DE3853134T2

DE3853134T2 - Überwachung einer abschaltbaren Halbleitervorrichtung.

Info

Publication number: DE3853134T2
Application number: DE3853134T
Authority: DE
Inventors: Georges Robert Eugene Lezan; Loren Haines Walker
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2008-11-23
Also published as: US4775925A; DE3853134D1; CA1306773C; JPH022205A; EP0318250A3; EP0318250B1; EP0318250A2

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Steuerung von Abschalt-Steuerhalbleitervorrichtungen.
Viele Leistungswandler- und Steuersysteme, die gegenwärtig verwendet werden, benutzen Halbleiter-Vorrichtungen des Typs, der im allgemeinen als Abschalt-Steuerhalbleiter bezeichnet werden. Diese Halbleiter-Vorrichtungen weisen zwei allgemeine Typen auf, nämlich Leistungs-Transistoren und Gate-Abschaltthyristoren (GTOs). Zwar ist der GTO vorherrschender in heutigen Anwendungsfällen, insbesondere in Anwendungsfällen mit höherer Leistung, aber beide Vorrichtungstypen haben die gemeinsamen Attribute von drei Elektroden, die, auch wenn die üblicherweise verwendete Terminologie variieren kann, im Prinzip eine Anode, eine Kathode und eine Steuerelektrode aufweisen, die häufig als ein Gate bezeichnet wird. Diese Vorrichtungen werden leitend gemacht (durchgeschaltet) durch einen ersten Signaltyp (normalerweise positiv) und nichtleitend gemacht (gesperrt) durch einen zweiten Signaltyp (gewöhnlich negativ). Die Größe des Signals, die zum Sperren einer Vorrichtung erforderlich ist, kann jedoch, und insbesondere im Fall des GTO, viele Male (z.B. 25 bis 30) größer sein als das Signal, das zum Durchschalten der Vorrichtung erforderlich ist. Aus diesem Grund treten die größeren Probleme normalerweise mit dem Sperren dieser Vorrichtungen auf.
In vielen Anwendungsfällen des Abschalt-Steuerhalbleiters ist es wünschenswert, den existierenden Wert der Spannung am Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode zu kennen. Ein üblicher Zweck ist der, den Leitfähigkeitszustand der Halbleitervorrichtung für Steuerzwecke und für Alarm- oder Abschaltzwecke zu ermitteln, wenn die Vorrichtung zu einer unrichtigen Zeit leitend ist. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist in US-A-4 641 231 "Apparatus and Method for Failure Testing of a Control Turn-Off Semiconductor" von Loren H. Walker und Georges R. Lezan zu finden, und dieses Patent wird durch diese Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung aufgenommen. Dieses Patent beschreibt ein typisches Leistungswandlerschema, bei dem zwei Halbleiter in einer Reihenschaltung (üblicherweise als ein Schenkel bezeichnet) zwischen den Sammelleitern von einer Gleichstromquelle verbunden sind. Wie in diesem Patent dargestellt ist, hat der üblicherweise verwendete dreiphasige Wandler drei Schenkel, die jeweils zwischen negativen und positiven Gleichspannungs-Sammelleitern zueinander parallel geschaltet sind. Die Halbleiter der Schenkel werden in einer vorbestimmten Reihenfolge oder Sequenz leitend gemacht, um die elektrische Wechselspannungsleistung zu steuern, die von der Sammelleitung zu einer Last geliefert wird. Wenn beide Halbleiter in irgendeinem Schenkel gleichzeitig leitend werden, ist offensichtlich, daß ein Kurzschluß zwischen den zwei Sammelleitern besteht, der eine Beschädigung an der Last, der Leistungsquelle und/oder den Halbleiter-Vorrichtungen selbst zur Folge haben kann.
Das vorgenannte Patent verwendet die Spannung am Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode in einem Schema, wie es gerade beschrieben wurde. In diesem Patent wird eine Treiberschaltung (Treiber) verwendet, um der Steuerelektrode (Gate von einem GTO) negative Signale zuzuführen, um die Vorrichtung nichtleitend zu machen. Es wird angenommen, daß die Spannung am Ausgang des Treibers die gleiche ist wie die Spannung am Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode der Vorrichtung selbst. Der Wert dieses Signals wird direkt mit einer festen Referenzspannung verglichen, um den Leitfähigkeitszustand der Vorrichtung zu ermitteln. Das heißt, wenn die abgetastete Spannung dieses Übergangs einen Wert überschreitet, ist dies eine Anzeige von einer guten Vorrichtung und einem nichtleitenden oder gesperrten Zustand. Diese Anzeige gestattet in dem in diesem Patent beschriebenen System, daß die andere Halbleiter-Vorrichtung oder GTO des Schenkels durchgeschaltet wird. In Vorrichtungen mit relativ kleinen Nennströmen ist dieses direkte Abtastsystem, wie es in dem Patent angegeben wird, vollständig richtig, weil der Spannungsabfall aufgrund von Leiterinduktivität relativ klein ist bei den kleineren Strömen, die zum Steuern des GTO erforderlich sind. Tatsächlich jedoch wird häufig eine Induktivität zu der Treiberschaltung hinzugefügt, um die Geschwindigkeit der Stromänderung (d.h. di/dt) zu begrenzen und den GTO zu schützen. Bei Vorrichtungen mit höheren Nenndaten hat jedoch die Größe des Stromsignals, das zum Sperren der Vorrichtung erforderlich ist (beispielsweise 700 Ampere) einen Spannungsabfall über der Leiterinduktivität (L di/dt) zur Folge, die so groß sein kann, daß der wahre Wert der Spannung von der Steuerelektrode zur Kathode verwischt wird, wenn die Spannung am Ausgang der Treiberschaltung betrachtet wird. Es ist zwar möglich, einen getrennten Satz von Leitern allein zu Zwekken der Spannungsabtastung zu verwenden, dies ist aber häufig nicht praktikabel aufgrund der besonderen physikalischen Konfiguration der Vorrichtung und/oder der Struktur der Wärmensenken, die der Vorrichtung zugeordnet sind.
Ein weiteres Problem mit höheren Nenndaten aufweisenden Systemen ist, daß die Leiterinduktivität die Änderungsgeschwindigkeit in dem Strom (di/dt) für jede gegebene Spannung der Treiberschaltung streng begrenzt. Zwar sorgt die Verwendung einer höheren Spannung der Treiberschaltung für ein ausreichendes di/dt zum Sperren, aber wenn diese höheren Spannungen über dem Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode verbleiben können, wenn der Halbleiter nichtleitend gemacht worden ist, kann die Vorrichtung aufgrund einer übermäßigen Rückwärts-Lawinenspannung zerstört werden.
EP-A-0 206 087 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen des Sperrzustandes von einem GTO, bei denen ein digitales Signal, das den Sperrzustand angibt, nach dem Auftreten eines Abschalt-Steuersignals erzeugt wird, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Gate-Stroms des GT0 einen positiven oberen Schwellenwert überschreitet, der die erfolgreiche Sperrung bzw. Abschaltung charakterisiert. Dieses digitale Signal, das von dem Gate-Strom abgeleitet wird, wird mit einem anderen digitalen Signal logisch verknüpft, das von dem Abschalt-Steuersignal abgeleitet wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen der Spannung am Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode von einer Abschalt- Steuerhalbleitervorrichtung zu schaffen.
Ein Aspekt schafft ein Schema, um die Spannung am Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode von einer Abschalt- Steuerhalbleitervorrichtung durch Messung entfernt von dem tatsächlichen Übergang zu ermitteln.
Ein anderer Aspekt ermittelt die Spannung des Überganges von der Steuerelektrode zur Kathode von einer Abschalt- Steuerhalbleitervorrichtung durch die Einstellung der auftretenden Spannung durch den Spannungsabfall in den Leitern zu den Elektroden des Überganges.
Ein weiterer Aspekt ermittelt die Spannung am Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode von einer Steuerabschaltvorrichtung und verwendet diese Ermittlung, um die Leistung zur Steuerelektrode der Vorrichtung zu steuern, um eine Sperrung bzw. Abschaltung besser zu gewährleisten, während die Vorrichtung vor übermäßiger Rückwärts-Lawinenspannung geschützt wird.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 und einer Einrichtung gemäß den Merkmalen von Anspruch 12. Eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens gemäß Figur 1 ist durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 3 angegeben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein erstes Spannungssignal erzeugt, das zu der Spannung des Steuersignals zur Steuerelektrode am Ausgang von einer Treiberschaltung proportional ist, die dieses Steuersignal liefert. Es wird weiterhin ein zweites Spannungssignal proportional zu dem Spannungsabfall erzeugt, der durch den Leiter oder die Leiter existiert, die dieses Steuersignal übertragen. Das zweite Spannungssignal wird mit dem ersten verknüpft, beispielsweise durch Subtrahieren, um ein drittes Spannungssignal zu erzielen, das zu der tatsächlichen Spannung am Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode proportional ist. Dieses dritte Spannungssignal kann in einem Schema zum Schützen und/oder Steuern des Betriebs von anderen Vorrichtungen innerhalb des Systems verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das dritte Spannungssignal verwendet, um die Größe der Leistung des Spannungssignals zu steuern, das von einer Treiberschaltung zugeführt wird, um die anfängliche Verwendung von einer höheren Spannung zu gestatten, um eine Sperrung besser sicherzustellen, während anschließend die Vorrichtung vor einer übermäßigen Rückwärts-Lawinenspannung geschützt wird.
Ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung kann anhand der folgenden darstellenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gewonnen werden, in denen:
Figur 1 ein schematisches Diagramm ist und die vorliegende Erfindung in einem bevorzugten physikalischen Ausführungsbeispiel darstellt, und
Figur 2 Kurvenformen zeigt, die beim Verständnis und der Arbeitsweise der in Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung hilfreich ist.
In Figur 1 ist die Schaltungsanordnung von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Abschalt-Steuerhalbleitervorrichtung 10, die als ein GTO dargestellt ist, weist eine Anode A, eine Kathode K und eine Steuerelektrode oder ein Gate G auf. Die GT0 10 ist durch Leiter 11 und 13 zwischen eine positive Sammelleitung 12 und eine negative Sammelleitung 14 geschaltet. Wie es üblich und durch die Unterbrechung in der Leitung 13 zwischen der Kathode K und der Sammelleitung 14 gezeigt ist, können andere Vorrichtungen und Schaltungsanordnungen in dem Stromkreis mit der GTO 10 vorhanden sein. Normalerweise würden in einem mehrphasigen Leistungswandlersystem eine oder mehr zusätzliche Vorrichtungen mit der Vorrichtung 10 in Reihe geschaltet sein. Die GTO 10 ist durch zwei Leiter 18 und 20 mit einer Treiberschaltung 16 verbunden. Die Treiberschaltung 16 dient bei der Antwort auf Eingangssignale auf einer Eingangsleitung 24 und auch einer Leitung 46, wie es nachfolgend beschrieben wird, dazu, Steuersignale an den Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode anzulegen, um die Vorrichtung 10 selektiv in die leitenden (eingeschalteten) und nichtleitenden (ausgeschalteten) Zustände zu bringen. Wie allgemein bekannt ist, wird in einem typischen Anwendungsfall ein positives Signal der richtigen Größe bzw. Amplitude auf der Leitung 18 zur Gate-Elektrode G die GTO leitend machen, während das Anlegen eines geeigneten negativen Signals an diese Leitung die Vorrichtung nichtleitend machen wird. (Üblicherweise ist ein Signal mit einer viel größeren Amplitude erforderlich, um die Vorrichtung zu sperren, als um zu durchzuschalten; beispielsweise liegt ein Verhältnis in dem Bereich von etwa 25-30 zu 1.) Die exakte Natur der Treiberschaltung ist für die vorliegende Erfindung nicht wichtig und sie kann irgendeine geeignete, in der Technik übliche Form haben. Ein bekannter Typ einer Treiberschaltung enthält elektronische Schaltvorrichtungen, wie beispielsweise Feldeffekt-Transistoren (FETs), die als Antwort auf Eingangsbefehle dazu dienen, Sammelleitungen mit den Leitern 18 und 20 zu verbinden. Typisch ist in Übereinstimmung mit der vorstehenden Erörterung die Spannung des positiven Sammelleiters kleiner als die Spannung des negativen Sammelleiters. Äußerst wichtig ist jedoch, daß die Treiberschaltung die Stromerfordernisse der relativen negativen und positiven Gate-Signale des früher beschriebenen Verhältnisses erfüllen muß. Wie besser verstanden werden wird, wenn diese Beschreibung fortschreitet, kann die Treiberschaltung 16, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zwei unterschiedliche Spannungspegel (Sammelleitungen) für den Sperr- bzw. Abschaltbetrieb enthalten.
In einem gestrichelten Kästchen 22 bzw. in den Leitungen 18 und 20 sind zwei Induktivitäten LG und LK enthalten. Diese Induktivitäten existieren nicht tatsächlich als diskrete Größen, wie es gezeigt ist, sondern sie sind entlang der Länge der Leitungen verteilt, die die Treiberschaltung 16 mit den entsprechenden Elektroden der Vorrichtung 10 verbinden. Punkte D und C am Ausgang der Treiberschaltung 16 sind als Referenzpunkte für verschiedene Signale bezeichnet, die noch zu beschreiben sind. Der Punkt D auf der Leitung 18 ist der Referenzpunkt für Ausgangsspannungen der Treiberschaltung zu dem logischen Ground-Punkt C auf der Leitung 20.
Von einem Stromwandler 34 ist das eine Ende mit dem Leiter 20 verbunden und ist um den Leiter 18 herum angeordnet, um auf darin fließende Ströme anzusprechen. Der Stromwandler 34 ist vorzugsweise von dem "Miniatur"-Typ und hat einen hohen Erregerstrom, so daß er so betrachtet werden kann, daß er eine sekundäre Spannung erzeugt, die ein Maß der Stromänderungsgeschwindigkeit in der Leitung 18 ist (d.h. di/dt). Der Stromwandler 34 kann beispielsweise ein Luftkern- oder Ferritkern-Typ sein, wobei der Luftkern-Typ bevorzugt ist, da ein Ferritkern-Wandler, unter gewissen Umständen, Sättigungseigenschaften haben könnte, die eine zusätzliche Schaltungsanordnung zu Rücksetzzwecken erfordern würden. Das andere Ende des Stromwandlers 34 ist durch einen Stellwiderstand 32 mit einem Knoten 38 der Schaltungsanordnung verbunden. Die Ausgangsgröße des Stromwandlers 34 ist eine Spannung proportional zu der Änderungsgeschwindigkeit diG des Gate-Stroms im Leiter 18.
Eine zweite Verbindung mit dem Knoten 38, durch einen Widerstand 28, der mit dem Knoten 36 auf dem Gate-Leiter 18 verbunden ist, liefert ein Signal zum Knoten 38, das die Ausgangsspannung der Treiberschaltung darstellt. Der Knoten 38 ist weiterhin durch einen Widerstand 30 mit Logik-Ground verbunden.
Das Widerstands-Netzwerk, das durch die Widerstände 28, 30 und 32 gebildet ist, ist das Summier-Netzwerk, das die Ausgangsspannung der Treiberschaltung mit dem Signal proportional zu der Änderungsgeschwindigkeit des Gatestroms (diG) verknüpft und somit am Knoten 38 eine Spannung rekonstruiert, die zu der augenblicklichen Steuerelektroden/Kathoden-Spannung der GTO 10 proportional ist. Durch richtiges Einstellen des Wertes des Widerstandes 32 in Bezug auf den Wert des Widerstandes 28 kann die Verstärkung bzw. der Gewinn des Netzwerkes 32, 28, 30 so gemacht werden, daß die Spannung am Knoten 38 die gleiche Wellenform hat wie die Spannung am Übergang von Gate zur Kathode der GTO 10. Ein Weg zum Herbeiführen der Einstellung des Widerstandes 32 besteht darin, beispielsweise durch ein Oszilloskop die Spannung am Knoten 38 zu beobachten. Der Wert des Widerstandes 32 wird für eine gegebene Konfiguration der Treiberschaltung und der Leiter im wesentlichen eine Konstante sein und erfordert, wenn er einmal eingestellt ist, keine häufige Einstellung. Es sei bemerkt, daß die Einstellung des Widerstandes 32 nicht sehr kritisch ist.
Das Signal am Knoten 38, die Darstellung der Spannung am Übergang von der Steuerelektrode zur Kathode, wird als die eine Eingangsgröße an einen Komparator 40 angelegt. Die andere Eingangsgröße des Komparators 40, die über eine Leitung 42 angelegt wird, ist eine feste Spannung von einer Referenzquelle -V&sub1;. Der Wert der Spannung -V&sub1; beträgt normalerweise etwa eine Hälfte der Rückwärts-Lawinenspannung der GTO 10. Wenn die Steuerelektroden/Kathoden-Spannung, die am Knoten 38 dargestellt ist, kleiner wird als -V&sub1;, dann liefert der Komparator 40 ein Ausgangssignal auf der Leitung 44, das angibt, daß die GTO nichtleitend gemacht worden ist. Dieses Signal kann beispielsweise dazu verwendet werden, anzugeben, daß es nun sicher ist, andere Vorrichtungen zu zünden, die mit der Vorrichtung 10 in Reihe geschaltet sind, ohne, wie es in Figur 1 dargestellt ist, einen Kurzschluß zwischen den Sammelleitungen 12 und 14 hervorzurufen. Die Ausgangsgröße an der Leitung 44 entspricht direkt der Ausgangsgröße der Komparatoren (30, 32), die in der eingangs genannten US-A-4 641 231 gezeigt sind, und diese Ausgangsgröße auf der Leitung 44 kann für die Zwecke verwendet werden, die in diesem Patent definiert sind.
Die Ausgangsgröße des Koinparators 40 wird auch, über eine Leitung 46, der Treiberschaltung 16 zugeführt. Dieses Signal wird gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dazu verwendet, die Ausgangsgröße der Treiberschaltung 16 von einem Anfangswert, der angemessen war, um für ein ausreichendes di/dt zu sorgen, um die GTO nichtleitend zu machen (der aber, wenn er beibehalten wird, diese Vorrichtung beschädigen kann), auf einen Wert zu verkleinern, der sicher ist für ein stationäres Anlegen an die Vorrichtung 10. Dieses Merkmal erfordert, wie es vorstehend ange geben wurde, ein duales negatives Ausgangsvermögen aus der Treiberschaltung 16 und wird besser verständlich in Verbindung mit Figur 2.
Die Kurven in Figur 2 stellen die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 und das Verfahren von einem Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Wie in Figur 2, dem oberen Verlauf, gezeigt ist, ist die Kurvenform VD die Ausgangsgröße der Treiberschaltung, wie sie am Punkt D auf der Leitung 18 gesehen wird. Die Kurvenform VGK, die in dicken gestrichelten Linien gezeigt ist, stellt die tatsächliche Spannung über dem Steuerelektroden/Kathoden-Übergang der GT0 10 dar. Die Differenz zwischen diesen zwei Spannungen würde die Spannung sein, die über den verteilten Leitungs- Induktivitäten LG und LK abfällt. Vor der Zeit t&sub1; ist das Signal VD positiv, womit ein leitender Zustand der GTO angezeigt wird. Zur Zeit t&sub1; initiiert die Treiberschaltung ein Abschaltsignal und legt somit eine große negative Spannung an die Steuerelektrode (Gate) der Vorrichtung 10 an. Diese große negative Spannung bewirkt eine schnelle Änderungsgeschwindigkeit (negative) in dem Gate-Strom (IG), wie es in dem mittleren Verlauf von Figur 2 gezeigt ist. Zur Zeit t&sub2; verkleinert sich die Steuerelektroden/Kathoden- Spannung (VGK) plötzlich auf einen Wert VA, der negativen Lawinenspannung des Steuerelektroden/Kathoden-Überganges. Diese VA Spannung wird als das Signal gesehen, das in dem Knoten 38 (Figur 1) auftritt und an den Komparator 40 angelegt wird, der diesen Spannungsanstieg detektiert und, über die Leitung 46, ein Signal an die Gate-Treiberschaltung 16 sendet, das dem Gate-Treiber den Befehl gibt, die Rückwärts-Treiberspannung auf dem Leiter 18 auf einen gewissen kleineren Wert zu senken; beispielsweise einen Wert, der etwas kleiner als die Gate-Lawinenspannung VA ist. Zur Zeit t&sub3; spricht die Treiberschaltung 16 auf den Befehl auf der Leitung 46 an und senkt die Spannung VD auf diesen Wert. Die Zeit zwischen den Zeiten t&sub2; und t&sub3; sollte bei dem Aufbau der Treiberschaltung minimiert sein. Das heißt, die Antwortzeit der Schaltungsanordnung 16 sollte so schnell wie praktikabel sein.
Der mittlere Verlauf in Figur 2 zeigt die Wellenform des Gate-Stroms IG. Es ist zu sehen, daß er in der Rückwärtsrichtung zwischen den Zeiten t&sub1; und t&sub2; schnell ansteigt unter dem Einfluß der großen negativen Spannung VD. Zur Zeit t&sub2; verkleinert die Gegen-EMK, die durch die Lawinenspannung der GTO eingeführt wird, die Änderungsgeschwindigkeit in IG (Periode t&sub2; bis t&sub3;). Zur Zeit t&sub3; wird die Treiberspannung VD kleiner als die Rückwärts-Lawinenspannung, und der Sinn der Änderungsgeschwindigkeit von IG kehrt sich um. Zur Zeit t&sub4; paßt sich der Rückwärts-Gatestrom dem sogenannten "Endstrom" der GTO an und die GTO steuert ihren eigenen Gate- Strom während der Periode t&sub4; und t&sub5;. (Der Endstrom ist der Anoden/Steuerelektroden-Strom, nachdem der Anoden/Kathoden- Strom der GTO auf Null gesenkt worden ist). Zur Zeit t&sub6; kann die verkleinerte VD Spannung entfernt werden, weil der Endstrom auf Null gegangen ist. Ob diese harte Spannung entfernt wird oder nicht, ist jedoch im Prinzip unwichtig, denn wenn diese Spannung, wie es nach der Zeit t&sub3; gezeigt ist, kleiner ist als die Lawinenspannung der Vorrichtung, entsteht kein Schaden, wenn diese Spannung bestehen bleibt. Wenn die Spannung entfernt wird, wird jedoch die Zeit t&sub6; die minimale Ausschalt-Signalzeit für die Treiberschaltung 16. Nach der Zeit t&sub6; besteht kein Bedarf, die Ausgangsgröße der Treiberschaltung zu verändern, wenn nicht die Hauptsteuerungen erfordern, daß die GTO wieder durchgeschaltet wird.
Der untere Verlauf in Figur 2 ist das Stromänderungsgeschwindigkeitssignal diG, wie es über dem Stromwandler 34 erscheint. Gemäß der vorstehenden Erläuterung stellt dieses Signal den Spannungsabfall über den Leitungsinduktivitäten (LG und LK) dar. Das Signal VGK wird durch Subtrahieren des Signals diG gemäß dem unteren Verlauf von dem Signal VD des oberen Verlaufes abgeleitet. Diese Subtraktion wird durch das Widerstands-Summiernetzwerk, den Widerständen 28, 30 und 32 in Figur 1, herbeigeführt.
Als ein Sicherheitsmerkmal, um eine Beschädigung an der Halbleitervorrichtung 10 zu verhindern, könnte die Treiberschaltung 16 ein Zeitsteuermerkmal aufweisen, das die Zeit begrenzen würde, während der die große negative Spannung (VD), die zwischen den Zeiten t&sub1; und t&sub2; gezeigt ist, an die Vorrichtung 10 angelegt ist.

Claims

1. Verfahren zum Ermitteln bei einer Abschalt-Steuerhalbleitervorrichtung (10), die eine Anode (A), eine Kathode (K) und eine Steuerelektrode (G) aufweist, der bestehenden Spannung zwischen der Steuerelektrode (G) und der Kathode (K), die aus dem Anlegen von Steuersignalen von einer Treiberschaltung (16) resultiert, um den Leitfähigkeitszustand der Halbleitervorrichtung (10) zu verändern, enthaltend die Schritte:

a) Erzeugen eines ersten Spannungssignals proportional zu der Spannung des Steuersignals am Ausgang der Treiberschaltung (16);

b) Erzeugen eines zweiten Spannungssignals proportional zu dem Spannungsabfall, der an Leitern (18, 20) existiert, die das Steuersignal von der Treiberschaltung (16) zur Steuerelektrode (G) und der Kathode (K) übertragen; und

c) Verknüpfen der ersten und zweiten Spannungssignale zur Erzeugung eines dritten Spannungssignals (38) proportional zu der bestehenden Spannung zwischen der Steuerelektrode (G) und der Kathode (K).

2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner den Schritt enthaltend, daß das dritte Spannungssignal mit einem einen vorbestimmten Wert aufweisenden Referenzsignal verglichen wird, um ein Ausgangssignal (44) zu entwickeln, das den Leitfähigkeitszustand der Halbleitervorrichtung (10) angibt.

3. Verfahren zum Steuern des Betriebs von einer Abschalt-Steuerhalbleitervorrichtung (10), die eine Anode (A), eine Kathode (K) und eine Steuerelektrode (G) mit entsprechenden Übergängen dazwischen aufweist, enthaltend:

a) selektives Liefern eines Steuersignals von einer ersten Größe durch Leiter (18, 20) an den Übergang zwischen Steuerelektrode (G) und Kathode (K), um den Halbleiter (10) nichtleitend zu machen;

b) Erzeugen eines ersten Spannungssignals proportional zu der Spannung des Steuersignals;

c) Erzeugen eines zweiten Spannungssignals proportional zu dem Spannungsabfall, der auf den Leitern (18, 20) besteht;

d) Verknüpfen der ersten und zweiten Spannungssignale zur Lieferung eines dritten Spannungssignals proportional zu der tatsächlichen Spannung am Übergang von der Steuerelektrode (G) zur Kathode (K);

e) Vergleichen des dritten Spannungssignals mit einem eine vorbestimmte Größe aufweisenden Referenzsignal (-V&sub1;) um ein Ausgangssignal (44) zu entwickeln, das einen nichtleitenden Zustand der Halbleitervorrichtung (10) darstellt; und

f) Verkleinern des Wertes des Steuersignals auf eine zweite Größe bei dem Ausgangssignal.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der vorbestimmte Wert des Referenzsignals etwa die Hälfte des Wertes der Rückwärts-Lawinendurchbruchspannung der Halbleitervorrichtung (10) beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die vorbestimmte Größe des Referenzsignals etwa die Hälfte des Wertes der Rückwärts-Lawinendurchbruchspannung des Überganges von der Steuerelektrode (G) zur Kathode (K) beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die erste Größe des Steuersignals größer als und die zweite Größe des Steuersignals kleiner als die Rückwärts-Lawinendurchbruchspannung des Überganges von der Steuerelektrode (G) zur Kathode (K) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Größe des Steuersignals größer als und die zweite Größe des Steuersignals kleiner als die Rückwärts-Lawinendurchbruchspannung des Überganges von der Steuerelektrode (G) zur Kathode (K) ist und wobei die zweite Größe des Steuersignals einen größeren Wert hat als die vorbestimmte Größe des Referenzsignals.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zweite Spannungssignal bei einem Stromwert des Steuersignals erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Spannungsabfall durch Induktivität (LG, LK) der Leiter hervorgerufen wird.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ersten, zweiten und dritten Spannungssignale in Bezug auf eine Logiksystem-Ground (C) festgelegt werden.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verknüpfungsschritt beinhaltet, daß ein Wert des zweiten Spannungssignals von einem Wert des ersten Spannungssignals subtrahiert wird.

12. Einrichtung zum Ermitteln bei einer Abschalt- Steuerhalbleitervorrichtung (10), die eine Anode (A), eine Kathode (K) und eine Steuerelektrode (G) mit entsprechenden Übergängen dazwischen aufweist, der existierenden Spannung zwischen der Steuerelektrode (G) und der Kathode (K), enthaltend:

a) eine Treiberschaltung (16) zum selektiven Liefern eines Abschalt-Steuerspannungssignals durch Leiter (18, 20) an den Übergang von der Steuerelektrode (G) zur Kathode (K), um die Halbleitervorrichtung (10) nichtleitend zu machen;

b) eine Einrichtung (28, 36), um ein erstes Spannungssignal proportional zur Spannung des Abschalt-Steuersignals von der Treiberschaltung (16) zu entwickeln;

c) eine Einrichtung (34), um ein zweites Spannungssignal proportional zu dem Spaannungsabfall zu entwickeln, der auf den Leitern (18, 20) existiert; und

d) eine Einrichtung (30, 32) zum Verknüpfen der ersten und zweiten Spannungssignale, um ein drittes Spannungssignal proportional zu der tatsächlichen Spaannung von der Steuerelektrode (G) zur Kathode (K) zu liefern.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung zum Entwickeln des zweiten Spannungssignals einen Stromwandler (34) aufweist zum Abtasten eines Stromwertes in dem Leiter zu der Steuerelektrode (G).

14. Einrichtung nach Anspruch 13, wobei der Stromwandler (34) ein Luftkernwandler ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Verknüpfungseinrichtung eine Widerstandsschaltung aufweist, die einen Stellwiderstand (32) in einem Stromkreis mit dem Stromwandler (34) enthält, wodurch das zweite Spannungssignal eingestellt werden kann durch Verändern des Widerstandswertes des Widerstandes (32).

16. Einrichtung nach Anspruch 12, 13, 14 oder 15 wobei der Spannungsabfall durch Induktivität (LG, LK) in den Leitern (18, 20) hervorgerufen wird.

17. Einrichtung nach Anspruch 12, 13, 14, 15 oder 16, wobei ferner eine Einrichtung (40) vorgesehen ist, um das dritte Spannungssignal mit einem Referenzsignal zu vergleichen, das einen vorbestimmten Wert hat, und um ein Ausgangssignal zu liefern, wenn das dritte Spannungssignal größer als das Referenzsignal ist, wobei das Ausgangssignal den Leitfähigkeitszustand der Halbleitervorrichtung (10) angibt.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, wobei die Treiberschaltung (16) selektiv ein Abschalt-Steuersignal mit einer ersten Größe und mit einer zweiten Größe mit einem kleineren Wert als der ersten Größe liefert, und wobei ferner eine Einrichtung (46) vorgesehen ist, um das Ausgangssignal an die Treiberschaltung (16) zu liefern, damit die Treiberschaltung (16) ihr Steuersignal von der ersten auf die zweite Grüöße umschaltet.

19. Einrichtung nach Anspruch 17, wobei die erste Größe des Steuersignals größer als die Rückwärts- Lawinendurchbruchspannung des Überganges von der Steuerelektrode (G) zur Kathode (K) ist und die zweite Größe des Steuersignals kleiner als die Rückwärts-Lawinendurchbruchspannung ist.