CN105378906A - 用于监控半导体元器件在其运行期间的功能的控制装置和方法以及具有控制装置的电结构组件 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于监控半导体元器件(18a、b)在其运行期间的功能的控制装置(2)，其包括输入端口(4)和评估装置(6)，输入端口被构造成用于接收传感器信号(12)，该传感器信号与在半导体元器件(18a、b)的表面上无接触式地确定的温度分布相对应，评估装置被构造成用于基于传感器信号(12)确定温度分布是否满足预先确定的判断标准，该判断标准与半导体元器件(18a、b)不在正常运行状态下的运行相对应。输出端口(8)被构造成用于在满足判断标准时，输出紧急信号(10)，其中，紧急信号(10)导致执行紧急措施。

Description

用于监控半导体元器件在其运行期间的功能的控制装置和方法以及具有控制装置的电结构组件

技术领域

实施例涉及用于监控半导体元器件在其运行期间的功能的控制装置和方法。

背景技术

应监控半导体元器件在其运行期间的功能的应用是多种多样的。例如在功率半导体那样的半导体元器件在高温下运行时，这些功率半导体老化得更快。功率半导体的老化除了会导致它们的损坏外，还有可能会导致半导体元器件的特征曲线发生偏移，从而由于老化效应使得这些元器件有可能并不在理想的技术条件下运行，而这种情况却没有被发现。考虑到电结构组件的耐用性，使用了半导体元器件或功率半导体，例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，监控所使用的半导体元器件的功能，例如考虑其热载荷是值得期待的。典型地，在选定半导体元器件或功率半导体芯片时要注意如下情况或者说以如下方式进行选择，即，通过对它们的规格确定使得它们达到期望的使用寿命，而不会超规格，以便也将成本权衡考虑在内。

因此，例如在功率半导体芯片中，芯片(Chip)的使用寿命也就与半导体元器件在其运行期间的模块温度有关，从而使在按规定运行期间的温度能够被看作是针对功率电子器件的对于半导体元件或芯片的规格确定的关键性的参数。也就是说，每个半导体元器件都经受由温度和电子参数所导致的损耗。如果例如要对用于特定的使用场合的反相器或逆变器进行最佳规格确定，迄今为止这样做的前提是要对负担载荷或对半导体元器件或部件的热载荷有准确的认知。在此利用常规的措施，例如示波器和电流或电压探测头能够比较简单地获知电参数，例如穿过半导体元器件的电流和半导体元器件运行期间施加到该半导体元器件上的电压，而对半导体元器件的温度的测量或持续监控却无法毫无问题地实现。

因此，按常规方式，对所使用的半导体元器件的在考虑到其热负载的情况下的规格确定经常基于由半导体元器件的生产商指定的值地结合对半导体元器件中的损耗功率的模拟来实现。虽然在此例如也可以考虑将半导体元器件的老化效应作为附加的理论模型，但是无法或者只能部分地考虑到例如其他的几何结构的边缘条件，例如半导体元器件对可能是热封装的壳体的或者其他相邻的并且产生损耗功率的构件的影响。

半导体元器件的温度例如也借助粘接在半导体元器件上的或在半导体元器件内部或其基底内实现的热电偶来确定。然而，这样来确定的温度仅仅提供了点状式的温度，也就是说，半导体元器件在有热电偶的地方上的温度。然而，通常半导体元器件的温度在其运行期间是在半导体材料的整个面上或其整个体积上并不均匀地升高。也就是说，温度不均匀地分布在芯片或半导体元器件上。这就带来如下危险，即，例如与借助热电偶在其位置上确定的半导体芯片的温度相比，芯片或半导体元器件在其他没有安装热电偶的位置上具有高得多的温度。也就是说，当老化或强烈的温度上升不是在有热电偶的位置上出现时，就无法以要求的准确度采取可能的紧急措施。在此要注意的是，即使当理论模型可能会针对孤立观察的半导体的情况预测出现在半导体元器件上的最大升温，这个地方由于上面已经指出的不同装入情况而会变化很大，从而无法针对任意的配置来确保使用热电偶的可靠性。

发明内容

因此存在如下需求，即，改进对半导体元器件在其运行期间的功能的监控。

本发明的实施例通过如下方式能够实现这一点，即，为了监控半导体元器件的功能使用控制装置，该控制装置被构造成用于处理与在半导体元器件的面上的无接触式地确定的温度分布相对应的信息。为了该目的，控制装置具有输入端口，以便接收在半导体元器件的面上的无接触式地确定的温度分布相对应的传感器信号。控制装置的评估装置用于基于传感器信号来确定是否可以识别出温度分布以及半导体元器件是否不在正常的运行状态下运行。为了该目的，评估装置按照是否满足预先确定的判断标准来评估传感器信号。此外，控制装置还能够实现输出或生成紧急信号，当满足预定的判断标准时，紧急信号导致执行紧急措施。

也就是说，借助这样的控制装置能够基于在半导体元器件面上的温度分布地对半导体元器件的功能进行监控，从而当确定半导体元器件不在正常的运行状态下运行时，必要时能够采取适当的紧急措施。由于考虑到半导体元器件的面上的温度的温度分布，而不会仅仅识别点状出现的过高温度，而是即使当由于受监控的半导体元器件的安装情况使得它的温度分布或出现的最高温度的生成相对于孤立观察的半导体元器件发生变化时，也可能会可靠且精确地做出关于半导体元器件的运行状态的结论。尤其地，例如可以可靠地确定半导体元器件是否具有过高的温度，或者半导体元器件是否出现过高的损耗功率，从而必要时可以采取措施，其中，通过观察半导体元器件的表面上的温度分布还可以同时自动地准确检测到传感器的不同的构造上的布置、不同的热膨胀和可能附加的散热体及类似装置的影响。这样获得的关于温度分布的数据可以借助控制装置的实施例来评估，或者提供给这些控制装置，这些控制装置例如可以在芯片或被监控的半导体元器件过热时限制流过半导体元器件的电流，这作为可能的紧急措施能够导致半导体元器件内部的温度下降。因此，通过根据本发明的实施例能够确定半导体元器件的实际芯片温度或实际的温度分布，而不会让作为基础的理论计算模型由于装入而造成的不实而造成结果的不实。

根据另外的实施例，紧急信号导致显示出如下提示，即，半导体元器件不在正常的运行状态下运行。这例如可以让使用者能够预先推断出半导体元器件或使用该元器件的结构组件即将失灵的结论，以便避免出现真正的损坏。当特定的半导体元器件重复过热时，或者当相关的半导体元器件经常过于快速地受热，这可以被认为相关的半导体元器件即将失灵或损坏的指标时，于是例如可以采取紧急措施。因此，借助紧急信号可以让使用者由控制装置主动地得知半导体元器件正在出现过热或者预计只剩下很短的使用寿命。

根据一些实施例，借助至少一个传感器针对包括半导体元器件的整个表面在内的整个面区域来检测温度分布，从而判断出半导体元器件是否不在正常的运行状态下运行，或者不能使用半导体元器件的整个面，这在总体上能够提升诊断准确度。

根据一些实施例，借助传感器无接触式地检测由半导体元器件的表面放射的电磁辐射，例如借助对中间的红外线范围敏感的红外线传感器(IR传感器)，该传感器还可以例如还位置分辨地观察扩展的表面区域。换句话说，这些传感器的实施例可能单个地或者以更大数量大面积覆盖式地以在半导体元器件之上浮动(schwebend)的方式布置。通过使用基于放射的例如在3μm到50μm的波长区间内的热辐射检测到的温度的传感器能够实现对温度或温度变化曲线的确定，这在进一步的信号处理中能够实现更高效的处理。此外，使用此类的传感器在半导体元器件的半导体基底中本身没有面积损失的情况下能够实现对半导体元器件的表面上的温度变化的确定。此外，在半导体元器件例如通过将这些半导体元器件导热地安装在散热体上的方式来附加地被散热的实施例中，还能够防止散热面的减少，否则要是将热电偶布置在半导体元器件的表面上，就会发生这种情况。

通过直接观察半导体元器件的表面上的温度分布，可以放弃对元器件的模拟，这可以改善对半导体元器件的运行状态的分析的准确性，由此能够避免在对半导体基底中流过的电流进行模拟时所固有的不准确性。

为了做出判断，可以考虑任意的判断标准，基于这些标准可以推断出半导体元器件不在正常的运行状态下运行。根据一些实施例，可以例如通过如下方式确定针对整个半导体元器件的绝对温度，即，在位置分辨地确定温度分布时形成在各个分别对应一个表面区域的温度值上的加权平均值。可以基于这种分析的判断标准的示例例如是超过了针对这样确定的积分平均温度的温度值。

根据另外的实施例，例如点状地出现的过热就足以被视为满足了判断标准。例如在能够在多个像素点中检测多个温度或者多个与相应的温度相对应的辐射强度的传感器中，当与任意的像素点相对应的温度超过了预先确定的阈值时，可以被视为满足了判断标准。不言而喻的是，可以根据具体问题使用任意类型的判断标准，例如可以形成针对多个相邻的像素点的温度平均值，或者诸如此类。

只要紧急措施导致对流过被观察的半导体元件的电流的限制，就可以通过受控的通电来延长半导体元器件的使用寿命，使其也可能超过在原来设计这些电结构组件时所限定的额定使用寿命。

根据一些实施例，尤其借助控制装置的实施例来监控功率半导体，这是因为该实施例固有由于温度而造成老化的问题。例如针对功率半导体使用了功率MOSFET(Metal-Oxid-SemiconductorField-EffetTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT，或者一般而言，竖直的半导体功率元器件。在此每个半导体元器件应被理解为在本发明中所使用的意义下的功率半导体，半导体元器件的主要使用目的是从导电状态切换到不导电状态中，以便切换从功率半导体元器件或芯片的输入端到功率半导体芯片的输出端的高电流或高功率。

尤其地，这些实施例中的结构组件包括至少六个此类的功率半导体或半导体元器件，它们与三相的逆变器互连，其中，其中每个半导体元器件的功能都由控制装置的实施例来监控。尤其是在使用逆变器时，逆变器由于机动车的电动化例如在机动车领域越来也多地用于驱控车辆的受电动马达驱动的驱动器，所以可以通过实施例的控制装置避免或者至少及早识别出半导体元件的功能故障。这会导致能够通过这些实施例的控制装置或者包括这种控制装置的电结构组件避免相关的机动车的机动性受限。

也就是说，这些实施例同样也包括具有受电动驱动的驱动器和用于控制受电动驱动的驱动器的电动马达的控制器的机动车，其中，控制器包括根据本发明的实施例的电结构组件或控制装置。在本发明中所考虑的意义下或者在本发明中所描述的半导体元器件的意义下功率半导体在此尤其在逆变器中应用的情况下也可以是二极管，二极管在切换逆变器的情况下通常作为续流二极管与所使用的IGBT并联。

根据一些实施例，紧急信号导致流过受监控的半导体元器件的电流减少，而相反地提高了流过相应的电结构组件的冗余的或功能相同或功能类似的半导体元器件的电流，从而并不减少总体上提供的功率，与此同时可以避免受监控的半导体元器件过早老化或损坏。

附图说明

下面参照附图更详尽地阐述本发明的实施例。其中：

图1示出用于监控半导体元器件在其运行期间的功能的控制装置的实施例；

图2示出根据图1的控制装置及其用于监控壳体内的半导体元器件的应用的示意图；以及

图3以框图的形式示意性示出用于监控半导体元器件的功能的方法的实施例的示意图。

现在具体参照示出了一些实施例的附图描述不同的实施例。在附图中为了清楚起见夸大地示出了线、层和/或区域的厚度尺寸。

在下面对附图的描述中，这些附图仅仅示出了一些示例性的实施例，相同的附图标记可以标记相同的或者相似的部件。此外，概括性的附图标记可以用于那些在一个实施例中或者一幅附图中多次出现但在一个或者多个特征方面却共同被描述的部件和对象。用相同的或者概括性的附图标记描述的部件或对象可以在单个、多个或者所有特征方面，例如在其规格尺寸方面，是相同的，但同样也可以不同地实现，只要说明书中没有另外明确地或者暗示地指出。

尽管实施例可以用不同的方式修改和改变，但是附图中的实施例是作为示例示出的，并且在此对其进行详尽描述。但要明确指出的是，不希望将实施例局限于各个公开的形式，而是更确切地说这些实施例要覆盖所有的功能上的和/或结构上的修改方案、在本发明的范围内的等效方案和替选方案。相同的附图标记在所有的附图描述中标记相同的或相似的元件。

要注意的是，被称为与另外的元件“连接”或“联接”的元件可以与该另外的元件直接连接或者联接，或者可以存在位于中间的元件。而当元件被称为与另外的元件“直接地连接”或者“直接地联接”，那么就不存在位于中间的元件。其他用来描述元件之间的关系的概念应当以类似的方式来解释(例如“之间”相对于“直接在其之间”，“邻接”相对于“直接邻接”等等)。

这里使用的术语仅用于描述特定的实施例，而不应局限于这些实施例。正如在此所使用的那样，只要上下文中没有明确地另外说明，单数形式的“一个”和“这个”也包括复数形式。此外要明确的是，例如像“包含”和/或“具有”这样的表达，正如在此所使用的那样，说明了存在所提到的特征、整体、步骤、工作流程、元件和/或部件，但是不排除存在或者添加一个或多个特征、整体、步骤、工作流程、元件、部件和/或组件。

只要没有另外限定，所有在此所使用的概念(包括技术上的和科学上的概念在内)都有这些实施例所属领域内的普通技术人员所认为的意思。此外要明确的是，例如在常见词典中定义的那些表达要被解释为它们的意思与相关技术中的意思一致，并且只要在本文中没有明确说明，就不能以理想化的或者过于形式上的意义来解释。

具体实施方式

图1示意性示出了用于监控半导体元器件在其运行期间的功能的控制装置2的实施例。控制装置包括输入端口4，输入端口被构造成用于接收传感器信号，传感器信号与在半导体元器件的表面上无接触式地确定的温度分布相对应。此外，控制装置2还具有评估装置6，评估装置被构造成用于基于传感器信号来确定温度分布是否满足预先确定的判断标准，该判断标准指明半导体元器件的运行不处于其正常的运行状态，或者说与半导体元器件的运行不处于正常的运行状态相对应。

输出端口8被构造成用于在满足判断标准时，输出紧急信号。在此仅示意性示出的紧急信号10被构造成用于导致执行紧急措施。也就是说，紧急信号被设计成使其在与其他的与控制装置连接的部件相互作用下导致引起了相关的紧急措施。该紧急措施例如可以导致流过半导体元器件的电流减少，或者导致产生了给使用者的提示，即，受监控的半导体元器件可能不在其正常的运行状态下运行。在此，紧急信号当然要被理解为与其具体的实施方式无关，例如被理解为数字的或模拟的信号。类似地也适用于如下传感器信号，即，该传感器信号用于传送或传输关于在受监控的半导体元器件的表面上的温度分布的信息。这与具体的实施方式无关。针对经由传感器信号传送相关信息的示例是只要传感器本身基于接收到的辐射强度能够推断出绝对或相对的温度值，就直接传送2维阵列的温度值。传送相关信息的替选的方式例如是借助传感器无接触式地获知或接收到的强度值的2维的或1维的阵列。也就是说，作为对实际的温度值的替选，可以传送间接地或直接地说明由各个传感器元件接收到的辐射的强度的强度值。在这些实施例中，例如可以在知道传感器的辐射敏感度或与波长相关的敏感度的情况下来确定，具体所传送的强度值与哪个绝对或相对的温度相对应。

根据一些实施例，传感器例如被构造成用于能够验证尤其是波长区间在3μm至50μm的电磁辐射，这是因为在假设存在黑的或灰的辐射体的情况下在该波长范围内会发射出由被观察的半导体元器件的表面上的温度所引起的辐射。

图2示意性示出了电结构组件14，其不仅包括控制装置2的实施例，还包括至少一个、在此是三个传感器16a至16c，这些传感器与输入端口4连接，使得这些传感器将由传感器分别产生的传感器信号传送给输入端口4。每个传感器16a至16c又被构造成用于通过如下方式无接触式地获知半导体元器件的表面上的温度分布，即，使该传感器指出由半导体元器件基于它的温度而发射出的热辐射。在该意义下，传感器16a至16c一般化地也能够被称为红外线传感器，这是因为热发射出的辐射一般来说都在远红外线(FIR)的波长范围内发射出。

在图2中所示的实施例中，借助控制装置2以及与之连接的传感器16a至16c来监控两个半导体元器件18a和18b，半导体元器件布置在共同的电路板或共同的“印制电路板”(PrintedCircuitBoard，PCB)上。为了被动地或主动地对半导体元器件18a和18b散热，如在图2中示意性地表明的那样，电路板20又可以装配在散热体22上，从而将由半导体元器件18a和18b产生的损耗热量导走。如已经提及的那样，可以借助控制装置监控的半导体元器件可以尤其是功率半导体元器件或功率半导体芯片，尤其是IGBT，场效应晶体管(FET)、二极管或者类似元器件，它们大量地被用在例如控制器中，还有汽车领域中。如图2所示的那样，芯片温度或半导体元器件的表面上的温度分布通过无接触式的热传感器在光学或红外线的基础上获知。该获知例如可以基于热成像来实现，也就是基于强度值的2维图示，这些强度值与半导体元器件的表面上的温度相对应，并且要么由传感器16a至16c本身要么由根据一些实施例所示的控制装置2来进行评估。就此而言，本发明的一些实施例因此涉及到用于借助使用基于光学或红外线的热传感器来无接触式地热监控功率半导体芯片或半导体元器件的可能性。

本发明的实施例尤其可以实现的是，即使在考虑到全部与安装有关的附加条件下，也能正确地确定实际的芯片温度。如果例如两个产生损耗功率的元器件或半导体元器件相互之间具有小的空间上的距离，那么这就会导致元件之间相互导热，或者妨碍了对热的基于各个半导体元器件的模型的导走。因此，迄今为止几乎不能或者仅有限地在热模型中考虑几何结构上的安装情况或类似状况，因此会出现实际情况与作为基础的模型有偏差。这例如会导致无法准确检测到电元器件或半导体元器件的老化，并且因此也无法被正确考虑。这又会导致应该通过使用半导体元器件、例如功率半导体来实现的功能只能不充分地被满足。例如，半导体元器件的特征线发生变化，也就是例如能由半导体元器件切换的电流根据老化情况和温度而变化。同样地，例如在同样的通过电流经过半导体元器件(例如IGBT)时，半导体元器件的温度根据已经出现的老化效应而变化。也就是说，对温度的模拟基于通过电流地具有因为老化而导致的固有的不准确性。

为了能够避免或减少这些缺点，传感器例如可以单个地或也可以大面积覆盖式地以在半导体元器件或其电路板20之上浮动的方式布置。根据图2示意性示出的实施例，半导体元器件18a和18b被共同的壳体24包围，其中，传感器16a至16c以如下方式布置在壳体24的与半导体元器件18a和18b相对置的侧上，即，由传感器检测到相应扩展的包括半导体元器件18a、18b的整个表面的表面区域的温度分布。

在热电偶集成到半导体元器件中，也就是那些布置在同一个半导体基底中或由同一个半导体基底形成的热电偶的情况下，半导体元器件面的很可能是绝大部分被用于确定温度，这尤其是在功率半导体中导致这些面不能用于引导功率，这会大幅降低高效的总体布置。此外，在这种解决方案中，温度的确定不可能是分开的，这在进一步的处理过程中导致附加的耗费。这些缺点也能够通过本发明的实施例得以减少。

使用封闭的壳体也许能够提高确定半导体元器件的温度的准确性，这是因为可能有干扰的外部辐射被壳体挡住。

根据一些实施例，可以由控制装置2或者其他加装的评估装置来进行对在半导体元器件18a、18b的整个使用寿命周期中出现的温度的存储，从而基于存储的过去的测量值可以实现关于半导体元器件的已经发生的老化程度的评估，例如当识别到温度长期上升超过了一定的时间段，这可能是由于半导体材料中的系统老化效应而导致的。

总的来说，根据一些实施例，可以通过受控的通电来延长受监控的半导体元器件的使用寿命。

为了使表示完整，图3示意性地以框图的形式示出了用于监控半导体元器件的功能的方法的实施例。在接收步骤30中，接收传感器信号，传感器信号与半导体元器件的表面上无接触式地确定的温度分布相对应。

在评估步骤32中，基于传感器信号，确定温度分布是否满足预先给定的判断标准，该判断标准与半导体元器件不在正常的运行状态下运行相对应。当满足判断标准时，在紧急步骤34中输出紧急信号，紧急信号导致执行紧急措施。否则可以可选地重新开始方法，也就是说，在不满足判断标准时，可以根据可选的另外的实施例来重新接收传感器信号，正如在图3中示意性示出的那样。

虽然在之前的实施例和阐述内容中主要结合受电动驱动的驱动器或应用场合来描述本发明在机动车中的实施例，不言而喻的是，另外的实施例不局限于在机动车领域中的应用。而是可以应用在所有结合频繁切换的或需要输送的功率的功率半导体的领域地以大量的优点使用本发明的这些实施例。此外，相关的示例还有来自可再生能源，例如在风力和太阳能或热能发电设备领域中的发电，以及在生产领域中及在静态的驱动器的领域或类似领域中运行静态的能量发生器。

在机动车领域的应用情况下，这些实施例也包括具有受电动驱动的驱动器和用于控制受电动驱动的驱动器的电动马达的控制器的机动车，其中，根据实施例，控制器包括用于监控半导体元器件的功能的控制装置，从而预防电动马达的功能性由于控制器失灵或其中所使用的半导体元器件疲劳而受损。

在以上描述、接下来的权利要求书和附图中公开的特征不仅可以单独地也可以以任意的组合形式对于以不同的设计方案来实现的实施例来说是重要的并被实施。

尽管有些方面与装置相关联地进行了描述，但是应理解的是，这些方面也表示了对相应的方法的描述，从而装置的组块或元器件也要被理解为相应的方法步骤或者被理解为方法步骤的特征。与之类似地，与一个方法步骤相关联的或者作为一个方法步骤被描述的方面也是对相应的装置的相应的组块或细节或特征的描述。

根据特定的实施要求而定地，本发明的实施例可以在硬件或软件中实施。可以在使用数字式的存储媒介，例如软盘(Floppy-Disk)、DVD、蓝光光碟(Blu-RayDisc)、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或者闪存、硬盘或者其他的磁性或光学存储器的情况下执行这些实施例的实施，在这些存储器上存储了可电子读取的控制信号，这些控制信号与可编程的硬件部件共同作用或能够共同作用，从而使得执行相应的方法。

可编程的硬件部件可以由处理器、计算机处理器(CPU＝CentralProcessingUnit，中央处理单元)、图像处理器(GPU＝GraphicsProcessingUnit，图像处理单元)、计算机、计算机系统、面向应用的集成的电路(ASIC＝Application-SpecificIntegratedCircuit，面向应用的集成电路)、集成电路(IC＝IntegratedCircuit，集成电路)、单芯片系统(SOC＝SystemonChip，片上系统)、可编程的逻辑元件或现场可编程的、具有微处理器的门阵列(FPGA＝FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)形成。

因此，数字式的存储媒介可以是可机器读取的或者可计算机读取的。于是，有些实施例包括有数据载体，该数据载体具有可电子读取的控制信号，这些控制信号能够与可编程的计算机系统或者可编程的硬件部件以如下方式共同作用，即，执行其中一个在此所描述的方法。因此，一个实施例是数据载体(或者数字式的存储媒介或计算机可读的媒介)，在其上记录了用于执行其中一个在此所描述的方法的程序。

一般来说，本发明的实施例可以作为程序、固件、计算机程序或具有程序代码的计算机程序产品或者作为数据来实施，其中，程序代码或者数据的作用在于，当程序在处理器或者可编程的硬件部件上运行时，就执行其中一个方法。程序代码或者数据例如也可以存储在机器可读的载体或数据载体上。此外，程序代码或者数据也可以作为源代码、机器代码或者比特代码存在以及作为其他的临时代码存在。

此外，另一实施例是数据流、信号序列或一系列的信号，它或它们是用于执行其中一个在此所描述的方法的程序。数据流、信号序列或一系列的信号例如可以被配置成以便能够经由数据通讯连接，例如经由因特网或其他网络来提供。因此，实施例还是代表数据的信号序列，这些信号序列适用于经由网络或者数据提供连接进行传送，其中，数据是程序。

根据实施例的程序例如可以通过以下方式对其中一个方法在其执行期间进行转换，即，该程序读取存储位，或者在存储位中写入一个日期或者多个数据，由此必要时在晶体管结构中、在放大器结构中或者其他的电学、光学、磁性或按照其他的功能原理工作的构件中引发切换过程或者其他过程。相应地，通过读取存储位可以由程序检测、确定或测量数据、值、传感器值或者其他的信息。因此，程序也可以通过读取一个或者多个存储位来检测变量、值、测量变量和其他信息，以及通过写入一个或多个存储位来导致、引发或执行一个行为，以及驱控其他器件、机器和部件。

上述实施例仅是用来说明本发明的原理。应理解的是，其他本领域技术人员能够得到有关在此所描述的布置和细节的修改方案和变型方案的启示。因此，希望本发明仅受到后面的权利要求的保护范围的限制，而不受到在此借助对实施例的描述和说明所阐述的具体细节的限制。

附图标记列表

2控制装置

4输入端口

6评估装置

8输出端口

10紧急信号

12传感器信号

14电结构组件

16a、b、c传感器

18a、b半导体元器件

20电路板

22散热体

24壳体

30接收步骤

32评估步骤

34紧急步骤

Claims (14)

1.一种用于监控半导体元器件(18a、b)在其运行期间的功能的控制装置(2)，所述控制装置包括：

输入端口(4)，所述输入端口被构造成用于接收传感器信号(12)，所述传感器信号与在所述半导体元器件(18a、b)的表面上无接触式地确定的温度分布相对应；

评估装置(6)，所述评估装置被构造成用于基于所述传感器信号(12)确定所述温度分布是否满足预先确定的判断标准，所述判断标准与所述半导体元器件(18a、b)不在正常运行状态下的运行相对应；以及

输出端口(8)，所述输出端口被构造成用于在满足所述判断标准时，输出紧急信号(10)，其中，所述紧急信号(10)导致执行紧急措施。

2.根据权利要求1所述的控制装置(2)，其中，所述紧急信号(10)导致对流过所述半导体元器件(18a、b)的电流的限制。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置(2)，其中，所述紧急信号(10)导致显示出如下提示，即，所述半导体元件(18a、b)不在正常的运行状态下运行。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置(2)，所述控制装置还包括：

至少一个与所述输入端口(4)连接的传感器(16a、b、c)，所述传感器被构造成用于无接触式地检测所述半导体元器件(18a、b)的表面上的温度分布，并且提供与所述温度分布相对应的传感器信号(12)。

5.根据权利要求4所述的控制装置(2)，其中，所述传感器(16a、b、c)被构造成用于针对扩展的面区域来检测温度分布，所述面区域包括所述半导体元器件(18a、b)的整个表面。

6.根据权利要求5所述的控制装置(2)，其中，所述传感器(16a、b、c)被构造成用于检测由所述半导体元器件的表面发射出的电磁辐射。

7.根据权利要求6所述的控制装置(2)，其中，所述传感器(16a、b、c)被构造成用于检测3μm到50μm的波长区间的电磁辐射。

8.一种电结构组件(14)，所述电结构组件包括：

至少一个半导体元器件(18a、b)；以及

根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置(2)。

9.根据权利要求8所述的电结构组件(14)，其中，所述电结构组件(14)包括至少六个切换电流的半导体元器件，所述半导体元器件与三相的逆变器互连，其中，每个所述半导体元器件的功能都由所述控制装置来监控。

10.根据权利要求8或9所述的电结构组件(14)，其中，所述半导体元器件是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的电结构组件(14)，其中，所述半导体元器件和传感器布置在共同的壳体内，其中，所述传感器布置在所述壳体的与所述半导体元器件相对置的侧上，从而使得由所述传感器来检测扩展的面区域的温度分布，所述面区域包括所述半导体元器件的整个表面。

12.一种机动车，所述机动车具有受电动驱动的驱动器和用于控制所述受电动驱动的驱动器的电动马达的控制器，其中，所述控制器包括根据权利要求8至11中任一项所述的电结构组件(14)。

13.一种用于监控半导体元器件在其运行期间的功能的方法，所述方法包括：

接收(30)传感器信号，所述传感器信号与在所述半导体元器件的表面上无接触式地确定的温度分布相对应；

基于所述传感器信号，确定(32)所述温度分布是否满足预先给定的判断标准，所述判断标准与所述半导体元器件不在正常运行状态下的运行相对应；以及

当满足所述判断标准时，输出(34)导致执行紧急措施的紧急信号。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：

无接触式地确定所述半导体元器件的表面上的温度分布。