CN111398763A - Igbt器件开路和短路检测方法、系统和存储介质 - Google Patents

Igbt器件开路和短路检测方法、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了IGBT器件开路和短路检测方法、系统和存储介质,所述方法包括以下步骤:获取IGBT器件的电参数;根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障;根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障。本发明通过测量IGBT的电参数对IGBT外部电路的短路和开路故障进行判定,从而使得故障分析人员能够根据分析结果更快地定位故障,提高故障定位效率。本发明可广泛应用于IGBT检测技术领域中。

Description

IGBT器件开路和短路检测方法、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及IGBT检测技术领域,尤其涉及一种IGBT器件开路和短路检测方法、系统和存储介质。
背景技术
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。拿一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管举例,N+区称为源区,附于其上的电极称为源极。N+区称为漏区。器件的控制区为栅区,附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P型区包括P+和P一区沟道在该区域形成,称为亚沟道区Subchannelregion。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区Drain injector,它是IGBT特有的功能区,与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管,起发射极的作用,向漏极注入空穴,进行导电调制,以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道,给PNP晶体管提供基极电流,使IGBT导通。反之,加反向门极电压消除沟道,切断基极电流,使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同,只需控制输入极N一沟道MOSFET,所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后,从P+基极注入到N一层的空穴少子,对N一层进行电导调制,减小N一层的电阻,使IGBT在高电压时,也具有低的通态电压。
目前基于IGBT短路和开路故障的研究都是基于IGBT内部进行检测的,其仅仅能够针对IGBT内部的短路和开路故障进行判定,但无法检测出与IGBT相连的电路中存在的短路和开路故障,导致故障分析人员在进行IGBT器件电路故障定位时难度较高,导致故障定位效率低。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种IGBT器件开路和短路检测方法、系统和存储介质,以提高IGBT器件电路的故障定位效率。
本发明所采用的第一技术方案是:
一种IGBT器件开路和短路检测方法,包括以下步骤:
获取IGBT器件的电参数;
根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障;
根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障。
进一步,所述电参数包括阈值电压、标准阈值电压、击穿电压和标准击穿电压。
进一步,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障,其具体包括:
当所述阈值电压处于标准阈值电压的范围内且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为G-C短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述击穿电压处于标准击穿电压的范围内,判定所述IGBT器件为G-E短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为C-E短路。
进一步,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障,其具体包括:
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为G开路或E开路。
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述击穿电压处于标准击穿电压的范围内,判定所述IGBT器件为C开路。
进一步,所述电参数包括阈值电压、标准阈值电压、截止电流和标准截止电流。
进一步,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障,其具体包括:
当所述阈值电压处于标准阈值电压的范围内且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为G-C短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述截止电流处于标准截止电流的范围内,判定所述IGBT器件为G-E短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为C-E短路。
进一步,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障,其具体包括:
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为G开路;
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述截止电流小于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为C开路或E开路。
本发明所采用的第二技术方案是:
一种IGBT器件开路和短路检测系统,包括:
电参数传感器,用于测量IGBT器件的电参数;
处理器,用于根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路和开路故障。
本发明所采用的第三技术方案是:
一种IGBT器件开路和短路检测系统,包括:
测量模块,用于获取IGBT器件的电参数;
处理模块,用于根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路和开路故障。
本发明所采用的第四技术方案是:
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的IGBT器件开路和短路检测方法。
与现有技术相比较,本发明通过测量IGBT的电参数对IGBT外部电路的短路和开路故障进行判定,从而使得故障分析人员能够根据分析结果更快地定位故障,提高故障定位效率。
附图说明
图1为本发明实施例一种IGBT器件开路和短路检测方法的方法步骤图;
图2为本发明实施例一种IGBT器件开路和短路检测方法的IGBT器件等效电路图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述,以充分地理解本发明的目的、方案和效果。
本发明实施例提供了一种IGBT器件开路和短路检测方法,参照图1,包括以下步骤:
S1、获取IGBT器件的电参数;
S2、根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障;
S3、根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障。
具体地,电参数,表现IGBT器件电学性能的参数,在本实施例中,电参数包括阈值电压、标准阈值电压、击穿电压、标准击穿电压、截止电流和标准截止电流。
阈值电压,通常将传输特性曲线中输出电流随输入电压改变而急剧变化转折区的中点对应的输入电压称为阈值电压,在描述不同的器件时具有不同的参数。
标准阈值电压,对于IGBT器件的阈值电压有一个正常的有效范围,本实施例中将阈值电压有效范围内的所有数值定义为标准阈值电压。
击穿电压,击穿电压是使电介质击穿的电压,电介质在足够强的电场作用下将失去其介电性能成为导体,称为电介质击穿,所对应的电压称为击穿电压。
标准击穿电压,对于IGBT器件的击穿电压有一个正常的有效范围,本实施例中将击穿电压有效范围内的所有数值定义为标准击穿电压。
截止电流,指晶体管处于关断状态时所通过的漏电流。
标准截止电流,对于IGBT器件的截止电流有一个正常的有效范围,本实施例中将截止电流有效范围内的所有数值定义为标准截止电流。
外部的短路故障,当外部电路出现故障时会影响IGBT,导致IGBT出现连接上的短路故障即外部短路故障。
外部的开路故障,当外部电路出现故障时会影响IGBT,导致IGBT出现连接上的开路故障即外部开路故障。
进一步作为可选的实施方式,所述电参数包括阈值电压、标准阈值电压、击穿电压和标准击穿电压。
进一步作为可选的实施方式,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障,其具体包括:
当所述阈值电压处于标准阈值电压的范围内且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为G-C短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述击穿电压处于标准击穿电压的范围内,判定所述IGBT器件为G-E短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为C-E短路。
具体地,图2为IGBT器件的等效电路图,其上有G、C和E三个接口,G口为IGBT栅极,C口为IGBT集电极,E口为IGBT发射极。中间部分为IGBT等效电路。G-C短路指IGBT的栅极和集电极的外部连接上为短接状态;G-E短路指IGBT的栅极和发射极的外部连接上为短接状态;C-E短路指IGBT的集电极到发射极的外部连接上为短接状态。
进一步作为可选的实施方式,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障,其具体包括:
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为G开路或E开路。
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述击穿电压处于标准击穿电压的范围内,判定所述IGBT器件为C开路。
具体地,G开路指栅极与外部连接为悬空状态,E开路指发射极与外部连接为悬空状态,C开路指集电极与外部连接为悬空状态。
进一步作为可选的实施方式,所述电参数包括阈值电压、标准阈值电压、截止电流和标准截止电流。
进一步作为可选的实施方式,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障,其具体包括:
当所述阈值电压处于标准阈值电压的范围内且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为G-C短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述截止电流处于标准截止电流的范围内,判定所述IGBT器件为G-E短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为C-E短路。
进一步作为可选的实施方式,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障,其具体包括:
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为G开路;
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述截止电流小于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为C开路或E开路。
本发明实施例还提供了一种IGBT器件开路和短路检测系统,包括:
电参数传感器,用于测量IGBT器件的电参数;
处理器,用于根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路和开路故障。
具体地,电参数传感器包括电压传感器、电流传感器和可调电源。
本发明实施例还提供了一种IGBT器件开路和短路检测系统,包括:
测量模块,用于获取IGBT器件的电参数;
处理模块,用于根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路和开路故障。
具体地,所述系统中所包含的层、模块、单元和/或平台等可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现,其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而,若需要,该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下,该语言可以是编译或解释的语言。此外,为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述的IGBT器件开路和短路检测方法。
具体地,所述存储介质存储有处理器可执行的指令,所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行上述方法实施例中任一个技术方案所述的一种交互信息处理方法步骤。对于所述存储介质,其可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。可见,上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中,本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
以上所述,只是本发明的较佳实施例而已,本发明并不局限于上述实施方式,只要其以相同的手段达到本发明的技术效果,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种IGBT器件开路和短路检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取IGBT器件的电参数;
根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障;
根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障。
2.根据权利要求1所述的IGBT器件开路和短路检测方法,其特征在于,所述电参数包括阈值电压、标准阈值电压、击穿电压和标准击穿电压。
3.根据权利要求2所述的IGBT器件开路和短路检测方法,其特征在于,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障,其具体包括:
当所述阈值电压处于标准阈值电压的范围内且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为G-C短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述击穿电压处于标准击穿电压的范围内,判定所述IGBT器件为G-E短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为C-E短路。
4.根据权利要求2所述的IGBT器件开路和短路检测方法,其特征在于,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障,其具体包括:
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述击穿电压小于最小标准击穿电压,判定所述IGBT器件为G开路或E开路;
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述击穿电压处于标准击穿电压的范围内,判定所述IGBT器件为C开路。
5.根据权利要求1所述的IGBT器件开路和短路检测方法,其特征在于,所述电参数包括阈值电压、标准阈值电压、截止电流和标准截止电流。
6.根据权利要求5所述的IGBT器件开路和短路检测方法,其特征在于,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路故障,其具体包括:
当所述阈值电压处于标准阈值电压的范围内且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为G-C短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述截止电流处于标准截止电流的范围内,判定所述IGBT器件为G-E短路;
当所述阈值电压小于最小标准阈值电压且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为C-E短路。
7.根据权利要求5所述的IGBT器件开路和短路检测方法,其特征在于,所述根据所述电参数判断IGBT器件外部的开路故障,其具体包括:
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述截止电流大于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为G开路;
当所述阈值电压大于最大标准阈值电压且所述截止电流小于最大标准截止电流,判定所述IGBT器件为C开路或E开路。
8.一种IGBT器件开路和短路检测系统,其特征在于,包括:
电参数传感器,用于测量IGBT器件的电参数;
处理器,用于根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路和开路故障。
9.一种IGBT器件开路和短路检测系统,其特征在于,包括:
测量模块,用于获取IGBT器件的电参数;
处理模块,用于根据所述电参数判断IGBT器件外部的短路和开路故障。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的IGBT器件开路和短路检测方法。
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