專利名稱:驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大功率電子學(xué)領(lǐng)域。
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體元件的一種方法，該功率半導(dǎo)體元件是一種集成門雙晶體管(IGDT)，帶有兩個(gè)可控門，第一門提供在陰極一側(cè)，并通過一個(gè)低電感的第一門連接端由第一門電流所驅(qū)動(dòng)，而第二門提供在陽極一側(cè)，并通過一個(gè)低電感的第二門連接端由第二門電流所驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)這種方法的一種電路裝置。
背景技術(shù)：
在功率半導(dǎo)體電子學(xué)領(lǐng)域里，為了尋找最佳關(guān)斷半導(dǎo)體元件，已經(jīng)造出多種快速、強(qiáng)大功率的半導(dǎo)體元件。為了實(shí)現(xiàn)切換更大的功率，就必須降低正在變得越來越小的半導(dǎo)體元件的損耗。動(dòng)態(tài)關(guān)斷損耗和穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)或截止損耗都會(huì)導(dǎo)致高溫，并限制了關(guān)斷功率和頻率。
門關(guān)斷晶閘管(GTO)是一種關(guān)斷半導(dǎo)體元件-多年以來已經(jīng)是眾所周知-它具有特性恢復(fù)時(shí)間以及大于1的關(guān)斷增益。為了切斷，將一個(gè)以正向電流形式的關(guān)斷指令加到該GTO的陰極門上。其門電流受控于一個(gè)門驅(qū)動(dòng)器。關(guān)斷指令和實(shí)際關(guān)斷過程之間的恢復(fù)或反應(yīng)時(shí)間是實(shí)際切換持續(xù)時(shí)間的好幾倍，而且有賴于當(dāng)前的工作狀態(tài)，特別是有賴于被關(guān)斷的電流強(qiáng)度，以及門驅(qū)動(dòng)器。這特別使得GTO的無延緩(snubberless)切斷成為不可能，而且串接和并接都很復(fù)雜。
正如在Tsuneo Ogura等人在“High-Frequency 6000V DoubleGa te GTOs”，1993，IEEE Transactions on Electron Devices，Vol.40.No.3中所描述，與一般的GTO相比，雙門GTO在陽極側(cè)多了一個(gè)門，這樣就使得用在元件兩側(cè)的相應(yīng)的門驅(qū)動(dòng)器來啟動(dòng)關(guān)斷操作成為可能。顯著降低關(guān)斷損耗的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)被顯著地更復(fù)雜的門驅(qū)動(dòng)器所抵消。這是因?yàn)?，假如GTO依不同的工作狀態(tài)而定就已經(jīng)有相當(dāng)長的反應(yīng)時(shí)間，則雙門GTO會(huì)以更為復(fù)雜的方式作反應(yīng)就不足為奇了。在陰極側(cè)和陽極側(cè)，會(huì)有顯著不同的恢復(fù)時(shí)間，這又有賴于相應(yīng)的工作狀態(tài)以及兩個(gè)門驅(qū)動(dòng)器。因此，雙門GTO的切換未必僅僅與延時(shí)有關(guān)，它還需要在兩個(gè)門驅(qū)動(dòng)器之間的極為精確的定時(shí)，這要依工作狀態(tài)而定。因此驅(qū)動(dòng)一個(gè)雙門GTO的時(shí)間圖要比一般的GTO復(fù)雜得多。由于這個(gè)原因，盡管十多年前就已經(jīng)被人知曉，并可能有相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)踐中雙門GTO并未被接受。
正如在S.Eicher等人在“The 10 kV IGCT-A New Device forMedium Voltage Drives”，IEEE-IAS 2000中所描述的那樣，集成門換向晶閘管(IGCT)是具有小于或等于1的切換增益和很短的反應(yīng)時(shí)間的另一種關(guān)斷半導(dǎo)體元件。IGCT是一種“硬”驅(qū)動(dòng)溝的GTO。“硬”驅(qū)動(dòng)這個(gè)概念是基于一種新型的門驅(qū)動(dòng)器，以及與有源部分的一種很低電感的門連接。這就帶來一連串的顯著好處，特別是它具有極短的切換延遲時(shí)間、有可能得到無延緩的電路，以及改進(jìn)串接電路的可能性等。與GTO相比，它還有可能提高切換功率，一般來說可以高到一個(gè)固定的單位面積比切換功率。因此，復(fù)雜的GTO縮放規(guī)則也就可以免去了。加之，作為均勻地獲得的單位面積比切換功率的結(jié)果，IGCT避免了局部過熱，以及所導(dǎo)致的熱不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為驅(qū)動(dòng)集成門雙晶體管(IGDT)提供一種方法，它是依據(jù)IGDT的特性專門設(shè)計(jì)的，因而使IGDT得到最佳的工作，并且提供了用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法的一種電路裝置。
該目的是通過具有權(quán)利要求
1的特征的一種方法，以及具有權(quán)利要求
7或8的特征的電路裝置而實(shí)現(xiàn)的。
按照本發(fā)明所指出的方法來驅(qū)動(dòng)，IGDT的強(qiáng)度會(huì)得到最佳的利用。
在每種情況下，以一個(gè)或兩個(gè)門的硬驅(qū)動(dòng)，就有可能使開關(guān)損耗降到最低，作為快速開關(guān)，并且減少尾隨電流的結(jié)果。
特別是在IGDT的切斷操作中，與一般的IGCT相比，陽極門的硬驅(qū)動(dòng)會(huì)使得關(guān)斷損耗的相當(dāng)大的減小，特別是有可能采用電荷載流子壽命的其它設(shè)置(壽命控制技術(shù))。
壽命控制的優(yōu)化加上高增益陽極結(jié)構(gòu)，致使與一般的IGCT相比，IGDT的接通態(tài)損耗可下降20-50％。
通過開關(guān)和接通損耗的同時(shí)降低，就有可能設(shè)計(jì)出比一般IGCT的電壓(6kV)更高電壓(10kV)的IGDT。
在IGDT的關(guān)斷操作中通過兩個(gè)門來限制IGDT上的電壓的上升速率，以及/或者通過在IGDT已關(guān)斷態(tài)借助兩個(gè)門來控制陽極和陰極之間的反向電流，IGDT在串接電路中的應(yīng)用就會(huì)得到簡化。
限制IGDT上的電壓上升速率，就可以阻止在IGDT的串接電路中的不同速度的電壓增長，因而也就可以阻止因不同的負(fù)荷而引起的過熱，或者甚至毀壞個(gè)別的IGDT。同樣地在已關(guān)斷態(tài)情況下，此時(shí)不等的反向電流會(huì)導(dǎo)致在個(gè)別的IGDT上電壓降的差異，接著就引起巨大的負(fù)載，直至毀壞個(gè)別的IGDT。與一般的IGCT相比，IGDT的陽極門可以使反向電流降低高達(dá)50％。因此按照本發(fā)明的方法，可以將關(guān)斷功率半導(dǎo)體元件串聯(lián)連接，而無須并接電阻器。
還有，IGDT并接電路的使用是有可能的，因?yàn)槭聦?shí)上在IGDT的開啟操作中，陽極電流的上升速率通過兩個(gè)門受到限制。
在已關(guān)斷態(tài)情況下，通過兩個(gè)門來限制陽極和陰極之間的反向電流，IGDT可以在更高的耗盡層溫度下工作，因而擴(kuò)大了IGDT的安全工作面(SOA)。
依靠上述的優(yōu)點(diǎn)而能夠遵守改善的熱平衡，使得IGDT可在與一般的IGCT相比高出100％的開關(guān)頻率下工作。
與一般的雙門GTO相反，在關(guān)斷期間，IGDT的其中一個(gè)門的門電流是可以受控制的。因此有可能阻止危險(xiǎn)的電壓尖峰的產(chǎn)生，比如說，當(dāng)突然切斷(階躍)二極管或雙門半導(dǎo)體元件的電流時(shí)就會(huì)這樣。
還有其它的有益的實(shí)施方案將會(huì)從整個(gè)從屬權(quán)利要求
中出現(xiàn)。



為了提供更好的理解，并為了指出所得到的好處，下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的解釋圖1用圖解示出一個(gè)集成門雙晶體管IGDT的截面圖，帶有一個(gè)陰極第一門和一個(gè)陽極第二門，圖2示出圖1中IGDT的電路符號，圖3示出圖1中IGDT的等效電路圖，圖4示出圖1中的IGDT，四串接的IGDT疊層中帶有一個(gè)陰極門驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)陽極門驅(qū)動(dòng)器，圖5至7示出用于串接的IGDT的門驅(qū)動(dòng)器的各種實(shí)施例，圖8示出處于電流控制的關(guān)斷操作中，IGDT的等效電路圖的一個(gè)實(shí)例，圖9示出在IGDT處于關(guān)斷態(tài)時(shí)的等效電路圖，圖10示出IGDT處于關(guān)斷過程，正在加速關(guān)斷而沒有殘留電流的曲線圖，圖11示出IGDT處于關(guān)斷過程，正在限制陽極-陰極電壓的上升速率的曲線圖，圖12示出IGDT處于關(guān)斷過程，正在限制陽極電流的上升速率的一個(gè)曲線圖，圖13示出IGDT處于傳導(dǎo)態(tài)，正在限制陽極電流時(shí)的曲線圖，以及圖14示出用以測試IGDT的電路。
具體實(shí)施方式
在所有的附圖中，相同的參考符號對應(yīng)著相同的工作部件。
集成門雙晶體管IGDT有一個(gè)帶有四個(gè)半導(dǎo)體層的基片，在每種情況下在其兩側(cè)備有兩個(gè)電連接端。
圖1以圖解形式示出帶有四個(gè)不同摻雜的半導(dǎo)體層的該IGDT的橫截面，-一個(gè)陽極外p型摻雜的陽極層，-一個(gè)兩部分的n型摻雜基區(qū)層，帶有集成的n型緩沖區(qū)，-一個(gè)p型摻雜基區(qū)層，以及還有-一個(gè)陰極外n型摻雜的陰極層。
在IGDT兩側(cè)分別有一個(gè)主連接端，陽極A和陰極K，還有一個(gè)門連接端，第一門G1在陰極一側(cè)，第二門G2在陽極一側(cè)。
圖2示出IGDT的符號。在本說明書中，按照本示圖的箭頭方向的正值是用于代表電壓和電流的。
圖3示出帶有一個(gè)陽極pnp晶體管和一個(gè)陰極npn晶體管的IGDT的一個(gè)等效電路圖。
正如圖1所指出的，兩個(gè)門連接端是以旋轉(zhuǎn)對稱的方式作成的，并從IGDT的管殼引導(dǎo)通過主連接端。這樣就得到低電感的連接端，其內(nèi)部電感小于100nH(是用金屬片代替半導(dǎo)體基片在陽極和第二門連接端G2之間或者在陰極和第一門連接端G1之間進(jìn)行測量的)。
圖4示出一個(gè)四層串接的IGDT，帶有管殼和連接在兩側(cè)的門驅(qū)動(dòng)器單元GU1和GU2。如圖示那樣，門驅(qū)動(dòng)器單元是安放在一個(gè)兩面帶有金屬化層的印刷電路板上的。比如在陽極一側(cè)，一個(gè)面對IGDT的金屬化層是連接到第二門連接端G2上的。另一個(gè)金屬化層連接到陽極連接端上。為此，印刷電路板和門金屬化層在陽極連接端區(qū)處被去除，以便讓陽極連接端通過印刷電路板上的一個(gè)孔與金屬化層相接觸。
從管殼引出的兩個(gè)門連接端G1和G2之間有一個(gè)隔離空間，它至少可以經(jīng)受IGDT的最高工作電壓。
當(dāng)沒有電流在陽極和陰極之間以最大允許的陽極-陰極電壓流動(dòng)時(shí)，IGDT會(huì)處于阻塞態(tài)，該電流會(huì)引致半導(dǎo)體溫度的不斷上升并最后直至毀壞半導(dǎo)體。
IGDT是處于傳導(dǎo)態(tài)，當(dāng)陽極-陰極的電導(dǎo)率是如此之大，致使最大的陽極-陰極允許電流不會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體溫度的不斷上升和最終毀壞半導(dǎo)體時(shí)。
借助在兩個(gè)門連接端之一處使用一個(gè)正觸發(fā)電流，就可以使IGDT在陽極和陰極之間進(jìn)入為傳導(dǎo)態(tài)。
在合適的操作期間，當(dāng)從阻塞態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲗?dǎo)態(tài)過程中，IGDT允許陽極電流有很高的上升速率，可以高于20A/μs/cmsi2。
在陽極和陰極之間有足夠大的電流時(shí)(最大允許電流的百分之幾)，甚至在沒有門電流的情況下，元件仍維持它的傳導(dǎo)態(tài)。
在其中之一或同時(shí)在兩個(gè)門連接端上，加上足夠大的負(fù)門電流，IGDT可以從傳導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)成阻塞態(tài)。
依據(jù)門驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)從傳導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變成阻塞態(tài)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)很大的陽極電流的變化速率。而且，IGDT允許在陽極和陰極之間有很高的電壓上升速率(高于1kV/μs)。
在從傳導(dǎo)態(tài)到阻塞態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中，憑借兩側(cè)的門是在低電感形式下被驅(qū)動(dòng)，不用緩沖電路的操作對IGDT來說也是可能的。
為了讓IGDT進(jìn)入傳導(dǎo)態(tài)或阻塞態(tài)，可以用一個(gè)控制電路單元來操作兩個(gè)或者只是其中的一個(gè)門。在這種情況下，各種信號都允許通過這兩個(gè)門連接端。
門驅(qū)動(dòng)器必須設(shè)計(jì)成能夠產(chǎn)生為操作兩個(gè)門所需的門電流，其上升速率要高于20A/μs/cmsi2。必須能夠同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)門電流，或只有短暫的錯(cuò)動(dòng)。
IGDT的關(guān)斷非常迅速，這是由于以很快的上升門電流加到陽極門、陰極門上，或者同時(shí)地或有短暫的錯(cuò)動(dòng)地加到兩個(gè)門上。特別是在兩側(cè)都進(jìn)行關(guān)斷驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般的GCT中出現(xiàn)的尾隨電流實(shí)際上完全消失，因?yàn)殡姾奢d流子通過兩側(cè)被驅(qū)動(dòng)的門而迅速地從IGDT內(nèi)部被移開。因此切換損耗就急劇地減小。與一般的雙門GTO相比，在此應(yīng)該考慮到IGDT的門能夠不受當(dāng)前的工作狀態(tài)的影響而被驅(qū)動(dòng)，以及尤其在第一和第二門電流之間并不需要或者需要很短的0-10μs(特別是0-6μs)的短暫延時(shí)，以便令尾隨電流完全消失。很陡峭上升的門電流因此能夠?qū)嶋H上是同步地加到門連接端上。
陽極電流的快速下降以及尾隨電流的消失，帶來動(dòng)態(tài)開關(guān)損耗的可觀的減小。
圖10示出采用陽極電流IA的短暫曲線和陽極-陰極電壓UAK時(shí)IGDT的快速關(guān)斷，在關(guān)斷過程中兩個(gè)門G1和G2處使用不同的電壓，而且有2μs的短暫錯(cuò)動(dòng)。在靠上邊的曲線中，陽極電流IA和陽極-陰極電壓UAK是依時(shí)間畫出的，而在靠下面的曲線是兩個(gè)門的電壓。
圖10至13所示出的曲線是按照圖14的測試安排進(jìn)行的測量。
應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)的是，在串接或并接電路中使用IGDT作為關(guān)斷功率半導(dǎo)體元件是有可能得到改進(jìn)的。在這種情況下，應(yīng)該保證串接元件的載荷是在安全工作區(qū)內(nèi)，以便不要對元件的壽命帶來負(fù)面影響。
作為一個(gè)例子，在元件在開啟或關(guān)斷過程中，陽極-陰極電壓的變化速率要受到限制，以便在串接電路中的所有元件上都能夠得到均勻的電壓分布。
或者，在已關(guān)斷態(tài)時(shí)，反向電流要受到控制(增加或減小)，以便在串接電路中所有元件上又都能夠得到均勻的電壓分布。
或者，在元件的開啟或關(guān)斷過程中，陽極電流的變化速率要受到限制，以便在并接電路中所有元件上都能夠得到均勻的電壓分布。
在關(guān)斷操作中，陽極-陰極電壓的上升速率可以由下面三種方法加以限制
1.用急劇上升的門電流IG2只驅(qū)動(dòng)陽極門。
圖11示出IGDT在陰極側(cè)的關(guān)斷和在陽極側(cè)的關(guān)斷之間的對比。IGDT在陰極側(cè)被切斷的情況下，陽極電流IA在2.5μs以后下降很多，而陽極-陰極電壓UAK在0-2.5μs之間陡峭上升。當(dāng)IGDT是在陽極側(cè)被關(guān)斷的情況下，陽極電流只在6μs之后陡峭下降，而且陽極-陰極電壓UAK相應(yīng)地以更長時(shí)間也更為漸進(jìn)地增長。
2.利用一個(gè)急劇上升并且足夠大的門電流IG2使陽極電流IA趨于零，然后均勻地降低陰極門電流GG1，使之從其最大值回到零。在這種情況下，可以從圖8的等效電路圖中看到，陽極晶體管是通過門驅(qū)動(dòng)器被短路的。陰極電流IK是相應(yīng)地被陰極晶體管，被門電流IG1均勻地下降回到零。
3.利用一個(gè)急劇上升并且足夠大的門電流IG1使陰極電流趨于零，然后均勻地降低陽極門電流IG2，使之從其最大值回到零。在這種情況下，可以從等效電路看到，陰極晶體管是通過門驅(qū)動(dòng)器被短路的。陽極電流是相應(yīng)地被陽極晶體管，被門電流IG2均勻地下降回復(fù)到零。
為了控制已關(guān)斷態(tài)的反向電流，如圖9所示，在陰極第一門G1上加上一個(gè)負(fù)的門電壓UCK。在陽極門上加上一個(gè)小的正門電流IG2，反向電流就會(huì)上升。正的門電流被內(nèi)部半導(dǎo)體(pnp晶體管)作線性放大(接近1∶1)，因而反向電流就增加。由于在陽極門的負(fù)門電壓UAG的緣故，反向電流就會(huì)減小。按照本發(fā)明，依靠至少兩個(gè)串接的IGDT的這種驅(qū)動(dòng)，有可能省去為了使分布在元件上的不相等電壓相等起來的靜態(tài)并聯(lián)電阻(共用電阻)。
在兩個(gè)門之一上加上一個(gè)負(fù)門電壓，并將另一個(gè)門接上一個(gè)正門電流，在開啟操作中就能夠限制陽極電流的上升速率。陽極電流的曲線因而有賴于負(fù)載，有賴于門電流的曲線，同時(shí)有賴于半導(dǎo)體元件的設(shè)計(jì)。相應(yīng)的實(shí)例示于圖12中。在-10到0μs范圍內(nèi)，將一個(gè)負(fù)門電壓UAG＝-20V加到第二門G2上，同時(shí)將IG1＞50A的正門電流加到第一門G1上。與IGCT相反，IGDT此時(shí)并不觸發(fā)，反而允許陽極電流IA受控于正門電流IG1。此時(shí)的典型增益系數(shù)是500。
可以將IGDT從開啟態(tài)和關(guān)斷態(tài)兩種情況下轉(zhuǎn)到電流引導(dǎo)態(tài)。在這種情況下，陽極電流直接由門電流所確定。為此目的，要關(guān)斷陽極第二門G2(陽極電流IA是由一個(gè)足夠大的負(fù)門電流IG2所“轉(zhuǎn)向”)，致使由陰極第一門電流IG1控制的一個(gè)負(fù)載電流在陰極一側(cè)形成。這樣一來，就有可能在開啟態(tài)中阻止或者快速減小陽極的過電流，或者在關(guān)斷操作態(tài)中阻止或快速減小陽極-陰極的過電壓。
圖13示出一相應(yīng)實(shí)例。在時(shí)間0μs時(shí)，第二門G2被關(guān)斷，而第一門G1繼續(xù)受10A所驅(qū)動(dòng)。在陽極一側(cè)，門電壓UAG在10μs之內(nèi)上升到其最大值(接近800-900V)，而陽極電流IA下降到一個(gè)與負(fù)載有關(guān)的數(shù)值(500A)。18μs后，第二門G2再被重新開啟。
圖5到7示出在多個(gè)串接的IGDT中，門的連接端的如何安排和如何供電的多種可能性。所指出的這些安排的優(yōu)點(diǎn)在于將驅(qū)動(dòng)串接元件的成本減至最小。
在每種情況下，一個(gè)門驅(qū)動(dòng)器含有兩個(gè)門驅(qū)動(dòng)器單元，它們是依次分別或者共同由一個(gè)電源單元供電。
圖5示出第一種安排，其中兩個(gè)門驅(qū)動(dòng)器單元各驅(qū)動(dòng)一個(gè)IGDT的第一門G1和第二門G2。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器單元的電源是耦合的。總電源或者由外電路引進(jìn)，或者由被驅(qū)動(dòng)的IGDT的陽極-陰極電壓得到。這樣，n個(gè)IGDT只需要n個(gè)門驅(qū)動(dòng)器。
圖6示出第二種安排，其中一個(gè)門驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)串接的兩個(gè)IGDT的相鄰的兩個(gè)門-在同一電位。用以控制該兩個(gè)門的電源是直接相互耦合的，并又組成一個(gè)單元。這樣，n個(gè)IGDT需要n+1個(gè)門驅(qū)動(dòng)器。
最后，圖7示出第三種安排，其中一個(gè)門驅(qū)動(dòng)器還是驅(qū)動(dòng)兩個(gè)串接的IGDT的兩個(gè)相鄰的門。然而，電源是按照第一種安排配備的，這樣每個(gè)IGDT有專用的電源以供給它的兩個(gè)門。
參考符號表1 半導(dǎo)體基片A 陽極G1，G2門GU1，GU2門驅(qū)動(dòng)器單元IA，IK陽極電流，陰極電流IG1，IG2門電流K 陰極UAG，UGK門電壓
UAK陽極-陰極電壓
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)功率半導(dǎo)體元件的方法，該功率半導(dǎo)體元件是一種集成門雙晶體管(IGDT)，它包括在陽極(A)和陰極(K)端子之間的一個(gè)四層半導(dǎo)體的基片(1)，具有一個(gè)陽極外p型摻雜的陽極層，一個(gè)鄰近所述外p型摻雜的層的兩部分的n型摻雜基區(qū)層，帶有集成的n型緩沖區(qū)，一個(gè)鄰近所述n型摻雜基區(qū)層的p型摻雜基區(qū)層，以及一個(gè)鄰近所述p型摻雜區(qū)層的陰極外n型摻雜的陰極層，以及兩個(gè)門(G1，G2)，可以通過低電感門連接端而對其加以控制，在接觸所述p型摻雜的基區(qū)層的陰極側(cè)上提供第一門(G1)和在接觸所述n型摻雜的基區(qū)層的陽極側(cè)上提供第二門(G2)，在該方法中，通過硬驅(qū)動(dòng)僅第一門(G1)，僅第二門(G2)，或者，同時(shí)地或有短暫錯(cuò)動(dòng)地硬驅(qū)動(dòng)兩個(gè)門，或者，通過硬控制這兩個(gè)門中的一個(gè)門，和電流或電壓控制這兩個(gè)門中的另一個(gè)門，如下操作IGDT在關(guān)斷該IGDT的操作中，開關(guān)損耗通過該兩個(gè)門(G1，G2)由于下面事實(shí)而得到降低在關(guān)斷操作的開始過程中，第二門電流(IG2)是以大于20A/μs/cmsi2的上升速率增長，而且在第二門電流(IG2)之后長達(dá)6μs，第一門電流(IG1)也以大于20A/μs/cmsi2的上升速率增長；和/或在關(guān)斷該IGDT的操作中，該IGDT上的電壓(UAK)的上升速率通過該兩個(gè)門(G1，G2)由于下面事實(shí)而得到限制利用第一門電流(IG1)以大于20A/μs/cmsi2的上升速率上升，使陰極電流(Ik)回到零，和第二門電流(IG2)接著從其最大值下降回到零，或者利用第二門電流(IG2)以大于20A/μs/cmsi2的上升速率上升，使陽極電流(IA)回到零，和第一門電流(IG1)接著從其最大值下降回到零；和/或在該IGDT的已關(guān)斷態(tài)中，陽極和陰極之間的反向電流(IA)通過該兩個(gè)門(G1，G2)由于下面事實(shí)而得到控制將一個(gè)負(fù)電壓(UGK)施加到第一門(G1)上，和將一個(gè)正的第二門電流(IG2)施加到第二門(G2)上，以便增大反向電流(IA)，和將一個(gè)負(fù)電壓(UAG)施加到第二門(G2)上，以便減小反向電流(IA)；和/或在開啟該IGDT的操作中，陽極電流(IA)的上升速率通過該兩個(gè)門(G1，G2)由于下面事實(shí)而得到限制將一個(gè)連續(xù)負(fù)門電壓(UAK)施加到第一門(G1)上，和陽極電流(IA)的增長由在第二門(G2)處的一個(gè)正的門電流(IG2)所控制，或者將一個(gè)連續(xù)負(fù)門電壓(UAG)施加到第二門(G2)上，和陽極電流(IA)的增長由在第一門(G1)處的一個(gè)正的門電流(IG1)所控制；在該IGDT的已開啟態(tài)中，陽極電流(IA)通過該兩個(gè)門(G1，G2)由于下面事實(shí)而得到限制和/或控制第一門(G1)是用一個(gè)上升速率大于20A/μs/cmsi2的負(fù)的門電流(IG1)所關(guān)斷，和陽極電流(IA)由在第二門(G2)處的一個(gè)正的門電流(IG2)所控制，或者第二門(G2)是用一個(gè)上升速率大于20A/μs/cmsi2的負(fù)的門電流(IG2)所關(guān)斷，和陽極電流(IA)由在第一門(G1)處的一個(gè)正的門電流(IG1)所控制。
2.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求
1的方法的電路裝置，它包括多個(gè)IGDT的串接電路，通過所述多個(gè)IGDT的端子串接而成，每個(gè)所述IGDT在陰極端子一側(cè)具有第一門，在陽極端子一側(cè)具有第二門，多個(gè)門驅(qū)動(dòng)器，各含有兩個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的一個(gè)門，多個(gè)用于為門驅(qū)動(dòng)器提供能量的單元，其中一個(gè)門驅(qū)動(dòng)器的第一控制單元驅(qū)動(dòng)第一IGDT的一個(gè)陰極門，和該門驅(qū)動(dòng)器的第二控制單元驅(qū)動(dòng)第二IGDT的一個(gè)陽極門，該第二IGDT的陽極一側(cè)的端子連接到第一IGDT的陰極端子上。
3.如權(quán)利要求
2中所述的用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求
1的方法的電路裝置，其中在每種情況下，一個(gè)電源單元都為一個(gè)門驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)控制單元提供能量。
4.如權(quán)利要求
2中所述的用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求
1的方法的電路裝置，其中一個(gè)電源單元為第一門驅(qū)動(dòng)器的第二控制單元和/或第二門驅(qū)動(dòng)器的第一控制單元提供能量。
5.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求
1的方法的電路裝置，它包括多個(gè)IGDT的串接電路，通過所述多個(gè)IGDT的端子串接而成，每個(gè)所述IGDT在陰極端子一側(cè)具有第一門，在陽極端子一側(cè)具有第二門，多個(gè)門驅(qū)動(dòng)器，各含有兩個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的一個(gè)門，為門驅(qū)動(dòng)器提供能量的單元，其中一個(gè)門驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)控制單元驅(qū)動(dòng)單個(gè)IGDT的兩個(gè)相應(yīng)的門。
6.如權(quán)利要求
5中所述的用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求
1的方法的電路裝置，其中一個(gè)電源單元在每種情況下為一個(gè)門驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)控制單元提供能量。
7.如權(quán)利要求
5中所述的用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求
1的方法的電路裝置，其中一個(gè)電源單元為第一門驅(qū)動(dòng)器的第二控制單元和/或第二門驅(qū)動(dòng)器的第一控制單元提供能量。
專利摘要
集成門雙晶體管(IGDT)有兩個(gè)可控門(G
文檔編號H01L29/74GKCN1254015SQ02143782
公開日2006年4月26日 申請日期2002年9月28日
發(fā)明者O·阿佩爾多恩, E·克洛爾, P·斯特雷特, A·韋伯 申請人:Abb瑞士有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan