DE102012213354A1

DE102012213354A1 - Schaltung mit einem temperaturgeschützten elektronischen Schalter

Info

Publication number: DE102012213354A1
Application number: DE102012213354A
Authority: DE
Inventors: Robert Illing
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: US20130027830A1; DE102012213354B4; CN102904555B; US8848330B2; CN102904555A

Abstract

ein Verfahren zum Ansteuern eines elektronischen Schalters in einer elektronischen Schaltung. Die elektronische Schaltung umfasst: einen elektronischen Schalter (1), der in einem Halbleiterkörper (100) integriert ist und der einen Steueranschluss (G) aufweist; und eine Ansteuerschaltung (2), die an den Steueranschluss (G9 gekoppelt ist und die eine Temperaturschutzschaltung (6) aufweist, wobei die Temperaturschutzschaltung aufweist: einen ersten Temperatursensor (5) mit einem ersten Sensorelement, der an einer ersten Position (P1) des Halbleiterkörper (100) angeordnet ist, wobei der erste Temperatursensor (4) dazu ausgebildet ist, ein erstes Temperatursignal (ST1) zu erzeugen, das eine Temperatur in der ersten Position (P1) repräsentiert; und eine Temperaturausbreitungsdetektionsschaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper (100) zu detektieren und die dazu ausgebildet ist, ein Temperaturausbreitungssignal bereitzustellen, wobei die Temperaturausbreitungsschaltung dazu ausgebildet ist, den elektronischen Schalter (1) auszuschalten, wenn die Temperatur an der ersten Position (P1) der ersten Temperaturschwelle erreicht oder diese übersteigt und wobei die erste Temperaturschwelle abhängig von dem Temperaturausbreitungssignal ist.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen eine elektronische Schaltung mit einem temperaturgeschützten elektronischen Schalter und ein Verfahren zur Ansteuern eines elektronischen Schalters.
Elektronische Schalter, wie beispielsweise MOSFETs, IGBTs oder andere Arten von Transistoren, sind als elektronische Schalter zum Schalten elektrischer Lasten, wie beispielsweise von Motoren, Lampen, Magnetventilen, oder ähnliche, weit verbreitet. Bei diesen Anwendungen ist der elektronische Schalter in Reihe zu der Last geschaltet, wobei die Reihenschaltung mit dem elektronischen Schalter und der Last zwischen Spannungsversorgungsanschlüsse geschaltet ist. Die Last kann durch Ein- und Ausschalten des elektronischen Schalters ein- und ausgeschaltet werden.
Üblicherweise ist der Einschaltwiderstand des elektronischen Schalters, also der Widerstand des elektronischen Schalters im Ein-Zustand niedriger als der Widerstand der Last, so dass in einem normalen Betriebszustand ein Spannungsabfall über dem elektronischen Schalter wesentlich geringer ist als ein Spannungsabfall über der Last, wenn der elektronische Schalter eingeschaltet ist. Wenn allerdings ein Kurzschluss in der Last vorhanden ist und wenn der elektronische Schalter sich im Ein-Zustand befindet, nimmt der Spannungsabfall über dem elektronischen Schalter zu und die in dem elektronischen Schalter in Wärme umgesetzte elektrische Leistung nimmt zu. Der Anstieg der in Wärme umgesetzten elektrischen Leistung führt zu einem Anstieg der Temperatur des elektronischen Schalters.
Gemäß einem ersten Ansatz zum Schützen eines elektronischen Schalters vor einer Beschädigung, kann die Temperatur in dem elektronischen Schalter detektiert werden und der elektronische Schalter kann ausgeschaltet werden, wenn die Temperatur eine vorgegebene Temperaturschwelle erreicht.
Gemäß einem zweiten Ansatz kann eine erste Temperatur in dem elektronischen Schalter und eine zweite Temperatur beabstandet zu dem elektronischen Schalter gemessen werden und der elektronische Schalter kann ausgeschaltet werden, wenn die Differenz zwischen diesen zwei Temperaturen eine vorgegebene Temperaturdifferenzschwelle erreicht. Der erste und der zweite Ansatz können auch gemeinsam verwendet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektronische Schaltung mit einem verbesserten Temperaturschutz und ein Ansteuerverfahren für einen elektronischen Schalter mit einem verbesserten Temperaturschutz zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine elektronische Schaltung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel betrifft eine elektronische Schaltung. Diese elektronische Schaltung umfasst einen elektronischen Schalter, der in einem Halbleiterkörper integriert ist und der einen Steueranschluss aufweist. Der elektronische Schalter umfasst außerdem eine Ansteuerschaltung, die an den Steueranschluss gekoppelt ist, und eine Temperaturschutzschaltung. Die Temperaturschutzschaltung umfasst einen ersten Temperatursensor mit einem ersten Sensorelement, das an einer ersten Position des Halbleiterkörpers angeordnet ist, wobei der erste Temperatursensor dazu ausgebildet ist, ein erstes Temperatursignal zu erzeugen, das eine Temperatur an der ersten Position repräsentiert. Die Temperaturschutzschaltung umfasst außerdem eine Temperaturausbreitungsdetektionsschaltung, die dazu ausgebildet, eine Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper zu detektieren und die dazu ausgebildet ist, ein Temperaturausbreitungssignal zu erzeugen, wobei die Temperaturschutzschaltung dazu ausgebildet ist, den elektronischen Schalter auszuschalten, wenn die Temperatur an der ersten Position über eine erste Schwelle ansteigt, wobei die erste Schwelle abhängig ist von dem Temperaturausbreitungssignal.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines elektronischen Schalters, der in einem Halbleiterkörper integriert ist. Das Verfahren umfasst das Messen einer ersten Temperatur an einer ersten Position des Halbleiterkörpers, das Detektieren einer Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper und das Ausschalten des elektronischen Schalters, wenn die Temperatur an der ersten Position über eine erste Schwelle ansteigt. Die erste Schwelle ist abhängig von der detektierten Temperaturausbreitung.
Ausführungsbeispiels werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen zur Veranschaulichung des Grundprinzips, so dass nur solche Aspekte dargestellt sind, die zum Verständnis des Grundprinzips notwendig sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. In den Zeichnungen bezeichnen, sofern nichts anderes angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale mit gleicher Bedeutung.
1 veranschaulicht eine elektronische Schaltung mit einem elektronischen Schalter und einer Ansteuerschaltung;
2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Halbleiterkörper, in dem der elektronische Schalter implementiert ist, und zeigt erste und zweite Positionen für eine Temperaturmessung;
3 zeigt Verfahrensschritte eines Temperaturschutzverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, das das Detektieren einer Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper umfasst;
4 veranschaulicht Verfahrensschritte zum Detektieren der Temperaturausbreitung;
5 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung, die eine Temperaturschutzschaltung aufweist;
6 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel zum Ansteuern des elektronischen Schalters abhängig von einem Eingangssignal der Ansteuerschaltung und abhängig von einem Temperaturschutzsignal;
7 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel zum Ansteuern des elektronischen Schalters abhängig von einem Eingangssignal der Ansteuerschaltung und abhängig von einem Temperaturschutzsignal;
8 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Temperaturschutzschaltung;
9 veranschaulicht schematisch eine Draufsicht auf einen Halbleiterkörper, in dem der elektronische Schalter implementiert ist, und veranschaulicht erste, zweite und dritte Positionen für eine Temperaturmessung;
10 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer Temperaturschutzschaltung; und
11 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Temperaturschutzschaltung.
1 veranschaulicht eine elektronische Schaltung mit einem elektronischen Schalter 1 und einer Ansteuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, den elektronischen Schalter 1 anzusteuern. Der elektronische Schalter 1 umfasst eine Laststrecke und einen Steueranschluss, wobei der Steueranschluss an einen Ausgang der Ansteuerschaltung 2 angeschlossen ist und dem Steueranschluss ein Ansteuersignal S_DRV von der Ansteuerschaltung 2 zugeführt ist. In der elektronischen Schaltung gemäß 1 ist der elektronische Schalter 1 als MOSFET, insbesondere als n-leitender MOSFET ausgebildet. Der MOSFET weist Drain- und Sourceanschlüsse und einen Gateanschluss auf. Der Gateanschluss ist ein Steueranschluss des MOSFET und eine Laststrecke des MOSFETs verläuft zwischen den Drain- und Sourceanschlüssen. Es sei erwähnt, dass das Implementieren des elektronischen Schalters 1 als n-leitender MOSFET lediglich ein Beispiel ist. Der elektronische Schalter 1 könnte auch als MOSFET eines anderen Typs ausgebildet sein, wie beispielsweise als p-leitender MOSFET, oder könnte als Transistor eines anderen Typs ausgebildet sein, wie beispielsweise als IGBT, als JFET (Junction FET) oder als Sperrschichttransistor (Bipolar Junction Transistor, BJT).
Der elektronische Schalter kann als Schalter zum Schalten einer elektrischen Last Z, wie beispielsweise eines Motors, einer Lampe, eines Aktors, oder ähnliches, verwendet werden. Zu Zwecken der Veranschaulichung ist die Last Z in 1 ebenfalls dargestellt (in gestrichelten Linien). Die Last Z ist in Reihe zu der Laststrecke des elektronischen Schalters 1 geschaltet, wobei die Reihenschaltung mit dem elektronischen Schalter 1 und der Last zwischen Versorgungsanschlüsse für ein positives Versorgungspotential V+ und ein negatives Versorgungspotential oder Referenzpotential GND geschaltet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der elektronische Schalter 1 in einer Low-Side-Konfiguration verschaltet, das bedeutet, dass der elektronische Schalter 1 zwischen die Last Z und den Anschluss für das Bezugspotential GND geschaltet ist. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Der elektronische Schalter 1 könnte auch in einer High-Side-Konfiguration verschaltet sein.
Die Ansteuerschaltung 2 ist dazu ausgebildet, den elektronischen Schalter 1 abhängig von dem Eingangssignal S_IN ein- und auszuschalten, wobei die Last Z eingeschaltet ist, wenn der elektronische Schalter 1 in einem Ein-Zustand ist (eingeschaltet ist), und wobei die Last Z ausgeschaltet ist, wenn der elektronische Schalter 1 in einem Aus-Zustand ist (ausgeschaltet ist). Wenn der elektronische Schalter 1 eingeschaltet ist und wenn sich die Last Z in einem normalen (fehlerfreien) Betrieb befindet, fällt eine Versorgungsspannung, die zwischen den Versorgungsanschlüssen verfügbar ist, hauptsächlich über der Last Z ab. Wenn der elektronische Schalter allerdings eingeschaltet ist und ein Kurzschluss in der Last Z vorhanden ist, fällt die Versorgungsspannung hauptsächlich über der Laststrecke des elektronischen Schalters 1 ab. In diesem Fall wird elektrische Leistung in einem erheblichen Umfang in dem elektronischen Schalter 1 in Wärme umgesetzt, so dass eine Temperatur in dem elektronischen Schalter 1 ansteigt.
Die Ansteuerschaltung 2 umfasst eine Temperaturschutzschaltung, die nachfolgend noch im Detail erläutert ist. Diese Temperaturschutzschaltung ist dazu ausgebildet, den elektronischen Schalter 1 davor zu schützen, zu überhitzen. Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Temperaturschutzverfahrens, das durch die Temperaturschutzschaltung durchgeführt wird, ist nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert.
2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Halbleiterkörper (Halbleiterchip, Halbleiterplättchen (engl.: semiconductor die)) 100, in dem der elektronische Schalter 1 integriert ist. Der Halbleiterkörper 100 umfasst einen ersten aktiven Bereich (ein erstes aktives Gebiet) 11, in dem aktive Gebiete, wie beispielsweise Body-, Source- und Draingebiete des elektronischen Schalters 1 integriert sind. Der Halbleiterkörper 100 umfasst außerdem ein Außengebiet 12, das ein Gebiet des Halbleiterkörpers 100 neben dem aktiven Gebiet 11 ist. Das Außengebiet 12 kann eine Logikschaltung aufweisen, wie beispielsweise die Ansteuerschaltung 2 oder Teile der Ansteuerschaltung 2. Die Bezugszeichen P1 und P2 in 2 bezeichnen erste und zweite Positionen des Halbleiterkörpers 100 bzw. auf dem Halbleiterkörper 100. die erste Position P1 ist in dem aktiven Gebiet 11 angeordnet und die zweite Position P2 ist in dem Außengebiet 12 und beabstandet zu dem aktiven Gebiet 11 angeordnet.
Bezugnehmend auf 3 umfasst das Temperaturschutzverfahren das Messen einer ersten Temperatur T1 an der ersten Position P1 (Verfahrensschritt 210) und das Ausschalten des elektronischen Schalters 1 wenn die erste Temperatur T1 oberhalb einer Temperaturschwelle liegt (Verfahrensschritt 220). Das Verfahren umfasst außerdem das Detektieren einer Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper 100 (Verfahrensschritt 230), insbesondere in dem Außengebiet 12 des Halbleiterkörpers 100, und das Erzeugen der Temperaturschwelle abhängig von der detektierten Temperaturausbreitung (Verfahrensschritt 240).
Bezugnehmend auf 4 kann der Verfahrensschritt 230 zum Detektieren der Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper 100 das Messen einer zweiten Temperatur T2 an der zweiten Position P2 (Verfahrensschritt 221) und das Auswerten einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 aufweisen. Die Temperaturdifferenz zwischen den ersten und zweiten Positionen P1, P2 ist ein Maß für die Temperaturausbreitungen im Halbleiterkörper 100. Wenn beispielsweise ein Kurzschluss in der Last Z (vgl. 1) auftritt, wird die Temperatur an der ersten Position P1, die innerhalb des aktiven Gebiets 11 des elektronischen Schalters 1 liegt, rasch ansteigen. Eine Verzögerungszeit zwischen dem Auftreten des Kurzschlusses und dem Ansteigen der Temperatur an der ersten Position P1 ist beispielsweise im Bereich von einigen Mikrosekunden (µs), wie beispielsweise zwischen 5 µs und 15 µs. Der Halbleiterkörper 100 weist einen thermischen Widerstand auf, der eine Wärme- oder Temperaturausbreitung ausgehend von dem aktiven Gebiet 11, wo die Energie in Wärme umgesetzt wird, in Richtung des Außengebiets 12 beeinflusst. Da die zweite Position P2 beabstandet zu dem aktivern Gebiet 11 ist, ist eine Verzögerungszeit zwischen dem Auftreten des Kurzschlusses in der Last Z und dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur an der zweiten Position P2 anzusteigen beginnt, größer als an der ersten Position P1. Dadurch ist zum Zeitpunkt des Auftretens des Kurzschlusses eine hohe Temperaturdifferenz zwischen den ersten und zweiten Temperaturen T1, T2 vorhanden. Diese Temperaturdifferenz der ersten und zweiten Temperaturen T1, T2 ist ein Maß für die Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper 100. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Temperaturschwelle abhängig von einer ersten Temperaturdifferenz dT1 zwischen den ersten und zweiten Temperaturen T1, T2. Die Abhängigkeit der Temperaturschwelle von der Temperaturdifferenz dT1 ist beispielsweise so, dass wenigstens ein Temperaturdifferenzbereich dieser Temperaturdifferenz dT1 vorhanden ist, innerhalb dessen die Temperaturschwelle mit zunehmender Temperaturdifferenz dT1 abnimmt.
5 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Ansteuerschaltung 2. Die Ansteuerschaltung 2 gemäß 5 erhält das Eingangssignal S_IN, erzeugt das Ansteuersignal S_DRV und umfasst eine Temperaturschutzschaltung 3. Die Temperaturschutzschaltung 3 ist dazu ausgebildet, das Temperaturschutzsignal S_TP zu erzeugen, wobei die Ansteuerschaltung 2 dazu ausgebildet ist, das Ansteuersignal S_DRV abhängig von dem Eingangssignal S_IN und abhängig von dem Temperaturschutzsignal S_TP zu erzeugen. Die Ansteuerschaltung 2 schaltet den elektronischen Schalter 1 aus, wenn die Temperaturschutzschaltung S_TP anzeigt, dass die erste Temperatur T1 an der ersten Position P1 die erste Temperaturschwelle erreicht hat. Dies ist nachfolgend noch im Detail erläutert.
Bezugnehmend auf 5 umfasst die Temperaturschutzschaltung 3 einen ersten Temperatursensor 4 und einen zweiten Temperatursensor 5. Der erste Temperatursensor 4 ist an der ersten Position P1 angeordnet und ist dazu ausgebildet, ein erstes Temperatursignal S_T1 zu erzeugen, das die erste Temperatur T1 repräsentiert. Der zweite Temperatursensor 5 ist an der zweiten Position P2 angeordnet und ist dazu ausgebildet, ein zweites Temperatursignal S_T2 zu erzeugen, das die zweite Temperatur an der zweiten Position P2 repräsentiert. Einer Auswerteschaltung 6 sind das erste Temperatursignal S_T1 und das zweite Temperatursignal S_T2 zugeführt und die Auswerteschaltung 6 erzeugt das Temperaturschutzsignal S_TP.
6 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel zum Erzeugen des Ansteuersignals S_DRV und zum Ansteuern des elektronischen Schalters 1 abhängig von dem Eingangssignal S_IN und dem Temperaturschutzsignal S_TP. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Ansteuerschaltung 2 ein Logikgatter 21, wie beispielsweise ein AND-Gatter, dem das Eingangssignal S_IN und das Temperaturschutzsignal S_TP zugeführt sind. Das Ansteuersignal S_DRV steht an einem Ausgang des Logikgatters 21 zur Verfügung, wobei optional ein Treiber 22 dem Logikgatter 21 nachgeschaltet ist. Der Treiber 22 ist dazu ausgebildet, ein am Ausgang des Logikgatters 21 zur Verfügung stehendes Logiksignal auf einen Signalpegel zu verstärken, der zum Ansteuern des elektronischen Schalters 1 geeignet ist.
Das Ansteuersignal S_DRV nimmt einen Ein-Pegel oder einen Aus-Pegel an, wobei der elektronische Schalter 1 eingeschaltet wird, wenn das Ansteuersignal S_DRV einen Ein-Pegel annimmt, und wobei der elektronische Schalter 1 ausgeschaltet wird, wenn das Ansteuersignal S_DRV einen Aus-Pegel annimmt. Entsprechend kann das Eingangssignal S_IN einen Ein-Pegel annehmen, der anzeigt, dass der elektronische Schalter 1 eingeschaltet werden soll, und einen Aus-Pegel, der anzeigt, dass der elektronische Schalter 1 ausgeschaltet werden soll. Das Temperaturschutzsignal S_TP kann einen Normalpegel und einen Schutzpegel annehmen, wobei der elektronische Schalter 1 ausgeschaltet werden soll, wenn das Temperaturschutzsignal S_TPden Schutzpegel annimmt, wobei das Temperaturschutzsignal S_TP das Schalten des elektronischen Schalters 1 nicht beeinflusst, wenn es den Normalpegel aufweist. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass der Ein-Pegel des Eingangssignals S_IN ein hoher Pegel (logische "1") ist, dass der Aus-Pegel des Eingangssignals S_IN ein niedriger Pegel (logische "0") ist, dass der Schutzpegel des Temperaturschutzsignals S_TP ein niedriger Pegel (logische "0") ist und das der Normalpegel des Temperaturschutzsignals S_TP ein hoher Pegel (logische "1") ist. In diesem Fall erzeugt das AND-Gatter 21 einen niedrigen Pegel an seinem Ausgang, um den elektronischen Schalter 1 auszuschalten, jedes Mal, wenn das Eingangssignal S_IN einen Aus-Pegel aufweist, und jedes Mal, wenn das Temperaturschutzsignal S_TP den Schutzpegel aufweist. Selbstverständlich können der Ein-Pegel und der Aus-Pegel des Eingangssignals S_IN und der Schutzpegel und der Normalpegel des Temperaturschutzsignals S_TP auch durch andere Signalpegel als zuvor erläutert repräsentiert sein. In diesem Fall ist das Logikgatter 21 an die Signalpegel dieser Signale S_IN, S_TP anzupassen.
7 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Erzeugen des Ansteuersignals S_DRV und zum Ansteuern des elektronischen Schalters 1 abhängig von dem Eingangssignal S_IN und dem Temperaturschutzsignal S_TP. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein elektronischer Schalter 23, wie beispielsweise ein Transistor, zwischen den Steueranschluss und einen der Lastanschlüsse des elektronischen Schalters 1 geschaltet. Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem der elektronische Schalter 1 als MOSFET ausgebildet ist, ist der Schalter 23 zwischen den Gateanschluss G und en Sourceanschluss S geschaltet. Der Schalter 23 wird durch das Temperaturschutzsignal S_TP gesteuert, wobei der Schalter 23 eingeschaltet wird, um den elektronischen Schalter 1 auszuschalten, jedes Mal dann, wenn das Temperaturschutzsignal S_TP den Schutzpegel annimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schutzpegel des Temperaturschutzsignals S_TP beispielsweise ein hoher Pegel, der geeignet ist, den Schalter 23 einzuschalten.
8 zeigt ein Schaltbild einer Temperaturschutzschaltung 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dieser Temperaturschutzschaltung sind die ersten und zweiten Temperatursensoren 5, 6 als Dioden ausgebildet, die in Flussrichtung gepolt sind. Die Temperatursensoren 5, 6 sind insbesondere als Bipolartransistoren ausgebildet, die als Dioden verschaltet sind, d. h. ein Basisanschluss jedes der Transistoren ist an dessen Kollektoranschluss angeschlossen.
Bezugnehmend auf 8 umfasst die Auswerteschaltung 4 einen Referenzsignalgenerator 41, der ein Referenzsignal S_REF1 erzeugt, das die Temperaturschwelle repräsentiert. Dieser Referenzsignalgenerator 41 umfasst eine Reihenschaltung mit einem Widerstand 411 und einer variablen ersten Stromquelle 412, die in Reihe zu dem Widerstand 411 geschaltet ist. Die Reihenschaltung mit dem Widerstand 411 und der ersten Stromquelle 412 ist zwischen die Versorgungsspannungsanschlüsse geschaltet, zwischen denen eine Versorgungsspannung V_S verfügbar ist. Das Referenzsignal S_REF1 ist ein elektrisches Potential an einem Schaltungsknoten zwischen dem Widerstand 411 und der ersten Stromquelle 412. Dieses elektrische Potential entspricht der Versorgungsspannung bzw. dem Versorgungspotential V_S abzüglich eines Spannungsabfalls V411 über dem Widerstand 411, der durch einen von der ersten Stromquelle 412 gelieferten Strom bewirkt wird. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass der Widerstand 11 einen Widerstandwert besitzt, der weitgehend unabhängig ist von der Temperatur. In diesem Fall nimmt das Referenzsignal S_REF1 ab, wenn der durch die erste Stromquelle 412 bereitgestellte Strom I412 zunimmt.
Die Auswerteschaltung 4 umfasst weiterhin eine Stromquelle 42, die in Reihe zu dem Temperatursensor 5 geschaltet ist. Diese Stromquelle 42 zieht einen Strom durch den Sensor 5, wobei dieser Strom einen Spannungsabfall V5 über dem Sensor 5 verursacht. Die Spannung über einer Diode, die in Flussrichtung gepolt ist, wie beispielsweise in dem Temperatursensor 5 gemäß 8, besitzt einen negativen Temperaturkoeffizienten. Dies bedeutet, dass die Spannung V5 abnimmt, wenn die Temperatur zunimmt. Das erste Temperatursignal S_T1 ist eine Spannung an einem Schaltungsknoten zwischen dem ersten Temperatursensor 5 und der zweiten Stromquelle 42. Dieses Temperatursignal S_T1 entspricht der Versorgungsspannung V_S abzüglich des Spannungsabfalls V5 über dem Temperatursensor, so dass das erste Temperatursignal S_T1 zunimmt, wenn die Temperatur zunimmt.
Bezugnehmend auf 8 ist das Temperaturschutzsignal S_TP an einem Ausgang eines Komparators 43 verfügbar, dem das erste Temperatursignal S_T1 an einem ersten Eingang und das Referenzsignal S_REF1 an einem zweiten Eingang zugeführt sind. Bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Eingang des Komparators 43 ein invertierender Eingang, während der zweite Eingang ein nicht-invertierender Eingang ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schutzsignalpegel des Temperaturschutzsignals S_TP, also der Signalpegel des Temperaturschutzsignals wenn die erste Temperatur T1 die Temperaturschwelle erreicht bzw. wenn das erste Temperatursignal S_T1 das Referenzsignal S_REF1 erreicht, ein niedriger Pegel (Low-Pegel). Sofern ein hoher Pegel (High-Pegel) des Temperaturschutzsignals als Schutzpegel gewünscht ist, müssen die Eingänge des Komparators 43 vertauscht werden.
Bezugnehmend auf 8 umfasst die Temperaturschutzschaltung 3 außerdem den zweiten Temperatursensor 6, der an der zweiten Position P2 des Halbleiterkörpers 100 (vgl. 2) angeordnet ist. Wie der erste Temperatursensor 5 kann der zweite Temperatursensor 6 als Bipolartransistor ausgebildet sein, der als Diode verschaltet ist. Eine dritte Stromquelle 45 ist in Reihe zu dem zweiten Temperatursensor 6 geschaltet, wobei die Reihenschaltung mit dem zweiten Temperatursensor und der dritten Stromquelle 45 zwischen die Versorgungsanschlüsse geschaltet ist. Das Funktionsprinzip des zweiten Temperatursensors 6 entspricht dem Funktionsprinzip des ersten Temperatursensors, was zuvor erläutert wurde. Das zweite Temperatursignal S_T2 steht an einem Schaltungsknoten zwischen dem zweiten Temperatursensor 6 und der Stromquelle 45 zur Verfügung. Wie das erste Temperatursignal S_T1 ist das zweite Temperatursignal S_T2 ein elektrisches Potential, wobei das zweite Temperatursignal S_T2 zunimmt, wenn die Temperatur an dem zweiten Temperatursensor 6 zunimmt.
Um das Referenzsignal S_REF1 abhängig von einer Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen an den ersten und zweiten Temperatursensoren 5, 6 einzustellen, umfasst die Temperaturschutzschaltung 3 einen Verstärker 44, dem das erste Temperatursignal S_T1 an einem nicht-invertierenden Eingang, das zweite Temperatursignal S_T2 an einem invertierenden Eingang zugeführt sind und der ein Ausgangssignal S44 erzeugt, der den durch die erste Stromquelle 412 bereitgestellten Strom I412 regelt. Das Ausgangssignal S44 des Verstärkers 44 ist abhängig von einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Temperatursignalen S_T1, S_T2. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die steuerbare Stromquelle 412 dazu ausgebildet, den Strom I412 zu vergrößern, um das Referenzsignal S_REF1 zu verringern, wenn das Ausgangssignal S44 des Verstärkers, das die Differenz zwischen den ersten und zweiten Temperatursignalen S_T1, S_T2 repräsentiert, zunimmt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Stromquelle 412 dazu ausgebildet, den Strom I412 kontinuierlich zu ändern, wenn das Verstärkerausgangssignal S44 sich ändert. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Stromquelle eine diskrete Stromquelle, die einen von zwei (oder mehr) Ausgangsströmen I412 abhängig von dem Verstärkerausgangssignal S44 bereitstellt, wobei die Stromquelle 412 einen ersten Strom bereitstellen kann, wenn das Verstärkersignal S44 anzeigt, dass die Temperaturdifferenz unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, und einen zweiten Strom bereitstellen kann, wenn das Verstärkersignal S44 anzeigt, dass die Temperaturdifferenz oberhalb der Schwelle liegt.
9 veranschaulicht eine Draufsicht auf einen Halbleiterkörper 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Temperaturen an drei unterschiedlichen Positionen P1, P2, P3 des Halbleiterkörpers 100 gemessen. Die zweiten und dritten Positionen P2, P3 sind Positionen in dem Außengebiet 12, während die erste Position P1 innerhalb des aktiven Gebiets 11 liegt, in dem der elektronische Schalter 1 ausgebildet ist. Die dritte Position P3 ist weiter entfernt zu dem aktiven Gebiet angeordnet als die zweite Position P2. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die zweiten und dritten Positionen P2, P3 so gewählt, dass bei Auftreten eines Kurzschlusses in dem elektronischen Schalter 1 die Temperatur an der zweiten Position P2 nach etwa zwischen 5 ms und 15 ms ansteigt, während die Temperatur an der dritten Position P3 nach etwa zwischen 40 ms und 60 ms nach Auftreten des Kurzschlusses ansteigt.
Ein erstes Verfahren zum Schützen des elektronischen Schalters 1 unter Verwendung der Temperaturen T1, T2, T3, die an den drei Positionen P1, P2, P3 erhalten werden umfasst: Das Vergleichen der ersten Temperatur T1 mit einer ersten Temperaturschwelle; das Ausschalten des elektronischen Schalters 1 wenn die erste Temperatur T1 die erste Temperaturschwelle erreicht oder diese übersteigt; das Detektieren einer Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper 100 abhängig von einer Temperaturdifferenz zwischen Temperaturen an der zweiten Position P2 und der dritten Position P3; und das Einstellen der Temperaturschwelle abhängig von der detektierten Temperaturausbreitung.
Ein zweites Verfahren zum Schützen des elektronischen Schalters 1 unter Verwendung der Temperaturen T1, T2, T3, die an den drei Positionen P1, P2, P3 erhalten werden umfasst: Das Vergleichen der ersten Temperatur T1 mit einer ersten Temperaturschwelle; das Vergleichen einer Temperaturdifferenz T1 – T3 zwischen der ersten und dritten Temperatur T1, T3 mit einer Temperaturdifferenzschwelle; das Ausschalten des elektronischen Schalters 1 wenn die Temperatur T1 die erste Temperaturschwelle erreicht oder diese übersteigt und/oder wenn die Temperaturdifferenz T1 – T3 die Temperaturdifferenzschwelle erreicht oder diese übersteigt; das Detektieren einer Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper 100 abhängig von einer Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen an der zweiten Position P2 und der dritten Position P3; und das Einstellen wenigstens einer Temperaturschwelle und der Temperaturdifferenzschwelle abhängig von der detektierten Temperaturausbreitung.
Die Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturen T2, T3 an den zweiten und dritten Positionen wird nachfolgend als zweite Temperaturdifferenz bezeichnet. Diese zweite Temperaturdifferenz ist ein Maß für die Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper 100. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens eine von der Temperaturschwelle und der Temperaturdifferenzschwelle abhängig von der zweiten Temperaturdifferenz T2 – T3. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Temperaturdifferenz T1 – T3 zwischen der ersten Temperatur T1 und der dritten Temperatur T3 als Maß für die Temperaturausbreitung verwendet. In diesem Fall ist wenigstens eine von der Temperaturschwelle und der Temperaturdifferenzschwelle abhängig von der Temperaturdifferenz T1 – T3.
10 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Temperaturschutzschaltung 3, die dazu ausgebildet ist, das Temperaturschutzsignal S_TP abhängig von der ersten, der zweiten und der dritten Temperatur T1, T2, T3 zu erzeugen. Die Temperaturschutzschaltung 3 gemäß 10 basiert auf der Temperaturschutzschaltung gemäß 8, wobei die Temperaturschutzschaltung gemäß 10 zusätzlich einen dritten Temperatursensor 7 aufweist. Dieser Temperatursensor 7 ist an der dritten Position P3 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet und kann wie die ersten und zweiten Temperatursensoren 5, 6 als Bipolartransistor ausgebildet sein, der als Diode verschaltet ist. Eine vierte Stromquelle 47 ist in Reihe zu dem dritten Temperatursensor 7 geschaltet, wobei die Reihenschaltung mit dem dritten Temperatursensor und der vierten Stromquelle 47 zwischen die Versorgungsanschlüsse geschaltet ist. ein drittes Temperatursignal S_T3 steht an einem Schaltungsknoten zwischen dem dritten Temperatursensor 7 und der vierten Stromquelle 47 zur Verfügung.
Wie bei der Temperaturschutzschaltung gemäß 8 ist das Temperaturschutzsignal S_TP an einem Ausgang des Komparators 43 verfügbar, dem das Referenzsignal S_REF1 von dem Referenzsignalgenerator 41 und das erste Temperatursignal S_T1 zugeführt sind. Dieser Komparator 43 ist nachfolgend als erster Komparator bezeichnet.
Bezugnehmend auf 10 berechnet der Verstärker 49 die Differenz zwischen dem zweiten Temperatursignal S_T2 und dem dritten Temperatursignal S_T3 und erzeugt ein Ausgangssignal S49, das abhängig ist von dieser Differenz. Das Verstärkerausgangssignal S49 ist der ersten Stromquelle 412 zugeführt, um den durch diese Stromquelle 412 bereitgestellten Strom abhängig von dieser Temperaturdifferenz einzustellen und um die durch das Referenzsignal S_REF1 repräsentierte Temperaturschwelle einzustellen. Diese erste Stromquelle 412 ist derart ausgebildet, dass der durch diese Stromquelle 412 bereitgestellte Strom I412 zunimmt, wenn das Verstärkerausgangssignal S49 zunimmt, um dadurch die Temperaturschwelle S_REF1 zu reduzieren. Bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt das Verstärkerausgangssignal S49 zu, wenn die Differenz zwischen dem zweiten Temperatursignal S_T2 und dem dritten Temperatursignal S_T3 zunimmt. Das zweite Temperatursignal S_T2 steht wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 an einem Schaltungsknoten zwischen dem zweiten Temperatursensor 6 und der dritten Stromquelle 45 zur Verfügung. Optional ist ein Widerstand zwischen Temperatursensor 6 und die dritte Stromquelle 45 geschaltet, wobei in diesem Fall das zweite Temperatursignal S_T2 zwischen dem weiteren Widerstand 49 und der dritten Stromquelle 45 zur Verfügung steht. Dieser Widerstand 49 dient zum Erzeugen eines Offset des zweiten Temperatursignal.
Das Funktionsprinzip der Temperaturschutzschaltung ist nachfolgend erläutert. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass ein Kurzschluss in der Last Z (vgl. 7) vorhanden ist, der dazu führt, dass der Laststrom durch den Transistor 1 ansteigt und der dadurch dazu führt, dass die Temperatur in dem Halbleiterkörper 100 ansteigt. Außerdem sei angenommen, dass der erste Komparator 43 ein Hysteresekomparator ist, der bewirkt, dass der Transistor 1 ausgeschaltet wird, wenn die erste Temperatur T1 die Temperaturschwelle erreicht, und der bewirkt, dass der Transistor wieder eingeschaltet wird, wenn die erste Temperatur T1 auf eine Temperatur absinkt, die der Temperaturschwelle abzüglich eines Hysteresewertes entspricht (und wenn das Eingangssignal S_IN immer noch einen Ein-Pegel aufweist). Zu Zwecken der Erläuterung sei außerdem angenommen, dass das Eingangssignal einen Ein-Pegel während der Dauer des Kurzschlusses aufweist.
Kurz nach Auftreten des Kurschlusses nimmt die Temperatur an der ersten Position P1 zu, während zunächst kein signifikanter Temperaturanstieg an der zweiten und dritten Position P2, P3 vorhanden ist. Dadurch weist die durch das Differenzsignal S_REF1 repräsentierte Temperaturschwelle einen Startwert auf. Wenn die erste Temperatur T1 die Temperaturschwelle erreicht, wird der Transistor 1 ausgeschaltet. Während der Aus-Periode kann die erste Temperatur T1 absinken und die Wärme kann in dem Halbleiterkörper 100 von der ersten Position in Richtung der zweiten und dritten Positionen P2, P3 sich ausbreiten. Wenn die erste Temperatur T1 unter die Temperaturschwelle abzüglich des Hysteresewertes absinkt, wird der Transistor 1 erneut eingeschaltet. Nach mehreren Zyklen des Ausschaltens und des Einschaltens des Transistors kann die Temperatur an der zweiten Position aufgrund der Wärmeausbreitung in dem Halbleiterkörper 100 ansteigen, während die Temperatur an der dritten Position P3, die noch weiter entfernt zu der ersten Position angeordnet ist, durch die Wärmeausbreitung in dem Halbleiterkörper 100 noch nicht beeinflusst ist. Wenn die zweite Temperatur T2 ansteigt und die dritte Temperatur T3 sich noch nicht ändert, nimmt die Temperaturdifferenz zwischen den zweiten und dritten Temperaturen T2, T3 zu, wodurch die Temperaturschwelle verringert wird. Das Verringern der Temperaturschwelle hat den Effekt, dass der Transistor 1 bei niedrigeren Temperaturen ausgeschaltet wird, wodurch eine temperaturbedingte Belastung des Halbleiterkörpers 100 verringert wird und wodurch die Robustheit des Transistors erhöht wird.
Das Reduzieren der Temperaturschwelle erfordert eine Temperaturausbreitung von der ersten Position P1, wo die Wärme entsteht, zu der zweiten Position P2, so dass eine Reduktion der Temperaturschwelle nur dann vorhanden ist, wenn der Kurzschluss lange genug existiert, so dass sich die Temperatur von der ersten Position P1 zu der zweiten Position P2 ausbreiten kann.
Optional überwacht ein Controller (in 7 in gestrichelten Linien dargestellt) das temperaturabhängige Ausschalten und Einschalten des Transistors und schaltet den Transistor 1 durch Setzen des Eingangssignals S_IN auf einen Aus-Pegel aus, wenn eine vorgegebene Anzahl von Schaltzyklen erreicht wurde oder wenn das temperaturbedingte Aus- und Einschalten länger als für eine vorgegebene Zeitdauer vorhanden ist, wie beispielsweise länger als zwischen 200 ms und 300 ms.
11 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Temperaturschutzschaltung. Die Schaltung gemäß 11 basiert auf der Schaltung gemäß 10 und umfasst außerdem einen zweiten Komparator 48, dem das dritte Temperatursignal S_T3 an einem nicht invertierenden Eingang und ein Signal S_T1-ΔREF an einem invertierenden Eingang zugeführt ist, dass das erste Temperatursignal S_T1 abzüglich eines Temperaturdifferenzschwellensignals repräsentiert. Dieses Temperaturdifferenzschwellensignal ist repräsentiert durch eine Spannung V46 über einen Widerstand 46, der zwischen dem ersten Temperatursensor 5 und die zweite Stromquelle 44 geschaltet ist. Das erste Temperatursignal S_T1 ist an einem Schaltungsknoten zwischen dem ersten Temperatursensor 5 und dem Widerstand 6 verfügbar, während das Signal S_T1-ΔREF an einem Schaltungsknoten zwischen den Widerstand 46 und der zweiten Stromquelle 44 verfügbar ist.
Ein Ausgangssignal S48 des zweiten Komparators 48 kann einen von zwei verschiedenen Signalpegeln annehmen, nämlich einen ersten Signalpegel, wenn das Signal S_T1-ΔREF unterhalb des dritten Temperatursignals S_T3 liegt, und einen zweiten Signalpegel, wenn das Signal S_T1-ΔREF oberhalb des dritten Temperatursignals S_T3 liegt. Im ersten Fall ist eine Differenz S_T1 – S_T3 zwischen den ersten und dritten Temperatursignalen S_T1, S_T3 unterhalb des durch die Spannung V46 repräsentierten Differenzschwellensignals, und im zweiten Fall ist die Differenz S_T1 – S_T3 zwischen dem ersten und dritten Temperatursignal S_T1, S_T3 oberhalb des Temperaturdifferenzschwellensignals. Im ersten Fall ist eine Temperaturdifferenz T1 – T3 zwischen den ersten und dritten Temperaturen T1, T3 unterhalb der durch die Spannung V46 definierten Schwelle, während im zweiten Fall diese Temperaturdifferenz T1 – T3 oberhalb der Temperaturdifferenzschwelle liegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 ist der erste Signalpegel des Ausgangssignals S48 des zweiten Komparators 48 ein niedriger Pegel (logische "0"), während der zweite Signalpegel ein hoher Pegel ist (logische "1"). Ein Ausgangssignal S43 des ersten Komparators 43 und das Ausgangssignal S48 des zweiten Komparators sind einer Logikschaltung 50 zugeführt, die das Temperaturschutzsignal S_TP abhängig von diesem Komparatorsignalen S43, S48 erzeugt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Logikschaltung 50 derart ausgebildet, dass das Temperaturschutzsignal S_TP den elektronischen Schalter 1 ausschaltet, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt sind: die erste Temperatur T1 liegt oberhalb der Temperaturschwelle; die Temperaturdifferenz T1 – T3 zwischen den ersten und dritten Temperaturen T1, T3 liegt oberhalb der Temperaturdifferenzschwelle. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Logikschaltung 50 ein AND-Gatter oder ist als AND-Gatter ausgebildet. In diesem Fall wird der elektronische Schalter 1 durch das Temperaturschutzsignal S_TP nur dann ausgeschaltet, wenn beide der zuvor genannten Bedingungen erfüllt sind.
In der Schaltung gemäß 11 definiert die Stromquelle 412 die Temperaturschwelle und die Stromquelle 44 definiert die Temperaturdifferenzschwelle. Wenigstens einer dieser Stromquellen 412, 44 ist das Verstärkersignal S49 zugeführt, um wenigstens eine von der Temperaturschwelle und der Temperaturdifferenzschwelle abhängig von der Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper einzustellen, wobei die Temperaturdifferenz zwischen den zweiten und dritten Temperaturen T2, T3 ein Maß für die Temperaturausbreitung ist.
Die Stromquelle 412 des Referenzsignalgenerators 41 ist beispielsweise so ausgebildet, dass der durch diese Stromquelle 412 bereitgestellte Strom I412 zunimmt, wenn das Verstärkersignal S49 zunimmt, um dadurch die Schwelle S_REF1 zu verringern. Die Stromquelle 44 ist beispielsweise so ausgebildet, dass der durch diese Stromquelle 44 bereitgestellte Strom I44 abnimmt, wenn das Verstärkerausgangssignal S49 zunimmt. Wenn der Strom I44 abnimmt, nimmt der Spannungsabfall V46 über dem Widerstand 46 ab, so dass die Temperaturdifferenzschwelle (die durch den Spannungsabfall V46 repräsentiert ist, abnimmt. Die Stromquellen 412, 44 können wie herkömmliche steuerbare Stromquellen ausgebildet sein.
Merkmale, die zuvor im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel erläutert wurden, können selbstverständlich auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden, auch wenn dies zuvor nicht explizit erwähnt wurde, sofern sich diese Merkmale nicht gegenseitig ausschließen.

Claims

Elektronische Schaltung, die aufweist: einen elektronischen Schalter (1), der in einem Halbleiterkörper (100) integriert ist und der einen Steueranschluss (G) aufweist; und eine Ansteuerschaltung (2), die an den Steueranschluss (G) gekoppelt ist und die eine Temperaturschutzschaltung (6) aufweist, wobei die Temperaturschutzschaltung aufweist: einen ersten Temperatursensor (5) mit einem ersten Sensorelement, der an einer ersten Position (P1) des Halbleiterkörper (100) angeordnet ist, wobei der erste Temperatursensor (4) dazu ausgebildet ist, ein erstes Temperatursignal (S_T1) zu erzeugen, das eine Temperatur an der ersten Position (P1) repräsentiert; und eine Temperaturausbreitungsdetektionsschaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper (100) zu detektieren und die dazu ausgebildet ist, ein Temperaturausbreitungssignal bereitzustellen, wobei die Temperaturausbreitungsschaltung dazu ausgebildet ist, den elektronischen Schalter (1) auszuschalten, wenn die Temperatur an der ersten Position (P1) eine erste Temperaturschwelle erreicht oder diese übersteigt und wobei die erste Temperaturschwelle abhängig von dem Temperaturausbreitungssignal ist.
Elektronische Schaltung nah Anspruch 1, bei dem die Temperaturausbreitungsdetektionsschaltung außerdem einen zweiten Temperatursensor (5) aufweist, wobei der zweite Temperatursensor (5) ein zweites Sensorelement aufweist, das an einer zweiten Position (P2) beabstandet zu der ersten Position (P1) angeordnet ist, und wobei der zweite Temperatursensor (5) dazu ausgebildet ist, ein zweites Temperatursignal (S_T2) zur Verfügung zu stellen, das eine Temperatur in der zweiten Position (P2) repräsentiert.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 2, bei der die Temperaturausbreitungsdetektionsschaltung dazu ausgebildet ist, das Temperaturausbreitungssignal abhängig von einer Differenz zwischen dem ersten Temperatursignal (S_T1) und dem zweiten Temperatursignal (S_T2) zu erzeugen.
Elektronische Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterkörper (100) einen ersten aktiven Bereich (11) aufweist, in dem der elektronische Schalter (1) integriert ist, wobei der erste Temperatursensor (4) in dem ersten aktiven Bereich angeordnet ist und wobei der zweite Temperatursensor (5) außerhalb des ersten aktiven Bereichs abgeordnet ist.
Elektronische Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Temperaturschutzschaltung außerdem einen dritten Temperatursensor mit einem dritten Sensorelement aufweist, der an einer dritten Position (P3) beabstandet zu der ersten Position (P1) und der zweiten Position (P2) angeordnet ist, wobei der dritte Temperatursensor dazu ausgebildet ist, ein drittes Temperatursignal (S_T3) zu erzeugen, das eine Temperatur an der dritten Position (P3) repräsentiert, wobei die Temperaturschutzschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, den elektronischen Schalter (1) auszuschalten, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur an der ersten Position (P1) und eine Temperatur an der dritte Position (P3) eine zweite Temperaturschwelle erreicht oder übersteigt.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 5, wobei der dritte Temperatursensor außerhalb des aktiven Bereichs (11) angeordnet ist und weiter beabstandet zu dem aktiven Bereich angeordnet ist als der zweite Temperatursensor (5).
Elektronische Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zweite Temperaturschwelle abhängig ist von dem Temperaturausbreitungssignal.
Elektronische Schaltung nach einem der Ansprühe 2 bis 7, wobei die Temperaturausbreitungsdetektionsschaltung dazu ausgebildet ist, das Temperaturausbreitungssignal abhängig von einer Differenz zwischen dem ersten Temperatursignal (S_T1) und dem zweiten Temperatursignal (S_T2) zu erzeugen.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 8, wobei die Temperaturschutzschaltung dazu ausgebildet ist, die Temperaturschwelle zu reduzieren, wenn die Differenz zwischen dem ersten Temperatursignal (S_T1) und dem zweiten Temperatursignal (S_T2) ansteigt und/oder wenn die Differenz zwischen dem ersten Temperatursignal (S_T1) und dem zweiten Temperatursignal (S_T2) eine Temperaturdifferenzschwelle erreicht oder diese übersteigt.
Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Temperaturausbreitungsdetektionsschaltung dazu ausgebildet ist, das Temperaturausbreitungssignal abhängig von einer Differenz zwischen dem zweiten Temperatursignal (S_T2) und dem dritten Temperatursignal (S_T3) zu erzeugen.
Elektronische Schaltung nach Anspruch 10, wobei die Temperaturschutzschaltung dazu ausgebildet ist, die erste Temperaturschwelle zu verringern, wenn die Differenz zwischen dem zweiten Temperatursignal (S_T2) und dem dritten Temperatursignal (S_T3) ansteigt und/oder wenn die Differenz zwischen dem zweiten Temperatursignal (S_T2) und dem dritten Temperatursignal (S_T3) eine Temperaturdifferenzschwelle erreicht oder diese übersteigt.
Elektronische Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der elektronische Schalter (1) einen MOSFET aufweist.
Elektronische Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das erste Sensorelement als Diode, als Widerstand oder als Bipolartransistor ausgebildet ist.
Verfahren zum Ansteuern eines elektronischen Schalters (1), der in einem Halbleiterkörper integriert ist, wobei das Verfahren aufweist: Messen einer ersten Temperatur (T1) an einer ersten Position (P1) des Halbleiterkörpers (100); Detektieren einer Temperaturausbreitung in dem Halbleiterkörper (100); und Ausschalten des elektronischen Schalters (1) wenn die Temperatur an der ersten Position (P1) eine erste Temperaturschwelle erreicht oder diese übersteigt, wobei die erste Temperaturschwelle abhängig von der detektierten Temperaturausbreitung eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 14, das weiterhin aufweist: Messen einer zweiten Temperatur (T2) an einer zweiten Position (P2) des Halbleiterkörpers beabstandet zu der ersten Position (P1).
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Detektieren der Temperaturausbreitung aufweist: Auswerten einer Differenz zwischen der ersten Temperatur (T1) und der zweiten Temperatur (T2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der Halbleiterkörper (100) einen ersten aktiven Bereich (11) aufweist, in dem der elektronischer Schalter (1) integriert ist, wobei die erste Position (P1) innerhalb des ersten aktiven Bereichs (11) liegt und wobei die zweite Position (P2) außerhalb des aktiven Bereichs (11) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, das weiterhin aufweist: Messen einer dritten Temperatur (T3) an einer dritten Position (P3) beabstandet zu der ersten Position (P1) und der zweiten Position (P2); und Ausschalten des elektronischen Schalters (1), wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten Temperatur (T1) und der zweiten Temperatur (T2) eine zweite Temperaturschwelle erreicht oder diese übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die dritte Position (P1) außerhalb des ersten aktiven Bereichs (11) und weiter beabstandet zu dem ersten aktiven Bereich (11) als die zweite Position (P2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die zweite Temperaturschwelle abhängig von der detektierten Temperaturausbreitung eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei das Detektieren der Temperaturausbreitung das Auswerten einer Differenz zwischen der ersten Temperatur (T1) und der zweiten Temperatur (T2) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die erste Temperaturschwelle erhöht wird, wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur (T1) und der zweiten Temperatur (T2) ansteigt und/oder wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur (T1) und der zweiten Temperatur (T2) die Temperaturdifferenzschwelle erreicht oder diese übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem das Detektieren der Temperaturausbreitung aufweist: Auswerten einer Differenz zwischen der zweiten Temperatur (T2) und der dritten Temperatur (T3).
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die erste Temperaturschwelle erhöht wird, wenn die Differenz zwischen der zweiten Temperatur (T2) und der dritten Temperatur (T3) ansteigt und/oder wenn die Differenz zwischen der zweiten Temperatur (T2) und der dritten Temperatur (T39) die Temperaturdifferenzschwelle erreicht oder diese übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, bei dem der elektronische Schalter einen MOSFET aufweist.