半导体装置及电力转换系统的制作方法

本申请说明书所公开的技术涉及用于对电路的误动作进行抑制的技术，该电路用于保护半导体开关元件不受到过电流的损害。

背景技术：

当前，在具备感测元件的半导体开关元件的过电流保护电路中，通过电阻等将感测元件输出的感测电流转换为感测电压，用于过电流的检测。

在感测电压超过一定阈值的情况下，通过过电流保护电路内的比较器对该感测电压进行检测。而且，通过对半导体开关元件的栅极进行断路，从而保护半导体开关元件不受到电路的过电流的损害。

但是，在绝缘栅型双极晶体管(insulatedgatebipolartransistor，即igbt)或金属-氧化膜-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，即mosfet)等半导体开关元件刚导通后及刚关断后，存在称为“米勒期间”的期间。

在上述米勒期间中，除了半导体开关元件的栅极驱动电流对栅极-发射极间进行充放电之外，半导体开关元件的栅极驱动电流对栅极-集电极间的电容进行充放电。因此，栅极-发射极间的电压恒定。

在半导体开关元件处于米勒期间的状态的情况下，与通常动作时相比感测电压倾向于增加。因此，通过设置低通滤波器等，防止由感测电压的增加导致的过电流保护电路的误动作。

例如，在专利文献1(日本专利第5726037号公报)中示出如下电路，即，在半导体开关元件刚导通后的米勒期间中，通过对过电流保护电路的阈值或感测电压进行调整，从而防止过电流保护电路的误动作。

另外，例如，在专利文献2(日本特开平5-276761号公报)中示出如下技术，即，针对由于并联连接的半导体开关元件的感测电压的上升而产生的过电流保护电路的误动作，通过着眼于其通断特性的不均匀性及反向恢复电流，从而在半导体开关元件的导通后及关断后的一定期间，通过半导体开关使感测电流进行旁路绕过。

专利文献1：日本专利第5726037号公报

专利文献2：日本特开平5-276761号公报

技术实现要素：

在当前的过电流保护电路中，着眼于半导体开关元件的刚导通后的米勒期间中的感测电压的上升，想出了防止过电流保护的误动作的手段。另一方面，并没有特别考虑到半导体开关元件刚关断后的米勒期间中的感测电压的上升。

这是因为与半导体开关元件的刚导通后的米勒期间中同样地，在半导体开关元件刚关断后的米勒期间中感测电压也上升，但通常，由于在半导体开关元件关断过程中屏蔽了过电流保护电路的检测，因此不会进行误动作。

但是，例如，如果处于在将半导体开关元件关断，紧接在该关断之后的米勒期间的中途或米勒期间刚结束后，半导体开关元件再次导通的动作模式，则有时半导体开关元件刚关断后的米勒期间中的感测电压的上升成为问题。

在这样的动作模式中，在半导体开关元件导通时也残留有在半导体开关元件刚关断后的米勒期间中发生了上升的感测电压。因此，在半导体开关元件导通的同时，在米勒期间中发生了上升的感测电压使过电流保护电路进行误动作。

这里，在上述专利文献2(日本特开平5-276761号公报)中，通过使半导体开关元件刚关断后的感测电流在一定期间进行旁路绕过，从而防止过电流保护电路的误动作。但是，在专利文献2(日本特开平5-276761号公报)中作为对象的是半导体开关元件的不均匀性或由反向恢复电流导致的感测电压的上升。由这些原因引起的感测电压的上升期间通常比米勒期间短。因此，在发生了上述那样的米勒期间中的感测电压的上升的情况下，如果通过专利文献2(日本特开平5-276761号公报)中的旁路绕过电路进行感测电流的旁路绕过动作，则旁路绕过期间的长度不充分。即，存在过电流保护电路进行误动作的风险。

本申请说明书所公开的技术就是为了解决以上所记载的问题而提出的，其目的在于提供如下技术，即，能够对由半导体开关元件刚关断后的米勒期间中的感测电压的上升导致的过电流保护电路的误动作进行抑制。

本申请说明书所公开的技术的第1方式具备：半导体开关元件；感测电阻，其将从在所述半导体开关元件流动的主电流分流出的感测电流转换为电压；过电流保护电路，其基于所述感测电压是否超过预先确定的阈值，输出用于对所述半导体开关元件的接通驱动及断开驱动进行控制的控制信号；以及二极管，其将所述感测电压钳位为使从所述过电流保护电路向所述半导体开关元件在断开驱动时输出的信号的电压加上正向电压而得到的电压，所述过电流保护电路在所述感测电压没有超过所述阈值的情况下，基于输入的信号而输出使所述半导体开关元件进行接通驱动的信号或使所述半导体开关元件进行断开驱动的信号作为所述控制信号，在所述感测电压超过所述阈值的情况下，输出使所述半导体开关元件进行断开驱动的信号作为所述控制信号。

本申请说明书所公开的技术的第2方式具备：电力转换装置，其包含上述半导体装置；电源，其与所述电力转换装置连接；以及负载，其与所述电力转换装置连接，并且所述电源的输出由所述电力转换装置转换而输入至所述负载。

本申请说明书所公开的技术的第3方式具备：半导体开关元件；感测电阻，其将从在所述半导体开关元件流动的主电流分流出的感测电流转换为电压；钳位电路，其对所述感测电压进行钳位；判定电路，其对所述感测电压是否超过预先确定的阈值进行判定；以及控制部，其基于所述判定电路的判定结果，对所述半导体开关元件的接通驱动及断开驱动、以及所述钳位电路的驱动进行控制，所述控制部在所述感测电压没有超过所述阈值的情况下，基于输入的信号使所述半导体开关元件进行接通驱动或断开驱动，在所述感测电压超过所述阈值的情况下，使所述半导体开关元件进行断开驱动，至少在所述半导体开关元件进行断开驱动的期间及该期间后预先确定的期间之内，使所述钳位电路对所述感测电压进行钳位。

本申请说明书所公开的技术的第4方式具备：电力转换装置，其包含上述半导体装置；电源，其与所述电力转换装置连接；以及负载，其与所述电力转换装置连接，并且所述电源的输出由所述电力转换装置转换而输入至所述负载。

发明的效果

本申请说明书所公开的技术的第1方式具备：半导体开关元件；感测电阻，其将从在所述半导体开关元件流动的主电流分流出的感测电流转换为电压；过电流保护电路，其基于所述感测电压是否超过预先确定的阈值，输出用于对所述半导体开关元件的接通驱动及断开驱动进行控制的控制信号；以及二极管，其将所述感测电压钳位为使从所述过电流保护电路向所述半导体开关元件在断开驱动时输出的信号的电压加上正向电压而得到的电压，所述过电流保护电路在所述感测电压没有超过所述阈值的情况下，基于输入的信号而输出使所述半导体开关元件进行接通驱动的信号或使所述半导体开关元件进行断开驱动的信号作为所述控制信号，在所述感测电压超过所述阈值的情况下，输出使所述半导体开关元件进行断开驱动的信号作为所述控制信号。根据这样的结构，能够恰当地对由半导体开关元件刚关断后的感测电压的上升产生的过电流保护电路的误动作进行抑制。具体而言，在输出通过过电流保护电路使半导体开关元件进行断开驱动的信号的期间，二极管基于该信号对感测电压进行钳位，因此抑制在半导体开关元件关断后的期间由于感测电压上升而导致过电流保护电路进行误动作。另外，由于使用从过电流保护电路向半导体开关元件在断开驱动时输出的信号对感测电压进行钳位，因此与另外安装用于对感测电压进行钳位的钳位电路的情况相比能够削减输出端子数量及部件个数。

本申请说明书所公开的技术的第2方式具备：电力转换装置，其包含上述半导体装置；电源，其与所述电力转换装置连接；以及负载，其与所述电力转换装置连接，并且所述电源的输出由所述电力转换装置转换而输入至所述负载。根据这样的结构，电力转换装置包含具备二极管的上述半导体装置。因此，通过该二极管的动作，能够对判定电路的误动作及控制部的误动作进行抑制，并且提高半导体开关元件的可靠性。

本申请说明书所公开的技术的第3方式具备：半导体开关元件；感测电阻，其将从在所述半导体开关元件流动的主电流分流出的感测电流转换为电压；钳位电路，其对所述感测电压进行钳位；判定电路，其对所述感测电压是否超过预先确定的阈值进行判定；以及控制部，其基于所述判定电路的判定结果，对所述半导体开关元件的接通驱动及断开驱动、以及所述钳位电路的驱动进行控制，所述控制部在所述感测电压没有超过所述阈值的情况下，基于输入的信号使所述半导体开关元件进行接通驱动或断开驱动，在所述感测电压超过所述阈值的情况下，使所述半导体开关元件进行断开驱动，至少在所述半导体开关元件进行断开驱动的期间及该期间后预先确定的期间之内，使所述钳位电路对所述感测电压进行钳位。根据这样的结构，能够恰当地对由半导体开关元件刚关断后的感测电压的上升产生的过电流保护电路的误动作、及由半导体开关元件刚导通后的米勒期间中的感测电压的上升产生的过电流保护电路的误动作进行抑制。

本申请说明书所公开的技术的第4方式具备：电力转换装置，其包含上述半导体装置；电源，其与所述电力转换装置连接；以及负载，其与所述电力转换装置连接，并且所述电源的输出由所述电力转换装置转换而输入至所述负载。根据这样的结构，电力转换装置包含具备钳位电路的上述半导体装置。因此，通过该钳位电路的动作，能够对判定电路的误动作及控制部的误动作进行抑制，并且提高半导体开关元件的可靠性。

通过以下所示的详细的说明和附图，本申请说明书所公开的技术涉及的目的、特征、方案、优点会更清楚。

附图说明

图1是对实施方式涉及的在半导体开关元件刚关断后的米勒期间中感测电压vs上升的动作模式进行例示的时序图。

图2是概略地对实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

图3是对图2所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。

图4是概略地对实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

图5是对图4所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。

图6是概略地对实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

图7是对图6所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。

图8是概略地对实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

图9是对图8所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。

图10是概略地对实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

图11是对图10所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。

图12是概略地对实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

图13是对实施方式涉及的半导体装置的动作进行例示的时序图。

图14是对实施方式涉及的半导体装置的动作进行例示的时序图。

图15是概略地对实施方式涉及的具备电力转换装置的电力转换系统的结构进行例示的图。

具体实施方式

以下，一边参照随附的附图一边对实施方式进行说明。

此外，附图是概略地示出的，为了方便说明，适当进行结构的省略或结构的简化。另外，不同的附图各自所示的结构等的大小及位置的相互关系并不一定是准确地记载的，能够适当变更。

另外，在以下所示的说明中，对同样的结构要素标注相同的标号而进行图示，它们的名称和功能也相同。因此，为了避免重复，有时会省略对它们的详细的说明。

<第1实施方式>

以下，对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。为了方便说明，首先，对半导体开关元件刚关断后的米勒期间中的感测电压的上升成为问题的情况进行说明。

图1是对在半导体开关元件刚关断后的米勒期间中感测电压上升的动作模式进行例示的时序图。在图1中，横轴表示时间。

设想图1所例示的动作模式，即半导体开关元件在时刻t1关断，在紧接在该关断后的米勒期间的中途或米勒期间刚结束后，半导体开关元件在时刻t2再次导通的动作模式。

就输入的电压vin而言，在半导体开关元件的关断定时(timing)，即在时刻t1从高电平的电压信号切换为低电平的电压信号。而且，就电压vin而言，在半导体开关元件的导通定时，即在时刻t2从低电平的电压信号切换为高电平的电压信号。此外，在半导体开关元件为关断状态的期间，过电流保护电路不进行动作。

感测电压vs在半导体开关元件的关断定时，即在时刻t1上升。而且，感测电压vs在半导体开关元件的导通定时，即在时刻t2，也维持为上升后的电压值。

在为这样的动作模式的情况下，在半导体开关元件导通时，即在时刻t2也残留有在半导体开关元件刚关断后的米勒期间中发生了上升的感测电压vs。因此，在半导体开关元件导通的同时，在米勒期间中发生了上升的感测电压vs使过电流保护电路进行误动作。

由于过电流保护电路进行误动作，因此栅极-发射极间的电压vge切换为低电平的电压信号。

在上述专利文献2(日本特开平5-276761号公报)中，通过使半导体开关元件刚关断后的感测电流在一定期间进行旁路绕过，从而防止过电流保护电路误动作。但是，在专利文献2(日本特开平5-276761号公报)中作为对象的是半导体开关元件的不均匀性或由反向恢复电流导致的感测电压vs的上升。由这些原因引起的感测电压vs的上升期间通常比米勒期间短。因此，在发生了上述那样的米勒期间中的感测电压vs的上升的情况下，通过旁路绕过电路实现的感测电流的旁路绕过动作的期间的长度不充分，仍然存在过电流保护电路进行误动作的风险。

<关于半导体装置的结构＞

图2是概略地对本实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。此外，从容易理解结构的观点出发，在图2中，有时省略或简化地示出一部分结构要素。

如图2所例示那样，半导体装置具备：半导体开关元件12，其为过电流保护的对象；栅极电阻14；感测电阻16；缓冲电路22；钳位电路30；低通滤波器102；以及过电流保护电路104。

半导体开关元件12具备发射极端子12a及电流感测端子12b，例如为igbt等晶体管。在电流感测端子12b中流动半导体开关元件12的集电极电流，即与主电流成正比的感测电流。

就半导体开关元件12而言，例如，在输入至栅极端子12c的驱动信号为高电平的电压信号的情况下成为接通状态，在输入至栅极端子12c的驱动信号为低电平的电压信号的情况下成为断开状态。

栅极电阻14与半导体开关元件12的栅极端子12c连接。感测电阻16将感测电流转换为感测电压vs。感测电阻16连接于半导体开关元件12的发射极端子12a和电流感测端子12b之间。另外，感测电阻16将从在半导体开关元件12流动的主电流分流出的感测电流转换为电压。

缓冲电路22基于从输入部18经由过电流保护电路104输入的信号，生成输入至半导体开关元件12的栅极端子12c的驱动信号。

钳位电路30对感测电压vs的上升进行钳位，即，将感测电压vs固定为恒定值的电压。

低通滤波器102具备电阻24、电容器26。

过电流保护电路104具备控制部20、比较器28、基准电压源32。过电流保护电路104基于经由低通滤波器102输入的感测电压vs，对在半导体开关元件12流动的主电流进行监视。

过电流保护电路104通常将从输入部18输入的信号传送至缓冲电路22。另一方面，过电流保护电路104在检测出在半导体开关元件12流过过电流的情况下，进行不将信号传送至缓冲电路22等的半导体开关元件12的保护动作。

基准电压源32输出与过电流保护电路104开始半导体开关元件12的保护动作的感测电压vs的阈值对应的基准电压vth。

感测电压vs经由低通滤波器102输入至比较器28的非反相输入端子即+端子。另一方面，基准电压源32连接于比较器28的反相输入端子即-端子。

比较器28的输出在输入至+端子的感测电压vs比输入至-端子的基准电压vth低的情况下成为低电平的电压信号，在输入至+端子的感测电压vs比输入至-端子的基准电压vth高的情况下成为高电平的电压信号。比较器28的输出被输入至控制部20。

信号从输入部18输入至控制部20。控制部20在来自比较器28的输出信号为低电平的电压信号的情况下，从第1输出输出基于从输入部18输入的信号而得到的信号。另一方面，控制部20在来自比较器28的输出信号为高电平的电压信号的情况下，从第1输出输出使开关元件的栅极断路的控制信号即低电平的电压信号。由此，控制部20保护半导体开关元件12不受到过电流的损害。

另外，控制部20从第2输出输出用于对钳位电路30进行控制的信号。控制部20在从第1输出输出低电平的电压信号的情况下，从第2输出输出高电平的电压信号。

钳位电路30是从将感测电压vs输入至低通滤波器102的路径分支而连接的，并且与控制部20的第2输出连接。钳位电路30在从控制部20的第2输出输入了高电平的电压信号的情况下，对感测电压vs的上升进行钳位。另一方面，钳位电路30在从控制部20的第2输出输入了低电平的电压信号的情况下停止动作。

图3是对图2所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。在图3中，横轴表示时间。

如图3所例示那样，通过在从控制部20的第1输出输出低电平的电压信号的期间，从第2输出输出高电平的电压信号，从而使钳位电路30持续得到驱动。由此，通过对半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升进行钳位，即，将感测电压vs固定为恒定值的电压，从而能够对过电流保护电路的误动作进行抑制。

此外，表示感测电压vs的电压值的波形中的由虚线表示的部分表示的是钳位电路30不进行动作的情况下的感测电压vs的波形。

<第2实施方式>

对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。在以下说明中，对与以上记载的实施方式中说明过的结构相同的结构标注相同的标号而进行图示，适当省略其详细的说明。

<关于半导体装置的结构＞

图4是概略地对本实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

如图4所例示那样，半导体装置具备半导体开关元件12、栅极电阻14、感测电阻16、缓冲电路22、mosfet34、低通滤波器102、过电流保护电路104。

mosfet34作为钳位电路起作用。此外，作为钳位电路起作用的结构例如也能够使用双极晶体管。

mosfet34的漏极端子是从将感测电压vs输入至低通滤波器102的路径分支而连接的，源极端子与接地连接，并且栅极端子与控制部20的第2输出连接。此外，在替代mosfet34而具备双极晶体管的情况下，集电极端子是从将感测电压vs输入至低通滤波器102的路径分支而连接的，发射极端子与接地连接，并且基极端子与控制部20的第2输出连接。mosfet34在从控制部20的第2输出输入了高电平的电压信号的情况下，将感测电压vs钳位为接地。

图5是对图4所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。在图5中，横轴表示时间。

如图5所例示那样，通过在从控制部20的第1输出输出低电平的电压信号的期间，从第2输出输出高电平的电压信号，从而使mosfet34持续得到驱动。由此，对半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升进行钳位，能够对过电流保护电路的误动作进行抑制。

此外，表示感测电压vs的电压值的波形中的由虚线表示的部分表示的是mosfet34不进行动作的情况下的感测电压vs的波形。

<第3实施方式>

对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。在以下说明中，对与以上记载的实施方式中说明过的结构相同的结构标注相同的标号而进行图示，适当省略其详细的说明。

<关于半导体装置的结构＞

图6是概略地对本实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

如图6所例示那样，半导体装置具备半导体开关元件12、栅极电阻14、感测电阻16、缓冲电路22、二极管36、低通滤波器102、过电流保护电路104。

二极管36作为钳位电路起作用。二极管36的阳极端子是从将感测电压vs输入至低通滤波器102的路径分支而连接的，并且阴极端子连接在控制部20的第1输出和缓冲电路22之间。二极管36在半导体开关元件12进行断开驱动时，将感测电压vs钳位为向来自控制部20的控制信号加上正向电压vf而得到的电压。另一方面，二极管36在半导体开关元件12进行接通驱动时，没有流动电流，不进行钳位动作。

在半导体开关元件12进行断开驱动时，通过将感测电压vs钳位为向控制信号加上二极管36的正向电压vf而得到的电压，从而与另外具备mosfet等的情况相比，能够削减输出端子数量及部件个数。

但是，由于将感测电压vs钳位为正向电压vf，因此作为二极管36，优选例如肖特基势垒二极管等正向电压vf小的二极管。

图7是对图6所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。在图7中，横轴表示时间。

如图7所例示那样，在从控制部20的第1输出输出低电平的电压信号的期间，通过二极管36将感测电压vs钳位为二极管36的正向电压vf。因此，对半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升进行钳位，能够对过电流保护电路的误动作进行抑制。

此外，表示感测电压vs的电压值的波形中的由虚线表示的部分表示的是不具备二极管36的情况下的感测电压vs的波形。

<第4实施方式>

对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。在以下说明中，对与以上记载的实施方式中说明过的结构相同的结构标注相同的标号而进行图示，适当省略其详细的说明。

<关于半导体装置的结构＞

图8是概略地对本实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

如图8所例示那样，半导体装置具备半导体开关元件12、栅极电阻14、感测电阻16、缓冲电路22、二极管38、低通滤波器102、过电流保护电路104。

二极管38作为钳位电路起作用。二极管38的阳极端子是从将感测电压vs输入至低通滤波器102的路径分支而连接的，并且阴极端子连接在缓冲电路22和栅极电阻14之间。二极管38在半导体开关元件12进行断开驱动时，将感测电压vs钳位为向来自缓冲电路22的驱动信号加上正向电压vf而得到的电压。另一方面，二极管38在半导体开关元件12进行接通驱动时，没有流动电流，不进行钳位动作。

通过基于二极管38的正向电压vf对感测电压vs进行钳位，从而与另外具备mosfet等的情况相比，能够削减输出端子数量及部件个数。

通过基于来自缓冲电路22的输出信号进行钳位，能够增大钳位电路的电流能力。但是，由于感测电压vs被钳位为二极管38的正向电压vf和缓冲电路22处的电压降之和，因此在缓冲电路22处的电压降大的情况下，感测电压vs被钳位后得到的电压变大。因此，有时过电流保护电路的误动作抑制功能变弱。

图9是对图8所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。在图9中，横轴表示时间。

如图9所例示那样，在从控制部20的第1输出输出低电平的电压信号的期间，通过二极管38及缓冲电路22，将感测电压vs钳位为二极管38的正向电压vf和缓冲电路22处的电压降之和。因此，对半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升进行钳位，能够对过电流保护电路的误动作进行抑制。

此外，表示感测电压vs的电压值的波形中的由虚线表示的部分表示的是不具备二极管38的情况下的感测电压vs的波形。

<第5实施方式>

对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。在以下说明中，对与以上记载的实施方式中说明过的结构相同的结构标注相同的标号而进行图示，适当省略其详细的说明。

<关于半导体装置的结构＞

图10是概略地对本实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

如图10所例示那样，半导体装置具备半导体开关元件12、栅极电阻14、感测电阻16、缓冲电路22、mosfet40、二极管42、电阻44、低通滤波器102、过电流保护电路104。

二极管42作为钳位电路起作用。二极管42的阳极端子是从将感测电压vs输入至低通滤波器102的路径分支而连接的，并且阴极端子与mosfet40的漏极端子连接。

就mosfet40而言，漏极端子与二极管42的阴极端子连接，并且栅极端子与控制部20的第2输出连接。

就电阻44而言，一个端部连接于半导体开关元件12的栅极端子12c和栅极电阻14之间，另一个端部与mosfet40的漏极端子连接。

图11是对图10所例示的半导体装置的动作进行例示的时序图。在图11中，横轴表示时间。

如图11所例示那样，通过在从控制部20的第1输出输出低电平的电压信号的期间，从第2输出输出高电平的电压信号，从而使mosfet40持续得到驱动。由此，将半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs钳位为二极管42的正向电压vf，能够对过电流保护电路的误动作进行抑制。

此外，表示感测电压vs的电压值的波形中的由虚线表示的部分表示的是钳位电路不起作用的情况下的感测电压vs的波形。

<第6实施方式>

对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。在以下说明中，对与以上记载的实施方式中说明过的结构相同的结构标注相同的标号而进行图示，适当省略其详细的说明。

<关于半导体装置的结构＞

图12是概略地对本实施方式涉及的用于实现半导体装置的电路结构进行例示的图。

如图12所例示那样，半导体装置具备半导体开关元件12、栅极电阻14、感测电阻16、缓冲电路22、钳位电路46、低通滤波器102、过电流保护电路104。

钳位电路46连接于低通滤波器102和比较器28之间，并且栅极端子与控制部20的第2输出连接。钳位电路46在从控制部20的第2输出输入了高电平的电压信号的情况下，对感测电压vs的上升进行钳位。

<第7实施方式>

对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。在以下说明中，对与以上记载的实施方式中说明过的结构相同的结构标注相同的标号而进行图示，适当省略其详细的说明。

<关于半导体装置的动作＞

图13是对本实施方式涉及的半导体装置的动作进行例示的时序图。在图13中，横轴表示时间。

如图13所例示那样，通过在从控制部20的第1输出输出低电平的电压信号的期间，从第2输出输出高电平的电压信号，从而使钳位电路持续得到驱动。并且，在从控制部20的第1输出输出的电压信号从低电平的电压信号切换为高电平的电压信号后，也在预先确定的期间之内，从第2输出输出高电平的电压信号。

由此，对半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升进行钳位，能够对过电流保护电路的误动作进行抑制。另外，能够抑制由于半导体开关元件12刚导通后的米勒期间中的感测电压vs的上升而使过电流保护电路进行误动作。

此外，表示感测电压vs的电压值的波形中的由虚线表示的部分表示的是钳位电路不起作用的情况下的感测电压vs的波形。

另外，通常，低通滤波器102对由半导体开关元件12导通时的米勒期间中的感测电压vs的上升引起的过电流保护的误动作进行抑制，因此使以能够使感测电压vs的上升充分地衰减的时间常数进行设计的。因此，过电流保护电路104的驱动会以低通滤波器102的时间常数的时间量延迟。

在本实施方式中，米勒期间的感测电压vs由钳位电路钳位。因此，不需要通过低通滤波器102进行衰减。

因此，能够使用时间常数更小的低通滤波器102，能够提高半导体开关元件12的可靠性。

但是，在半导体开关元件12导通后对钳位电路进行驱动的期间，过电流保护电路104没有被驱动。因此，在半导体开关元件12导通后立即成为过电流状态的情况下，有可能出现以下状况，即，过电流保护电路104的延迟变大，半导体开关元件12的可靠性降低。

<第8实施方式>

对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。在以下说明中，对与以上记载的实施方式中说明过的结构相同的结构标注相同的标号而进行图示，适当省略其详细的说明。

<关于半导体装置的动作＞

图14是对本实施方式涉及的半导体装置的动作进行例示的时序图。在图14中，横轴表示时间。

如图14所例示那样，通过在从控制部20的第1输出输出低电平的电压信号的期间，从第2输出输出高电平的电压信号，从而使钳位电路持续得到驱动。并且，在从控制部20的第1输出输出的电压信号从低电平的电压信号切换为高电平的电压信号后，在直至igbt即半导体开关元件12的电压vge变为大于或等于预先确定的电压值为止的期间，从第2输出也输出高电平的电压信号。

由此，对半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升进行钳位，能够对过电流保护电路的误动作进行抑制。另外，能够抑制由于半导体开关元件12刚导通后的米勒期间中的感测电压vs的上升而使过电流保护电路进行误动作。

如果半导体开关元件12在刚导通后变为过电流状态，则通过集电极-栅极间的寄生电容使电压vge立刻上升。而且，钳位电路的动作停止。因此，过电流保护电路的驱动的延迟变少。

此外，表示感测电压vs的电压值的波形中的由虚线表示的部分表示的是钳位电路不起作用的情况下的感测电压vs的波形。

<第9实施方式>

对本实施方式涉及的半导体装置及电力转换系统进行说明。在以下说明中，对与以上记载的实施方式中说明过的结构相同的结构标注相同的标号而进行图示，适当省略其详细的说明。

<关于半导体装置的结构＞

在本实施方式中，对将以上所记载的实施方式涉及的半导体装置应用于电力转换装置的情况进行说明。以下，对将以上所记载的实施方式涉及的半导体装置应用于三相逆变器的情况进行说明，但以上所记载的实施方式涉及的半导体装置并不限于这样的用途。

图15是概略地对本实施方式涉及的具备电力转换装置的电力转换系统的结构进行例示的图。此外，从容易理解结构的观点出发，在图15中，有时省略或简化地示出一部分结构要素。

如图15所例示那样，电力转换系统具备电源100、电力转换装置200、以及负载300。

电源100为直流电源，将直流电供给至电力转换装置200。电源100可以由各种电源构成，例如，能够由直流系统、太阳能电池、或蓄电池等构成。另外，电源100也能够由与交流系统连接的整流电路、或ac/dc转换器等构成。另外，电源100也可以由将从直流系统输出的直流电力转换为规定的电力的dc/dc转换器构成。

电力转换装置200为连接于电源100和负载300之间的三相逆变器。电力转换装置200将从电源100供给的直流电力转换为交流电力。然后，电力转换装置200将交流电力供给至负载300。

如图15所例示那样，电力转换装置200具备主转换电路201、控制部202、判定电路203、钳位电路204。

主转换电路201将直流电力转换为交流电力而输出。主转换电路201是具备多个开关元件的电路。控制部202输出用于对主转换电路201中的各个半导体开关元件的驱动进行控制的控制信号。

判定电路203接收来自各个半导体开关元件所具有的感测元件的输出而对是否在半导体开关元件流动过电流进行判定。控制部202基于来自判定电路203的输出，对主转换电路201中的各个半导体开关元件的驱动进行控制。

钳位电路204横跨主转换电路201和判定电路203之间、及主转换电路201和控制部202之间而设置。钳位电路204在主转换电路201中的半导体开关元件进行断开驱动的期间，对从主转换电路201输出的感测电压vs进行钳位。

负载300为例如由从电力转换装置200供给的交流电力驱动的三相电动机。此外，负载300并不限于特定的用途，其也可以为在各种电气设备搭载的电动机。负载300用作面向例如混合动力汽车、电动汽车、铁路车辆、电梯或空调设备的电动机。

以下，对电力转换装置200的详情进行说明。主转换电路201具备半导体开关元件和续流二极管(这里，未图示)。通过对半导体开关元件进行通断，主转换电路201将从电源100供给的直流电力转换为交流电力，进而供给至负载300。

作为主转换电路201的具体的电路结构，设想到各种电路结构，但本实施方式涉及的主转换电路201为2电平的三相全桥电路，能够由6个半导体开关元件和与各个半导体开关元件反并联的6个续流二极管构成。

6个半导体开关元件两个两个地串联连接而构成上下桥臂。各个上下桥臂构成全桥电路的各个相，即，u相、v相以及w相。而且，各个上下桥臂的输出端子，即，主转换电路201的3个输出端子与负载300连接。

控制部202生成用于对主转换电路201中的各个半导体开关元件的驱动进行控制的控制信号。而且，控制部202将该控制信号供给至主转换电路201的半导体开关元件的控制电极。

具体而言，将如下驱动信号输出至各个半导体开关元件的控制电极，即，将主转换电路201中的各个半导体开关元件设为接通状态的驱动信号、和将主转换电路201中的各个半导体开关元件设为断开状态的驱动信号。

在使半导体开关元件维持为接通状态的情况下，驱动信号为大于或等于半导体开关元件的阈值电压的电压信号，即接通信号。另外，在使半导体开关元件维持为断开状态的情况下，驱动信号为小于或等于半导体开关元件的阈值电压的电压信号，即断开信号。

判定电路203具有保护主转换电路201的半导体开关元件不受到过电流状态的损害的功能。具体而言，将与在主转换电路201中的各个半导体开关元件流动的电流具有相关性的感测元件的输出输入至判定电路203。而且，在该输出值超过预先确定的阈值的情况下，判定电路203判定为主转换电路201中的半导体开关元件处于过电流状态。然后，判定电路203将用于使半导体开关元件的栅极断路的信号输出至控制部202。

控制部202对主转换电路201中的半导体开关元件的驱动进行控制，以向负载300供给所期望的电力。具体而言，控制部202基于应该供给至负载300的电力，对主转换电路201的各个半导体开关元件应该成为接通状态的时间即接通时间进行计算。

例如，控制部202能够通过与应该输出的电压对应地对半导体开关元件的接通时间进行调制的脉宽调制(pulsewidthmodulation，即，pwm)控制，对主转换电路201中的半导体开关元件的驱动进行控制。

而且，控制部202在各个时间点分别将接通信号输出至应该成为接通状态的半导体开关元件，将断开信号输出至应该成为断开状态的半导体开关元件。

本实施方式涉及的电力转换装置具备与在上述任意实施方式中例示出的钳位电路相同结构的钳位电路204。因此，通过钳位电路204的动作，能够对判定电路203的误动作及控制部202的误动作进行抑制，并且提高半导体开关元件的可靠性。

在本实施方式中，说明了将半导体装置应用于2电平的三相逆变器的情况，但本实施方式涉及的半导体装置的用途并不限于此，例如，能应用于各种电力转换装置。

在本实施方式中，说明了将半导体装置应用于2电平的三相逆变器的情况，但也可以将本实施方式涉及的半导体装置应用于3电平或多电平的电力转换装置，在将电力供给至单相负载的情况下也可以将本实施方式涉及的半导体装置应用于单相逆变器。

另外，在将电力供给至直流负载等的情况下，也可以将本实施方式涉及的半导体装置应用于dc/dc转换器或ac/dc转换器。

另外，在将本实施方式涉及的半导体装置应用于电力转换装置的情况下，并不限于上述负载为电动机的情况，例如，也能够用作放电加工机、激光加工机、感应加热烹调器或非接触器的供电系统的电源装置，并且也能够用作太阳能发电系统或蓄电系统等的功率调节器。

<关于通过以上所记载的实施方式产生的效果>

下面，对通过以上所记载的实施方式产生的效果进行例示。此外，在以下说明中，基于以上所记载的实施方式所例示的具体的结构记载了该效果，但在产生同样的效果的范围内，也可以与本申请说明书所例示的其它具体的结构进行替换。

另外，该替换也可以横跨多个实施方式。即，也可以是如下情况：对在不同的实施方式中例示出的各个结构进行组合而产生同样的效果。

根据以上所记载的实施方式，半导体装置具备半导体开关元件12、感测电阻16、过电流保护电路104、二极管36。感测电阻16将从在半导体开关元件12流动的主电流分流出的感测电流转换为电压。过电流保护电路104基于感测电压vs是否超过预先确定的阈值，输出用于对半导体开关元件12的接通驱动及断开驱动进行控制的控制信号。二极管36将感测电压vs钳位为使从过电流保护电路104向半导体开关元件12在断开驱动时输出的信号的电压加上正向电压而得到的电压。而且，过电流保护电路104在感测电压vs没有超过阈值的情况下，基于输入的信号而输出使半导体开关元件12进行接通驱动的信号或使半导体开关元件12进行断开驱动的信号作为控制信号。另外，过电流保护电路104在感测电压vs超过阈值的情况下，输出使半导体开关元件12进行断开驱动的信号作为控制信号。

根据这样的结构，能够对由半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升产生的过电流保护电路104的误动作进行抑制。具体而言，在输出通过过电流保护电路104使半导体开关元件12进行断开驱动的信号的期间，二极管36基于该信号对感测电压vs进行钳位，因此抑制了在半导体开关元件12关断后的期间由于感测电压vs上升而导致过电流保护电路104进行误动作。另外，由于使用从过电流保护电路104向半导体开关元件12在断开驱动时输出的信号对感测电压vs进行钳位，因此，与另外安装用于对感测电压进行钳位的钳位电路的情况相比能够削减输出端子数量及部件个数。

此外，关于这些结构之外的本申请说明书所例示的其它结构能够适当省略。即，如果至少具备这些结构，则能够产生以上所记载的效果。

但是，在将本申请说明书所例示的其它结构中的至少1个适当追加于以上所记载的结构的情况下，即，将没有作为以上所记载的结构而记载的本申请说明书所例示的其它结构追加于以上所记载的结构的情况下，同样地也能够产生以上所记载的效果。

另外，根据以上所记载的实施方式，二极管36是将感测电压vs钳位为向控制信号加上正向电压而得到的电压的部件。根据这样的结构，由于使用从过电流保护电路104输出的控制信号而对感测电压vs进行钳位，因此与另外安装用于对感测电压进行钳位的钳位电路的情况相比能够削减输出端子数量及部件个数。

另外，根据以上所记载的实施方式，半导体装置具备缓冲电路22，该缓冲电路22基于从过电流保护电路104输出的控制信号，输出使半导体开关元件12得到驱动的驱动信号。另外，二极管38是将感测电压vs钳位为向驱动信号加上正向电压而得到的电压的部件。根据这样的结构，通过基于来自缓冲电路22的输出信号进行钳位，能够增大钳位电路的电流能力。

另外，根据以上所记载的实施方式，半导体装置具备mosfet40。mosfet40设置于二极管42和过电流保护电路104之间。另外，mosfet40的漏极端子为栅极灌入用的输出，经由电阻44与开关元件12的栅极端子12c连接，并且与二极管42的阴极连接。另外，来自过电流保护电路104的信号输入至mosfet40的栅极端子。另外，mosfet40的源极端子与接地连接。另外，二极管42在mosfet40得到驱动的期间，将感测电压vs钳位为正向电压。根据这样的结构，在主驱动输出之外具有栅极灌入用电流路径的情况下，通过将该栅极灌入用的输出和二极管42连接，从而能够在抑制部件个数的增加的同时安装钳位电路。

另外，根据以上所记载的实施方式，具备包含上述半导体装置的电力转换装置200、与电力转换装置200连接的电源100、负载300。负载300与电力转换装置200连接，并且电源100的输出被电力转换装置200转换而输入至负载300。根据这样的结构，电力转换装置200包含具备二极管的上述半导体装置。因此，通过该二极管的动作，能够对判定电路203的误动作及控制部202的误动作进行抑制，并且提高半导体开关元件的可靠性。

另外，根据以上所记载的实施方式，半导体装置具备半导体开关元件12、感测电阻16、钳位电路30、判定电路、控制部20。感测电阻16将从在半导体开关元件12流动的主电流分流出的感测电流转换为电压。钳位电路30对感测电压vs进行钳位。判定电路对感测电压vs是否超过预先确定的阈值进行判定。控制部20基于判定电路的判定结果，对半导体开关元件12的接通驱动及断开驱动进行控制。另外，控制部20基于判定电路的判定结果对钳位电路30的驱动进行控制。而且，控制部20在感测电压vs没有超过阈值的情况下，基于输入的信号使半导体开关元件12进行接通驱动或断开驱动。另外，控制部20在感测电压vs超过阈值的情况下，使半导体开关元件12进行断开驱动。另外，控制部20至少在半导体开关元件12进行断开驱动的期间及该期间后预先确定的期间之内，使钳位电路30对感测电压vs进行钳位。这里，判定电路例如与比较器28对应。

根据这样的结构，也能够对由半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升产生的过电流保护电路104的误动作、及由半导体开关元件12刚导通后的米勒期间中的感测电压vs的上升产生的过电流保护电路104的误动作进行抑制。

此外，关于这些结构之外的本申请说明书所例示的其它结构能够适当省略。即，如果至少具备这些结构，则能够产生以上所记载的效果。

但是，在将本申请说明书所例示的其它结构中的至少1个适当追加于以上所记载的结构的情况下，即，将没有作为以上所记载的结构而记载的本申请说明书所例示的其它结构追加于以上所记载的结构的情况下，同样地也能够产生以上所记载的效果。

另外，根据以上所记载的实施方式，半导体开关元件12为igbt。而且，控制部20在半导体开关元件12进行断开驱动的期间、及该期间后半导体开关元件12的栅极-发射极间的电压值变为大于或等于针对半导体开关元件12预先确定的电压值为止的期间，使钳位电路30对感测电压vs进行钳位。根据这样的结构，对由半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升进行钳位，能够对过电流保护电路的误动作进行抑制。另外，能够抑制由于半导体开关元件12刚导通后的米勒期间中的感测电压vs的上升而使过电流保护电路进行误动作。如果半导体开关元件12在刚导通后变为过电流状态，则通过集电极-栅极间的寄生电容使电压vge立刻上升。而且，钳位电路的动作停止。因此，过电流保护电路的驱动的延迟变少。

另外，根据以上所记载的实施方式，钳位电路为mosfet34。而且，感测电压vs输入至mosfet34的漏极端子。另外，来自控制部20的信号输入至mosfet34的栅极端子。另外，mosfet34的源极端子与接地连接。根据这样的结构，也能够恰当地对由半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升产生的过电流保护电路104的误动作、及由半导体开关元件12刚导通后的米勒期间中的感测电压vs的上升产生的过电流保护电路104的误动作进行抑制。

另外，根据以上所记载的实施方式，半导体装置具备被输入感测电压vs的低通滤波器102。而且，比较器28对经由低通滤波器102输入的感测电压vs是否超过阈值进行判定。另外，钳位电路46对经由低通滤波器102输入至比较器28的感测电压vs进行钳位。根据这样的结构，也能够恰当地对由半导体开关元件12刚关断后的米勒期间中的感测电压vs的上升产生的过电流保护电路104的误动作、及由半导体开关元件12刚导通后的米勒期间中的感测电压vs的上升产生的过电流保护电路104的误动作进行抑制。

另外，根据以上所记载的实施方式，具备包含上述半导体装置的电力转换装置200、与电力转换装置200连接的电源100、负载300。负载300与电力转换装置200连接，并且电源100的输出由电力转换装置200转换而输入至负载300。根据这样的结构，电力转换装置200包含具备钳位电路的上述半导体装置。因此，通过该钳位电路的动作，能够对判定电路203的误动作及控制部202的误动作进行抑制，并且提高半导体开关元件的可靠性。

<关于以上所记载的实施方式中的变形例>

在以上所记载的实施方式中，有时也记载了各个结构要素的材质、材料、尺寸、形状、相对的配置关系或实施条件等，但它们在所有方面都是例示，并不限于本申请说明书所记载的内容。

因此，在本申请说明书所公开的技术的范围内可想象到没有例示的无数的变形例及均等物。例如，包含将至少1个结构要素变形的情况、追加的情况或省略的情况，以及，提取至少1个实施方式中的至少1个结构要素而与其它实施方式的结构要素进行组合的情况。

另外，只要不产生矛盾，在以上所记载的实施方式中记载为具备“1个”的结构要素，也可以具备“大于或等于1个”。

并且，以上所记载的实施方式中的各个结构要素是概念性的单位，在本申请说明书所公开的技术的范围内包含1个结构要素由多个构造物构成的情况，1个结构要素与某构造物的一部分对应的情况，以及，1个构造物具备多个结构要素的情况。

另外，对于以上所记载的实施方式中的各个结构要素，只要发挥相同的功能，则包含具有其它构造或形状的构造物。

另外，本申请说明书中的说明是出于本技术涉及的全部目的而参照的，均未承认是现有技术。

标号的说明

12半导体开关元件，12a发射极端子，12b电流感测端子，12c栅极端子，14栅极电阻，16感测电阻，18输入部，20、202控制部，22缓冲电路，24、44电阻，26电容器，28比较器，30、46、204钳位电路，32基准电压源，34、40mosfet，36、38、42二极管，100电源，102低通滤波器，104过电流保护电路，200电力转换装置，201主转换电路，203判定电路，300负载，t1、t2时刻，vf正向电压，vs感测电压。