(57)【要約】  半導体装置は、互いに直列接続されている複数の自己消弧素子（１２）と、クランプ回路（２４）とを備える。複数の自己消弧素子（１２）は、制御端子および複数の主電極端子を有する。クランプ回路（２４）は、この複数の自己消弧素子（１２）のターンオフ時に、この複数の自己消弧素子（１２）の主電極端子間電圧を、自己消弧素子（１２）が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプする。
2016038721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御端子および複数の主電極端子を有し、互いに直列接続された複数の第１自己消弧素子と、  前記複数の第１自己消弧素子にそれぞれ接続され、前記第１自己消弧素子のターンオフ時に、前記第１自己消弧素子の主電極端子間電圧を、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプするクランプ手段と、  を備える半導体装置。
【請求項２】
前記クランプ電圧は、前記静耐圧の５０％以上である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記クランプ手段は、第１端子、第２端子、および前記第１、２端子をスイッチングするための第３端子を備え前記第１端子が前記主電極端子の側と接続し前記第２端子を前記制御端子の側と接続するように前記主電極端子と前記制御端子との間に介在したクランプ用自己消弧素子を含み、  前記クランプ用自己消弧素子が自己クランプする電圧は、前記第１自己消弧素子の静耐圧の５０％〜７０％である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記クランプ手段は、前記第１自己消弧素子それぞれに並列接続され且つ自己クランプ機能を有する第２自己消弧素子を含み、  前記第２自己消弧素子は、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧でクランプ機能を作動する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２自己消弧素子は、ＳｉＣ半導体素子である請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２自己消弧素子は、前記第１自己消弧素子よりもオン抵抗が高い請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記複数の第１自己消弧素子のうち２つ以上の自己消弧素子が第１アームを構成し、前記複数の第１自己消弧素子のうち他の２つ以上の自己消弧素子が第２アームを構成し、前記第１アームおよび前記第２アームが互いに直列接続することで１つのレグを構成し、  前記クランプ手段は、前記第１アームおよび前記第２アームそれぞれの前記第１自己消弧素子に設けられ、  複数の前記レグが並列接続されたインバータ回路を備える請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、電力変換装置に用いる半導体素子の主流は、ＧＴＯサイリスタおよびＧＣＴなどの圧接型半導体であった。しかし近年では、ＩＧＢＴなどの自己消弧素子が主流となり、複数個の自己消弧素子を直列接続して使用する例が増えてきている。一例としては、複数個の自己消弧素子を直列接続して１つのアームを構成する技術が知られている。ＩＧＢＴなどの自己消弧素子は上記の圧接型半導体と比べてスイッチング速度が速い。アームがオフするとき、アームを構成する個々の自己消弧素子に均一に電圧がかからないと、特定の半導体素子に過電圧が印加される問題がある。この点、下記の特許文献１（日本特開２００４−１４０８９１号公報）には、半導体素子の主電極に印加される過電圧をクランプすることにより半導体素子を保護する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００４−１４０８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本願発明者が鋭意研究により見出した知見によれば、ターンオフ後に、直列接続した複数の自己消弧素子の間で電圧が不平衡（アンバランス）となる場合がある。この電圧不平衡に起因して、一部の自己消弧素子に大きな電圧がかかることで、その電圧が半導体の静耐圧を超えるおそれがある等の問題があった。上記特許文献１に係る保護回路はあくまで過電圧が印加された際に半導体素子を保護するためのものであり、過電圧が生じなければ保護回路は動作しない。本願発明者が見出した電圧不平衡は従来の過電圧とは別の現象なので、従来の保護回路ではこのような電圧不平衡を抑制することはできなかった。【０００５】  本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ターンオフ後において、複数の半導体素子の間での電圧不平衡を抑制することのできる半導体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】
【０００６】  本発明にかかる半導体装置は、制御端子および複数の主電極端子を有し、互いに直列接続された複数の第１自己消弧素子と、前記複数の第１自己消弧素子にそれぞれ接続され、前記第１自己消弧素子のターンオフ時に、前記第１自己消弧素子の主電極端子間電圧を、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプするクランプ手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、静耐圧よりも十分に低いレベルで意図的に自己消弧素子の主電極端子間電圧がクランプされるようにしたので、複数の自己消弧素子の間での電圧不平衡を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例にかかる半導体装置を示す図である。
【図７】実施の形態の効果説明のために示す比較例の図である。
【図８】本発明の実施の形態１にかかる半導体装置の動作波形図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例にかかる半導体装置を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１の変形例にかかる半導体装置を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１の変形例にかかる半導体装置を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１の変形例にかかる半導体装置を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２にかかる半導体装置を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２にかかる半導体装置を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２にかかる半導体装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】実施の形態１．  図１〜５は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１を示す図である。図１は、半導体装置１を３相インバータとした場合の例を示す。図２に示すレグ２は、上アームと下アームとが直列接続したものでありインバータ回路の１レグ分に相当している。図３は上アームまたは下アームに適用可能なアーム１０を示す。半導体装置１は、図３のアーム１０を２個用いて図２に示すレグ２を構成し、レグ２を３個並列接続することで図１に示すようにＵ、Ｖ、Ｗの３相を有するインバータ回路を構成したものである。図１に示すように、レグ２の一端はＰ母線に接続し、レグ２の他端はＮ母線に接続し、Ｐ母線とＮ母線に電源Ｅｄが接続されている。また、各レグ２の出力Ｏｕｔは、負荷であるモータ３に供給されている。
【００１０】  図３に示すアーム１０は、ゲート制御ユニット２１と、クランプ回路２４と、制御端子であるゲートおよび主電極端子であるエミッタ及びコレクタを備え静耐圧Ｖａを有する自己消弧素子１２と、自己消弧素子１２の主電極端子間に逆並列に接続した還流ダイオード１３と、静耐圧の分圧を平衡に保つためのバランス素子１４とを備えている。アーム１０は、２つの自己消弧素子１２を直列接続したものである。バランス素子１４は、例えば抵抗あるいはスナバコンデンサなどである。実施の形態１では自己消弧素子１２はＩＧＢＴであるものとする。ただし、自己消弧素子１２は、ＭＯＳＦＥＴまたはバイポーラトランジスタなどであってもよい。図３に示すアーム１０が、１つの半導体モジュールとして提供されてもよい。アーム１０は２個の自己消弧素子１２を直列接続しているが、本発明はこれに限られず、ｎを３つ以上の整数とした場合に、ｎ個の自己消弧素子１２を直列接続して１つのアームを構成しても良い。
【００１１】  図４に、クランプ回路２４の回路図を示す。クランプ回路２４は自己消弧素子１２のコレクタ−ゲート間に接続される。クランプ回路２４は、アノード、カソードの向きを同じにして複数のツェナーダイオード１５を直列接続したものであり、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐの調整が可能である。複数のツェナーダイオード１５の直列回路において、最も端のツェナーダイオード１５のカソードが自己消弧素子１２のコレクタと接続し、逆側の端のツェナーダイオード１５のアノードが整流ダイオード１６を介してゲート制御ユニット２１と接続している。ツェナーダイオード１５と逆向きに整流ダイオード１６を直列接続することで、ゲート制御ユニット２１側から電流が逆流することを防止することができる。ツェナーダイオード１５で調整するクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐは、静耐圧の７０％以下に設定されている。さらに、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐは、静耐圧の５０％以上であることが好ましい。直列接続した複数の自己消弧素子１２の間の電圧がターンオフスイッチング時に不平衡となること抑制するために、ゲート−コレクタ間にクランプ回路２４を挿入し、確実にクランプが起こるようにクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐを低く設定している。
【００１２】  図５は、図４に示すゲート制御ユニット２１の内部回路の一例と、クランプ回路２４の接続位置を示したものである。ゲート制御ユニット２１は、自己消弧素子１２の制御端子に接続するプッシュプル回路２２と、入力信号を受けるインバータ素子２３と、プッシュプル回路２２とインバータ素子２３の間に挿入された抵抗Ｒｇｃとを備えている。図５では、図４に示すクランプ回路２４の一端がゲート抵抗Ｒｇとゲート制御ユニット２１の接続点に接続している。なお、図６は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる半導体装置１を示す図である。なお、図６に示すように、クランプ回路２４の一端がゲート制御ユニット２１内におけるプッシュプル回路２２の前段に接続してもよい。
【００１３】  図７は、実施の形態の効果説明のために示す比較例の図である。図７には、本実施の形態にかかるクランプ回路２４を備えない場合における、直列接続された２つの自己消弧素子１２のターンオフ波形を示す。直列接続された２つの自己消弧素子１２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ１、Ｖ２の差が、ターンオフ完了後（定常状態）に拡大している。
【００１４】  図８は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１の動作波形図である。図８は半導体装置１のアーム１０が有する２つの自己消弧素子１２がターンオフするときの電流Ｉおよび電圧Ｖ１、Ｖ２それぞれの波形を示す。電圧Ｖｘは電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の平均値であり、静耐圧Ｖａおよびクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐもそれぞれ図示されている。電圧Ｖ１は２つの自己消弧素子１２の一方のコレクタ−エミッタ間電圧であり、電圧Ｖ２は２つの自己消弧素子１２の他方のコレクタ−エミッタ間電圧である。ターンオフ完了後すなわち定常状態において、２つの自己消弧素子１２のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ１、Ｖ２が均一の大きさに近づけられている。このため信頼性の高い半導体装置１を実現することができる。この点をより詳細に説明すると、直列接続された２つの自己消弧素子１２のスイッチングを行った場合、ターンオフスイッチング時に電流降下によるサージ電圧が発生し、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐに到達する。クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐに到達すると、直列接続された２つの自己消弧素子１２は電流が完全になくなるまでそれぞれの電流降下速度が一定となり、見かけ上、直列接続された２つの自己消弧素子１２のインピーダンスが平衡状態となる。このように、静耐圧よりも十分に低いレベルで意図的にコレクタエミッタ間電圧をクランプさせることにより、直列接続した複数の自己消弧素子１２の電流降下速度を一定にし、ターンオフ時およびターンオフ直後における電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の不平衡を抑制することができる。
【００１５】  クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐが高すぎると、通常のターンオフ時にクランプ回路２４が狙い通りに作動しない。従来の過電圧保護を想定したクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐは、静耐圧と同じつまり静電圧の１００％の値、あるいはせいぜい静電圧の８０％〜９０％程度であると考えられる。このようなクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐとすると、従来の過電圧保護回路が目的とするとおり過電圧時のみにクランプ回路が作動してしまう。そこで、本実施の形態では、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐは、静耐圧の７０％以下とする。これにより、通常のターンオフ時にクランプ回路２４を作動させることができる。その一方で、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐが低すぎるとクランプ回路２４に高い負荷がかかるので好ましくない。そこで、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐは、静耐圧の５０％以上とすることが好ましい。
【００１６】  図９〜１２は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる半導体装置１を示す図である。図９のレグ１０２は、図２に示すレグ２の変形例であり、１つのレグに８個の自己消弧素子１２が直列に接続されたものである。図９に示すように、レグ１０２はダイオードＤ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２およびキャパシタＣ１、Ｃ２を更に備える。図１０は、図９に示すレグ１０２に含まれるアーム１１０を示す回路図である。図２あるいは図９に示すような３レベルインバータあるいはマルチレベルインバータの具体的回路構成は既に公知であり新規な事項ではないので説明は省略する。半導体装置１は、例えば、２レベルインバータ、３レベルインバータ、あるいは４レベル以上のマルチレベルインバータなどに変形でき、相数も単相又は３相など必要に応じて適宜に決定すればよい。
【００１７】  図１１に示す変形例は、アーム１０とＰ母線との間にインダクタンス１８を接続したものである。図１１で構成された回路でスイッチング動作を行った場合、インダクタンス１８が回路インダクタンスを増加させるので、ターンオフスイッチング時に発生するサージ電圧が図８と比べて高くなる。回路インダクタンスは、例えば２００ｎＨ〜数μＨ程度まで増加させることが好ましい。回路インダクタンス１８を大きくすることにより、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐ以上のサージ電圧を容易に発生させることができる。したがってクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐへの到達が容易となり、安定してクランプ回路２４を作動させることができる。
【００１８】  図１２は、変形例としてのクランプ回路１２２を示す。クランプ回路１２２は、クランプ回路２４と同様に、自己消弧素子１２のコレクタ−ゲート間に接続される。クランプ回路１２２は、自己クランプ機能を有する自己消弧素子１７と、ゲート制御ユニット２１からの逆電流防止のための整流ダイオード１６が直列に接続されたものである。図１２の変形例では自己消弧素子１７はＩＧＢＴであるが、ＭＯＳＦＥＴあるいはバイポーラトランジスタなどであってもよい。自己消弧素子１７のコレクタが自己消弧素子１２のコレクタに接続しており、自己消弧素子１７のエミッタが整流ダイオード１６のアノードと接続している。自己消弧素子１７は、自己消弧素子１２の静耐圧の６０％〜７０％程度の電圧で自己クランプするようになっている。自己クランプ能力を有する自己消弧素子１７は、例えば１．７ｋＶ〜１０ｋＶの静耐圧を有する。
【００１９】実施の形態２．  図１３〜１５は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置２０１を示す図である。図１３は、半導体装置２０１の全体的な回路図である。図１４は、半導体装置２０１が備える半導体モジュール２１２の内部構造を模式的に示す上面図であり、図１５は半導体モジュール２１２の回路図である。半導体モジュール２１２は、並列接続された複数の自己消弧素子１２と、並列接続された複数の還流ダイオード１３とを備えている。自己消弧素子１２と還流ダイオード１３は、互いに逆並列で接続されている。
【００２０】  自己消弧素子１２に、自己クランプ能力を有する自己消弧素子１９が並列接続される。自己消弧素子１９は、具体的には、ＩＧＢＴあるいはＭＯＳＦＥＴである。実施の形態２にかかる半導体モジュール２１２では、自己消弧素子１２が実施の形態１にかかるクランプ回路２４を備えていない。
【００２１】  自己消弧素子１９が自己クランプ機能を発揮する電圧は、実施の形態１におけるクランプ回路２４等のクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐと同じ値とする。一例としては、自己消弧素子１９の静耐圧は、自己消弧素子１２および還流ダイオード１３の静耐圧の７０％以下であることが好ましく、さらに自己消弧素子１２および還流ダイオード１３の静耐圧の５０％以上であることがより好ましい。本実施形態によれば、自己消弧素子１９のエミッタ−コレクタ電圧が自己消弧素子１２等の静耐圧の５０％〜７０％程度となると、自己消弧素子１９が自己クランプ機能を発揮する。また、自己消弧素子１９は自己消弧素子１２よりもオン抵抗が高くされている。これにより、並列接続した自己消弧素子１２、１９のうち、自己消弧素子１２に優先的に電流を流すことができる。
【００２２】  図１３に示すように、実施の形態２にかかる半導体装置２０１は、実施の形態１にかかる半導体装置１において、図１に示す自己消弧素子１２それぞれを半導体モジュール２１２に置換したものである。従って、実施の形態２では、２個の半導体モジュール２１２を直列接続することで１つのアーム２１０が構成され、このアーム２１０が２個直列接続されて１つのレグ２０２が構成され、このレグ２０２が複数個並列接続されることでインバータ回路が構成される。３個の自己消弧素子が１つの半導体モジュール２１２に含まれるので、実施の形態２では１つのアーム２１０に合計６つの自己消弧素子が含まれる。なお、本発明はこれに限られるものではなく、１つの半導体モジュール２１２内で並列接続する自己消弧素子１２の個数は３つ以上であってもよい。また、３つ以上の半導体モジュール２１２を直列接続することで１つのアームを構成してもよい。
【００２３】  半導体モジュール２１２によれば、ターンオフスイッチング時に発生するサージ電圧は自己消弧素子１９で制約され、サージ電圧がクランプされる。そのため、直列接続した複数の自己消弧素子１２、１９は電流が完全に低下するまで電流降下速度が一定となり、見かけ上は直列接続した複数の自己消弧素子１２、１９のインピーダンスが平衡状態となる。従って、ターンオフ時およびターンオフ直後の電圧不平衡を抑制する効果が得られる。以上のように、本実施形態によれば、静耐圧よりも十分に低いレベルで意図的にコレクタエミッタ間電圧をクランプさせることにより、直列接続した複数の半導体モジュール２１２に含まれる自己消弧素子１２、１９の間で電流降下速度が一定になり、ターンオフ時およびターンオフ直後における電圧不平衡を抑制することができる。
【００２４】  好ましくは、自己クランプ能力を有する自己消弧素子１９は、ＳｉＣデバイスであることが好ましい。具体的には、例えばＳｉＣ製のショットキーバリアダイオード、あるいはＳｉＣ製のＭＯＳＦＥＴなどであることが好ましい。これによりクランプ耐量が向上し、さらに信頼性が向上する。
【符号の説明】
【００２５】１、２０１  半導体装置、２、１０２、２０２  レグ、１０、１１０、２１０  アーム、１２、１７、１９  自己消弧素子、１３  還流ダイオード、１４  バランス素子、１５  ツェナーダイオード、１６  整流ダイオード、１８  インダクタンス、２１  ゲート制御ユニット、２２  プッシュプル回路、２３  インバータ素子、２４  クランプ回路、１２２  クランプ回路、２１２  半導体モジュール
【図１】
2016038721.tif 000003
【図２】
2016038721.tif 000004
【図３】
2016038721.tif 000005
【図４】
2016038721.tif 000006
【図５】
2016038721.tif 000007
【図６】
2016038721.tif 000008
【図７】
2016038721.tif 000009
【図８】
2016038721.tif 000010
【図９】
2016038721.tif 000011
【図１０】
2016038721.tif 000012
【図１１】
2016038721.tif 000013
【図１２】
2016038721.tif 000014
【図１３】
2016038721.tif 000015
【図１４】
2016038721.tif 000016
【図１５】
2016038721.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月6日(2015.2.6)
【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】
制御端子および複数の主電極端子を有し、互いに直列接続された複数の第１自己消弧素子と、
前記複数の第１自己消弧素子にそれぞれ接続され、前記第１自己消弧素子のターンオフ時に、前記第１自己消弧素子の主電極端子間電圧を、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプするクランプ手段と、
を備え、
前記クランプ手段は、第１端子、第２端子、および前記第１、２端子をスイッチングするための第３端子を備え前記第１端子が前記主電極端子の側と接続し前記第２端子を前記制御端子の側と接続するように前記主電極端子と前記制御端子との間に介在したクランプ用自己消弧素子を含み、
前記クランプ用自己消弧素子が自己クランプする電圧は、前記第１自己消弧素子の静耐圧の５０％〜７０％である半導体装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
制御端子および複数の主電極端子を有し、互いに直列接続された複数の第１自己消弧素子と、
前記複数の第１自己消弧素子にそれぞれ接続され、前記第１自己消弧素子のターンオフ時に、前記第１自己消弧素子の主電極端子間電圧を、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプするクランプ手段と、
を備え、
前記クランプ手段は、前記第１自己消弧素子それぞれに並列接続され且つ自己クランプ機能を有する第２自己消弧素子を含み、
前記第２自己消弧素子は、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧でクランプ機能を作動し、
前記第２自己消弧素子は、前記第１自己消弧素子よりもオン抵抗が高い半導体装置。
【請求項５】
前記第２自己消弧素子は、ＳｉＣ半導体素子である請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記複数の第１自己消弧素子のうち２つ以上の自己消弧素子が第１アームを構成し、前記複数の第１自己消弧素子のうち他の２つ以上の自己消弧素子が第２アームを構成し、前記第１アームおよび前記第２アームが互いに直列接続することで１つのレグを構成し、
前記クランプ手段は、前記第１アームおよび前記第２アームそれぞれの前記第１自己消弧素子に設けられ、
複数の前記レグが並列接続されたインバータ回路を備える請求項１または４に記載の半導体装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月29日(2016.9.29)
【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】
制御端子および複数の主電極端子を有し、互いに直列接続された複数の第１自己消弧素子と、
前記複数の第１自己消弧素子にそれぞれ接続され、前記第１自己消弧素子のターンオフ時に、前記第１自己消弧素子の主電極端子間電圧を、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプするクランプ手段と、
を備え、
前記クランプ手段は、第１端子、第２端子、および前記第１、２端子をスイッチングするための第３端子を備え前記第１端子が前記主電極端子の側と接続し前記第２端子を前記制御端子の側と接続するように前記主電極端子と前記制御端子との間に介在したクランプ用自己消弧素子を含み、
前記クランプ用自己消弧素子が自己クランプする電圧は、前記第１自己消弧素子の静耐圧の５０％〜７０％である半導体装置。
【請求項２】
制御端子および複数の主電極端子を有し、互いに直列接続された複数の第１自己消弧素子と、
前記複数の第１自己消弧素子にそれぞれ接続され、前記第１自己消弧素子のターンオフ時に、前記第１自己消弧素子の主電極端子間電圧を、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプするクランプ手段と、
を備え、
前記クランプ手段は、前記第１自己消弧素子それぞれに並列接続され且つ自己クランプ機能を有する第２自己消弧素子を含み、
前記第２自己消弧素子は、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧でクランプ機能を作動し、
前記第２自己消弧素子は、前記第１自己消弧素子よりもオン抵抗が高い半導体装置。
【請求項３】
前記第２自己消弧素子は、ＳｉＣ半導体素子である請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
制御端子および複数の主電極端子を有し、互いに直列接続された複数の第１自己消弧素子と、
前記複数の第１自己消弧素子にそれぞれ接続され、前記第１自己消弧素子のターンオフ時に、前記第１自己消弧素子の主電極端子間電圧を、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプするクランプ手段と、
を備え、
前記クランプ手段は、前記第１自己消弧素子それぞれに並列接続され且つ自己クランプ機能を有するショットキーバリアダイオードを含み、
前記ショットキーバリアダイオードは、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧でクランプ機能を作動し、
前記ショットキーバリアダイオードは、前記第１自己消弧素子よりもオン抵抗が高い半導体装置。
【請求項５】
前記複数の第１自己消弧素子のうち２つ以上の自己消弧素子が第１アームを構成し、前記複数の第１自己消弧素子のうち他の２つ以上の自己消弧素子が第２アームを構成し、前記第１アームおよび前記第２アームが互いに直列接続することで１つのレグを構成し、
前記クランプ手段は、前記第１アームおよび前記第２アームそれぞれの前記第１自己消弧素子に設けられ、
複数の前記レグが並列接続されたインバータ回路を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明にかかる半導体装置は、制御端子および複数の主電極端子を有し、互いに直列接続された複数の第１自己消弧素子と、前記複数の第１自己消弧素子にそれぞれ接続され、前記第１自己消弧素子のターンオフ時に、前記第１自己消弧素子の主電極端子間電圧を、前記第１自己消弧素子が有する静耐圧の７０％以下に定めたクランプ電圧にクランプするクランプ手段と、を備える。前記クランプ手段は、第１端子、第２端子、および前記第１、２端子をスイッチングするための第３端子を備え前記第１端子が前記主電極端子の側と接続し前記第２端子を前記制御端子の側と接続するように前記主電極端子と前記制御端子との間に介在したクランプ用自己消弧素子を含む。前記クランプ用自己消弧素子が自己クランプする電圧は、前記第１自己消弧素子の静耐圧の５０％〜７０％である。
【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】
クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐが高すぎると、通常のターンオフ時にクランプ回路２４が狙い通りに作動しない。従来の過電圧保護を想定したクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐは、静耐圧と同じつまり静耐圧の１００％の値、あるいはせいぜい静耐圧の８０％〜９０％程度であると考えられる。このようなクランプ電圧設定値Ｖｃｌｐとすると、従来の過電圧保護回路が目的とするとおり過電圧時のみにクランプ回路が作動してしまう。そこで、本実施の形態では、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐは、静耐圧の７０％以下とする。これにより、通常のターンオフ時にクランプ回路２４を作動させることができる。その一方で、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐが低すぎるとクランプ回路２４に高い負荷がかかるので好ましくない。そこで、クランプ電圧設定値Ｖｃｌｐは、静耐圧の５０％以上とすることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
好ましくは、自己クランプ能力を有する自己消弧素子１９は、ＳｉＣデバイスであることが好ましい。具体的には、例えばＳｉＣ製のＭＯＳＦＥＴなどであることが好ましい。自己消弧素子１９をＳｉＣ製のショットキーバリアダイオードに置換してもよい。これによりクランプ耐量が向上し、さらに信頼性が向上する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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【国際調査報告】
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