CN111707917A - SiC MOSFET的结温测量方法 - Google Patents
SiC MOSFET的结温测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111707917A CN111707917A CN202010488605.5A CN202010488605A CN111707917A CN 111707917 A CN111707917 A CN 111707917A CN 202010488605 A CN202010488605 A CN 202010488605A CN 111707917 A CN111707917 A CN 111707917A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sic mosfet
- junction temperature
- sic
- mosfet
- luminous intensity
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims 2
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 claims 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 9
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2607—Circuits therefor
- G01R31/2621—Circuits therefor for testing field effect transistors, i.e. FET's
- G01R31/2628—Circuits therefor for testing field effect transistors, i.e. FET's for measuring thermal properties thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及结温测量技术领域,公开了一种SiC MOSFET的结温测量方法。所述SiC MOSFET的结温测量方法包括使SiC MOSFET处于工作模式,并在所述SiC MOSFET处于截止状态且所述SiC MOSFET的体二极管续流导通时,测量所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流;基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温。本发明是基于温度敏感的光学参数对所述SiC MOSFET的结温进行检测的,通过采集所述SiC MOSFET在工作模式时的发光强度和续流电流,结合发光强度与续流电流以及温度的关系来计算获得所述SiC MOSFET的结温。因此,在本方法中的采样信号不受快速开关过程中的电磁干扰影响以及封装老化的影响,可以实现在所述SiC MOSFET快速开关的工作过程中对结温进行实时在线监测,同时提高了结温监测的精度。
Description
技术领域
本发明涉及结温测量技术领域,特别是涉及一种SiC MOSFET的结温测量方法。
背景技术
SiC MOSFET是一种常用于高开关频率、高电压和高温转换器模块中的下一代新兴器件。随着宽带隙器件商业化的成功,基于SiC功率MOSFET的应用正在逐渐增长。结温变化在SiC MOSFET功率器件的可靠运行中起着至关重要的作用,因此对SiC MOSFET器件的结温实时监控对于安全操作和可靠性评估具有重要的意义。然而,现有的结温测量方法温敏电气参数法存在两个问题,一是快速开关速度的SiC MOSFET的电信号会受到高EMI环境的干扰,会给采样电路带来高噪声,快速开关速度也为温敏电气采样单元的设计增加了难度。二是传统的温敏电气参数法没有考虑老化进程为结温测量带来的误差问题。
发明内容
基于此,有必要针对现有的结温测量方法容易受到电磁干扰和封装老化的影响导致测量精度低的问题,提供一种SiC MOSFET的结温测量方法。
一种SiC MOSFET的结温测量方法,使SiC MOSFET处于工作模式,并在所述SiCMOSFET处于截止状态且所述SiC MOSFET的体二极管续流导通时,测量所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流;基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温。
上述SiC MOSFET的结温测量方法,基于温度敏感的光学参数来检测所述SiCMOSFET的结温。由于本发明所提供的SiC MOSFET的结温测量方法是采集所述SiC MOSFET在工作模式时的发光强度和续流电流,结合发光强度与续流电流以及温度的关系来计算获得所述SiC MOSFET的结温。因此,在本方法中的采样信号不受快速开关过程中的电磁干扰影响以及封装老化的影响,可以实现在所述SiC MOSFET快速开关的工作过程中对结温进行实时在线监测,同时提高了结温监测的精度。
在其中一个实施例中,所述SiC MOSFET由塑封层塑封;使所述SiC MOSFET处于工作模式之前还包括打开所述塑封层暴露出所述SiC MOSFET芯片的步骤。
在其中一个实施例中,在所述塑封层钻孔打开所述塑封层。
在其中一个实施例中,采用激光钻孔工艺在所述塑封层钻孔。
在其中一个实施例中,使用光纤将光电二极管与所述SiC MOSFET耦合,以测量所述发光强度。
在其中一个实施例中,所述SiC MOSFET的发光强度与所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流之间的关系为IEL=ai+bi2;其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiCMOSFET的体二极管的续流电流,a和b为两个受结温影响的系数。
在其中一个实施例中,在使所述SiC MOSFET处于工作模式之前,所述方法还包括对所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温进行测量。
在其中一个实施例中,基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温包括基于公式IEL=a0i[1+k1ΔTj]+b0i2[1+k2ΔTj]得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差,其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,a0、b0、k1、k2为与所述SiC MOSFET的器件工艺、材料、规格相关的参数,△Tj为所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差;基于所述SiCMOSFET处于非工作模式时的结温及所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温。
在其中一个实施例中,通过调节所述SiC MOSFET的输入电信号的占空比和输入电压来调节所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度,以得到多组一一对应的所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度。
在其中一个实施例中,基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温包括将热电偶置于所述SiC MOSFET的芯片表面获取所述SiC MOSFET在不同工作状态时的结温,基于多组所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差、所述SiCMOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度,得到a0、b0、k1、k2值;将各组所述SiC MOSFET的发光强度与所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流代入公式IEL=a0i[1+k1ΔTj]+b0i2[1+k2ΔTj]得到多个所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差,其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,a0、b0、k1、k2为与所述SiC MOSFET的器件工艺、材料、规格等相关的参数,△Tj为所述SiCMOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差;根据所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作模式时的结温差,结合SiC MOSFET在非工作模式时的结温,得到所述SiCMOSFET在工作状态时的结温;其中,所述非工作模式时的结温为室温。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的SiC MOSFET的结温测量方法流程图;
图2为本发明其中一实施例的SiC MOSFET应用于电路中时处于截止状态而发光的示例图;
图3为本发明其中一实施例的计算获取SiC MOSFET结温的方法流程图;
图4为本发明其中一实施例的SiC MOSFET结温的精确测量方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反的,提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
正如背景技术所述,现有技术中的结温测量方法温敏电气参数法具有两个问题,一是快速开关速度的SiC MOSFET的电信号会受到高EMI环境的干扰,会给采样电路带来高噪声,快速开关速度也为温敏电气采样单元的设计增加了难度;二是传统的温敏电气没有考虑老化进程为结温测量带来误差的问题。经发明人研究发现利用基于温度敏感光学参数来对SiC MOSFET器件的结温进行实时监控可以有效避免高EMI环境的干扰和器件老化进程为结温测量带来误差的问题。
基于以上原因,本发明提供了一种基于温度敏感光学参数的SiC MOSFET的结温测量方法。图1为本发明其中一实施例的SiC MOSFET的结温测量方法流程图,在其中一个实施例中,所述SiC MOSFET的结温测量方法包括如下步骤S100至S200。
S100:使SiC MOSFET处于工作模式,并在所述SiC MOSFET处于截止状态且所述SiCMOSFET的体二极管续流导通时,测量所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流。
S200:基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温。
结温(Junction Temperature)是电子设备中半导体的实际工作温度。在实际工作中,它通常与半导体的封装外壳温度壳温(Case Temperature)相比要高。本发明提供的SiCMOSFET的结温测量方法通过使所述SiC MOSFET处于典型工作状态,例如牵引逆变器异步模式中。由于所述SiC MOSFET当处于截止状态时,所述SiC MOSFET的体二极管续流导通后所述SiC MOSFET会发光。
图2为本发明其中一实施例的SiC MOSFET应用于电路中时处于截止状态而发光的示例图,图2仅为实际应用中其中一种电路情况,用以说明当所述SiC MOSFET处于典型工作状态,且所述SiC MOSFET处于截止状态时,所述SiC MOSFET的体二极管续流导通会发光。此时可以借助对温度敏感的光学参数来对所述SiC MOSFET芯片的温度进行测量。使所述SiCMOSFET处于截止状态,所述SiC MOSFET的体二极管续流导通后,对所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流进行测量。基于所述发光强度、所述电流与温度的关系进行计算,以得到所述SiC MOSFET的结温。
由于本发明所提供的SiC MOSFET的结温测量方法是采集所述SiC MOSFET在工作模式时的发光强度和续流电流,结合发光强度与续流电流以及温度的关系来计算获得所述SiC MOSFET的结温。因此,在本方法中的采样信号不受快速开关过程中的电磁干扰影响以及封装老化的影响,可以实现在所述SiC MOSFET快速开关的工作过程中对结温进行实时在线监测,同时提高了结温监测的精度。
在其中一个实施例中,所述SiC MOSFET由塑封层塑封;使所述SiC MOSFET处于工作模式之前还包括打开所述塑封层暴露出所述SiC MOSFET芯片的步骤。所述SiC MOSFET由内部的SiC MOSFET芯片和将所述SiC MOSFET芯片封装起来的塑封层组成。在进行所述SiCMOSFET的结温测量时,由于工作状态中的所述SiC MOSFET的壳温往往比结温要高,而所述SiC MOSFET具有塑封层不便于直接测量所述SiC MOSFET的结温。因此,需要打开所述SiCMOSFET的塑封层暴露出内部的所述SiC MOSFET芯片,以便于对所述SiC MOSFET芯片的结温进行测量。
在其中一个实施例中,在所述塑封层钻孔打开所述塑封层。由于在本发明提供的所述SiC MOSFET的结温测量方法中,借助对温度敏感的光学参数来对所述SiC MOSFET芯片的温度进行测量,所以只需在所述SiC MOSFET的塑封层钻孔以打开所述塑封层,以使所述SiC MOSFET发光时,光从钻孔透出,便于对所述SiC MOSFET的发光强度进行采集。在所述塑封层钻孔打开所述塑封层后,使所述SiC MOSFET当处于截止状态,所述SiC MOSFET的体二极管续流导通后发光。对所述SiC MOSFET通过所述塑封层上的钻孔透出来的光进行检测,采集所述SiC MOSFET的发光强度。在后续步骤中,基于所述发光强度、所述电流与温度的关系进行计算,以得到所述SiC MOSFET的结温。
在其中一个实施例中,采用激光钻孔工艺在所述塑封层钻孔,以打开所述塑封层,使所述SiC MOSFET发光时,光通过钻孔从所述塑封层内部中透出,便于对所述SiC MOSFET的发光强度进行采集。
在其中一个实施例中,使用光纤将光电二极管与所述SiC MOSFET耦合,以测量所述发光强度。在实施例中,通过光纤耦合InGaAs光电二极管,使用所述光电二极管来对所述SiC MOSFET通过所述塑封层上的钻孔透出来的发光强度进行测量。此时,可利用光栅光谱仪来对所述光电二极管采集到的发光强度进行分析,然后根据所述发光强度、所述电流与温度的关系计算获得所述SiC MOSFET处于工作状态时的结温。
在其中一个实施例中,所述SiC MOSFET的发光强度与所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流之间的关系为:
IEL=ai+bi2;
其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,a和b为两个受结温影响的系数。
根据所述SiC MOSFET的发光强度与所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流之间的关系可知,所述SiC MOSFET的发光强度既受到所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流影响,又与所述SiC MOSFET的结温相关。通过采集获取所述SiC MOSFET处于工作状态时,所述SiC MOSFET的发光强度以及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,根据述SiC MOSFET的发光强度以及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流与所述SiC MOSFET的结温的关系,即可以获取所述SiC MOSFET处于工作状态时的结温。
图3为本发明其中一实施例的计算获取SiC MOSFET结温的方法流程图,在其中一个实施例中,基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温包括如下步骤S210至S220。
S210:基于公式IEL=a0i[1+k1ΔTj]+b0i2[1+k2ΔTj]得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差,其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiCMOSFET的体二极管的续流电流,a0、b0、k1、k2为与所述SiC MOSFET的器件工艺、材料、规格相关的参数,△Tj为所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差。
S220:基于所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温及所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温。
在其中一个实施例中,在使所述SiC MOSFET处于工作模式之前,所述方法还包括对所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温进行测量。
具体地,公式IEL=a0i[1+k1ΔTj]+b0i2[1+k2ΔTj]为所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流与温度之间的关系式。其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,a0、b0、k1、k2为与所述SiCMOSFET的器件类型相关的参数,△Tj为所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差。
在使所述SiC MOSFET处于工作状态并对所述SiC MOSFET的结温进行测量前,首先需要获取a0,b0,k1,k2这四个与所述SiC MOSFET的器件工艺、材料、规格等相关的参数。对于给定的所述SiC MOSFET器件和测量电路,这些参数的数值是固定的,可以通过进行离线校准实验获取。另外,由于根据所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流与温度的关系式,只能获取所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差△Tj,所以在使所述SiC MOSFET处于工作状态前,还需要对所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温进行测量。在非工作状态时,所述SiC MOSFET的结温与所述SiCMOSFET的壳温相同。
根据所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流与温度的关系式可以计算获取所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差△Tj。再基于所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温及结温差△Tj来得到所述SiCMOSFET在工作状态时的结温。
在其中一个实施例中,通过调节所述SiC MOSFET的输入电信号的占空比和输入电压来调节所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度,以得到多组一一对应的所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度。由于所述SiC MOSFET的发光强度既受到所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流影响,又与所述SiC MOSFET的结温相关。因此,通过调节所述SiC MOSFET的输入电信号的占空比和输入电压,可以调节所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,并调节所述SiC MOSFET的发光强度。从而得到多组所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流与所述SiC MOSFET的发光强度一一对应的数据。
图4为本发明其中一实施例的SiC MOSFET结温的精确测量方法流程图,在其中一个实施例中,基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温包括如下步骤S230至S250。
S230:将热电偶置于所述SiC MOSFET的芯片表面获取所述SiC MOSFET在不同工作状态时的结温,基于多组所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差、所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度,得到a0、b0、k1、k2值。
S240:将各组所述SiC MOSFET的发光强度与所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流代入公式IEL=a0i[1+k1ΔTj]+b0i2[1+k2ΔTj]得到多个所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差,其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiCMOSFET的体二极管的续流电流,a0、b0、k1、k2为与所述SiC MOSFET的器件类型相关的参数,△Tj为所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差。
S250:根据所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作模式时的结温差,结合SiC MOSFET在非工作模式时的结温,得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温;其中,所述非工作模式时的结温为室温。
具体地,首先,为了标定公式中的a0、b0、k1、k2值,需要将热电偶置于所述SiCMOSFET的芯片表面获取所述SiC MOSFET在不同工作状态时的结温,基于多组所述SiCMOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差、所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度,得到a0、b0、k1、k2值。其次,为了提高本方法对所述SiCMOSFET结温的检测精度,还可通过智能算法进行多次迭代,求取平均值以提高检测精度。通过调节所述SiC MOSFET的输入电信号的占空比和输入电压,调节所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,并调节所述SiC MOSFET的发光强度。从而得到多组所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流与所述SiC MOSFET的发光强度一一对应的数据。将获取的上述各组所述SiC MOSFET的发光强度与所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流的数据代入公式中,计算获得多个所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差△Tj。求取多个所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差△Tj的平均值以得到平均结温差值。所述平均结温差值与所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温之和即为最终测量获取的所述SiC MOSFET在工作状态时的结温;其中,所述非工作模式时的结温为室温。
本发明提供的一种SiC MOSFET的结温测量方法是基于温度敏感的光学参数来对所述SiC MOSFET工作状态时的结温进行检测的。在使所述SiC MOSFET进入工作状态前,首先通过离线校准实验来获取所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流与温度的关系式中与所述SiC MOSFET的器件类型相关的参数a0、b0、k1、k2。其次,由于通过关系式仅能计算获得当前状态时的所述SiC MOSFET的芯片温度与前一个状态时芯片温度的结温差,所以还需要在所述SiC MOSFET处于非工作状态时对所述SiC MOSFET的结温进行检测,以获取所述SiC MOSFET处于非工作状态时的结温。
在对所述SiC MOSFET处于工作状态时的结温进行检测时,首先需要对所述SiCMOSFET的塑封层进行开孔处理。然后使所述SiC MOSFET处于典型工作状态,当所述SiCMOSFET处截止状态时,所述SiC MOSFET的体二极管续流导通时所述SiC MOSFET会发光。所述SiC MOSFET所发出的光通过钻孔从所述SiC MOSFET的封装内透出,利用感光器件InGaAs光电二极管获取所述SiC MOSFET的发光强度。所述SiC MOSFET器件正常工作时,检测所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流和所述SiC MOSFET的发光强度,并代入所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流与温度的关系式,即可获取所述SiCMOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差△Tj。所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差△Tj与所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温之和,即为所述SiC MOSFET处于工作状态时的结温。
为了提高本方法的检测精度,还可通过智能算法进行多次迭代。通过调节所述SiCMOSFET输入电信号的占空比和输入电压,获取多组所述续流电流和所述发光强度的数据,并计算获取平均结温差值。基于所述平均结温差值及所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温。由于在本发明提供的检测方法中的采样信号是温度敏感的光学参数,而光学参数并不会受到所述SiC MOSFET器件在快速开关过程中的电磁干扰影响以及封装老化的影响,因此通过本发明提供的检测方法可以实现对所述SiC MOSFET工作过程中的结温进行实时在线监测,同时提高了结温监测的精度。
应该理解的是,虽然图1、3、4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图1、3、4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种SiC MOSFET的结温测量方法,其特征在于,包括:
使SiC MOSFET处于工作模式,并在所述SiC MOSFET处于截止状态且所述SiC MOSFET的体二极管续流导通时,测量所述SiC MOSFET的发光强度及所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流;
基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述SiC MOSFET由塑封层塑封;使所述SiCMOSFET处于工作模式之前还包括打开所述塑封层暴露出所述SiC MOSFET芯片的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述塑封层钻孔打开所述塑封层。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,采用激光钻孔工艺在所述塑封层钻孔。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法,其特征在于,使用光纤将光电二极管与所述SiC MOSFET耦合,以测量所述发光强度。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述SiC MOSFET的发光强度与所述SiCMOSFET的体二极管的续流电流之间的关系为:
IEL=ai+bi2;
其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,a和b为两个受结温影响的系数。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在使所述SiC MOSFET处于工作模式之前,所述方法还包括:
对所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温进行测量。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温包括:
基于公式IEL=a0i[1+k1ΔTj]+b0i2[1+k2ΔTj]得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差,其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,a0、b0、k1、k2为与所述SiC MOSFET的器件工艺、材料、规格相关的参数,△Tj为所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差;
基于所述SiC MOSFET处于非工作模式时的结温及所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,通过调节所述SiC MOSFET的输入电信号的占空比和输入电压来调节所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度,以得到多组一一对应的所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,基于所述发光强度及所述电流得到所述SiC MOSFET的结温包括:
将热电偶置于所述SiC MOSFET的芯片表面获取所述SiC MOSFET在不同工作状态时的结温,基于多组所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差、所述SiCMOSFET的体二极管的续流电流及所述SiC MOSFET的发光强度,得到a0、b0、k1、k2值;
将各组所述SiC MOSFET的发光强度与所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流代入公式IEL=a0i[1+k1ΔTj]+b0i2[1+k2ΔTj]得到多个所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差,其中,IEL为所述SiC MOSFET的发光强度,i为所述SiC MOSFET的体二极管的续流电流,a0、b0、k1、k2为与所述SiC MOSFET的器件工艺、材料、规格相关的参数,△Tj为所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作状态时的结温差;
根据所述SiC MOSFET在工作状态时的结温与非工作模式时的结温差,结合SiC MOSFET在非工作模式时的结温,得到所述SiC MOSFET在工作状态时的结温;其中,所述非工作模式时的结温为室温。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010488605.5A CN111707917A (zh) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | SiC MOSFET的结温测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010488605.5A CN111707917A (zh) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | SiC MOSFET的结温测量方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111707917A true CN111707917A (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=72539031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010488605.5A Pending CN111707917A (zh) | 2020-06-02 | 2020-06-02 | SiC MOSFET的结温测量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111707917A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112731091A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-04-30 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) | SiC MOSFET功率循环试验方法 |
CN113968356A (zh) * | 2021-09-18 | 2022-01-25 | 国营芜湖机械厂 | 一种飞机电源系统功率mosfet模块的可靠性测试系统及方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040032221A1 (en) * | 2002-02-22 | 2004-02-19 | Bushell Timothy George | Led drive circuit and method |
TW201305542A (zh) * | 2011-07-25 | 2013-02-01 | Rainbow Light Optical Co Ltd | 一種led產品壽命量測方法 |
CN203981304U (zh) * | 2012-10-09 | 2014-12-03 | 豪雅冠得股份有限公司 | 发光二极管结温测量装置和光照射装置 |
CN105676099A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-15 | 富顺光电科技股份有限公司 | 一种基于电学特性判断led器件可靠性的系统及其方法 |
CN109410488A (zh) * | 2018-07-06 | 2019-03-01 | 北京西门子西伯乐斯电子有限公司 | 光报警器及其光强补偿方法 |
CN110108999A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-09 | 阳光电源股份有限公司 | 一种igbt模块工作结温在线检测系统及方法 |
-
2020
- 2020-06-02 CN CN202010488605.5A patent/CN111707917A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040032221A1 (en) * | 2002-02-22 | 2004-02-19 | Bushell Timothy George | Led drive circuit and method |
TW201305542A (zh) * | 2011-07-25 | 2013-02-01 | Rainbow Light Optical Co Ltd | 一種led產品壽命量測方法 |
CN203981304U (zh) * | 2012-10-09 | 2014-12-03 | 豪雅冠得股份有限公司 | 发光二极管结温测量装置和光照射装置 |
CN105676099A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-15 | 富顺光电科技股份有限公司 | 一种基于电学特性判断led器件可靠性的系统及其方法 |
CN109410488A (zh) * | 2018-07-06 | 2019-03-01 | 北京西门子西伯乐斯电子有限公司 | 光报警器及其光强补偿方法 |
CN110108999A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-09 | 阳光电源股份有限公司 | 一种igbt模块工作结温在线检测系统及方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
CHENGMIN LI ET AL.: ""Online Junction Temperature Extraction of SiC Power mosfets With Temperature Sensitive Optic Parameter (TSOP) Approach"", 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 * |
周照松: ""大功率半导体器件在电容储能脉冲功率源中的特性研究"" * |
李志刚等: ""SPWM模式下逆变器中IGBT 结温的快速评估方法"" * |
李雄等: ""PWM整流器中IGBT结温特性的研究"" * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112731091A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-04-30 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) | SiC MOSFET功率循环试验方法 |
CN112731091B (zh) * | 2020-12-01 | 2024-04-23 | 中国电子产品可靠性与环境试验研究所((工业和信息化部电子第五研究所)(中国赛宝实验室)) | SiC MOSFET功率循环试验方法 |
CN113968356A (zh) * | 2021-09-18 | 2022-01-25 | 国营芜湖机械厂 | 一种飞机电源系统功率mosfet模块的可靠性测试系统及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106301150B (zh) | 电驱动系统中功率半导体器件中的温度估计 | |
CN104155587B (zh) | 一种igbt模块工作结温的在线检测系统及检测方法 | |
CN111707917A (zh) | SiC MOSFET的结温测量方法 | |
Sathik et al. | Comparison of IGBT junction temperature measurement and estimation methods-a review | |
Baker et al. | Junction temperature measurements via thermo-sensitive electrical parameters and their application to condition monitoring and active thermal control of power converters | |
CN106969851A (zh) | 基于饱和压降测量igbt功率模块结温的在线检测装置 | |
Luo et al. | Online junction temperature and current simultaneous extraction for SiC MOSFETs with electroluminescence effect | |
WO2017071365A1 (zh) | 数字化驱动的igbt电流检测系统及其检测方法 | |
CN101672889B (zh) | 脉冲式半导体激光器特性的检测装置 | |
Arya et al. | Accurate online junction temperature estimation of IGBT using inflection point based updated I–V characteristics | |
CN111812479B (zh) | 一种igbt通态压降在线测量电路及结温检测方法 | |
Yang et al. | A novel converter-level IGBT junction temperature estimation method based on the bus voltage ringing | |
CN108981951A (zh) | 一种igbt温度检测电路及其检测方法 | |
Qiao et al. | Online junction temperature monitoring for SiC MOSFETs using turn-on delay time | |
Zhang et al. | A high-sensitivity online junction temperature monitoring method for SiC mosfets based on the turn-on drain–source current overshoot | |
CN113219315A (zh) | 基于结温归一化的逆变器igbt老化在线监测方法及系统 | |
CN116736063A (zh) | 一种基于加权lstm的igbt状态评估方法 | |
Wojtkowski et al. | Parallel RF power amplifiers temperature monitoring system based on FPGA device | |
Shao et al. | On the junction temperature extraction approach with a hybrid model of voltage-rise time and voltage-rise loss | |
CN112114237B (zh) | 基于门极电荷变化的igbt模块内部缺陷监测方法及电路 | |
Susinni et al. | A non-invasive SiC MOSFET Junction temperature estimation method based on the transient light Emission from the intrinsic body diode | |
Li et al. | Junction temperature measurement based on electroluminescence effect in body diode of SiC power MOSFET | |
Sharma et al. | Characterization of Online Junction Temperature of the SiC power MOSFET by Combination of Four TSEPs using Neural Network | |
Rodríguez-Blanco et al. | Fault detection methodology for the IGBT based on measurement of collector transient current | |
Ruppert et al. | Utilizing Electroluminescence of Silicon IGBTs for Junction Temperature Sensing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200925 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |