CN109298306A - 半导体故障预测 - Google Patents
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Abstract
半导体故障预测的独有系统、方法、技术和装置。一个示例性实施例是一种功率转换器，其包括半导体开关和转换器控制系统。转换器控制系统被配置成接通半导体开关，在反向传导期间测量第一电压和电流，估计半导体器件的结温，关断半导体器件，在关断半导体器件之后测量第二电压，使用第二电压测量值来确定电阻值，确定预期电阻值，使用电阻值和预期电阻值来预测半导体器件的故障，以及发送半导体器件故障警告。
Description
技术领域
本公开总体涉及用于半导体器件的故障预测和健康监测。
背景技术
半导体器件中的意外故障导致了电气系统(例如公用电网和电动机驱动器)中的系统停机时间。虽然半导体器件可以具有预期的可使用寿命，但暴露于频繁的热循环或严重的电应力会降低半导体器件的可使用寿命。器件故障可以通过监测诸如器件的接通电阻(Rdson)、栅极漏电流(Igss)、漏极-源极漏电流(Idss)和器件的寄生电容(Coss、Ciss、Crss)的半导体的物理或电气特性来预测。这些参数中的许多参数可以通过测量电压和电流的变化来量化和监测。现有的半导体监测系统存在许多短处和缺点。仍然存在未满足的需求，包括提高可靠性、降低传感器复杂性和降低成本。例如，一些监控系统使用高带宽电路来测量快速变化的电气变量，诸如开关转换时间、栅极阈值电压、寄生电容和电感。此外，对于SiC半导体器件，某些参数(诸如Rdson)的测量不适合用于预测器件故障，因为它们依赖于器件温度。对于本文所公开的独有装置、方法、系统和技术存在明显的需求。
发明内容
为了清楚、简明和准确地描述本公开的非限制性示例性实施例、制造和使用非限制性示例性实施例的方式和过程、以及能够实践、制造和使用非限制性示例性实施例，某些示例性实施例现在将被参考，包括附图中所示的那些，并且特定语言将被用来描述非限制性示例性实施例。然而，应该理解，不会因此产生对本公开范围的限制，并且本公开包括并保护示例性实施例的这些改变、修改和进一步应用，如本领域技术人员在受益于本公开的情况下将想到的。
示例性实施例包括用于预测半导体故障的独有系统、方法、技术和装置。根据以下描述和附图，本公开的其它实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。
附图说明
图1是示出示例性半导体监测系统的图。
图2是示出用于预测半导体故障的示例性过程的流程图。
图3是示出示例性半导体操作参数的曲线图。
图4是示出示例性控制器的示意性框图。
具体实施方式
参考图1，半导体监测系统100被图示。应当理解，系统100可以在各种应用中被实现，仅举几个示例，该应用包括在电力传输网络和电动机驱动器中被使用的功率转换器。
系统100包括半导体器件110、栅极驱动器120、多个传感器130、电源140和人机接口(HMI)150。系统100被构造成通过测量器件110的稳态电气特性来监测半导体器件110的健康。监测半导体器件110的健康可以包括通过计算器件的剩余使用寿命来预测近期器件故障。
电源140被构造成将电力传送到栅极驱动器120。电源可以是公用电网、能量存储设备、发电机或被构造成传送交流电力或直流电力的任何其它类型的电源。
多个传感器130包括电压传感器131，电压传感器131被构造成测量半导体器件110的源极115和漏极117之间的电压VSD。多个传感器130还包括电流传感器133，电流传感器133被构造成测量流过半导体器件110的电流ID。在某些实施例中，器件110是转换器的一部分，并且电流传感器133是相支路电流传感器，相支路电流传感器被构造成测量流过转换器的相支路的电流。使用与相支路的电流相对应的测量值和来自栅极驱动器120的PWM信号，电流ID被估计。
在某些实施例中，器件110是包括二阶或更高阶谐波滤波器的转换器的一部分，并且电流传感器133测量流过转换器的相支路的电流，电流传感器133被构造成补偿开关频率纹波。例如，电流传感器133可以是高带宽传感器，该高带宽传感器被构造成测量开关频率纹波期间的电流变化，或者电流传感器133可以是低带宽传感器，该低带宽传感器被补偿以测量瞬时器件110电流的更接近的表示。
在某些实施例中，电压传感器131是电压互感器，该电压互感器被构造成降低电压VSD并将被降低的电压传送到栅极驱动器120的控制系统121以用于测量。在某些实施例中，电流传感器133是电流互感器，该电流互感器被构造成降低电流ID并将被降低的电流传送到控制系统121以用于测量。在某些实施例中，传感器131和传感器133被结合到栅极驱动器120中。
HMI 150被构造成向用户输出视觉或听觉指示，诸如警报和警告。例如，当栅极驱动器120预测器件110中的故障时，HMI 150显示与预测器件110的故障相对应的视觉或听觉指示。HMI 150可以是被构造成致动警报或发送用户可察觉的警告的任何设备，仅举几个示例，诸如显示屏、移动设备或控制面板。
在某些实施例中，HMI 150远离栅极驱动器120。例如，HMI 150可以是通过通信网络和基于云的计算设备从栅极驱动器120接收信息的接口。在某些实施例中，基于云的计算设备可以从控制系统121接收测量值并使用测量值来监测健康状态并预测器件故障，如下面更详细描述的。
在所示实施例中，半导体器件110是包括本征体二极管111的n沟道碳化硅(SiC)金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。SiC MOSFET是快速开关器件，其被构造成使电流从源极115流到漏极117，称为正向传导，并且从漏极117流向源极115，称为反向传导。即使在沟道被关闭时，SiC MOSFET也可以传导电流。例如，与依赖于外部反并联二极管相反，本征体二极管111允许SiC MOSFET在死区时间期间以反向方向传导。在其它实施例中，器件110可以是另一种类型的MOSFET、p沟道SiC MOSFET或具有本征体二极管的任何其它类型的半导体器件。
器件110通过源极115和漏极117被结合到诸如功率转换器的电气系统中。器件110的栅极113被构造成响应于从栅极驱动器120接收的激活信号(诸如PWM信号)来控制源极115和漏极117之间的电流的流动。
栅极驱动器120被构造成操作和监测器件110。驱动器120包括栅极驱动器控制系统121和功率转换器123(诸如电流放大器或电流缓冲器)。控制系统121被构造成将激活信号传送到转换器123，以便从电源140接收电力，将所接收的电力转换为激活信号，并将激活信号传送到器件110的栅极113。功率转换器123可以是任何类似转换器的拓扑，其被构造成生成正电压脉冲或负电压脉冲。
控制系统121被构造成从多个传感器130接收对应于电压VSD和电流ID的测量值，并且使用所接收的测量值来监测健康状态，包括通过计算器件110的剩余使用寿命来预测器件110的故障。控制系统121被构造成使近期器件故障预测引起用户的注意，使得用户可以在故障发生之前更换器件。控制系统121被构造成使用来自传感器130的在器件110的稳态电气状态期间测量的测量值，与在转换状态期间测量器件110特性相比，这需要的电路更简单。控制系统121不需要温度传感器来预测器件110故障。
控制系统121可以包括被存储在存储器中的诸如查找表的数据结构，其包括在不同温度下的可能的电阻值，该电阻值包括反向传导期间器件110的沟道电阻和预期的体二极管等效电阻。例如，控制系统121可以包括一个查找表，该查找表包括反向传导期间的多个沟道电阻，每个电阻对应于一个结温，以使控制系统121可以在确定反向传导期间的沟道电阻之后确定器件110的结温。在某些实施例中，使用电压测量值和电流测量值来计算反向传导期间的沟道电阻。控制系统121还可以包括另一个查找表，该查找表包括对应于结温的多个预期的体二极管等效电阻，以使控制系统121可以基于所估计的结温和所确定的体二极管等效电阻来确定预期的体二极管等效电阻。在某些实施例中，体二极管等效电阻通过使用电压测量值和电流测量值计算电阻来确定。
在某些实施例中，控制系统121包括多个设备，这些设备被构造成执行关于控制系统121所描述的功能。例如，控制系统121可以包括：与栅极驱动器120相关联的一个控制器，该控制器被构造成操作转换器123；以及第二控制器，该第二控制器被构造为接收来自传感器130的信号、预测器件110故障并向HMI 150输出报警的外部设备。在某些实施例中，控制系统121包括位于栅极驱动器120内的一个控制器和远程定位的第二控制器(诸如基于云的计算设备)。
参考图2，图示了用于监测健康状态和预测半导体器件(诸如图1中的系统100的器件110)中的器件故障的示例性过程200。过程200可以全部或部分地在本文公开的控制系统中的一个或多个控制系统中被实现，诸如图1中的系统100的控制系统121。在某些实施例中，转换器123的控制和故障预测功能可以由分离的控制器执行。在某些实施例中，控制系统110的功能可以由同一控制器执行。此外，如上所述，本文公开的控制系统121可以全部或部分地被包括在栅极驱动器或基于云的控制器中。控制系统121可以以规则的间隔(仅举几个示例，诸如每小时、每天或每周)执行过程200。
过程200在开始操作201处开始并前进到条件203，其中控制系统121确定器件110是否在反向传导模式下操作。如果器件110不处于反向传导模式，则过程200前进到结束操作205。
如果器件110处于反向传导模式，则过程200前进到操作207，其中电压传感器131和电流传感器133分别测量VSD和ID，同时器件110的沟道被接通。使用来自传感器131和传感器133的测量值，控制系统121确定沟道电阻RSD(ON)。在某些实施例中，VSD和ID的多个测量值被用来通过对结果求平均值来确定沟道电阻。
过程200前进到操作209，其中控制系统121使用所确定的沟道电阻RSD(ON)来估计器件110的结温。控制系统121查询被存储在存储器中的查找表，该查找表包括反向传导期间的沟道电阻值和对应的温度值。所估计的结温是查找表中与所确定的沟道电阻相对应的温度。应该注意，RSD(ON)随老化的变化而导致的温度估计的误差可以被忽略，因为与RSD(ON)随温度的改变相比，这是微不足道的。在其它实施例中，控制系统121可以使用在正向传导期间所确定的沟道电阻而不是在反向传导期间所确定的沟道电阻来估计结温。
参考图3，曲线图300示出了半导体器件(诸如图1中的器件110)的示例性操作参数。在图示的曲线图300中，器件110是在非共同封装模块中具有1200V和500A额定值的SiCMOSFET，其不包括外部二极管。应当理解，曲线图300被提供是出于说明的目的。器件110可以是具有不同操作参数、电压额定值和电流额定值的另一半导体器件。曲线图300包括线301，线301示出了反向传导期间的沟道电阻RSD(ON)与结温的关系。当结温从25℃增加到150℃时，RSD(ON)被增加了94％。
继续参考图2，过程200前进到操作211，其中控制系统121操作转换器123以便关断器件110沟道。然后，电压传感器131测量电压VSD。在某些实施例中，在操作207和操作211的测量值之间，温度和电流ID几乎保持恒定。在某些实施例中，当结温和电流ID几乎恒定时，控制系统121接收多个VSD测量值，然后在确定等效体二极管电阻之前对VSD测量值求平均值。然后，控制系统121使用在操作211中测量的VSD和在207中测量的ID来确定等效二极管电阻RD。
在某些实施例中，电压传感器131测量在死区时间期间的操作211中的电压VSD。在某些实施例中，控制系统121操作转换器123以延长体二极管传导阶段，以便诸如在续流阶段期间减少由于开关转换引起的噪声并更精确地测量电压和电流。例如，在器件110是转换器支路中的两个开关器件之一的情况下，栅极驱动器的控制系统121调整两个开关都没有接通的开关模式的一部分的长度，以便在控制系统测量第二电压时减小电压纹波。在某些实施例中，控制系统121操作转换器123，以便以期望电流在反向传导期间关断器件110沟道一个完整的开关周期。
过程200前进到操作213，其中控制系统121获得预期的等效体二极管电阻。为了获得预期的等效体二极管电阻，控制系统121查询包括多个结温的查找表，每个结温对应于预期的等效体二极管电阻。
过程200前进到条件215，其中在操作211中确定的电阻RD与在操作213中获得的预期的体二极管电阻进行比较。如果两个值之间的差值大于阈值，则控制系统121以足够的警告预测故障将发生，以允许用户在预测的故障之前更换器件。例如，如果所测量的电阻RD与预期的体二极管电阻相差超过5％，则控制系统121将预测即将发生的器件故障。在某些实施例中，阈值大于5％或小于5％。如果差值不超过阈值，则过程200前进到结束操作205。
如果RD偏离预期值超过阈值，则过程200前进到操作217，其中控制系统121向用户报警器件110的近期故障。例如，控制系统121可以致动警报或向HMI发送警告，以便在视觉上或听觉上指示器件110的近期故障。然后，过程200前进到结束操作205。
应进一步理解，对过程200的许多变化和修改被设想，包括例如对过程200的一个或多个方面的省略、另外的条件和操作的增加、和/或将操作和条件重组或分离为单独的过程。
参考图4，示出了计算设备400的示意性框图。计算设备400是控制器的一个示例，在不同的实施例中，该控制器结合示例性半导体监测系统(诸如图1中所示的系统100)被使用。计算设备400包括处理设备402、输入/输出设备404和存储器设备406。计算设备400可以是被构造成执行关于控制系统121所描述的功能的独立设备、嵌入式系统或多个设备。此外，计算设备400与一个或多个外部设备410通信。
输入/输出设备404使得计算设备400能够与外部设备410通信。例如，不同实施例中的输入/输出设备404可以是网络适配器、网络证书、接口或端口(例如，USB端口、串行端口、并行端口、模拟端口、数字端口、VGA、DVI、HDMI、FireWire、CAT 5、以太网、光纤或任何其它类型的端口或接口)，这仅是几个示例。输入/输出设备404包括硬件、软件和/或固件。可以设想，输入/输出设备404包括多于一个的这些适配器、证书或端口，诸如用于接收数据的第一端口和用于发送数据的第二端口。
在不同实施例中的外部设备410(诸如HMI 150或传感器130)是允许数据从计算设备400输入或输出的任何类型的设备。例如，不同实施例中的外部设备410是传感器、移动设备、读取器设备、装备、手持式计算机、诊断工具、控制器、计算机、服务器、打印机、显示器、可视指示器、键盘、鼠标或触摸屏显示器。此外，可以设想，外部设备410将被集成到计算设备400中。进一步可以设想，多于一个的外部设备与计算设备400通信。
不同实施例中的处理设备402是可编程类型、专用的、硬连线状态机或这些的组合。设备402还可以包括多个处理器、算术逻辑单元(ALU)、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)，这仅是几个示例。对于具有多个处理单元的处理设备402的形式，分布式、流水线式或并行处理可以被适当地使用。处理设备402可以专用于仅执行本文描述的操作，或者可以被用在一个或多个附加应用中。在所示的形式中，处理设备402具有可编程的种类，其根据存储在存储器设备406中的编程指令(诸如软件或固件)来执行处理和处理数据。备选地或附加地，编程指令至少部分地由硬连线逻辑或其它硬件定义。处理设备402可以包括适合于处理从输入/输出设备404或其它地方接收的信号并提供期望的输出信号的任何类型的一个或多个部件。这些部件可以包括数字电路、模拟电路或两者的组合。
不同实施例中的存储器设备406具有一种或多种类型，仅举几个示例，诸如固态种类、电磁种类、光学种类或这些形式的组合。此外，存储器设备406可以是易失性的、非易失性的、暂时的、非暂时的或这些类型的组合，并且存储器设备406中的一些或全部可以是便携式的种类，仅举几个示例，诸如磁盘、磁带、记忆棒、盒式磁带。另外，除了存储编程指令之外或代替存储编程指令，存储器设备406可以存储由处理设备402操纵的数据，诸如表示从输入/输出设备404接收或发送到输入/输出设备404的信号的数据，这仅是一个示例。如图4所示，存储器设备406可以被包括在处理设备402中或者被耦合到处理设备402，但是不需要被包括在两者中。
对若干示例性实施例的进一步书面描述现在将被提供。一个实施例是一种功率转换器，包括：半导体开关，其被构造成在开关被接通时允许电流在沟道中以正向传导从源极向漏极流动，在开关被接通时允许电流在沟道中以反向传导从漏极向源极流动，以及当开关被关断时允许电流通过本征体二极管以反向传导从漏极向源极流动；转换器控制系统，其包括处理设备和非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质被构造成存储能够由处理设备执行的指令，以：接通半导体开关，在反向传导期间测量半导体开关的第一电压和半导体开关的电流，使用第一电压测量值和电流测量值来估计半导体器件的结温，关断半导体器件，在关断半导体器件之后测量半导体器件的第二电压，使用第二电压测量值来确定电阻值，使用结温和第二电压测量值来确定预期电阻值，使用电阻值和预期电阻值来预测半导体器件的故障，以及响应于预测半导体器件的故障，致动警报或发送警告。
在前述转换器的某些形式中，转换器控制系统被构造成通过将激活信号发送到半导体开关的栅极来接通半导体开关，激活信号被配置成控制半导体开关，以便允许正向传导或反向传导。在某些形式中，半导体器件是SiC MOSFET。在某些形式中，电阻值是体二极管等效电阻。在某些形式中，控制系统包括相支路电流传感器，并且其中测量半导体开关的电流包括测量相支路电流并使用所测量的相支路电流来确定流过半导体开关的电流。在某些形式中，第一电压测量值对应于沟道两端的电压，电流测量值对应于通过沟道的电流，以及第二电压对应于体二极管两端的电压。在某些形式中，转换器控制系统包括被结合到栅极驱动器中的本地控制器、以及基于云的远程控制器，该基于云的远程控制器被耦合到本地控制器，并且被构造成从本地控制器接收与故障预测相对应的信息，并响应于从本地控制器接收信息而致动警报。
另一示例性实施例是半导体器件监测系统，该半导体器件监测系统用于包括本征体二极管的半导体器件，该系统包括栅极驱动器，该栅极驱动器包括处理设备和非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质被构造成存储指令，当该指令由处理设备执行时，该指令被配置成：在传导状态期间接收半导体开关的第一组电气特性，使用第一组电气特性来确定第一电阻值，使用第一电阻值来确定结温，在体二极管传导状态期间接收半导体开关的第二组电气特性，使用第二组电气特性来确定体二极管的第二电阻值，使用第二电阻值和所确定的结温来确定器件健康状态，以及将器件健康状态输出到人机接口。
在前述系统的某些形式中，半导体器件是SiC MOSFET。在某些形式中，第一组电气特性包含在反向传导期间半导体器件的漏极和源极之间的第一电压以及流过半导体器件的电流，以及第二组电气特性包括体二极管两端的第二电压。在某些形式中，确定温度包括查询查找表，该查找表包括与一组可能的第一电阻值相对应的一组结温值。在某些形式中，使用第二电阻值来确定器件健康状态包括查询查找表，该查找表包括与一组可能的第二电阻值相对应的一组结温值。在某些形式中，由栅极驱动器接收的第一组电气特性和第二组电气特性对应于一段时间，在该时间期间流过半导体开关的电流与测量第二组电气特性期间的电流的量值相比相差小于1％。在某些形式中，第一组电气特性包含在正向传导期间半导体器件的漏极和源极之间的第一电压以及流过半导体器件的电流。
另一示例性实施例是用于预测包括本征体二极管的半导体器件中的故障的方法，该方法包括：操作栅极驱动器以便接通半导体器件；在反向传导事件期间接收半导体器件沟道的第一电压测量值；在反向传导事件期间接收半导体器件沟道的电流测量值；使用第一电压测量值和电流测量值来估计半导体器件的结温；操作栅极驱动器以便关断半导体器件；在关断半导体器件之后接收体二极管的第二电压测量值；使用第二电压测量值来确定电阻值；使用结温和第二电压测量值来确定预期电阻值；使用电阻值和预期电阻值来预测半导体器件的故障；以及发送半导体器件故障指示。
在前述方法的某些形式中，估计结温包括使用第一电压测量值和电流测量值来计算反向传导电阻值。在某些形式中，估计结温包括查询查找表，该查找表包括与反向传导电阻值相对应的一组结温值。在某些形式中，发送半导体设备故障指示包括通过基于云的计算设备将指示发送到人机接口。在某些形式中，预测半导体器件的故障包括确定电阻值和预期电阻值之间的差值超过故障阈值。在某些形式中，故障阈值大于或等于预期电阻值的5％。
可以设想，除非明确地相反指出，否则来自各种实施例的各个方面、特征、过程和操作可以被用在任何其它实施例中。所示的某些操作可以由计算机执行在非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序产品来实现，其中计算机程序产品包括使得计算机执行操作中的一个或多个操作的指令，或者向其它设备发出命令以执行一个或多个操作。
虽然本公开已经在附图和前面的描述中被详细图示和描述了，但是同样的内容被认为是说明性的而非限制性的，应当理解，仅某些示例性实施例被示出和描述了，并且落入本公开精神内的所有改变和修改希望被保护。应当理解，虽然在上面的描述中被利用的诸如优选的、优选地、优先的或更优先的词语的使用表明如此描述的特征可能是更理想的，但是它可以不是必需的，并且缺少它的实施例也可以被设想在本公开的范围内，本发明的范围由所附权利要求书限定。在阅读权利要求书时，意图是当诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一个部分”之类的词语被使用时，除非在权利要求中另有明确说明，否则无意将权利要求仅限于一个项目。术语“的”可以意味着与另一项目的关联或连接到另一项目，以及属于或与另一项目的连接，如通过它被使用的上下文所传达的。除非明确地相反指示，术语“耦合到”、“与……耦合”等包括间接连接和耦合，并且还包括但不要求直接耦合或连接。当语言“至少一部分”和/或“一部分”被使用时，该项目可以包括一部分和/或整个项目，除非另有明确说明。
Claims (20)
1.一种功率转换器，包括：
半导体开关，其被构造成在所述开关被接通时允许电流在沟道中以正向传导从源极向漏极流动，在所述开关被接通时允许电流在所述沟道中以反向传导从漏极向源极流动，以及当所述开关被关断时允许电流通过本征体二极管以反向传导从所述漏极向所述源极流动；
转换器控制系统，其包括处理设备和非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质被构造成存储能够由所述处理设备执行的指令，以：
接通所述半导体开关，
在反向传导期间测量所述半导体开关的第一电压和所述半导体开关的电流，
使用第一电压测量值和电流测量值来估计所述半导体器件的结温，
关断所述半导体器件，
在关断所述半导体器件之后测量所述半导体器件的第二电压，
使用第二电压测量值来确定电阻值，
使用所述结温和所述第二电压测量值来确定预期电阻值，
使用所述电阻值和所述预期电阻值来预测所述半导体器件的故障，以及
响应于预测所述半导体器件的所述故障，致动警报或发送警告。
2.根据权利要求1所述的转换器，其中所述转换器控制系统被构造成通过将激活信号发送到所述半导体开关的栅极来接通所述半导体开关，所述激活信号被配置成控制所述半导体开关，以便允许正向传导或反向传导。
3.根据权利要求1所述的转换器，其中所述半导体器件是SiCMOSFET。
4.根据权利要求1所述的转换器，其中所述电阻值是体二极管等效电阻。
5.根据权利要求1所述的转换器，其中所述控制系统包括相支路电流传感器，并且其中测量所述半导体开关的所述电流包括：测量相支路电流，并使用所测量的相支路电流来确定流过所述半导体开关的所述电流。
6.根据权利要求1所述的转换器，其中所述第一电压测量值对应于所述沟道两端的电压，所述电流测量值对应于通过所述沟道的所述电流，以及所述第二电压对应于所述体二极管两端的电压。
7.根据权利要求6所述的转换器，其中所述转换器控制系统包括被结合到栅极驱动器中的本地控制器、以及基于云的远程控制器，所述基于云的远程控制器被耦合到所述本地控制器，并且被构造成从所述本地控制器接收与故障预测相对应的信息，并响应于从所述本地控制器接收所述信息而致动所述警报。
8.一种用于半导体器件的半导体器件监测系统，所述半导体器件包括本征体二极管，所述系统包括：
栅极驱动器，其包括：
处理设备，以及
非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质被构造成存储指令，当所述指令由所述处理设备执行时，所述指令被配置成：
在传导状态期间接收所述半导体开关的第一组电气特性，
使用所述第一组电气特性来确定第一电阻值，
使用所述第一电阻值来确定结温，
在体二极管传导状态期间接收所述半导体开关的第二组电气特性，
使用所述第二组电气特性来确定所述体二极管的第二电阻值，
使用所述第二电阻值和所确定的结温来确定器件健康状态，以及
将器件健康状态输出到人机接口。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述半导体器件是SiCMOSFET。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一组电气特性包含在反向传导期间所述半导体器件的漏极和源极之间的第一电压、以及流过所述半导体器件的电流，并且所述第二组电气特性包括所述体二极管两端的第二电压。
11.根据权利要求8所述的系统，其中确定所述温度包括：查询查找表，所述查找表包括与一组可能的第一电阻值相对应的一组结温值。
12.根据权利要求8所述的系统，其中使用所述第二电阻值来确定器件健康状态包括：查询查找表，所述查找表包括与一组可能的第二电阻值相对应的一组结温值。
13.根据权利要求8所述的系统，其中由所述栅极驱动器接收的所述第一组电气特性和所述第二组电气特性对应于一段时间，在所述时间期间流过所述半导体开关的所述电流与测量所述第二组电气特性期间的所述电流的量值相比相差小于1％。
14.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一组电气特性包含在正向传导期间所述半导体器件的漏极和源极之间的第一电压、以及流过所述半导体器件的电流。
15.一种用于预测半导体器件中的故障的方法，所述半导体器件包括本征体二极管，所述方法包括：
操作栅极驱动器以便接通所述半导体器件；
在反向传导事件期间接收所述半导体器件的沟道的第一电压测量值；
在所述反向传导事件期间接收所述半导体器件的沟道的电流测量值；
使用所述第一电压测量值和所述电流测量值来估计所述半导体器件的结温；
操作所述栅极驱动器以便关断所述半导体器件；
在关断所述半导体器件之后接收所述体二极管的第二电压测量值；
使用所述第二电压测量值来确定电阻值；
使用所述结温和所述第二电压测量值来确定预期电阻值；
使用所述电阻值和所述预期电阻值来预测所述半导体器件的故障；以及
发送半导体器件故障指示。
16.根据权利要求15所述的方法，其中估计所述结温包括：使用所述第一电压测量值和所述电流测量值来计算反向传导电阻值。
17.根据权利要求16所述的方法，其中估计所述结温包括：查询查找表，所述查找表包括与反向传导电阻值相对应的一组结温值。
18.根据权利要求15所述的方法，其中发送半导体器件故障指示包括：通过基于云的计算设备将所述指示发送到人机接口。
19.根据权利要求15所述的方法，其中预测所述半导体器件的故障包括：确定所述电阻值和所述预期电阻值之间的差值超过故障阈值。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述故障阈值大于或等于所述预期电阻值的5％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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