二半導(dǎo)體部件可以是P導(dǎo)通部件，或者相反。根據(jù)另一示例提供半導(dǎo)體電路裝置的自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件由第一半導(dǎo)體材料構(gòu)成并且自截止半導(dǎo)體部件由第二半導(dǎo)體材料構(gòu)成，其中第一半導(dǎo)體材料例如是碳化硅(SiC) 或氮化鎵(GaN)并且第二半導(dǎo)體材料例如是硅。這樣的半導(dǎo)體電路裝置將諸如SiC或GaN 的半導(dǎo)體材料(但借助所述半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)自截止部件是困難的)的在開(kāi)關(guān)速度和耐壓強(qiáng)度方面的有利特性與硅(硅能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的自截止部件)的良好加工特性結(jié)合在一起。


以下根據(jù)附圖進(jìn)一步闡釋實(shí)施例。附圖用于闡釋基本原理，從而僅僅示出理解基本原理所需的特征。在附圖中，只要沒(méi)有其他說(shuō)明，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件和具有相同意義的信號(hào)。圖1示出具有自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件和自截止半導(dǎo)體部件的級(jí)聯(lián)電路以及具有去耦合元件的電路裝置的實(shí)施例，所述自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件和自截止半導(dǎo)體部件分別具有操控電路。圖2示出去耦合元件的實(shí)施例。圖3示出半導(dǎo)體電路裝置的實(shí)施例，其中操控電路具有共同的供電電壓。圖4示意性地示出操控電路的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路裝置的實(shí)施例的電路圖。該半導(dǎo)體電路裝置包括第一功率類(lèi)型的自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件1，該自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件1具有操控接線端子11和在第一負(fù)載路徑接線端子12與第二負(fù)載路徑接線端子13之間延伸的負(fù)載路徑。此外，該半導(dǎo)體電路裝置包括與第一功率類(lèi)型互補(bǔ)的第二功率類(lèi)型的自截止半導(dǎo)體部件2，該自截止半導(dǎo)體部件2具有操控接線端子21和在第一負(fù)載路徑接線端子22和第二負(fù)載路徑接線端子23之間延伸的負(fù)載路徑。兩個(gè)半導(dǎo)體部件1、2的負(fù)載路徑12-13、22-23串聯(lián)，兩個(gè)半導(dǎo)體部件1、2由此形成級(jí)聯(lián)電路。自導(dǎo)通部件1在所示示例中構(gòu)造為自導(dǎo)通晶體管，尤其是構(gòu)造為n-JFET，并且自截止部件2在該示例中構(gòu)造為自截止晶體管，尤其是構(gòu)造為自截止(enhancement增強(qiáng)型)) MOSFET。然而，將JFET用作自導(dǎo)通部件并且將MOSFET用作自截止部件僅應(yīng)被理解為示例。 因此，作為自導(dǎo)通部件1也可以使用自導(dǎo)通(cbpletion (耗盡型))M0SFET并且作為自截止部件2也可以使用雙極型晶體管或者IGBT。此外，還存在可以將自導(dǎo)通和自截止部件1、 2的功率類(lèi)型互換的可能性，也就是說(shuō)，作為自導(dǎo)通部件使用ρ導(dǎo)通部件并且作為自截止部件使用η導(dǎo)通部件。此外，該半導(dǎo)體電路裝置具有用于操控自導(dǎo)通部件1的第一操控電路3和用于操控自截止部件2的第二操控電路4。第一操控電路3被構(gòu)造用于產(chǎn)生用于自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件1的操控電壓Vgl或操控電流Igl。為此，操控電路3連接在自導(dǎo)通部件的操控接線端子11和第一負(fù)載路徑接線端子12之間。在圖1中示出的n-JFET的情況下，操控接線端子
411形成柵極接線端子，第一負(fù)載路徑接線端子12形成源極接線端子并且第二負(fù)載路徑接線端子13形成漏極接線端子。操控電壓Vgl在該示例中對(duì)應(yīng)于JFET的柵極-源極電壓， 并且操控電流Igl對(duì)應(yīng)于JFET的柵極電流。第二操控電路4被構(gòu)造用于產(chǎn)生用于自截止半導(dǎo)體部件2的操控電壓Vg2。為此， 該操控電路4連接在操控接線端子21和第一負(fù)載路徑接線端子22之間。在圖1中示出的 P-MOSFET中，操控接線端子21形成柵極接線端子，第一負(fù)載路徑接線端子22形成源極接線端子并且第二負(fù)載路徑接線端子23形成漏極接線端子。由第二操控電路4產(chǎn)生的操控電壓Vg2對(duì)應(yīng)于MOSFET的柵極-源極電壓。第一負(fù)載路徑接線端子或源極接線端子12、22與操控電路3、4連接，并且在根據(jù)圖1的半導(dǎo)體電路裝置中分別布置在兩個(gè)半導(dǎo)體部件1、2之間。在所示示例中，負(fù)載路徑接線端子12、22直接地彼此導(dǎo)電連接。然而可選地，也存在在第一負(fù)載路徑接線端子12、22 之間設(shè)置其他部件——例如電阻部件或者二極管——的可能性。參照?qǐng)D1，該電路裝置還包括具有第一和第二接線端子51、52的去耦合元件5，該去耦合元件5連接在自導(dǎo)通部件1的操控接線端子11和操控電位的節(jié)點(diǎn)之間。該操控電勢(shì)被選擇為使得在對(duì)自截止半導(dǎo)體部件2進(jìn)行截止操控的情況下可以通過(guò)去耦合元件5來(lái)對(duì)自導(dǎo)通部件1進(jìn)行截止操控。在圖1中示出的示例中，該操控電勢(shì)的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于自截止部件2的第二負(fù)載路徑接線端子23。具有自導(dǎo)通和自截止部件1、2的半導(dǎo)體電路裝置可以用作電負(fù)載Z的開(kāi)關(guān)。為此， 半導(dǎo)體部件1、2的負(fù)載路徑的串聯(lián)電路在正的供電電位V+和負(fù)的供電電位或參考電位GND 的端子之間與負(fù)載Z串聯(lián)，如在圖1中通過(guò)虛線示出的那樣。在所示示例中，該半導(dǎo)體電路裝置用作低端開(kāi)關(guān)(Low-Side-khalter)，也就是連接在負(fù)載Z和參考電位GND之間。在該情形下應(yīng)當(dāng)指出該半導(dǎo)體電路裝置當(dāng)然也可以用作高端開(kāi)關(guān)(High-Side-khalter)，也就是連接在正的供電電位V+和負(fù)載之間。當(dāng)然也存在設(shè)置兩個(gè)這樣的半導(dǎo)體電路裝置的可能性，這兩個(gè)半導(dǎo)體電路裝置連接成半橋或逆變器。這些半導(dǎo)體電路裝置中的第一個(gè)在此情況下連接在正的供電電位的端子和半橋的輸出端之間，而這些半導(dǎo)體電路裝置中的第二個(gè)連接在輸出端和負(fù)的供電電位或參考電位的端子之間。自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件1和自截止半導(dǎo)體部件2可以通過(guò)操控電路3、4被彼此獨(dú)立地導(dǎo)通操控或者截止操控。對(duì)于在圖1中示出的作為自導(dǎo)通部件1的n-JFET的示例，操控電壓Vgl為了對(duì)JFET 1進(jìn)行導(dǎo)通操控例如是零或者正電壓，并且為了對(duì)JFET進(jìn)行截止操控是柵極接線端子11和源極接線端子12之間的負(fù)電壓。對(duì)于作為自截止部件2的p-MOSFET， 操控電壓Vg2為了對(duì)部件進(jìn)行導(dǎo)通操控是柵極接線端子21和源極接線端子22之間的負(fù)電壓，并且為了對(duì)部件進(jìn)行截止操控是零或者正電壓。在該半導(dǎo)體電路裝置中，出于安全原因存在自截止部件2、第二操控電路4和去耦合元件5。這些電路部件應(yīng)當(dāng)在出現(xiàn)阻止通過(guò)自導(dǎo)通部件1的操控電路3對(duì)該自導(dǎo)通部件 1進(jìn)行截止操控的故障時(shí)或者在第一操控電路的電壓供給不足以或者尚不足以實(shí)現(xiàn)自導(dǎo)通晶體管的截止操控時(shí)引起自導(dǎo)通部件1的截止操控。后者例如在半導(dǎo)體電路裝置啟動(dòng)時(shí)是這樣的情況，也就是說(shuō)，在電壓已經(jīng)施加在負(fù)載路徑上然而操控電路3的供電電壓不足夠或者尚不足夠的階段期間是這樣的情況。在半導(dǎo)體電路裝置的正常運(yùn)行狀態(tài)中——也就是說(shuō)無(wú)故障的運(yùn)行狀態(tài)中，通過(guò)第二操控電路4持續(xù)導(dǎo)通地操控自截止部件2。用于開(kāi)關(guān)負(fù)載 Z的對(duì)半導(dǎo)體電路裝置的導(dǎo)通和截止操控或接通和關(guān)斷在無(wú)故障的運(yùn)行狀態(tài)中僅僅通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)通過(guò)第一操控裝置3對(duì)自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件1進(jìn)行導(dǎo)通和截止操控或接通和關(guān)斷。自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件1例如由作為半導(dǎo)體材料的碳化硅(SiC)或者氮化鎵(GaN)構(gòu)成。與硅部件相比，由這些半導(dǎo)體材料構(gòu)成的部件的特征在于在給定的接通電阻下耐壓強(qiáng)度更高并且開(kāi)關(guān)速度更高。然而在這些技術(shù)中，自截止部件僅僅可在運(yùn)行和可靠性方面以一定限制進(jìn)行制造。自截止半導(dǎo)體部件2例如由硅構(gòu)成。由硅構(gòu)成的自截止半導(dǎo)體部件可以高的可靠性或低的無(wú)故障性制造。雖然與由SiC或者GaN構(gòu)成的部件相比，硅部件具有更高的接通電阻。然而，在圖1所示的電路中，可以選擇具有非常低的耐壓強(qiáng)度的自截止部件2，使得該自截止部件2的接通電阻也幾乎不起作用。自截止部件2的耐壓強(qiáng)度僅須如此高，使得該部件能夠接受截止自導(dǎo)通部件1所需的操控電壓。自導(dǎo)通部件1和自截止部件2不可避免地具有寄生電感，所述寄生電感在圖1中對(duì)于自導(dǎo)通部件1以L12、L13表示并且對(duì)于自截止部件2以L22、Lm表示。這些寄生電感例如通過(guò)部件內(nèi)部中的金屬化和布線形成并且此外還可以包括殼體(其中集成有部件)的接合線和接線引腳的電感。在該情形下應(yīng)當(dāng)注意為了降低這樣的電感，兩個(gè)部件也可以集成在共同的殼體中，但是在分離的半導(dǎo)體本體中。半導(dǎo)體部件的操控電路中的電感——尤其是對(duì)于半導(dǎo)體電路裝置的開(kāi)關(guān)過(guò)程重要的自導(dǎo)通部件1的操控電路中的電感，可以負(fù)面地影響部件的開(kāi)關(guān)特性。因此，寄生電感可以例如阻止操控電流Igl的快速變化，而這對(duì)于快速地接通或關(guān)斷部件1而言是必需的。 此外，寄生電感與寄生電容(未示出)一起導(dǎo)致操控電路中的振蕩，所述振蕩同樣可以影響自導(dǎo)通部件1的快速接通或關(guān)斷。此外，負(fù)載電路中的寄生電感——即負(fù)載電流流過(guò)的電路中的寄生電感，例如在圖中示出的電感L12、L13、L22、L23，在例如恰好在接通和關(guān)斷SiC部件或GaN部件時(shí)可能出現(xiàn)的快速電流變化的情況下導(dǎo)致負(fù)載電路中的感應(yīng)電壓。所述感應(yīng)電壓可以根據(jù)接線配置 (例如，點(diǎn)12的位置)也在操控電路或柵極電路的電網(wǎng)中起作用并且因此反作用于直接在自導(dǎo)通晶體管1上起作用的控制電壓，由此可以出現(xiàn)反作用于快速開(kāi)關(guān)過(guò)程的負(fù)反饋效用。 負(fù)載電路中的電感以及電流斜度越大，該效應(yīng)越顯著。在圖1中示出的電路裝置中，通過(guò)如下方式使操控電路中的寄生電感最小化操控電路1連接在操控接線端子11和第一負(fù)載路徑接線端子12之間，使得操控電路雖然在源極接線端子12處包括寄生電感L12，但不像已知的這種電路那樣也包括自截止部件2的寄生電感。如果在半導(dǎo)體電路裝置中檢測(cè)到自導(dǎo)通晶體管1的操控方面的故障，則通過(guò)自截止晶體管2的操控電路4來(lái)截止地操控該自截止晶體管2。同時(shí)嘗試通過(guò)第一操控電路截止地操控自導(dǎo)通晶體管1，其中由第一操控電路3中的故障決定地，所提供的操控電壓Vgl 可能不足以可靠地截止自導(dǎo)通晶體管1。隨著自截止晶體管2的截止操控，自導(dǎo)通晶體管1 的源極接線端子12處的電位上升，其中自導(dǎo)通晶體管1的柵極接線端子11處的電位通過(guò)去耦合元件5保持在自截止晶體管2的漏極接線端子處的電位上，也就是說(shuō)在所示示例中保持在參考電位上。由此可靠地截止自導(dǎo)通晶體管1。
出于安全原因，將自導(dǎo)通晶體管1和自截止晶體管2的操控進(jìn)行為使得在自截止晶體管2已經(jīng)導(dǎo)通時(shí)才可以對(duì)自導(dǎo)通晶體管1進(jìn)行導(dǎo)通操控。否則，可以具有比自導(dǎo)通晶體管更低的耐壓強(qiáng)度的自截止晶體管2可能由于在供電電位端子V+、GND之間施加的負(fù)載電壓而損壞或破壞。此外，在自導(dǎo)通晶體管1已經(jīng)截止或者在第一操控電路3位于應(yīng)當(dāng)進(jìn)行自導(dǎo)通晶體管1的截止操控的開(kāi)關(guān)狀態(tài)中時(shí)才截止地操控自截止晶體管2。如果為此提供的操控電壓Vgl不足夠，則已經(jīng)截止地操控的自截止晶體管2與去耦合元件5 —起負(fù)責(zé)整個(gè)半導(dǎo)體電路裝置的可靠截止。同樣的情況適用于電路啟動(dòng)時(shí)，也就是說(shuō)，在通過(guò)負(fù)載路徑12-13及22-23的串聯(lián)電路施加負(fù)載電壓之后的階段期間，如果第一操控電路3的供電電壓仍不足以產(chǎn)生自導(dǎo)通晶體管1的截止操控所需的操控電壓Vgl，則使用同樣的情況。自截止晶體管2在此時(shí)刻是截止的并且與去耦合元件5—起負(fù)責(zé)自導(dǎo)通晶體管1的可靠截止。通過(guò)第一和第二操控電路3、4對(duì)自導(dǎo)通晶體管1和自截止晶體管2的導(dǎo)通和截止操控例如根據(jù)由中央控制電路6 (以虛線示出)提供的控制信號(hào)S3、S4來(lái)進(jìn)行。該控制電路6例如是控制和監(jiān)視半導(dǎo)體電路裝置的運(yùn)行的微控制器。當(dāng)然存在將控制電路6和操控電路設(shè)置在共同的集成電路中的可能性?？刂齐娐?通過(guò)控制信號(hào)S3、S4負(fù)責(zé)以上所述的運(yùn)行方式，即在自導(dǎo)通晶體管1的截止操控之后才對(duì)自截止晶體管2進(jìn)行導(dǎo)通操控并且在自導(dǎo)通晶體管1已經(jīng)截止或者其操控電路3位于應(yīng)當(dāng)截止自導(dǎo)通晶體管的狀態(tài)中時(shí)才重新截止自截止晶體管2。可以向控制電路6輸送確定半導(dǎo)體電路裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)信號(hào)Sin。控制電路6將該開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)S3、S4，其中在正常運(yùn)行狀態(tài)中持續(xù)導(dǎo)通地操控自截止晶體管2并且自導(dǎo)通晶體管1根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)Sin導(dǎo)通或者截止——即接通或者關(guān)斷。該半導(dǎo)體電路裝置對(duì)“外”表現(xiàn)得如同自截止(normally-off (常閉))半導(dǎo)體部件，也就是說(shuō)，如同自截止的MOSFET或者IGBT?？刂菩盘?hào)S3、S4例如是可以分別取接通電平和關(guān)斷電平的二值控制信號(hào)，其中在控制信號(hào)S3、S4的接通電平時(shí)通過(guò)相關(guān)晶體管的控制電路3、4對(duì)該晶體管進(jìn)行導(dǎo)通操控并且在關(guān)斷電平時(shí)對(duì)該晶體管進(jìn)行截止操控。如所述那樣，在半導(dǎo)體電路裝置的正常運(yùn)行狀態(tài)中持續(xù)導(dǎo)通地操控自截止晶體管2。在電路啟動(dòng)時(shí)，自截止晶體管2在自導(dǎo)通晶體管1通過(guò)其操控電路3被可靠地截止操控之前首先保持截止。這樣的啟動(dòng)狀態(tài)可以通過(guò)控制電路6例如通過(guò)分析第一操控電路3的供電電壓來(lái)檢測(cè)。如果該供電電壓不足以可靠地截止操控自導(dǎo)通晶體管1，則自截止晶體管2首先保持截止。如果在半導(dǎo)體電路裝置的運(yùn)行期間檢測(cè)到以下故障第一操控電路3的供電電壓下降，則通過(guò)自導(dǎo)通晶體管1的操控電路3截止地操控該自導(dǎo)通晶體管1，并且隨后截止地操控自截止晶體管。理想地，在第一操控電路的供電電壓下降到該供電電壓不再足以產(chǎn)生用于截止操控的操控電壓Vgl以前就進(jìn)行自導(dǎo)通晶體管1的截止操控。在對(duì)自截止晶體管 2進(jìn)行截止之后，該自截止晶體管2在供電電壓繼續(xù)下降時(shí)負(fù)責(zé)自導(dǎo)通晶體管1保持可靠地截止。然而，自截止晶體管2也可以在自導(dǎo)通晶體管1的操控電壓Vgl的幅度不再足以可靠地截止該晶體管1時(shí)負(fù)責(zé)自導(dǎo)通晶體管的截止操控。參照?qǐng)D2A，去耦合元件5例如是通過(guò)由控制電路6提供的另一控制信號(hào)S5操控的開(kāi)關(guān)元件。例如在檢測(cè)到半導(dǎo)體電路裝置的有故障的運(yùn)行狀態(tài)(或者啟動(dòng))時(shí)對(duì)該開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行導(dǎo)通操控。參照?qǐng)D2B，去耦合元件5也可以實(shí)現(xiàn)為整流元件、尤其是二極管，該整流元件被連接為使得自導(dǎo)通晶體管1的操控接線端子處的電位僅僅可以比自截止晶體管2的漏極接線端子處的電位或參考電位高出該二極管的導(dǎo)通電壓的值。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體電路裝置的實(shí)施例，其中第一和第二操控電路3、4 具有共同電壓源7的形式的共同電壓供給裝置。該電壓源7為第一和第二操控電路3、4提供供電電壓VeD。該供電電壓由控制電路(在圖3中未示出)監(jiān)視，以便實(shí)現(xiàn)以上所述的安全功能。因此這樣的共同電壓供給裝置的設(shè)置是可行的，因?yàn)榈谝缓偷诙倏仉娐?、4分別提供參考第一負(fù)載路徑接線端子12、22處的電位的操控電壓Vgl、Vg2。這些負(fù)載路徑接線端子在實(shí)施例中直接彼此導(dǎo)通地連接，使得操控電壓Vgl、Vg2在此情況下是參考共同參考點(diǎn)的操控電壓。用于兩個(gè)操控電路3、4的共同電壓供給裝置的設(shè)置有助于降低實(shí)現(xiàn)該半導(dǎo)體電路裝置時(shí)的電路成本。操控電路3、4在所示示例中分別包括驅(qū)動(dòng)電路33、34，其中驅(qū)動(dòng)電路33、34中的每一個(gè)具有操控輸入端、操控輸出端以及供電電壓接線端子。驅(qū)動(dòng)電路33、34的供電電壓接線端子與提供供電電壓VeD的共同電壓源7連接。分別向驅(qū)動(dòng)電路33、34的輸入端輸送控制信號(hào)S3、S4中的一個(gè)。第一驅(qū)動(dòng)電路33的操控輸出端與第一操控電路3的第一輸出端31連接，并且第一驅(qū)動(dòng)電路33的第一供電電壓接線端子與第一操控電路3的第二輸出端32連接。第一操控電路3通過(guò)輸出端31、32連接在自導(dǎo)通晶體管1的操控接線端子11和第一負(fù)載路徑接線端子12之間。在接線端子31、32之間施加自導(dǎo)通晶體管1的操控電壓Vgl。以相應(yīng)的方式，第二驅(qū)動(dòng)電路34的操控輸出端與第二操控電路4的第一輸出端41 連接，并且第二驅(qū)動(dòng)電路34的第一供電電壓輸入端與第二操控電路4的第二輸出端42連接。第二操控電路4通過(guò)輸出端41、42連接在自截止晶體管2的操控接線端子21和第一負(fù)載路徑接線端子22之間。在接線端子41、42之間施加自截止晶體管2的操控電壓Vg2。驅(qū)動(dòng)電路33、34被構(gòu)造用于根據(jù)操控信號(hào)S3、S4來(lái)由供電電壓VeD產(chǎn)生操控電壓 VgU Vg2。電壓源7在所示示例中被連接為使得該電壓源7的正極與晶體管1、2的第一負(fù)載路徑接線端子12、22連接。驅(qū)動(dòng)電路33、34與電壓源7連接為使得驅(qū)動(dòng)電路33、34能夠由供電電壓Vra分別產(chǎn)生可以位于零和負(fù)電壓值之間的操控電壓，其中所述負(fù)電壓值的數(shù)值可以相應(yīng)于供電電壓Vra的數(shù)值。如所述那樣，n-JFET在操控電壓Vgl為零時(shí)導(dǎo)通并且在負(fù)的操控電壓Vgl時(shí)截止，而p-MOSFET在操控電壓Vg2為零時(shí)截止并且在負(fù)的操控電壓 Vg2時(shí)導(dǎo)通。作為驅(qū)動(dòng)電路33、34，能夠由供電電壓根據(jù)控制信號(hào)——例如控制信號(hào)S3、S4—— 產(chǎn)生用于晶體管的操控電壓的任意驅(qū)動(dòng)電路都是適合的。圖4簡(jiǎn)化地示出這樣的驅(qū)動(dòng)電路33、34的工作原理。驅(qū)動(dòng)電路33、34在此示例中具有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由控制信號(hào)S3、S4操控并且可以分別取兩個(gè)不同的開(kāi)關(guān)位置，其中在第一開(kāi)關(guān)位置中晶體管1、2的操控接線端子11、21與其第一負(fù)載路徑接線端子 12,22短接，使得操控電壓Vgl、Vg2分別是零，其中在此情況下自導(dǎo)通晶體管1被導(dǎo)通地操控并且自截止晶體管2被截止地操控。在第二開(kāi)關(guān)位置中，電壓源7如此連接在操控接線端子11或21和第一負(fù)載路徑接線端子12或22之間，使得操控電壓Vgl、Vg2分別是負(fù)電壓，這些負(fù)電壓的數(shù)值相應(yīng)于供電電壓Vra的數(shù)值。在此情況下自導(dǎo)通晶體管1截止并且自截止晶體管2導(dǎo)通。如果供電電壓Vra在啟動(dòng)時(shí)或者由于故障不足以截止地操控自導(dǎo)通晶體管1，則在第一驅(qū)動(dòng)器電路33的該開(kāi)關(guān)位置中可以通過(guò)自截止晶體管2的截止連同去耦合元件5產(chǎn)生操控電壓Vgl，通過(guò)該操控電壓Vgl自導(dǎo)通晶體管1截止。第一驅(qū)動(dòng)電路33 的“第二開(kāi)關(guān)位置”對(duì)應(yīng)于第一驅(qū)動(dòng)電路的應(yīng)當(dāng)截止地操控自導(dǎo)通晶體管1的狀態(tài)。在圖4中，開(kāi)關(guān)位置被選擇為使得轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分別位于第二開(kāi)關(guān)位置中，使得對(duì)于自導(dǎo)通晶體管的操控電壓Vgl有Vgl = -Vra并且對(duì)于自截止晶體管的操控電壓Vg2有Vg2 =-VeD。由此，自截止晶體管2導(dǎo)通并且自導(dǎo)通晶體管1截止。在此情形下應(yīng)當(dāng)指出，操控電壓可以通過(guò)基本上任意的方式由供電電壓Vra導(dǎo)出。因此，也可以通過(guò)合適的電路措施(例如分壓器)將操控電壓Vgl、Vg2的最大幅度調(diào)節(jié)為使得操控電壓Vgl、Vg2的所述最大幅度小于供電電壓的幅度。共同電壓源7是可以借助常規(guī)的電路裝置——例如充電泵——來(lái)實(shí)現(xiàn)的浮動(dòng)電壓源。最后應(yīng)當(dāng)指出，結(jié)合實(shí)施例闡述的特征也可以與其他實(shí)施例的特征組合，即使這在以上未明確地提及。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體電路裝置，其具有第一功率類(lèi)型的自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件(1 )，具有負(fù)載路徑和操控接線端子(11);與第一功率類(lèi)型互補(bǔ)的第二功率類(lèi)型的自截止半導(dǎo)體部件(2)，具有負(fù)載路徑和操控接線端子(21)，所述自截止半導(dǎo)體部件(2)的負(fù)載路徑與第一半導(dǎo)體部件的負(fù)載路徑串聯(lián)；第一操控電路(3)，其連接在第一半導(dǎo)體部件(1)的控制接線端子(11)和第一半導(dǎo)體部件(1)的布置在第一和第二半導(dǎo)體部件(1，2)之間的負(fù)載路徑接線端子(12)之間；第二操控電路(4)，其連接在第二半導(dǎo)體部件(2)的控制接線端子(21)和第二半導(dǎo)體部件(2)的布置在第一和第二半導(dǎo)體部件(1，2)之間的負(fù)載路徑接線端子(22)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中第一半導(dǎo)體部件(1)是JFET并且第二半導(dǎo)體部件(2)是MOSFET或者IGBT。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中第一半導(dǎo)體部件(1)是η導(dǎo)通部件并且第二半導(dǎo)體部件(2)是ρ導(dǎo)通部件。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中第一和第二操控電路(3，4)具有共同電壓源(7)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中去耦合元件(5)連接在第一半導(dǎo)體部件(1)的操控接線端子(11)和操控電位的節(jié)點(diǎn)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中操控電位的節(jié)點(diǎn)是第二半導(dǎo)體部件的與第一半導(dǎo)體部件(1)遠(yuǎn)離的負(fù)載路徑接線端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中去耦合元件是開(kāi)關(guān)元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中去耦合元件是整流元件。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件(1)由第一半導(dǎo)體材料構(gòu)成并且自截止半導(dǎo)體部件(2)由第二半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體電路裝置，其中第一半導(dǎo)體材料是碳化硅或氮化鎵并且第二半導(dǎo)體材料是硅。
全文摘要
描述了一種具有自導(dǎo)通晶體管和自截止晶體管的半導(dǎo)體電路裝置，其具有第一功率類(lèi)型的自導(dǎo)通半導(dǎo)體部件(1)；與第一功率類(lèi)型互補(bǔ)的第二功率類(lèi)型的自截止半導(dǎo)體部件(2)，其負(fù)載路徑與第一半導(dǎo)體部件的負(fù)載路徑串聯(lián)；第一操控電路(3)，其連接在第一半導(dǎo)體部件(1)的控制接線端子(11)和第一半導(dǎo)體部件(1)的布置在第一和第二半導(dǎo)體部件(1，2)之間的負(fù)載路徑接線端子(12)之間；第二操控電路(4)，其連接在第二半導(dǎo)體部件(2)的控制接線端子(21)和第二半導(dǎo)體部件(2)的布置在第一和第二半導(dǎo)體部件(1，2)之間的負(fù)載路徑接線端子(22)之間。
文檔編號(hào)H03K17/687GK102223144SQ201110060260
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者多梅斯 D., 延森 U. 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司