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DE4036426A1 - Sperrschicht-bipolartransistor-leistungsmodul - Google Patents

Sperrschicht-bipolartransistor-leistungsmodul

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Publication number
DE4036426A1
DE4036426A1 DE19904036426 DE4036426A DE4036426A1 DE 4036426 A1 DE4036426 A1 DE 4036426A1 DE 19904036426 DE19904036426 DE 19904036426 DE 4036426 A DE4036426 A DE 4036426A DE 4036426 A1 DE4036426 A1 DE 4036426A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
power
circuit
connections
control circuit
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19904036426
Other languages
English (en)
Inventor
Brian R Pelly
Ajit Dubhashi
Peter Richard Ewer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Americas Corp
Original Assignee
International Rectifier Corp USA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Rectifier Corp USA filed Critical International Rectifier Corp USA
Priority to DE9018172U priority Critical patent/DE9018172U1/de
Publication of DE4036426A1 publication Critical patent/DE4036426A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft Halbleitervorrichtungs-Leistungsmo­ dule und insbesondere einen Leistungsmodul unter Verwendung eines Sperrschicht-Bipolartransistors ("IGBT") mit enthal­ tenen Treiber- und Steuerkreisen.
Leistungsmodul-Halbleitervorrichtungen sind bekannt und sind im allgemeinen Mehrfach-Schaltkreispackungen für Hoch­ leistungsanwendungsfälle, wie nicht unterbrechbare Span­ nungsquellen, Motorantriebssteuerungen, Schalt-Spannungs­ quellen und Hochfrequenzschweißgeräte. Solche Leistungsmo­ dule enthalten typischerweise zwei oder mehr Halbleitervor­ richtungs-Schaltkreiselemente, die Dioden, Thyristoren, MOSFETs oder in Darlingtonschaltung angeordnete Transistor- Schaltkreiselemente oder Kombinationen solcher Elemente sein können, die in bestimmten Schaltkreisbeziehungen, wie Einweg-Brückenschaltungen, Vollweg-Brückenschaltungen, Pa­ rallelschaltungen und dgl. geschaltet sind. Die Schaltkreiselemente sind üblicherweise thermisch gekoppelt, jedoch elektrisch von einer massiven Wärmesenke isoliert. Der Modul enthält dann ein Isoliergehäuse, das die Schaltkreiselemente und ihre Verbindungen umgibt. AC- oder DC- Anschlüsse und Steueranschlüsse sind an der Oberfläche des Gehäuses verfügbar.
Ein typischer Leistungsmodul ist im Datenblatt "Interna­ tional Rectifier Data Sheet" Nr. PC-9.453B beschrieben, das eine Einweg-Brückenschaltung, bestehend aus zwei Leistungs MOSFETs erläutert, die in einem gemeinsamen Gehäuse ent­ halten und in guter thermischer Beziehung zu einer massiven Wärmesenke stehen. Dieses Datenblatt erscheint in "HEXFET Power MOSFET Designer′s Manual", veröffentlicht von der In­ ternational Rectifier Corporation, 4. Ausgabe 9/87, Seiten F-39 bis F-44. Der interne Aufbau solcher Vorrichtungen ist in der US-PS 40 47 197 erläutert.
Leistungsmodule erfordern derzeit externe Treiberkreise, externe Isolatoren zur Isolierung der Steuerschaltung von den Leistungsvorrichtungen im Gehäuse sowie geeignete Steu­ erkreise, die für die Leistungsmodule entworfen sind, wie Strombegrenzungs- und Stromschaltkreise, die auf einen Feh­ ler oder andere Stromzustände ansprechen, die im Ausgangs­ strom festgestellt werden. Solch eine beträchtliche exter­ ne Schaltungsanordung muß vom Benutzer des Moduls entworfen bzw. vorgesehen werden.
Es war auch erwünscht, IGBT-Schaltkreiselemente ("IGBT- die") anstelle z. B. von bipolaren Darlington-Transistor­ schaltkreiselmenten in Leistungsmodulen insbesondere für Motorantriebs-Anwendungsfälle zu verwenden. Die Standard IGBTs haben jedoch nur eine Kurzschlußkapazität von wenigen Mikrosekunden, während Motorantriebs-Anwendungsfälle wenig­ stens 10 bis 20 Mikrosekunden Kurzschlußkapazität erfor­ dern.
IGBT-Charakteristika können für ein besseres Kurzschlußver­ halten modifiziert werden, jedoch nur auf Kosten anderer wichtiger Vorrichtungscharakteristika.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wurde er­ kannt, daß eine IGBT-Vorrichtung durch relativ einfache, eine geringe Leistung verbrauchende Treiberkreise im Ver­ gleich zu z. B. komplizierten Hochleistungs-Treiberkreisen, die bipolare Vorrichtungen erfordern, betrieben werden kann. Gemäß der Erfindung sind einzelne kleine Halbleiter­ chips, die integrierte Treiberkreise mit Strombegrenzungs­ und Stromschalteigenschaften im Gehäuse des Leistungsmoduls enthalten. Eine elektrische Isolierung der extern zugeführ­ ten Treibersignale wird über einen kleinen Optoisolator oder Isolier-Transformer erreicht, der ebenfalls im Gehäuse des Leistungsmoduls enthalten sein kann. Der Benutzer des Leistungsmoduls hat sich daher nicht mehr länger mit der Notwendigkeit einer Hilfsisolierung oder der Treiberkreis­ konstruktion zu befassen und kann den Modul einfach durch Anschluß der Modulleistungsanschlüsse an seinen Leistungs­ kreis und der insolierten Eingangsanschlüsse am Modul di­ rekt an die Benutzersteuerlogik oder an Mikroprozessoren oder dgl. verwenden. Der sich ergebende Modul ist extrem stabil gegen Überstrom geschützt und hat eine verbesserte Gesamtsystemzuverlässigkeit.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß der verwendete IBGT Chip Stromsensoreigenschaften hat. Es ist bekannt, daß bei Leistungs MOSFETs, die mulitzellulare Vor­ richtungen sind, einige Ihrer Zellen vom Hauptkörper der Zellen isoliert sein können. Ein gesonderter Source-An­ schluß wird zu den isolierten Zellen hergestellt und der Strom durch die isolierten Zellen ist dem Gesamtstrom durch den Chip proportional.
Stromsensor-Leistungs MOSFETs dieser Art sind in "Internationai Rectifier Application Note 959", S. I-151 bis I-156 der zuvor erwähnten Veröffentlichung "HEXFET Power MOSFET Designer′s Manual", 9/87, veröffentlicht von International Rectifier, gezeigt und beschrieben.
IGBTs haben die gleiche multizellulare Struktur wie ein Leistungs MOSFET, haben jedoch ein Substrat, das ein Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem der epitaxial gebildeten Schicht ist, die die multizellulare Struktur enthält, die die Vorrichtung bildet. Folglich wird durch einfache Isolierung ausgewählter Zellen einer IGBT-Vorrich­ tung in einer Weise, die der identisch ist, die bei der Herstellung von Stromsensor MOSFETs angewandt wird, ein Sensoranschluß verfügbar gemacht, der einen geringen Strom führt, der dem Gesamtstrom direkt proportional ist, der durch die IGBT-Hauptanschlüsse fließt. Der Sensoranschluß kann dann in geeigneter Weise mit den Stromkontrollkreisen des Treiberchips gekoppelt werden, der in der selben Packung zusammen mit den Haupt-IGBT Leistungsschaltkreis­ elementen enthalten ist. Durch Schaffung dieser Stromsen­ sorfunktion ist es möglich, eine IGBT-Vorrichtung mit nur wenigen Mikrosekunden Kurzschlußkapazität in Leistungs-An­ triebsanwendungsfällen, wie Motorantrieben zu verwenden, und sicher zu sein, daß die IGBT-Vorrichtung und die Last gegen Beschädigung im Falle eines Fehlerzustandes durch un­ mittelbare Änderung an der Steuerelektrode, sobald ein Überstrom festgestellt wird, geschützt ist. Z. B. kann der IGBT intern auf etwa den doppelten Nennspitzenarbeitsstrom begrenzt sein, so daß die IGBT Leistungsmudule in Motoran­ triebsfällen sicher verwendet werden können, ohne Gefahr für die begrenzte Kurzschlußstromkapazität eines IGBTs.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 5 beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Aufsicht der Packungsaußenform eines typi­ schen Leistungsmoduls, der den IGBT und einge­ schlossene Treiber und Isolatoren enthält,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Leistungsmoduls von Fig. 1,
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt einiger Zellen, die vom Körper der Zelle einer IGBT-Vorrichtung isoliert sind, um eine Stromsensorkapazität zu bewirken,
Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild des Leistungsmoduls der Erfindung mit Stromsensorvorrichtungen, und
Fig. 5 einen Teilquerschnitt einer weiteren Ausführungs­ form eines Leistungsmoduls für die Schaltung der Fig. 4.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen typischen Leistungsmodul 10, der aus einer schweren leitenden Grundplatte 11 besteht, die mit einer Wäremesenke verschraubt sein kann. Ein Isoliergehäuse 12 enthält bloße Halbleiter-Schalt­ kreiselemente ("die") bzw. -übergänge, die mit der Grund­ platte 11 thermisch gekoppelt sind und die in bestimmten Mustern z. B. als Einweg-, Vollweg-Brückenschaltung oder dgl. miteinander verbunden sind. Z. B. kann das Gehäuse der Fig. 1 und 2 eine Halbweg-Brückenschaltung bilden und zwei Halbleiterchips in Reihe enthalten, die die gleiche Über­ gangspolarität haben, wobei die äußeren Enden der Reihen­ schaltung positive bzw. negative Anschlüsse bilden und der Verbindungspunkt zwischen den beiden Vorrichtungen eine AC- Ausgangsleitung bildet. Anschlüsse außen am Gehäuse 12 sind mit dem Inneren bzw. den Schaltkreiselementen verbunden und bestehen aus Schraubanschlüssen 13, 14 und 15, die einen AC-Anschluß, einen positiven Anschluß und einen negativen Anschluß bilden. Zusäztlich zu den Leistungsmodul-Anschlüs­ sen 13 bis 15 hat die Gehäuseoberfläche auch mehrere Steu­ eranschlüsse 16, 17 und 18, die mit den Steuerelektroden der Schaltkreiselemente elektrisch verbunden sind, die in dem Gehäuse 12 enthalten sein können.
Das Gehäusepaket hat eine Außenform ähnlich dem JEDEC Outline TO-240AA mit einer Gesamtlänge von etwa 92 mm, einer Breite von etwa 20 mm und einer Höhe von etwa 32 mm. Solche Vorrichtungen liefern Ausgangsspannungen von etwa 500 V mit einem Einschaltwiderstand von etwa 200 Milliohm und haben einen Ausgangsstrom von etwa 22 A. Die Stromkapa­ zität kann dadurch wesentlich erhöht werden, daß jede ge­ wünschte Anzahl von Leistungs-Schaltkreiselementen parallel geschaltet wird.
Wie nachstehend beschrieben wird, liegt ein Aspekt der Er­ findung in der Erkenntnis, daß ein Treiberchip, der eine Stromkontrollschaltung für einen IGBT enthält und ein Opto­ isolatorchip oder ein Isolier-Impulstransformer extrem klein sind, da die IGBTs relativ geringe Treiberleistungs­ anforderungen haben und daher im Gehäuse 12 zusammen mit mehreren IGBT-Schaltkreiselementen enthalten sein können.
Fig. 3 zeigt einen Teil einer IGBT-Vorrichtung zur Erläute­ rung der Art, in der einige Zellen der Vorrichtung isoliert werden können, um einen Stromsensorausgangsanschluß zu bil­ den. In Fig. 3 ist die Vorrichtung daher für einen N-Kanal IGBT gezeigt, die aus einem P-Substrat 20 mit einer N- Epitaxialschicht 21 darauf besteht. Eine große Anzahl iden­ tischer Zellen 22 bis 27 ist gezeigt, von denen jede einen jeweiligen Quellenbereich enthält. Tatsächlich kann ein einzelnes Schaltkreiselement ("die") mehrere tausend sol­ cher Zellen auf einem Chip enthalten, der eine Fläche von etwa 2,5399 cm×2,5399 cm haben kann. Eine tatsächliche Chipgröße, die verwendet werden kann, ist der "HEX5 size MOSFET die", der von der Anmelderin vertrieben wird, der jedoch statt als MOSFET als IGBT ausgebildet ist.
Polysilicium-Steuersegmente mit einem Steuersegment 28 wer­ den dann auf üblichen Steueroxidschichten gebildet und schaffen die Einrichtung zur Steuerung des IGBT-Ein- und Ausschaltvorganges. Eine gemeinsame Emitterelektrode (bzw. Sourceelektroke) 29 bedeckt den größten Teil der oberen Oberfläche des Schaltkreiselements und ist elektrisch mit den verschiedenen Quellenbereichen der Vorrichtung verbun­ den.
Entsprechend bekannter Technologie ist es möglich, die fo­ lienartige Emitterelektrode zu trennen und ein kleines iso­ liertes Segment 30 der Elektrode zu bilden, wie Fig. 3 zeigt. Das Elektrodensegment 30 kann mit einem Stromsensor­ anschluß S in Fig. 3 verbunden werden, während der Haupt­ körper der Emitterelektrode 29 mit einem Emitteranschluß und einem Anschluß K verbunden wird, wie gezeigt ist.
Im Betrieb, wenn die Vorrichtung eingeschaltet wird, führt jede Zelle ihren Anteil des Gesamtstroms der Vorrichtung. Folglich ist der Strom der zwischen der Sensorelektrode 30 und der Kollektorelektrode C, die mit dem Boden des P-Be­ reichs 20 verbunden ist, geführt wird, ein fester Anteil des Gesamthauptstroms zwischen der Emitterelektrode 29 und dem Kollektor.
Ein Stromsensor-IGBT wie der der Fig. 3 wird vorteilhafter­ weise als die IGBT-Vorrichtung der Erfindung verwendet.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild, in dem alle Komponenten der Vorrichtung im Modulgehäuse 12 enthalten sind, das in Fig. 4 schematisch gestrichelt gezeigt ist.
Der Einweg-Brückenschaltungsmodul der Fig. 4 besteht aus zwei IGBT-Schaltkreiselementen 40 und 41, von denen jedes Anschlüsse entsprechend den in Fig. 3 beschriebenen ent­ hält. Die Vorrichtungen 40 und 41 sind mit dem positiven Anschluß 14 des Gehäuses 12 bzw. dem negativen Anschluß 15 verbunden, und der Verbindungspunkt zwischen beiden ist mit dem AC-Ausgangsanschluß 13 verbunden. Gewünschtenfalls kann jede Anzahl parallelgeschalteter IGBT-Schaltkreiselemente verwendet werden, um die Stromleistung der Vorrichtung zu erhöhen.
Freilaufende Dioden 42 und 43 sind zu den IGBTs 40 und 41 in bekannter Weise parallel geschaltet, wobei diese Dioden vorzugsweise sich schnell erholende Dioden mit im wesentli­ chen der gleichen Spannungs- und Stromleistung wie der IGBT sind. Die Dioden 42 und 43 sind in Die-Form und sind mit der gleichen Wärmesenke 11 der Fig. 1 und 2 zusammen mit den Leistungs-IGBTs 40 und 41 thermisch gekoppelt und dar­ auf angeordnet.
Zwei IC-Chips 44 und 45 sind vorgesehen, um die IGBTs 40 und 41 in Abhängigkeit von bestimmten Ausgangsstrombedin­ gungen zu treiben und zu steuern. Jeder dieser Chips kann in sehr kleiner IC-Form ausgebildet sein, und der Chip kann zusammen mit den IGBTs 40 und 41 montiert oder gegebenen­ falls im Gehäuse frei aufgehängt sein. Die Treiberkreise können den Aufbau haben, wie er in "Application Note AN- 978" unter dem Titel "High-Speed, High-Voltage IC Driver for HEXFET or IGBT Bridge Circuits" von Sean Young, Juni 1988, erläutert ist.
Zwei Optoisolatorkreise 46 und 47 üblicher Form sind eben­ falls für die Treiberchips 44 und 45 vorgesehen. Die Optoi­ solatoren, jeder in seinem eigenen Gehäuse, sind im Modul­ gehäuse 12 enthalten. Alternativ können anstelle der Optoi­ solatoren kleine Impuls-Isolationstransformer verwendet werden.
Die externen Steueranschlüsse 16, 17 und 18 in Fig. 4 ent­ sprechen einem Steueranschluß 16 für den IGBT 40 der oberen Vorrichtung, einem Steueranschluß 17 für den IGBT 41 der unteren Vorrichtung und einem Masseanschluß 18. Die oberen und unteren Anschlüsse 16 und 17 sind mit den LEDs der Optoisolatoren 46 und 47 verbunden. Jeder Anschluß 16, 17 und 18 kann mit einer Benutzer-Steuerlogik oder einem Mi­ kroprozessor oder dgl. verbunden sein.
Wie zuvor erläutert, können mehrere IGBTs parallel geschal­ tet werden, um eine höhere Leistung zu erreichen. Z. B. können sechs Schaltkreiselemente parallel geschaltet wer­ den, von denen jedes eine Fläche von 2,5399 cm×2,5399 cm hat und mit 5 kHz betrieben wird, um eine Energiequelle mit 600 V und 150 bis 200 A zu erzeugen.
Steuerenergie für die Treiberchips 44 und 45 wird von einem Kreis geliefert, der einen Vorwiderstand 50 und eine Zener­ diode 51 enthält. Der Vorwiderstand 50 kann eine Leistung von etwa 1 W für jede parallel geschaltete IGBT-Vorrichtung haben. Die Zenerdiode 51 kann eine 18 V Zenerdiode bei etwa 0,30 Watt tatsächlicher Verlustleistung haben, wenn sechs parallelgeschalteter IGBT-Vorrichtungen anstelle der ein­ zelnen Vorrichtungen 40 und 41 verwendet werden.
Weiterhin sind ein boot strap-Kondensator 60 und eine Diode 61 vorgesehen, wobei der Kondensator 60 eine Kapazität von 1-10 Mikrofarad bei 30 Volt haben kann. Der untere IGBT 41 ist ebenfalls mit einem Kondensator 62 versehen, der ebenfalls eine Kapazität von 1-10 Mikrofarad bei 30 V haben kann.
Die Arbeitsweise des boot strap-Kreises ist wie folgt:
Wenn die Vorrichtung 41 eingeschaltet ist, wird der Konden­ sator 60 von der Vorspannung, die von der Zenerdiode 51 er­ zeugt wird, und über die Diode 61 geladen. Wenn der IGBT 41 abschaltet und der IGBT 40 beginnt einzuschalten, steigt die Quellenspannung des IGBTs 40, und die Spannung am Kon­ densator 60 steigt entsprechend, so daß die Diode 61 in Sperrichtung vorgespannt wird, und eine ungeerdete Vorspan­ nungsquelle erzeugt, die auf die Quelle des IGBTs bezogen ist. Ein Niederspannungs-Puffer im Treiber 44 (nicht ge­ zeigt) wird verwendet, um den IGBT 40 zu treiben. Der Kon­ densator 60 wird beim Einschalten des IGBTs 41 regelmäßig wiedergeladen.
Der Sensorkontakt jedes IGBTs 40 und 41 ist mit Sensorwi­ derständen 70 und 71 in Reihe geschaltet, die im Falle von sechs parallel geschalteten IGBTs an jeder IGBT-Position 40 und 41 eine Leistung von etwa 0,2 W haben würden.
Die über dem Sensorwiderstand erzeugte Spannung steht funk­ tionell zu dem Gesamtstrom durch die IGBTs 40 und 41 in Be­ ziehung und ein Signal proportional dem Strom wird zu den Steuerkreisen der Treiberchips 44 und 45 zurückgeleitet. Typischerweise sind die Chips 44 und 45 30 V-Treiberchips mit einem 2 A-Ausgang. Jeder Treiberchip hat auch Zeitsteu­ erkondensatoren 80 und 81, die jeweils 0,001 Mikrofaradvor­ richtungen bei 30 V sein können. Jeder Treiberchip hat eine Ausgangselektrode, die mit den Steuerelektroden der IGBTs 40 und 41 verbunden sind, um das Ein- und Ausschalten ihrer jeweiligen Vorrichtung zu steuern. Die Treiberchips 44 und 45 können auch Kurzschlußstrom-Begrenzungskreise und Strom­ schaltkreise enthalten, die auf das über den Sensorwider­ ständen 70 und 71 gemessene Signal ansprechen. Diese Kreise können in bekannter Weise so ausgebildet sein, daß sie den Strom auf nicht größer als das zweifache des normalen Spit­ zenarbeitsstrom begrenzen, in dem das Steuerelektrodensig­ nal reguliert wird, wenn der Sensorstrom diesen Wert zu überschreiten versucht. Es kann auch eine interne Strom­ schalteinrichtung vorhanden sein, um nach etwa 10 bis 15 Mikrosekunden (diese Zeit wird durch die obigen Zeitsteuer­ kondensatoren 80 und 81 festgelegt) zu aktivieren, wenn der Strom einen Nennstrom für diese Zeitdauer überschreitet.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Gehäuses der Schaltung der Fig. 4 in einem Leistungsmodul und insbeson­ dere das Innere des Moduls. Die Leistungsmodulkomponenten sind in zwei getrennten Ebenen angeordnet, einer Leistungs­ vorrichtungsebene 110, die die Hochleistungsteile enthält, und einer Steuerkreisebene 111, die die Niederleistungs­ steuerkomponenten enthält. Eine rechteckige Hohlbox 112 in Form eines Einzelteils, die am Boden offen ist, bildet den Gehäusekörper. Ein oder mehrere Befestigungsanschlüsse 113 und 114 liegen an gegenüberliegenden Seiten des Bodens des Gehäuses.
Eine gedruckte Schaltungsplatte 115, die die verschiedenen Steuerkomponenten trägt, ist in der Ebene 111 angeordnet, und trägt die Steuerkomponenten wie die Steuerelektroden­ treiber 44 und 45 und die Optokoppler 46 und 47 in Fig. 4 und diskrete Teile, die dem Niederleistungs-Steuerkreis zu­ geordnet sind. Die Anschlüsse 16, 17 und 18 der Fig. 4 er­ strecken sich von den Komponenten der gedruckten Schal­ tungsplatte 115 aus und sind an Anschlüssen zugänglich, die sich durch das Gehäuse 112 erstrecken, wie für den Anschluß 16 in Fig. 5 gezeigt ist, der einen Steckanschluß bildet.
Der offene Boden 112 hat eine daran befestigte Kupferwärme­ senke 120, um die Umhüllung zu vervollständigen. Die Wärme­ senke 120 kann aus zwei dünnen Kupferfolien 121 und 122 mit einer Schicht 123 aus Isoliermaterial bestehen, an der die Kupferfolie 122 direkt befestigt ist.
Das direkt an einer Schicht 124 befestigte Kupfer kann in der gewünschten Weise geformt sein, um isolierte Elektro­ denschichten für verschiedene Leistungsvorrichtungen auf­ zunehmen und zu schaffen. Z. B. sind die Rückseiten der Leistungsvorrichtungen 40, 41, 42, 43, 51 und 61, alle in die-Form, mit isolierten leitenden Segmenten der Schicht 124 verlötet. Ihre Steueranschlüsse sind in der gewünschten Weise verbunden. Mehrere Vorrichtungen (nicht gezeigt) kön­ nen für jede der einzelnen gezeigten Vorrichtungen parallel geschaltet werden.
Leiter im Gehäuse 112 (nicht gezeigt) schaffen durch das Gehäuse 112 einen Anschluß an externe Anschlußmuttern 13, 14 und 15. Stromleitungen können an die Anschlüsse 130, 131 und 132 und ihre jeweiligen Klemmleisten 133, 134 und 135 angeschlossen werden.

Claims (7)

1. Haltbleiterleistungsmodul, gekennzeichnet durch eine leitende Wärmesenke, mehrere Leistungshalbleiter­ schaltkreiselemente, die thermisch leitend mit der Wärme­ senke verbunden sind, und von denen jedes zwei Hauptlei­ stungsanschlüsse und einen Steueranschluß zum Ein- und Aus­ schalten hat, eine Steuerkreis-Halbleitervorrichtung für jedes Leistungsschaltkreiselement, wobei die Steuerschal­ tungs-Halbleitervorrichtungen Eingangs- und Ausgangsan­ schlüsse aufweisen und die Ausgangsanschlüsse der Steuer­ kreis-Halbleitervorrichtungen zwischen wenigstens einen Hauptleistungsanschluß und den Steueranschluß ihres jewei­ ligen Leistungsschaltkreiselements geschaltet sind, eine Isolierkopplungsvorrichtung für jede Steuerkreis-Halblei­ tervorrichtung mit isolierten Eingangs- und Ausgangsan­ schlüssen, von denen die Ausgangsanschlüsse mit den Ein­ gangsanschlüssen ihrer jeweiligen Steuerkreis-Halbleiter­ vorrichtung verbunden sind, eine lokale Energiequelle für jede Steuerkreis-Halbleitervorrichtung, die zwischen ausge­ wählte Energieanschlüsse des Halbleiter-Schaltkreiselemen­ tes geschaltet ist und von diesem gespeist ist, ein Iso­ liergehäuse, das mit der Wärmesenke verbunden ist und jedes Halbleiter-Schaltkreiselement, die Steuerkreis-Halbleiter­ vorrichtungen, die Isolierkopplungsvorrichtungen und die lokalen Energiequellen und ihre Verbindungen umgibt, exter­ ne Leistungsanschlüsse, die an der äußeren Oberfläche des Isoliergehäuses befestigt und mit den Hauptleistungsan­ schlüssen der Halbleiter-Schaltkreiselemente verbunden sind, und externe Steueranschlüsse, die an der äußeren Oberfläche des Isoliergehäuses befestigt und mit den Ein­ gangsanschlüssen der Isolierkopplungsvorrichtungen verbun­ den sind.
2. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halbleiter-Schaltkreiselement einen Stromsensoran­ schluß hat, der einen Ausgangsstrom etwa proportional dem Strom zwischen seinen beiden Hauptleistungsanschlüssen führt, daß jede Steuerkreis-Halbleitervorrichtung auf Strom ansprechende Steuerkreise und Anschlüsse hierfür hat und daß der Stromsensoranschluß des Halbleiter-Schaltkreisele­ ments mit dem auf Strom ansprechenden Steuerkreis seiner jeweiligen Steuerkreis-Halbleitervorrichtung verbunden ist.
3. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Halbleiter-Schaltkreiselement ein IGBT ist.
4. Halbleiterleistungsmodul nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Leistungsdioden in die-Form von denen jede mit der Wärme­ senke gekoppelt, mit jeweiligen Halbleiter-Schaltkreisele­ menten parallel geschaltet ist und als freilaufende Diode wirkt.
5. Halbleiterleistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lokale Energiequelle eine Zenerdiode enthält.
6. Halbleiterleistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die externen Leistungsanschlüsse wenigstens einen ersten und einen zweiten DC-Anschluß enthalten, die mit einem er­ sten und einem zweiten Halbleiter-Schaltkreiselement ver­ bunden sind, sowie einen AC-Anschluß, der mit jedem ersten und zweiten Halbleiter-Schaltkreiselement verbunden ist, wobei der Modul wenigstens eine Einweg-Brückenschaltungsan­ ordnung bildet.
7. Halbeiterleistungsmodul nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Schaltkreiselemente aus einer MOSFETs, IGBTs, Thyristoren, in Darlington-Schaltung verbundene Transistoren und Leistungstransistoren umfassenden Gruppe ausgewählt sind.
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