(57)【要約】  複数の半導体素子（１ａ）〜（１ｆ）は、各々のソースが共通接続され、かつ各々のドレインが共通接続される。電圧測定部（１０）は、複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子（１ａ）のソースと第１の半導体素子（１ａ）のドレインの間のオン電圧を測定する。判別部（１２）は、第１の半導体素子（１ａ）のソースと第１の半導体素子（１ａ）のドレインの間のオン電流の大きさを表わす情報と、電圧測定部（１０）におけるオン電圧の測定値とを受けて、オン電圧の測定値と、入力されたオン電流の大きさを表わす情報とに基づいて、複数の半導体素子が正常状態であるか、あるいは過熱状態であるかを判別する。
2017168951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々のソースが共通接続され、かつ各々のドレインが共通接続される複数の半導体素子を含む装置の過熱保護制御装置であって、
前記複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子のソースと前記第１の半導体素子のドレインの間のオン電圧を測定する電圧測定部と、
前記第１の半導体素子のソースと前記第１の半導体素子のドレインの間のオン電流の大きさを表わす情報と、前記電圧測定部におけるオン電圧の測定値とを受けて、前記オン電圧の測定値と、前記オン電流の大きさを表わす情報とに基づいて、前記複数の半導体素子が正常状態であるか、あるいは過熱状態であるかを判別する判別部とを備えた、過熱保護制御装置。
【請求項２】
前記判別部は、前記オン電圧の測定値と前記オン電流の大きさを表わす情報とに基づいて、前記第１の半導体素子のオン抵抗を算出し、前記オン抵抗に基づいて、前記複数の半導体素子が正常状態であるか、あるいは過熱状態であるかを判別する、請求項１記載の過熱保護制御装置。
【請求項３】
前記第１の半導体素子の温度と、前記オン電圧および前記オン電流との関係を表わす情報を記憶する記憶部を備え、
前記判別部は、前記記憶部内の前記情報を参照して、前記オン電圧の測定値および前記受けた情報で表されるオン電流の大きさに対応する温度を特定し、前記温度に基づいて、前記複数の半導体素子が正常状態であるか、あるいは過熱状態であるかを判別する、請求項１記載の過熱保護制御装置。
【請求項４】
前記オン電流の値を指令する制御指令値を出力する制御部を備え、
前記判別部は、前記制御指令値を前記オン電流の大きさを表わす情報として受ける、請求項１〜３のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項５】
前記オン電流を測定する電流測定部を備え、
前記判別部は、前記オン電流の測定値を前記オン電流の大きさを表わす情報として受ける、請求項１〜３のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項６】
前記複数の半導体素子のドレインは、基板上の金属のパターンに接合材を介して接続され、
前記複数の半導体素子のソースと端子台とを接続する複数の第１の金属配線と、
前記パターン上の前記第１の半導体素子に近接する部分と前記端子台とを接続する第２の金属配線とを備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項７】
前記複数の半導体素子を冷却する冷却器の温度および前記複数の半導体素子が含まれる電力変換装置から出力される電力と、前記オン電圧との関係を表わす情報を記憶する記憶部を備え、
前記判別部は、前記記憶部内の情報を参照して、ある時刻において検出された前記冷却器の温度および前記電力変換装置から出力された電力に対応するオン電圧を特定し、前記オン電圧に基づいて、前記複数の半導体素子が正常状態であるか、あるいは過熱状態であるかを判別する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項８】
前記電圧測定部の出力端子の前段にノイズを除去するフィルタ部を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項９】
前記電圧測定部が、前記オン電圧の低下を検出し、前記半導体素子の短絡保護を行う、請求項１〜８のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項１０】
前記複数の半導体素子が、化合物半導体によって構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱保護制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に車載用電力回路装置においては、高出力・小型軽量化の要求が強くなってきており、そのため電力装置に搭載される電子部品の発熱密度が増大している。また、車載用電力回路装置では安全性に対する要求も高い。そこで、車載用電力回路装置の中で大きなコストを占め、故障が即車両停止に結びつく半導体素子には、半導体素子の性能を最大限に活かす目的と、車両の故障を防ぐ目的で過熱保護制御装置が搭載されているものがある。【０００３】
従来の半導体素子の過熱保護制御装置では、半導体素子に温度センサを配置することによって、半導体素子の温度を測定し、半導体素子が損傷しないように出力制限をかけることで過熱保護をかけている。過熱保護をかけることで、半導体素子の使用温度領域を拡大し、回路装置の高性能化を図るとともに、半導体素子の故障を防止している。【０００４】
回路装置が多数の半導体素子から構成される場合、多くの半導体素子の温度をモニタしなければならない。そこで、温度センサからの信号を、入出力インターフェースを介して統合し、半導体素子の数に対してマイコンの入力ポート数の削減、温度検出装置の小型化を図っているものがある（例えば特許文献１）。また、制御の指令値から損失を求め、予め求めた熱回路網により半導体素子の温度を推定する方法がある（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３３８９４号公報（１１頁２２〜１３頁３０行、図４）
【特許文献２】特開２０１４−６４４３５号公報（６頁３２〜４８行、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および２に記載された過熱保護制御装置においては、１つの半導体素子に対して、一つの温度センサが必要となる。半導体素子の温度を測定する場合、半導体素子上に温度センサを設置することによって正確に半導体素子の温度を測定できる。【０００７】
しかし、温度センサが配置された領域は電流を流すことのできない無効領域となる。無効領域が大きくなると、半導体素子に流すことのできる最大電流が低下するともに、半導体素子に電流を流した時の損失も大きくなる。その結果、回路装置の効率低下につながる。多くの半導体素子を用いる必要がある回路装置ほど、無効領域が増大するため、このような回路装置の効率低下が大きくなる。また、半導体素子の性能低下を補うために半導体素子のサイズを増加させると、コストが大幅に増大するといった問題がある。【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、半導体素子の無効領域が増加することなく、高精度な過熱保護が可能な過熱保護制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、各々のソースが共通接続され、かつ各々のドレインが共通接続される複数の半導体素子を含む装置の過熱保護制御装置であって、複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子のソースと第１の半導体素子のドレインの間のオン電圧を測定する電圧測定部と、第１の半導体素子のソースと第１の半導体素子のドレインの間のオン電流の大きさを表わす情報と、電圧測定部におけるオン電圧の測定値とを受けて、オン電圧の測定値と、オン電流の大きさを表わす情報とに基づいて、複数の半導体素子が正常状態であるか、あるいは過熱状態であるかを判別する判別部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、オン電流とオン電圧とに基づいて、複数の半導体素子が正常状態か、あるいは過熱状態であるかを判別することができるので、半導体素子上に温度センサを設置することなく、高精度な過熱保護を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】３相インバータ１００の回路図である。
【図２Ａ】図１に示す３相インバータ１００の一部の半導体素子の配列の一例を表わす図である。
【図２Ｂ】図１に示す３相インバータ１００の一部の半導体素子の配列の一例を表わす図である。
【図３】Ａ部１０１に含まれる複数の半導体素子１の構成の一例を表わす図である。
【図４】実施の形態１の半導体素子の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【図５】電圧測定部１０の一例を表わす図である。
【図６】２種類のゲート電圧Ｖｇｓについて、温度ＴとＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒｏｎの関係を示す図である。
【図７】従来技術による温度センサが配置された半導体素子の平面図である。
【図８】３相インバータ１００の一部の半導体素子の配列の別の一例を表わす図である。
【図９】実施の形態３の半導体素子の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【図１０】実施の形態３におけるオン電圧Ｖｄｓとオン電流Ｉｄｓの関係を示す図である。
【図１１】実施の形態４の半導体素子の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【図１２】電流測定部１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗの取り付け位置の例を表わす図である。
【図１３】実施の形態５の半導体装置の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【図１４】実施の形態６の半導体装置の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【図１５】電圧測定部１０とフィルタ部２４の一例を表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
実施の形態１．
以下、本発明に関わる過熱保護制御装置を３相インバータ装置に適用した例を基に説明する。
【００１３】
図１は、３相インバータ１００の回路図である。図２Ａおよび図２Ｂは、図１に示す３相インバータ１００の一部の半導体素子の配列の一例を表わす図である。
【００１４】
図１に示すように、３相インバータ１００は、電源１０８と負荷１０７との間に、Ａ部１０１、Ｂ部１０２、Ｃ部１０３、Ｄ部１０４、Ｅ部１０５、Ｆ部１０６を備える。
【００１５】
Ａ部１０１は、Ｕ相の上側スイッチング素子を含む。Ｂ部１０２は、Ｕ相の下側スイッチング素子を含む。Ｃ部１０３は、Ｖ相の上側スイッチング素子を含む。Ｄ部１０４は、Ｖ相の下側スイッチング素子を含む。Ｅ部１０５は、Ｗ相の上側スイッチング素子を含む。Ｆ部１０６は、Ｗ相の下側スイッチング素子を含む。３相インバータ１００を制御する制御部２１からのＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号に基づいて、Ａ部１０２、Ｂ部１０２、Ｃ部１０３、Ｄ部１０４、Ｅ部１０５、Ｆ部１０６のスイッチング素子がオン／オフする。
【００１６】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、３相インバータ１００のＡ部１０１には、シリコン（Ｓｉ）もしくはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などからなる半導体素子１ａ〜１ｆ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ：Metal-Oxide-Semiconductor  Field-Effect  Transistor）が３素子以上、例えば６素子が並列で構成される。原理上、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）でも測定可能であるが、温度特性の変化が大きく、常に正の温度特性（温度が上がれば、抵抗が大きくなる）であるＭＯＳＦＥＴの方が本発明の適用に適している。そこで、ここではＭＯＳＦＥＴを例に説明する。ただし、本発明は、ＭＯＳＦＥＴに限定したものではない。以下の説明では、半導体素子１ａ〜１ｆを総称して半導体素子１と称することもある。
【００１７】
絶縁基板７は、セラミック５を銅やアルミなどのパターン６で挟んで構成される。端子台９は、銅（Ｃｕ）が挿入された樹脂で構成される。
【００１８】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ＭＯＳＦＥＴである半導体素子１の表面をソース２、半導体素子１の裏面をドレイン３といい、ソース２の面に半導体素子１を動作させるためにゲート４が設けられる。
【００１９】
半導体素子１ａ〜１ｆは、例えばはんだなどの接合材２３によって絶縁基板７上に実装される。半導体素子１ａ〜１ｆのドレイン３は、絶縁基板７内のパターン６に共通に接続される。これによって、半導体素子１ａ〜１ｆのドレインは、同電位となる。
【００２０】
半導体素子１ａ〜１ｆのソース２は、上部に配置される金属配線９１に共通に接続される。これによって、半導体素子１ａ〜１ｆのソースは、同電位となる。
【００２１】
パターン６と、半導体素子１ａ〜１ｆはそれぞれ図示しない配線により外部と接続し、回路を形成している。
【００２２】
半導体素子１ａ〜１ｆのソース２は、金属配線８ｓによって端子台９のＣｕが挿入された箇所と接続する。半導体素子１ａ〜１ｆのゲート４は、金属配線８ｇによって端子台９のＣｕが挿入された箇所と接続する。半導体素子１ａ〜１ｆのドレイン３は、接合材２３を介してパターン６と接続し、パターン６の一箇所が、金属配線８ｄによって端子台９のＣｕが挿入された箇所と接続する。
【００２３】
図２Ａにおいて、金属配線８ｓ、８ｄ、８ｇが接続される箇所が銅（Ｃｕ）が挿入された箇所である。金属配線８ｓ、８ｇ、８ｄは、主にアルミワイヤが用いられる。絶縁基板７は、図示しない冷却器へと接続される。半導体素子１は、ゲート４とソース２にゲート電圧Ｖｇｓをかけることで半導体素子１のオン／オフ動作（スイッチング）が制御され、オンされると導通状態になる。
【００２４】
図３は、Ａ部１０１に含まれる複数の半導体素子１の構成の一例を表わす図である。
Ａ部１０１は、ノードＮＵ０とノードＮＵ１との間に並列に接続されるＭＯＳＦＥＴ３１ａと、ＭＯＳＦＥＴ３１ｂと、ＭＯＳＦＥＴ３１ｃと、ＭＯＳＦＥＴ３１ａ、３１ｂ、３１ｃとそれぞれ逆向きに並列に接続されるダイオード３２ａ、３２ｂ、３２ｃとを含む。なお、ダイオード３２ａ、３２ｂ、３２ｃはＭＯＳＦＥＴの構造上、ＭＯＳＦＥＴに備わるボディーダイオードでもよく、図２Ａは、ボディーダイオードを意図した配置となっている。
【００２５】
ＭＯＳＦＥＴ３１ａと、ＭＯＳＦＥＴ３１ｂと、ＭＯＳＦＥＴ３１ｃとのソースおよびドレインは、互いに共通に接続され、同電位となる。
【００２６】
図４は、実施の形態１の半導体素子の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
過熱保護制御装置２２は、電圧測定部１０と、判別部１２とを備える。
【００２７】
電圧測定部１０は、半導体素子１ａのソース２と、ドレイン３の間のオン電圧Ｖｄｓを測定して、オン電圧Ｖｄｓを判別部１２へ送る。
【００２８】
図５は、電圧測定部１０の一例を表わす図である。
図５に示すように、電圧測定部１０は、オペアンプＯＰ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４によって構成される。
【００２９】
判別部１２は、電圧測定部１０からオン電圧Ｖｄｓを受け、制御部２１から半導体素子１ａへの制御指定値であるオン電流Ｉｄｓを受ける。判別部１２は、半導体素子１ａのオン電圧Ｖｄｓとオン電流Ｉｄｓに基づいて、半導体素子１のオン抵抗Ｒｏｎを算出する。
【００３０】
判別部１２は、オン抵抗Ｒｏｎが予め設定された閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えれば、過熱保護が実行されるように要求する要求信号を制御部２１へ出力する。絶縁基板７上に複数の半導体素子１ａ〜１ｆが配置され、複数の半導体素子１ａ〜１ｆのソースは同電位であり、複数の半導体素子１ａ〜１ｆのドレインは同電位であるので、いずれかの半導体素子１の温度が異常に上昇した場合に、オン抵抗Ｒｏｎが閾値を超える。
【００３１】
制御部２１は、過熱保護が実行されるように要求する要求信号を受けた場合に、たとえば、出力を抑制する、冷却水の流量を上げる、または冷却水の温度を下げるなどによって、過熱保護を実行する。
【００３２】
図６は、２種類のゲート電圧Ｖｇｓについて、温度ＴとＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒｏｎの関係を示す図である。
【００３３】
図６に示すように、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒｏｎは温度上昇とともに増加する。したがって、オン抵抗Ｒｏｎが定められた第１の閾値以上であるか否かを検出することによって、温度が定められた第２の閾値以上であるか否かを検出することができる。また、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗Ｒｏｎは導電時の電気抵抗であるから、オームの法則が成立するため、オン電流Ｉｄｓ、オン電圧Ｖｄｓ、オン抵抗Ｒｏｎは簡単に変換可能である。そのため、オン電流Ｉｄｓ、オン電圧Ｖｄｓを測定すれば、式（１）に示すような簡単な計算によって、オン抵抗Ｒｏｎを求めることが可能である。
【００３４】
Ｒｏｎ＝Ｖｄｓ/Ｉｄｓ・・・（１）
簡易なプログラムの実行によって、オン抵抗Ｒｏｎを求めることができるので、判別部１２の計算負荷を小さくできる。
【００３５】
ここで、本実施の形態の有効性を説明する前に、従来の課題をより詳細に説明する。
過熱保護をかける目的は主に２つある。１つは接合部などの経年劣化に伴う熱抵抗の悪化によって設計時に想定した温度よりも半導体素子１の温度が上昇した場合に、半導体素子１の損傷を防止することである。もう１つは、なんらかの要因で通常の制御では起こらないモードで駆動された場合の半導体素子１の損傷を防止することである。通常の制御では起こらないモードの例としては、モータの駆動に用いられた３相インバータにおいて、モータがロックし、インバータの１相のみに電流が流れ続ける場合が挙げられる。このような場合、半導体素子１は、設計時に想定した温度を超える可能性があるので、過熱保護をかける必要がある。この時、半導体素子１の温度がわからなければ、常に最悪の状態を想定した制御を行う必要があり、実際に使用できる半導体素子１の温度よりも低い温度で過熱保護をかけることになる。
【００３６】
それゆえ、従来の技術では、半導体素子１の温度をモニタし、半導体素子１の使用可能な温度の限界まで利用することを可能にしてきた。半導体素子１の使用可能な温度の限界まで利用することによって、半導体素子１に流せる電流を多くすることができるので、半導体素子１の温度上昇分の損失増加が許容できる。これによって、半導体素子１の抵抗値が増加するため、半導体素子１のサイズを小さくすることが可能であった。
【００３７】
図７は、従来技術による温度センサが配置された半導体素子の平面図である。図７に示すように、従来は過熱保護が必要な半導体素子１は、半導体素子１上に温度センサ１３が配置されており、温度センサの信号を検出するカソード１４、アノード１５が必要であった。温度センサ１３、温度センサ１３のカソード１４、アノード１５は半導体チップ上で電流を流すことのできない無効領域となるため、半導体素子１上に搭載すると導通時の抵抗が上昇する。なぜなら、半導体素子１は、縦構造のため、チップの表から裏（もしくは裏から表）に電流が流れるので、トランジスタを構成できる有効領域の面積が減れば、その分抵抗が上がるからである。
【００３８】
一方、本実施の形態では半導体素子１上に温度センサ１３は不要であり、それに付随する温度センサ１３のカソード１４、アノード１５も不要なため、電流を流すことのできない無効領域の面積を低減できるので、半導体素子１の導通時の抵抗が低下する。
【００３９】
なお、絶縁基板７上に温度センサ１３を配置している回路装置も存在するが、半導体素子１の温度を正確に検出することができない。また、接合部などの経年劣化による熱抵抗の悪化は、絶縁基板７に実装される半導体素子１のうち、どの半導体素子から起こるかを予測することが困難であるため、最も温度が上昇する半導体素子のみに温度センサを配置することは非常に困難である。そのため、温度センサ１３が検出している半導体素子１の温度が、最も高くない場合を想定し、半導体素子１の使用限界温度に対して大きなマージンを見て設計する必要があり、半導体素子１の性能を十分に活かし切れなかった。
【００４０】
Ｓｉを用いた半導体素子は、１５ｍｍ程度の大きなサイズまで製造が可能である。１つの半導体素子のサイズが大きい場合、１つの半導体素子で流すことのできる電流を大きくすることができるので、使用する半導体素子の個数も少なくすることができる。使用する半導体素子の個数を少なくすることによって、半導体素子の温度センサ１３、温度センサ１３のカソード１４、アノード１５の無効領域が半導体チップの面積に占める割合も小さくなる。
【００４１】
したがって、Ｓｉを用いた半導体素子は無効領域が発生することによって、半導体チップに流すことのできる最大電流が低下する（損失が増大する）というデメリットよりも、温度センサ１３を用いて正確に温度測定することによって、半導体素子１を限界温度まで使えるメリットの方が大きいということができる。
【００４２】
一方、ＳｉＣを用いた半導体素子１は、ＳｉＣの材料欠陥に起因する不良から、製造歩留まりが非常に悪く、小さな半導体素子を複数用いて回路装置を構成することが求められている。なぜなら、小さな半導体素子の方が、製造歩留まりが良くなるため、大きな半導体素子を用いて回路を構成するよりも、半導体素子のコストが大幅に安くなるからである。
【００４３】
小さな半導体素子を多数用いる必要がある場合、温度センサ１３、温度センサのカソード１４、アノード１５の無効領域が半導体素子の面積に占める割合が大きくなり、半導体チップに流すことができる最大電流が低下する（損失が増大する）というデメリットが、温度センサ１３を用いて正確に温度測定することによって、半導体素子１を限界温度まで使えるメリットを上回る。
【００４４】
また、ＳｉＣの半導体素子の価格が非常に高いため、Ｓｉの半導体素子を比較して、ＳｉＣの半導体素子は、無効面積削減による半導体素子の性能向上に伴うコスト低減の効果がより大きい。
【００４５】
さらに、個々の半導体素子１の温度を温度センサ１３で検出する場合には、無効領域が増加するだけでなく、制御負荷が増大するとともに、温度測定のための制御回路部が大きくなるといった問題がある。ＳｉＣでは、回路装置の小型化が一つの特徴になるが、制御負荷の増大、温度測定の制御回路部が大きくなると制御基板が小型化できず、回路装置全体としての小型化が困難である。
【００４６】
本実施の形態では、制御負荷の軽減、温度測定の制御回路部の小型化が可能となり、回路装置全体の小型化にも寄与する。半導体素子に温度センサを配置するものと、配置しないものを分けて用いる方法も考えられるが、半導体素子の種類が増加しコストが増加するだけでなく、経年劣化による熱抵抗の悪化は絶縁基板７に実装される半導体素子１のどの半導体素子１から起こるかわからない事が解決されない。
【００４７】
上述した課題を解決する実施の形態１によれば、複数の半導体素子１ａ〜１ｆのソース２およびドレイン３が同電位上に配置されるため、絶縁基板７に配置される半導体素子１ａ〜１ｆのうちどれか１つの温度が上昇すれば、検出されるオン電圧Ｖｄｓが変化し、温度変化が検出可能である。絶縁基板７に配置される各々の半導体素子の温度を検出することはできないが、絶縁基板７に配置される半導体素子１ａ〜１ｆのうちどれか１つどれか１つの温度が閾値を超えるかを検出することができるので、過熱保護が可能である。
【００４８】
また、絶縁基板７に配置されるどれか１つの半導体素子１の温度が上昇すれば、検出されるオン電圧Ｖｄｓが変化するため、各半導体素子に対してオン電圧Ｖｄｓを測定する必要が無く、図２Ａに図示するように、電圧測定部１０は、Ａ部１０１全体で一カ所のオン電圧Ｖｄｓ、すなわち、半導体素子１ａのソース２と金属廃線８ａを介して接続される端子台９のＣｕが挿入された箇所Ｒ１と、半導体素子１ａのドレイン３と金属廃線８ｄを介して接続される端子台９のＣｕが挿入された箇所Ｒ２の間の電圧を測定する。
【００４９】
図２Ｂに示すように、ソース２は、半導体素子１の制御に不可欠であるため、各々の半導体素子１から配線されるが、ドレイン３はパターン６から１本だけ配線されれば良く、オン電圧Ｖｄｓを検出するための金属配線８ｄの削減、端子台９の小型化が可能である。その結果、簡素で小型な過熱保護制御装置２２を実現でき、生産性の向上と、回路装置の小型化が可能である。
【００５０】
なお、実際には、回路装置に組み込まれた半導体素子１ａ〜１ｆの温度は、半導体素子１ａ〜１ｆの特性バラツキ、制御バラツキ、および図示しない配線のインダクタスなどによる電流の分流バラツキなどで個々に異なる。しかし、上述したように過熱保護で出力制限や停止制御をかける場合、例えばＡ部１０１に搭載される半導体素子１ａ〜１ｆのうち、１つでも温度上昇が大きければ保護が必要である。本実施形態では、Ａ部１０１に搭載された半導体素子１ａ〜１ｆの中で最も温度が高い半導体素子の温度が閾値を超えたか否かが検出されるので、過熱保護が可能となる。
【００５１】
ここまで、Ａ部１０１を例に述べてきたが、実際にはＢ〜Ｆ部（１０２〜１０６）に対しても、図２Ａおよび図２Ｂに示す構成と同じ構成によって過熱保護を実行することができる。少なくともＡ部１０１と、Ｂ部１０２と、Ｃ部１０３、またはＤ部１０４と、Ｅ部１０５と、Ｆ部１０６のオン抵抗を検出することで、３相インバータ１００の過熱保護を行うことができる。また、半導体素子１ａ〜１ｆがＩＧＢＴである場合、ソース２、ドレイン３は、それぞれエミッタ、コレクタに置き換えられる。
【００５２】
したがって、本願の明細書および請求の範囲において、ソースおよびドレインと記載された部分は、半導体素子がＩＧＢＴの場合には、それぞれエミッタおよびコレクタを表わすものとすることができる。あるいは、半導体装置において、ソース、またはエミッタを第１の電極、ドレイン、またはコレクタを第２の電極と呼ぶこととしてもよい。
【００５３】
また、特許文献２に記載されているような熱回路網を用いて半導体素子の温度を求める方法では、経年劣化に対応するために、経年劣化による熱回路網の修正を加えるか、予め経年劣化を想定した熱回路網を用いる必要がある。そのため、システムの複雑化や過熱保護温度に大きなマージンが必要になるといった課題がある。上記の実施形態では、熱回路網を用いて半導体素子の温度を求めないので、システムの複雑化および過熱保護温度に大きなマージンが必要となるような問題が発生しない。
【００５４】
実施の形態２．
オン電圧Ｖｄｓは、正確にはパターン６のオン電流Ｉｏｎの経路の金属の電気抵抗の温度特性を含んで検出される。パターン６は電気抵抗であり、ＭＯＳＦＥＴのように温度が上がれば電気抵抗が増加する。パターン６も半導体素子１の温度につられて温度上昇するため、パターン６の温度特性による電気抵抗増加分が大きいと、半導体素子１の温度を正確に推定できない。できる限りパターン６の電気抵抗成分を排除した方が正確に温度を測定できる。
【００５５】
図８は、３相インバータ１００の一部の半導体素子の配列の別の一例を表わす図である。実施の形態２のドレインの取り出しは、実施の形態１のドレインの取り出しと相違する。
【００５６】
図８に示すように、ドレイン３の金属配線８ｄの一端が、パターン６上の半導体素子１ａの近傍と接続する。ドレイン３の金属配線８ｄの他端は、端子台９のＣｕが挿入された箇所と接続する。
【００５７】
ドレイン３の金属配線８ｄの一端を、パターン６上の半導体素子１ａの近傍と接続することによって、より正確に半導体素子１ａ〜１ｆの温度を推定することが可能になり、小型で高出力な回路装置を実現できる。
【００５８】
また、半導体素子１ａ〜１ｆがＭＯＳＦＥＴの場合、絶縁基板８に実装されたある半導体素子１が、熱抵抗が悪化して異常に温度上昇した場合でも、温度上昇によりＭＯＳＦＥＴである半導体素子１のオン抵抗Ｒｏｎが上がることによって、異常に温度上昇した半導体素子１には電流が流れにくくなり、他の半導体素子１に流れる電流が多くなる。その結果、他の半導体素子１の損失が大きくなることで、絶縁基板７に実装された半導体素子１の温度は同じになるように変化する。
【００５９】
したがって、ドレイン３の金属配線８ｄの一端を、パターン６上の半導体素子１ａ〜１ｆのどの半導体素子の近傍と接続されてもよい。図８では、ドレイン３の金属配線８ｄの一端は、パターン６上の半導体素子１ａと半導体素子１ｂの間の箇所と接続する。半導体素子１を複数用いる場合、半導体素子１の熱干渉による熱抵抗の悪化を避けるため、隣接する半導体素子１の間は隙間が設けられることが多い。そのスペースをドレイン３の金属配線８で有効に活用することにより、３相インバータ１００を小型化できる。
【００６０】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３の半導体素子の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【００６１】
実施の形態３の過熱保護制御装置２２は、実施の形態１の構成に加えて、記憶部１６を備える。
【００６２】
半導体素子１ａ〜１ｆには、特性バラツキが存在する。その特性バラツキを記憶部１６に記憶させることによって、半導体素子１ａ〜１ｆの特性を補正することが可能になる。
【００６３】
図１０は、実施の形態３におけるオン電圧Ｖｄｓとオン電流Ｉｄｓの関係を示す図である。Ａに示すような小電流域では、ＭＯＳＦＥＴは、ゲート電圧Ｖｇｓによって半導体素子１のオン抵抗Ｒｏｎが決まる。しかし、Ｂに示すような大電流域ではＶｇｓのみではオン抵抗Ｒｏｎが決まらず、オン電流Ｉｄｓが大きくなると、オン電圧Ｖｄｓが上昇、すなわちオン抵抗Ｒｏｎが上昇する。
【００６４】
オン電圧Ｖｄｓが上昇する領域は使用しないこともあるが、近年の回路装置の小型化、高出力化により使用されることも多くなっている。オン抵抗Ｒｏｎがオン電流Ｉｄｓによって上昇する領域では、温度以外にオン電流Ｉｄｓによってもオン抵抗Ｒｏｎが変化するため、例えば１７０℃、３００Ａの時のオン抵抗Ｒｏｎと１７５℃、２５０Ａの時のオン抵抗Ｒｏｎが同じになる可能性がある。このような場合、５℃のマージンを見て制御をかける必要がある。しかし、温度と、オン電圧Ｖｄｓおよびオン電流Ｉｄｓとの関係を記憶部１６に記憶させることによって、よりマージンを減らす制御が可能となる。その結果、半導体素子１ａ〜１ｆが小型化され、小型で高出力、安全性の高い３相インバータ１００を実現できる。
【００６５】
ただし、図６に示すように、温度が高ければ、ゲート電圧Ｖｇｓによるオン抵抗Ｒｏｎのばらつきは小さくなる。半導体素子１の温度特性によっては、ゲート電圧Ｖｇｓによるオン抵抗Ｒｏｎのばらつきを必ずしも考慮する必要はない。
【００６６】
過熱保護をかける温度は、例えば１７５℃のような高温である。そのため、２５℃などの室温域における測定精度は必要が無い。そこで、過熱保護をかける温度近傍で、使用が想定される電流領域の内の大電流領域のみ、温度と、オン電圧Ｖｄｓおよびオン電流Ｉｄｓの関係を記憶部１６に入力すればよい。言い換えると、オン電流Ｉｄｓが大きくなるとオン抵抗Ｒｏｎが上昇する領域のみを記憶すればよい。そうすることで、制御負荷及び試験負荷を減らすことが可能になり、過熱保護制御装置２２のコスト削減、小型化、および生産性の改善が実現できる。
【００６７】
ここで、低電流領域において、温度と、オン電圧Ｖｄｓおよびオン電流Ｉｄｓの関係を記憶しない理由は、オン抵抗Ｒｏｎがゲート電圧Ｖｇｓによって決まる領域になることに加え、ＭＯＳＦＥＴは抵抗体であり、損失は導通損失が支配的であり、導通損失は電流の２乗で大きくなるため、１０Ａ程度の電流では１００Ａ時の１００分の１程度しか発熱しておらず、過熱保護をかける状況が想定されない為である。
【００６８】
図９を参照して、記憶部１６は、中間検査時、もしくは出荷検査時に温度と、半導体素子１ａのオン電流Ｉｄｓおよびオン電圧Ｖｄｓの関係を定めたテーブルを記憶する。
【００６９】
判別部１２は、電圧測定部１０で測定された半導体素子１ａのオン電流Ｖｄｓと、制御部２１から制御指令値である半導体素子１ａのオン電流Ｉｄｓを受けると、記憶部１６内のテーブルを参照して、このオン電流Ｖｄｓとおよびオン電流Ｉｄｓに対応する温度を特定する。
【００７０】
判別部１２は、特定された温度が予め定められた閾値を超える場合に、過熱保護が実行されるように要求する要求信号を制御部２１へ出力する。
【００７１】
なお、オン電流Ｉｄｓが大きくなるとオン抵抗Ｒｏｎが上昇する領域を用いない場合、オン抵抗は温度とゲート電圧Ｖｇｓで決まる。そういった場合はより簡素な制御が可能である。例えば、過熱保護をかける温度で任意の電流を流せば、過熱保護をかけるべきオン抵抗Ｒｏｎが求まることになる。
【００７２】
実施の形態４．
図１１は、実施の形態４の半導体素子の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【００７３】
この過熱保護制御装置２２は、電流測定部１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗを備える。
図１２は、電流測定部１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗの取り付け位置の例を表わす図である。
【００７４】
電流測定部１７Ｕは、Ｕ相の上側スイッチング素子が含まれるＡ部１０１と、Ｕ相の下側スイッチング素子が含まれるＢ部１０２の間のノードＮＵ１と負荷１０７との間に設けられる。電流測定部１７Ｖは、Ｖ相の上側スイッチング素子が含まれるＣ部１０３と、Ｖ相の下側スイッチング素子が含まれるＤ部１０４の間のノードＮＶ１と負荷１０７との間に設けられる。電流測定部１７Ｗは、Ｗ相の上側スイッチング素子が含まれるＥ部１０５と、Ｗ相の下側スイッチング素子が含まれるＦ部１０６の間のノードＮＷ１と負荷１０７との間に設けられる。
【００７５】
実施の形態１では、判別部１２で用いる電流値は、制御部２１の制御指令値を用いるものとした。これに対して、実施の形態４では、電流測定部１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗがオン電流Ｉｄｓを測定し、判別部１２へ出力する。判別部１２は、測定されたオン電流Ｉｄｓを用いてオン抵抗Ｒｏｎを算出する。
【００７６】
電流測定部１７Ｕ、１７Ｖ、１７Ｗの電流測定値を用いることで、制御指令値より正確な電流値を把握することが可能である。その結果、より正確にオン抵抗を算出できるので、半導体素子１の性能を最大限活かすことが可能である。半導体素子１の性能を最大限活かすことによって、半導体素子１のサイズ低減によるコスト削減が可能である。また、正確に温度を推定できるため３相インバータ１００の信頼性も向上する。
【００７７】
なお、ハイブリッド車などに搭載される車載回路装置では、モータ制御のために電流測定部が設置される。そのため、モータ制御に用いる電流測定部の信号を共有すれば、新たな電流測定部を設ける必要なく、コストアップすることなく本実施の形態が適用可能である。また、追加部品が無いことから、小型な３相インバータを実現できる。
【００７８】
実施の形態５．
図１３は、実施の形態５の半導体装置の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【００７９】
実施の形態５の過熱保護制御装置２２は、記憶部１６を備える。
冷却器の温度が変化しない場合、半導体素子１の温度も変化しないと考えられる。例えば、ある冷却器の温度Ｔにおいて、半導体素子１のオン電圧がＶｄｓで、３相インバータ１００が電力Ｐを出力した場合、ある期間経過後に、同じ冷却器の温度Ｔにおいて、３相インバータ１００が同じ電力Ｐを出力した時、熱抵抗悪化などの経年劣化がない場合には、半導体素子１のオン電圧も依然のオン電圧Ｖｄｓとなる。熱抵抗悪化などの経年劣化がある場合には、半導体素子１のオン電圧は、以前のオン電圧Ｖｄｓよりも大きくなる。
【００８０】
よって、判別部１２は、２つの時点で、温度センサ１８で検出された温度が同じで、かつ回路装置が出力した電力が同じ場合に、２つの時点でオン電圧が同じ場合に、半導体素子１に熱抵抗悪化などの経年劣化がなかったと判定し、オン電圧が増加した場合に、半導体素子１に熱抵抗悪化などの経年劣化したと判定する。
【００８１】
温度センサ１８は、半導体素子１ａ〜１ｆを冷却する冷却器の温度を検出する。
記憶部１６は、温度センサ１８から出力される冷却器の温度Ｔおよび半導体素子１ａ〜１ｆが含まれる３相インバータ１００から出力される電力Ｐと、半導体素子１ａのオン電圧Ｖｄｓとの関係を定めたテーブルを記憶する。
【００８２】
判別部１２は、記憶部１６のテーブルを参照して、ある時刻ｔにおいて検出された冷却器の温度および３相インバータ１００から出力された電力Ｐに対応する半導体素子１ａのオン電圧Ｖｄｓ（ｎ）を特定する。判別部１２は、ある時刻ｔにおいて検出された半導体素子１ａのオン電圧Ｖｄｓ（ｄ）が、特定されたオン電圧Ｖｄｓ（ｎ）よりも閾値以上大きい場合に、複数の半導体素子１ａ〜１ｆが正常状態であると判別し、オン電圧Ｖｄｓ（ｄ）が、特定されたオン電圧Ｖｄｓ（ｎ）よりも閾値以上大きくない場合に、複数の半導体素子１ａ〜１ｆが過熱状態であるかを判別する。
【００８３】
なお、ハイブリッド車に搭載されるモータ駆動用３相インバータを例に取ると、運転中に急に過熱保護がかかり出力が変化すると、運転手にストレスになり不安を与える。また、異常が起きても安全な場所へと安全に移動できる必要がある。そのような製品においては、経年劣化や制御異常を判定することで、過熱保護がかかる前に運転手に知らせ、制御により緩やかに保護をかけることで、より安全な製品となる。
【００８４】
実施の形態６．
図１４は、実施の形態６の半導体装置の過熱保護制御装置２２の構成を表わす図である。
【００８５】
実施の形態６の過熱保護制御装置２２が、実施の形態５の過熱保護制御装置２２と相違する点は、実施の形態６の過熱保護制御装置２２がフィルタ部２４を備える点である。
【００８６】
フィルタ部２４は、電圧測定部１０の出力端子の前段に設置される。たとえば、フィルタ部２４は、電圧測定部１０の入力端子の前段に設置されてもよいし、あるいは、電圧測定部１０の入力端子と出力端子の間に設置されてもよい。
【００８７】
本実施の形態は、実施の形態５の過熱保護制御装置２２にフィルタ部２４を設けたものであるが、実施の形態１〜４にフィルタ部２４を設けても良い。
【００８８】
図１５は、電圧測定部１０とフィルタ部２４の一例を表わす図である。
フィルタ部２４は、コンデンサＣ１およびＣ２によって構成される。図１５のフィルタ部２４は、電圧測定部１０の入力端子ＩＮ１，ＩＮ２と出力端子ＯＵＴの間に配置される。
【００８９】
半導体素子１、およびパターン６には大電流が流れるため、電圧測定部１０が検出する信号にノイズが混入される。そこで、例えばローパスフィルター等のフィルタ部２４を電圧測定部１０の出力端子ＯＵＴの前段に実装することによって、より正確に電圧を検出することができる。これによって、過熱保護の精度を上げることができる。過熱保護の精度が上がると、半導体素子１の性能をより引き出すことが可能となる。その結果、装置の小型化、低コスト化が可能となる。
【００９０】
半導体素子１、およびパターン６に流れる電流によってノイズレベルが変わるため、入力に対してアクティブに閾値を変えられるようなフィルタ部２４を用いてもよい。
【００９１】
なお、実施の形態１〜６では半導体素子１の過熱保護について説明したが、本発明では、電圧測定部１０がオン電圧を測定しているため、電圧測定部１０がオン電圧の低下を検出して、半導体素子１の短絡保護をかけることも可能である。そのため、短絡保護用の制御回路が不要となり、装置の小型化が可能となる。
【００９２】
実施の形態１〜６の説明では、半導体素子の例としてＳｉＣを用いたが、ＧａＮ、およびその他の化合物半導体でも、ＳｉＣと同様の問題があるので、本発明を適用することができる。
【００９３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９４】
１ａ〜１ｆ  半導体素子、２  ソース、３  ドレイン、４  ゲート、５  セラミック、６  パターン、７  絶縁基板、８ｓ，８ｄ，８ｇ  金属配線、９  端子台、１０  電圧測定部、１２  判別部、１３  温度センサ、１４  カソード、１５  アノード、１６  記憶部、１７  電流測定部、１８  温度センサ、２１  制御部、２２  過熱保護制御装置  ２３  接合材、２４  フィルタ部、１００  ３相インバータ、１０１  Ａ部、１０２  Ｂ部、１０３  Ｃ部、１０４  Ｄ部、１０５  Ｅ部、１０６  Ｆ部、１０７  負荷、１０８  電源、Ｒ１〜Ｒ４  抵抗、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、ＯＰ１  オペアンプ、ＩＮ１，ＩＮ２  電圧測定部の入力端子、ＯＵＴ  電圧測定部の出力端子。
【図１】
2017168951.tif 000003
【図２Ａ】
2017168951.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2017168951.tif 000014
【図１２】
2017168951.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2017168951.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月27日(2018.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々のソースが共通接続され、かつ各々のドレインが共通接続される複数の半導体素子を含む装置の過熱保護制御装置であって、
前記複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子のソースと前記第１の半導体素子のドレインの間のオン電圧を測定する電圧測定部と、
前記第１の半導体素子の温度と、前記オン電圧および前記第１の半導体素子のソースと前記第１の半導体素子のドレインの間のオン電流との関係を表わす情報を記憶する記憶部と、
前記オン電流の大きさを表わす情報と、前記電圧測定部におけるオン電圧の測定値とを受けて、前記記憶部内の前記情報を参照して、前記オン電圧の測定値および前記受けた情報で表されるオン電流の大きさに対応する温度を特定し、前記温度に基づいて、前記複数の半導体素子が正常状態であるか、あるいは過熱状態であるかを判別する判別部とを備える、過熱保護制御装置。
【請求項２】
前記記憶部内の前記情報は、前記第１の半導体素子の温度と、大電流域における前記オン電圧および前記オン電流との関係を含む、請求項１に記載の過熱保護制御装置。
【請求項３】
前記オン電流の値を指令する制御指令値を出力する制御部を備え、
前記判別部は、前記制御指令値を前記オン電流の大きさを表わす情報として受ける、請求項１または２に記載の過熱保護制御装置。
【請求項４】
前記オン電流を測定する電流測定部を備え、
前記判別部は、前記オン電流の測定値を前記オン電流の大きさを表わす情報として受ける、請求項１〜３のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項５】
前記複数の半導体素子のドレインは、基板上の金属のパターンに接合材を介して接続され、
前記複数の半導体素子のソースと端子台とを接続する複数の第１の金属配線と、
前記パターン上の前記第１の半導体素子に近接する部分と前記端子台とを接続する第２の金属配線とを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項６】
各々のソースが共通接続され、かつ各々のドレインが共通接続される複数の半導体素子を含む装置の過熱保護制御装置であって、
前記複数の半導体素子のうちの第１の半導体素子のソースと前記第１の半導体素子のドレインの間のオン電圧を測定する電圧測定部と、
前記複数の半導体素子を冷却する冷却器の温度および前記複数の半導体素子が含まれる電力変換装置から出力される電力と、前記オン電圧との関係を表わす情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部内の情報を参照して、ある時刻において検出された前記冷却器の温度および前記電力変換装置から出力された電力に対応するオン電圧を特定し、前記特定されたオン電圧と前記オン電圧の測定値とに基づいて、前記複数の半導体素子が正常状態であるか、あるいは過熱状態であるかを判別する判別部とを備える過熱保護制御装置。
【請求項７】
前記電圧測定部の出力端子の前段にノイズを除去するフィルタ部を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項８】
前記電圧測定部が、前記オン電圧の低下を検出し、前記半導体素子の短絡保護を行う、請求項１〜７のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項９】
前記複数の半導体素子が、化合物半導体によって構成され、前記複数の半導体素子上のいずれにも温度センサが設置されてない、請求項１〜８のいずれか１項に記載の過熱保護制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の過熱保護制御装置を適用した３相インバータを備える車載用電力回路装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
Ａ部１０１は、Ｕ相の上側スイッチング素子を含む。Ｂ部１０２は、Ｕ相の下側スイッチング素子を含む。Ｃ部１０３は、Ｖ相の上側スイッチング素子を含む。Ｄ部１０４は、Ｖ相の下側スイッチング素子を含む。Ｅ部１０５は、Ｗ相の上側スイッチング素子を含む。Ｆ部１０６は、Ｗ相の下側スイッチング素子を含む。３相インバータ１００を制御する制御部２１からのＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）信号に基づいて、Ａ部１０１、Ｂ部１０２、Ｃ部１０３、Ｄ部１０４、Ｅ部１０５、Ｆ部１０６のスイッチング素子がオン／オフする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
また、絶縁基板７に配置されるどれか１つの半導体素子１の温度が上昇すれば、検出されるオン電圧Ｖｄｓが変化するため、各半導体素子に対してオン電圧Ｖｄｓを測定する必要が無く、図２Ａに図示するように、電圧測定部１０は、Ａ部１０１全体で一カ所のオン電圧Ｖｄｓ、すなわち、半導体素子１ａのソース２と金属配線８ｓを介して接続される端子台９のＣｕが挿入された箇所Ｒ１と、半導体素子１ａのドレイン３と金属配線８ｄを介して接続される端子台９のＣｕが挿入された箇所Ｒ２の間の電圧を測定する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
なお、実際には、回路装置に組み込まれた半導体素子１ａ〜１ｆの温度は、半導体素子１ａ〜１ｆの特性バラツキ、制御バラツキ、および図示しない配線のインダクタンスなどによる電流の分流バラツキなどで個々に異なる。しかし、上述したように過熱保護で出力制限や停止制御をかける場合、例えばＡ部１０１に搭載される半導体素子１ａ〜１ｆのうち、１つでも温度上昇が大きければ保護が必要である。本実施形態では、Ａ部１０１に搭載された半導体素子１ａ〜１ｆの中で最も温度が高い半導体素子の温度が閾値を超えたか否かが検出されるので、過熱保護が可能となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
また、半導体素子１ａ〜１ｆがＭＯＳＦＥＴの場合、絶縁基板７に実装されたある半導体素子１が、熱抵抗が悪化して異常に温度上昇した場合でも、温度上昇によりＭＯＳＦＥＴである半導体素子１のオン抵抗Ｒｏｎが上がることによって、異常に温度上昇した半導体素子１には電流が流れにくくなり、他の半導体素子１に流れる電流が多くなる。その結果、他の半導体素子１の損失が大きくなることで、絶縁基板７に実装された半導体素子１の温度は同じになるように変化する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
したがって、ドレイン３の金属配線８ｄの一端を、パターン６上の半導体素子１ａ〜１ｆのどの半導体素子の近傍と接続されてもよい。図８では、ドレイン３の金属配線８ｄの一端は、パターン６上の半導体素子１ａと半導体素子１ｂの間の箇所と接続する。半導体素子１を複数用いる場合、半導体素子１の熱干渉による熱抵抗の悪化を避けるため、隣接する半導体素子１の間は隙間が設けられることが多い。そのスペースをドレイン３の金属配線８ｄで有効に活用することにより、３相インバータ１００を小型化できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
判別部１２は、電圧測定部１０で測定された半導体素子１ａのオン電圧Ｖｄｓと、制御部２１から制御指令値である半導体素子１ａのオン電流Ｉｄｓを受けると、記憶部１６内のテーブルを参照して、このオン電圧Ｖｄｓおよびオン電流Ｉｄｓに対応する温度を特定する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
実施の形態５の過熱保護制御装置２２は、記憶部１６を備える。
冷却器の温度が変化しない場合、半導体素子１の温度も変化しないと考えられる。例えば、ある冷却器の温度Ｔにおいて、半導体素子１のオン電圧がＶｄｓで、３相インバータ１００が電力Ｐを出力した場合、ある期間経過後に、同じ冷却器の温度Ｔにおいて、３相インバータ１００が同じ電力Ｐを出力した時、熱抵抗悪化などの経年劣化がない場合には、半導体素子１のオン電圧も以前のオン電圧Ｖｄｓとなる。熱抵抗悪化などの経年劣化がある場合には、半導体素子１のオン電圧は、以前のオン電圧Ｖｄｓよりも大きくなる。
【国際調査報告】
2017168951.tif 000019
2017168951.tif 000020
2017168951.tif 000021
2017168951.tif 000022