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JP2017208988A - Switching power supply device and clamp type semiconductor device - Google Patents

Switching power supply device and clamp type semiconductor device Download PDF

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JP2017208988A
JP2017208988A JP2016101735A JP2016101735A JP2017208988A JP 2017208988 A JP2017208988 A JP 2017208988A JP 2016101735 A JP2016101735 A JP 2016101735A JP 2016101735 A JP2016101735 A JP 2016101735A JP 2017208988 A JP2017208988 A JP 2017208988A
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JP
Japan
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diode chip
type semiconductor
power supply
diode
switching power
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Pending
Application number
JP2016101735A
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Japanese (ja)
Inventor
康輝 鈴木
Yasuteru Suzuki
康輝 鈴木
柴田 行裕
Yukihiro Shibata
行裕 柴田
芳彦 菊地
Yoshihiko Kikuchi
芳彦 菊地
亘 宮澤
Wataru Miyazawa
亘 宮澤
良 松林
Makoto Matsubayashi
良 松林
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Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply device and a clamp type semiconductor device with reduced noise that have a high reverse power peak resistance.SOLUTION: A switching power supply device 1 comprises: a switching element 5; and a clamp type semiconductor device 10 that clamps a voltage applied to the switching element. The clamp type semiconductor device 10 comprises: a plurality of avalanche-rectification-diode-type or Zener-diode-type first diode chips laminated and connected electrically in series to each other so that a forward current flows in the same direction; and one or more second diode chips 18 connected electrically in series to the first diode chips, and in which a forward current flows in a direction reverse to the forward current of the first diode chips.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、スイッチング電源装置及びクランプ型半導体装置に関する。   The present invention relates to a switching power supply device and a clamp type semiconductor device.

クランプ型半導体装置やDCRスナバといったサージ吸収部品を用いたスイッチング電源は、電源起動時等に主スイッチに印加される所定値以上のサージ電圧をクランプしリンギングノイズを低減させるものとして広く普及している(特許文献1、2参照)。   Switching power supplies using surge absorbing components such as clamp-type semiconductor devices and DCR snubbers are widely used as clamps for surge voltage exceeding a predetermined value applied to the main switch when the power supply is started to reduce ringing noise. (See Patent Documents 1 and 2).

特に、クランプ型半導体装置を用いたスイッチング電源は、DCRスナバと比べて、スイッチング電源装置の構成を簡素化できるだけでなく、軽負荷領域動作時(スイッチング電源装置の待機動作モード時)に、クランプ型半導体装置がクランプ動作をしないため軽負荷領域の効率を損なうことが少ないため、クランプ型半導体装置を用いたスイッチング電源はフライバック電源等に広く実施されている。   In particular, the switching power supply using the clamp type semiconductor device not only simplifies the configuration of the switching power supply device but also the clamp type when operating in a light load region (in the standby operation mode of the switching power supply device) as compared with the DCR snubber. Since the semiconductor device does not perform the clamping operation, the efficiency of the light load region is less likely to be lost. Therefore, the switching power source using the clamp type semiconductor device is widely used for a flyback power source or the like.

特開平10−234180号公報JP-A-10-234180 特開2016−5351号公報JP 2006-5351 A

しかしながら、クランプ型半導体装置は、ノイズ抑制の面ではDCRスナバに比べて若干劣ることから、数百kHz〜数GHzといった広範囲な周波数帯域におけるノイズ抑制を優先させる場合には、軽負荷領域動作時の効率を犠牲にして、DCRスナバを用いてスイッチング電源を構成せざるを得ず、負荷領域動作時の効率改善とノイズ抑制との両立が困難であるといった課題があった。   However, since the clamp type semiconductor device is slightly inferior to the DCR snubber in terms of noise suppression, when giving priority to noise suppression in a wide frequency band such as several hundred kHz to several GHz, it is necessary to operate at the time of light load region operation. At the expense of efficiency, a switching power supply must be configured using a DCR snubber, and there is a problem that it is difficult to achieve both efficiency improvement and noise suppression during load region operation.

また、近年、クランプ型半導体装置の逆電力ピーク耐量の向上に対するニーズも高まってきており、逆電力ピーク耐量が要求に満たない場合においても、軽負荷領域動作時の効率を犠牲にして、DCRスナバを用いてスイッチング電源を構成せざるを得ないといった課題があった。   In recent years, the need for improving the reverse power peak withstand capability of clamp type semiconductor devices has increased, and even when the reverse power peak withstand capability is less than required, the DCR snubber is sacrificed at the expense of the efficiency during light load region operation. There has been a problem that a switching power supply must be configured using the.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、広範囲な周波数帯域でノイズが少なく、逆電力ピーク耐量が高いスイッチング電源装置及びクランプ型半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a switching power supply device and a clamp type semiconductor device that have low noise in a wide frequency band and high reverse power peak tolerance.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。   The present invention proposes the following matters in order to solve the above problems.

スイッチング素子と、スイッチング素子に印加される電圧をクランプするクランプ型半導体装置と、を備えたスイッチング電源装置であって、
クランプ型半導体装置は、
順電流が同一の方向に流れるよう電気的に直列に積層接続された複数のアバランシェ整流ダイオード型又はツェナダイオード型の第1ダイオードチップと、
第1ダイオードチップに電気的に直列接続され、第1ダイオードチップの順電流とは逆の方向に順電流を流す、一又は複数の第2ダイオードチップと、
を備えたものであることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。
A switching power supply device comprising: a switching element; and a clamp-type semiconductor device that clamps a voltage applied to the switching element.
The clamp type semiconductor device
A plurality of avalanche rectifier diode-type or zener diode-type first diode chips electrically connected in series so that forward current flows in the same direction;
One or a plurality of second diode chips that are electrically connected in series to the first diode chip and cause a forward current to flow in a direction opposite to the forward current of the first diode chip;
The switching power supply device characterized by being provided is proposed.

第1ダイオードチップは、シリコン半導体基板に不純物がドーピングされ、ドーピングの不純物濃度は1×10^16以上であることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   The first diode chip has proposed a switching power supply device characterized in that a silicon semiconductor substrate is doped with impurities, and the impurity concentration of doping is 1 × 10 ^ 16 or more.

シリコン半導体基板は、N型半導体基板であることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   A switching power supply device is proposed in which the silicon semiconductor substrate is an N-type semiconductor substrate.

シリコン半導体基板は、P型半導体基板であることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   A switching power supply device is proposed in which the silicon semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate.

第2ダイオードチップは、第1ダイオードチップに積層接続されていることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   The second diode chip proposes a switching power supply device characterized in that the second diode chip is stacked and connected to the first diode chip.

第1ダイオードチップ及び第2ダイオードチップは、共通のモールド樹脂に封止されたものであることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   A switching power supply device is proposed in which the first diode chip and the second diode chip are sealed in a common mold resin.

モールド樹脂は、誘電率が2以上20以下のものであることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   A switching power supply device has been proposed in which the mold resin has a dielectric constant of 2 or more and 20 or less.

モールド樹脂は、少なくとも一部が金属シールド材により覆われていることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   A switching power supply device is proposed in which at least a part of the mold resin is covered with a metal shield material.

第2ダイオードチップは、逆回復時間が1μ秒以上の特性を有するものであることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   The second diode chip has proposed a switching power supply device characterized by having a reverse recovery time of 1 μsec or more.

第2ダイオードチップは、ショットキーバリアダイオードチップであることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   A switching power supply device is proposed in which the second diode chip is a Schottky barrier diode chip.

第2ダイオードチップは、窒化ガリウム半導体又は炭化ケイ素半導体で形成されていることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   The second diode chip proposes a switching power supply device characterized by being formed of a gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor.

順電流が同一の方向に流れるよう電気的に直列に積層接続された複数のアバランシェ整流ダイオード型又はツェナダイオード型の第1ダイオードチップと、
第1ダイオードチップに電気的に直列接続され、第1ダイオードチップの順電流とは逆の方向に順電流を流す、一又は複数の第2ダイオードチップと、
備えた半導体装置を提案している。
A plurality of avalanche rectifier diode-type or zener diode-type first diode chips electrically connected in series so that forward current flows in the same direction;
One or a plurality of second diode chips that are electrically connected in series to the first diode chip and cause a forward current to flow in a direction opposite to the forward current of the first diode chip;
Proposed semiconductor devices.

第1ダイオードチップは、シリコン半導体基板に不純物がドーピングされ、ドーピングの不純物濃度は1×10^16以上であることを特徴とする半導体装置を提案している。   The first diode chip has proposed a semiconductor device characterized in that a silicon semiconductor substrate is doped with impurities, and the impurity concentration of doping is 1 × 10 16 or more.

シリコン半導体基板は、N型半導体基板であることを特徴とする半導体装置を提案している。   A semiconductor device has been proposed in which the silicon semiconductor substrate is an N-type semiconductor substrate.

シリコン半導体基板は、P型半導体基板であることを特徴とする半導体装置を提案している。   A semiconductor device has been proposed in which the silicon semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate.

第2ダイオードチップは、第1ダイオードチップに積層接続されていることを特徴とする半導体装置を提案している。   A semiconductor device is proposed in which the second diode chip is stacked and connected to the first diode chip.

第1ダイオードチップ及び第2ダイオードチップは、共通のモールド樹脂に封止されたものであることを特徴とする半導体装置を提案している。   A semiconductor device is proposed in which the first diode chip and the second diode chip are sealed in a common mold resin.

モールド樹脂は、誘電率が2以上20以下のものであることを特徴とする半導体装置を提案している。   A semiconductor device is proposed in which the mold resin has a dielectric constant of 2 or more and 20 or less.

モールド樹脂は、少なくとも一部が金属シールド材により覆われていることを特徴とする半導体装置を提案している。   A semiconductor device is proposed in which at least a part of the mold resin is covered with a metal shield material.

第2ダイオードチップは、逆回復時間が1μ秒以上の特性を有するものであることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   The second diode chip has proposed a switching power supply device characterized by having a reverse recovery time of 1 μsec or more.

第1ダイオードチップ及び/又は第2ダイオードチップは、ショットキーバリアダイオードチップであることを特徴とするスイッチング電源装置を提案している。   A switching power supply device is proposed in which the first diode chip and / or the second diode chip is a Schottky barrier diode chip.

第2ダイオードチップは、窒化ガリウム半導体又は炭化ケイ素半導体で形成されていることを特徴とする半導体装置を提案している。   The second diode chip proposes a semiconductor device characterized in that it is formed of a gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor.

広範囲な周波数帯域でノイズが少なく、逆電力ピーク耐量が高いスイッチング電源装置及びクランプ型半導体装置を提供することができる。   It is possible to provide a switching power supply device and a clamp type semiconductor device that have low noise in a wide frequency band and high reverse power peak tolerance.

本発明の実施形態に係るスイッチング電源装置1の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply device 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るクランプ型半導体装置10内部の電気接続図である。1 is an electrical connection diagram inside a clamp type semiconductor device 10 according to an embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るクランプ型半導体装置10の第1ダイオードチップ11の構成例を示す内部断面構造図である。1 is an internal cross-sectional structure diagram illustrating a configuration example of a first diode chip 11 of a clamped semiconductor device 10 according to a first embodiment of the present invention. 図3に示す第1ダイオードチップ11の断面構造図である。FIG. 4 is a cross-sectional structure diagram of a first diode chip 11 shown in FIG. 3. 本発明の第2実施形態に係るクランプ型半導体装置10の第1ダイオードチップ12の構成例を示す内部断面構造図である。It is an internal cross-section figure which shows the structural example of the 1st diode chip 12 of the clamp type semiconductor device 10 which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図5に示す第1ダイオードチップ12の断面構造図である。FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram of a first diode chip 12 shown in FIG. 5. 本発明の実施形態に係るクランプ型半導体装置10及び従来型クランプ型半導体装置のノイズ特性の比較図である。It is a comparison figure of the noise characteristic of the clamp type semiconductor device 10 which concerns on embodiment of this invention, and the conventional clamp type semiconductor device.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せをする様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。   It should be noted that the constituent elements in the present embodiment can be appropriately replaced with existing constituent elements and the like, and various variations in combination with other existing constituent elements are possible. Therefore, the description of the present embodiment does not limit the contents of the invention described in the claims.

図1は、本発明の実施形態に係るスイッチング電源装置1の構成を示す回路図である。図2は、本発明の実施形態に係るクランプ型半導体装置10内部の電気接続図である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a switching power supply device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an electrical connection diagram inside the clamp type semiconductor device 10 according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施の形態に係るスイッチング電源装置1は、リンギングチョークコンバータとして構成した例である。リンギングチョークコンバータについては、一般に知られている構成であるので、詳細は省略し、クランプ型半導体装置10を中心に以下説明する。   The switching power supply device 1 according to the embodiment of the present invention is an example configured as a ringing choke converter. Since the ringing choke converter has a generally known configuration, the details thereof will be omitted, and the clamp type semiconductor device 10 will be mainly described below.

スイッチング電源装置1は、整流ブリッジダイオードと、コンデンサ3と、スイッチング素子5と、制御回路6と、整流ダイオード7と、コンデンサ8と、クランプ型半導体装置10と、トランス30と、整流ダイオード41と、コンデンサ42と、出力電圧制御部50と、を備えている。   The switching power supply device 1 includes a rectifier bridge diode, a capacitor 3, a switching element 5, a control circuit 6, a rectifier diode 7, a capacitor 8, a clamp type semiconductor device 10, a transformer 30, a rectifier diode 41, A capacitor 42 and an output voltage control unit 50 are provided.

図3は、本発明の第 1実施形態に係るクランプ型半導体装置10の第1ダイオードチップ11の構成例を示す内部断面構造図である。図4は、図3に示す第1ダイオードチップ11の断面構造図である。   FIG. 3 is an internal cross-sectional structure diagram showing a configuration example of the first diode chip 11 of the clamp type semiconductor device 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional structure diagram of the first diode chip 11 shown in FIG.

本発明の第1実施形態は、クランプ型半導体装置10の第1ダイオードチップのシリコン半導体基板をN型半導体基板で構成したものである。   In the first embodiment of the present invention, the silicon semiconductor substrate of the first diode chip of the clamp type semiconductor device 10 is configured by an N-type semiconductor substrate.

図3に示すように、クランプ型半導体装置10は、順電流が同一の方向に流れるよう電気的に直列に積層接続された複数のアバランシェ整流ダイオード型又はツェナダイオード型の第1ダイオードチップ11、13、15を備えている。   As shown in FIG. 3, the clamp type semiconductor device 10 includes a plurality of avalanche rectifier diode type or zener diode type first diode chips 11 and 13 that are electrically connected in series so that forward current flows in the same direction. , 15.

また、クランプ型半導体装置10は、第1ダイオードチップ11、13、15に電気的に直列接続され、第1ダイオードチップ11、13、15の順電流とは逆の方向に順電流を流す、一又は複数の第2ダイオードチップ18を備えている。   The clamp type semiconductor device 10 is electrically connected in series to the first diode chips 11, 13, and 15, and allows a forward current to flow in a direction opposite to the forward current of the first diode chips 11, 13, and 15. Alternatively, a plurality of second diode chips 18 are provided.

図3に示すクランプ型半導体装置10は、一例として、第2ダイオードチップを一つで構成したものである。   The clamp type semiconductor device 10 shown in FIG. 3 includes, for example, one second diode chip.

第2ダイオードチップ18は、例えば、図3に示すように、第1ダイオードチップ11、13、15と共に積層接続されている。   For example, as shown in FIG. 3, the second diode chip 18 is stacked and connected together with the first diode chips 11, 13, and 15.

第1ダイオードチップ11、13、15は、例えば、シリコン半導体基板に不純物をドーピングし、ドーピングの不純物濃度は1×10^16以上とする。このような不純物濃度に設定すると、広範囲な周波数帯域で顕著にノイズを低減することができる。   For example, the first diode chips 11, 13, and 15 dope impurities into the silicon semiconductor substrate, and the doping impurity concentration is 1 × 10 ^ 16 or more. When such an impurity concentration is set, noise can be significantly reduced in a wide frequency band.

上述の第1ダイオードチップ11、13、15のブレークダウン領域におけるインピーダンスは、製造上、上記不純物濃度で制御する。   The impedance in the breakdown region of the first diode chips 11, 13, and 15 is controlled by the impurity concentration in manufacturing.

また、図4に示すように、第1ダイオードチップ11はチップ両面にアノード電極11a(P+)及びカソード電極11c(N+)が形成されている。第1の実施の形態では、第1ダイオードチップ13及び15は、第1ダイオードチップ11と同様に形成されている。   As shown in FIG. 4, the first diode chip 11 has an anode electrode 11a (P +) and a cathode electrode 11c (N +) formed on both sides of the chip. In the first embodiment, the first diode chips 13 and 15 are formed in the same manner as the first diode chip 11.

第1ダイオードチップは、構成する各チップ(第1ダイオードチップ11、13、15)のインピーダンスを最適に設定することで、広範囲な周波数帯域で顕著に低ノイズ化することができる。   The first diode chip can significantly reduce noise in a wide frequency band by optimally setting the impedance of each chip (first diode chips 11, 13, and 15) constituting the first diode chip.

第1の実施の形態に係る第1ダイオードチップ11、13、15及び第2ダイオードチップ18は、共通のモールド樹脂に封止されたものであると好適である。   The first diode chips 11, 13, 15 and the second diode chip 18 according to the first embodiment are preferably sealed with a common mold resin.

なお、上記積層構造とすることにより、クランプ型半導体装置10逆電力ピーク耐量を顕著に高めることができる。   In addition, by using the above-described stacked structure, the reverse power peak withstand capability of the clamp type semiconductor device 10 can be significantly increased.

図5は、本発明の第2実施形態に係るクランプ型半導体装置10の第1ダイオードチップ11の構成例を示す内部断面構造図である。図6は、図5に示す第1ダイオードチップ12の断面構造図である。   FIG. 5 is an internal cross-sectional structure diagram showing a configuration example of the first diode chip 11 of the clamp type semiconductor device 10 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram of the first diode chip 12 shown in FIG.

本発明の第1実施形態は、クランプ型半導体装置10の第1ダイオードチップ12のシリコン半導体基板をP型半導体基板で構成したものである。   In the first embodiment of the present invention, the silicon semiconductor substrate of the first diode chip 12 of the clamp type semiconductor device 10 is configured by a P-type semiconductor substrate.

図5に示すように、第2実施形態では、クランプ型半導体装置10は、順電流が同一の方向に流れるよう電気的に直列に積層接続された複数のアバランシェ整流ダイオード型又はツェナダイオード型の第1ダイオードチップ12、14、16及び第2ダイオードチップ18を備えている。   As shown in FIG. 5, in the second embodiment, the clamp-type semiconductor device 10 includes a plurality of avalanche rectifier diode type or zener diode type electrically connected in series so that forward current flows in the same direction. One diode chip 12, 14, 16 and a second diode chip 18 are provided.

図5に示すクランプ型半導体装置10は、一例として、第2ダイオードチップを一つで構成したものである。   The clamp type semiconductor device 10 shown in FIG. 5 includes, for example, one second diode chip.

第2ダイオードチップ18は、例えば、図5に示すように、第1ダイオードチップに積層接続されている。   For example, as shown in FIG. 5, the second diode chip 18 is stacked and connected to the first diode chip.

第1ダイオードチップ12、14、16は、例えば、シリコン半導体基板に不純物をドーピングし、ドーピングの不純物濃度は1×10^16以上とする。このような不純物濃度に設定すると、広範囲な周波数帯域で顕著にノイズを低減することができる。   For example, the first diode chips 12, 14, and 16 dope impurities into the silicon semiconductor substrate, and the doping impurity concentration is 1 × 10 ^ 16 or more. When such an impurity concentration is set, noise can be significantly reduced in a wide frequency band.

上述の第1ダイオードチップ12、14、16のブレークダウン領域におけるインピーダンスは、製造上、上記不純物濃度で制御する。   The impedance in the breakdown region of the first diode chips 12, 14, and 16 is controlled by the impurity concentration in manufacturing.

また、図6に示すように、第1ダイオードチップ12はチップ両面にアノード電極12a(N+)及びカソード電極12c(P+)が形成されている。第2の実施の形態では、第1ダイオードチップ14及び16は、第1ダイオードチップ12と同様に形成されている。   As shown in FIG. 6, the first diode chip 12 has an anode electrode 12a (N +) and a cathode electrode 12c (P +) formed on both sides of the chip. In the second embodiment, the first diode chips 14 and 16 are formed in the same manner as the first diode chip 12.

第2の実施の形態に係る第1ダイオードチップ12、14、16及び第2ダイオードチップ18は、共通のモールド樹脂に封止されたものであると好適である。   The first diode chips 12, 14, 16 and the second diode chip 18 according to the second embodiment are preferably sealed with a common mold resin.

図7は、本発明の実施形態に係るクランプ型半導体装置10を動作させた場合のノイズ特性及び従来型クランプ型半導体装置のノイズ特性の比較図である。   FIG. 7 is a comparison diagram of noise characteristics when the clamp type semiconductor device 10 according to the embodiment of the present invention is operated and noise characteristics of the conventional clamp type semiconductor device.

図7に示すように、本発明の実施形態に係るクランプ型半導体装置10を動作させた場合のノイズ特性は、従来型クランプ型半導体装置のノイズ特性に比べ、ノイズレベル顕著に低減することができるが確認されている。   As shown in FIG. 7, the noise characteristics when the clamp type semiconductor device 10 according to the embodiment of the present invention is operated can be significantly reduced as compared with the noise characteristics of the conventional clamp type semiconductor device. Has been confirmed.

ここで、上記モールド樹脂は、誘電率が2以上20以下のものであると、より顕著にノイズを低減することができる。   Here, when the mold resin has a dielectric constant of 2 or more and 20 or less, noise can be reduced more remarkably.

更に、上記モールド樹脂は、少なくとも一部が金属シールド材により覆われているものであると、より顕著にノイズを低減することができる。   Furthermore, when the mold resin is at least partially covered with a metal shield material, noise can be reduced more remarkably.

また、第2ダイオードチップ18は、逆回復時間が1μ秒以上の特性を有するものであると、より顕著にノイズを低減することができる。   Further, the second diode chip 18 can remarkably reduce noise when it has a characteristic that the reverse recovery time is 1 μsec or more.

第2ダイオードチップ18は、ショットキーバリアダイオードチップであると、より顕著にノイズを低減することができる。   If the second diode chip 18 is a Schottky barrier diode chip, noise can be reduced more remarkably.

第2ダイオードチップ18は、窒化ガリウム半導体又は炭化ケイ素半導体で形成されているものであると、より顕著にノイズを低減することができる。   If the second diode chip 18 is formed of a gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor, noise can be reduced more remarkably.

上記クランプ型半導体装置10及びこれを用いたスイッチング電源装置1は、広範囲な周波数帯域でノイズレベルを顕著に低減することができる。   The clamp type semiconductor device 10 and the switching power supply device 1 using the same can remarkably reduce the noise level in a wide frequency band.

また、本発明の実施形態に係るクランプ型半導体装置10は、上述のような構造とすることで、従来型クランプ型半導体装置に比べ、逆電力ピーク耐量を顕著に高めることができる。   Moreover, the clamp type semiconductor device 10 according to the embodiment of the present invention has a structure as described above, so that the reverse power peak withstand capability can be remarkably increased as compared with the conventional clamp type semiconductor device.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能であり、上記の実施の形態には限定せずに、発明の範囲内であれば、適宜変更可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation and application are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention, The above-mentioned The present invention is not limited to the embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the invention.

1:スイッチング電源装置
2:整流ブリッジダイオード
3:コンデンサ
5:スイッチング素子
6:制御回路
7:整流ダイオード
8:コンデンサ
10:クランプ型半導体装置
11、12、13、14、15、16:第1ダイオードチップ
18:第2ダイオードチップ
30:トランス
31:一次巻線
32:制御巻線
33:二次巻線
41:整流ダイオード
42:コンデンサ
50:出力電圧制御部
1: Switching power supply device 2: Rectifier bridge diode 3: Capacitor 5: Switching element 6: Control circuit 7: Rectifier diode 8: Capacitor 10: Clamp type semiconductor device 11, 12, 13, 14, 15, 16: First diode chip 18: Second diode chip 30: Transformer 31: Primary winding 32: Control winding 33: Secondary winding
41: Rectifier diode 42: Capacitor 50: Output voltage controller

Claims (22)

スイッチング素子と、前記スイッチング素子に印加される電圧をクランプするクランプ型半導体装置と、を備えたスイッチング電源装置であって、
前記クランプ型半導体装置は、
順電流が同一の方向に流れるよう電気的に直列に積層接続された複数のアバランシェ整流ダイオード型又はツェナダイオード型の第1ダイオードチップと、
前記第1ダイオードチップに電気的に直列接続され、前記第1ダイオードチップの順電流とは逆の方向に順電流を流す、一又は複数の第2ダイオードチップと、
を備えたものであることを特徴とするスイッチング電源装置。
A switching power supply device comprising: a switching element; and a clamp-type semiconductor device that clamps a voltage applied to the switching element,
The clamp type semiconductor device includes:
A plurality of avalanche rectifier diode-type or zener diode-type first diode chips electrically connected in series so that forward current flows in the same direction;
One or a plurality of second diode chips that are electrically connected in series to the first diode chip and cause a forward current to flow in a direction opposite to the forward current of the first diode chip;
A switching power supply device comprising:
前記第1ダイオードチップは、シリコン半導体基板に不純物がドーピングされ、前記ドーピングの不純物濃度は1×10^16以上であることを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源装置。   2. The switching power supply device according to claim 1, wherein the first diode chip is doped with an impurity in a silicon semiconductor substrate, and an impurity concentration of the doping is 1 × 10 ^ 16 or more. 前記シリコン半導体基板は、N型半導体基板であることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 2, wherein the silicon semiconductor substrate is an N-type semiconductor substrate. 前記シリコン半導体基板は、P型半導体基板であることを特徴とする請求項2に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 2, wherein the silicon semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate. 前記第2ダイオードチップは、前記第1ダイオードチップに積層接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   5. The switching power supply device according to claim 1, wherein the second diode chip is stacked and connected to the first diode chip. 6. 前記第1ダイオードチップ及び前記第2ダイオードチップは、共通のモールド樹脂に封止されたものであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   6. The switching power supply device according to claim 1, wherein the first diode chip and the second diode chip are sealed with a common mold resin. 7. 前記モールド樹脂は、誘電率が2以上20以下のものであることを特徴とする請求項6に記載のスイッチング電源装置。   The switching power supply device according to claim 6, wherein the mold resin has a dielectric constant of 2 or more and 20 or less. 前記モールド樹脂は、少なくとも一部が金属シールド材により覆われていることを特徴とする請求項6又は7のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   8. The switching power supply device according to claim 6, wherein at least a part of the mold resin is covered with a metal shield material. 9. 前記第2ダイオードチップは、逆回復時間が1μ秒以上の特性を有するものであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   9. The switching power supply device according to claim 1, wherein the second diode chip has a characteristic of a reverse recovery time of 1 μsec or more. 前記第1ダイオードチップ及び/又は第2ダイオードチップは、ショットキーバリアダイオードチップであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   9. The switching power supply device according to claim 1, wherein the first diode chip and / or the second diode chip is a Schottky barrier diode chip. 10. 前記第2ダイオードチップは、窒化ガリウム半導体又は炭化ケイ素半導体で形成されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のスイッチング電源装置。   9. The switching power supply device according to claim 1, wherein the second diode chip is formed of a gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor. 順電流が同一の方向に流れるよう電気的に直列に積層接続された複数のアバランシェ整流ダイオード型又はツェナダイオード型の第1ダイオードチップと、
前記第1ダイオードチップに電気的に直列接続され、前記第1ダイオードチップの順電流とは逆の方向に順電流を流す、一又は複数の第2ダイオードチップと、
備えたクランプ型半導体装置。
A plurality of avalanche rectifier diode-type or zener diode-type first diode chips electrically connected in series so that forward current flows in the same direction;
One or a plurality of second diode chips that are electrically connected in series to the first diode chip and cause a forward current to flow in a direction opposite to the forward current of the first diode chip;
The clamp type semiconductor device provided.
前記第1ダイオードチップは、シリコン半導体基板に不純物がドーピングされ、前記ドーピングの不純物濃度は1×10^16以上であることを特徴とする請求項12に記載のクランプ型半導体装置。   13. The clamp type semiconductor device according to claim 12, wherein the first diode chip is doped with an impurity in a silicon semiconductor substrate, and an impurity concentration of the doping is 1 × 10 ^ 16 or more. 前記シリコン半導体基板は、N型半導体基板であることを特徴とする請求項13に記載のクランプ型半導体装置。   14. The clamp type semiconductor device according to claim 13, wherein the silicon semiconductor substrate is an N type semiconductor substrate. 前記シリコン半導体基板は、P型半導体基板であることを特徴とする請求項13に記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to claim 13, wherein the silicon semiconductor substrate is a P-type semiconductor substrate. 前記第2ダイオードチップは、前記第1ダイオードチップに積層接続されていることを特徴とする請求項12乃至15のいずれか1項に記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to claim 12, wherein the second diode chip is stacked and connected to the first diode chip. 前記第1ダイオードチップ及び前記第2ダイオードチップは、共通のモールド樹脂に封止されたものであることを特徴とする請求項12乃至16のいずれか1項に記載のクランプ型半導体装置。   17. The clamp type semiconductor device according to claim 12, wherein the first diode chip and the second diode chip are sealed with a common mold resin. 前記モールド樹脂は、誘電率が2以上20以下のものであることを特徴とする請求項17に記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to claim 17, wherein the mold resin has a dielectric constant of 2 or more and 20 or less. 前記モールド樹脂は、少なくとも一部が金属シールド材により覆われていることを特徴とする請求項17又は18のいずれか1項に記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to claim 17, wherein at least a part of the mold resin is covered with a metal shield material. 前記第2ダイオードチップは、逆回復時間が1μ秒以上の特性を有するものであることを特徴とする請求項12乃至19のいずれか1項に記載のクランプ型半導体装置。   20. The clamp type semiconductor device according to claim 12, wherein the second diode chip has a characteristic that a reverse recovery time is 1 μsec or more. 前記第1ダイオードチップ及び/又は前記第2ダイオードチップは、ショットキーバリアダイオードチップであることを特徴とする請求項12乃至19のいずれか1項に記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to any one of claims 12 to 19, wherein the first diode chip and / or the second diode chip is a Schottky barrier diode chip. 前記第2ダイオードチップは、窒化ガリウム半導体又は炭化ケイ素半導体で形成されていることを特徴とする請求項12乃至19のいずれか1項に記載のクランプ型半導体装置。   The clamp type semiconductor device according to claim 12, wherein the second diode chip is formed of a gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor.
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