FR3068475A1 - Dispositif de mesure par la luminescence de la degradation thermique du chemin de refroidissement de composants electroniques de puissance - Google Patents

Dispositif de mesure par la luminescence de la degradation thermique du chemin de refroidissement de composants electroniques de puissance Download PDF

Info

Publication number
FR3068475A1
FR3068475A1 FR1855620A FR1855620A FR3068475A1 FR 3068475 A1 FR3068475 A1 FR 3068475A1 FR 1855620 A FR1855620 A FR 1855620A FR 1855620 A FR1855620 A FR 1855620A FR 3068475 A1 FR3068475 A1 FR 3068475A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
component
semiconductor
degradation
brightness
current
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.)
Granted
Application number
FR1855620A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3068475B1 (fr
Inventor
Jan Homoth
Jonathan Winkler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of FR3068475A1 publication Critical patent/FR3068475A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3068475B1 publication Critical patent/FR3068475B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • G01R31/2644—Adaptations of individual semiconductor devices to facilitate the testing thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • 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
    • G01R31/265—Contactless testing
    • G01R31/2656—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • 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
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2856—Internal circuit aspects, e.g. built-in test features; Test chips; Measuring material aspects, e.g. electro migration [EM]
    • 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
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2851—Testing of integrated circuits [IC]
    • G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
    • G01R31/2872—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation
    • G01R31/2874—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to temperature
    • G01R31/2877—Environmental, reliability or burn-in testing related to electrical or environmental aspects, e.g. temperature, humidity, vibration, nuclear radiation related to temperature related to cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Dispositif (10) de conversion de l'énergie électrique comprenant un commutateur à composant semi-conducteur (100), refroidi par un chemin de refroidissement et un dispositif (200) pour déterminer la dégradation du chemin de refroidissement à l'aide d'un courant d'intensité prédéfinie traversant le composant. Le composant semi-conducteur (100) comprend une matière semi-conductrice (120) à activité optique, générant une lumière de luminosité en fonction de la température lorsque le composant semi-conducteur (100) est traversé par un courant d'intensité prédéfinie. Le dispositif (200) pour déterminer la dégradation comprend un capteur de luminosité (210) pour saisir la luminosité.

Description

Dispositif (10) de conversion de l'énergie électrique comprenant un commutateur à composant semi-conducteur (100), refroidi par un chemin de refroidissement et un dispositif (200) pour déterminer la dégradation du chemin de refroidissement à l'aide d'un courant d'intensité prédéfinie traversant le composant.
Le composant semi-conducteur (100) comprend une matière semi-conductrice (120) à activité optique, générant une lumière de luminosité en fonction de la température lorsque le composant semi-conducteur (100) est traversé par un courant d'intensité prédéfinie. Le dispositif (200) pour déterminer la dégradation comprend un capteur de luminosité (210) pour saisir la luminosité.
Figure FR3068475A1_D0001
Figure FR3068475A1_D0002
Domaine de l’invention
La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure par la luminescence de la dégradation thermique du chemin de refroidissement de composants électroniques de puissance et a pour objet un dispositif de conversion de l’énergie électrique comprenant au moins un commutateur composant semi-conducteur de commutation, un chemin de refroidissement pour refroidir le composant semiconducteur et un dispositif pour déterminer la dégradation du chemin de refroidissement à l’aide du courant d’intensité prédéfini traversant le composant.
Etat de la technique
De nombreux dispositifs d’électronique de puissance utilisent des composants semi-conducteurs de commutation pour convertir l’énergie. Les composants sont refroidis avec un chemin de refroidissement. Le domaine d’application d’un tel dispositif est celui des utilisations comme unité de commande de puissance, comme inverseur ou comme redresseur de tension continue (convertisseur DC/DC) par exemple dans les véhicules électriques, les installations solaires ou les installations aérauliques. Le fonctionnement correct des composants nécessite ainsi un chemin de refroidissement non défectueux. Pour le composant, il faut ainsi un chemin de refroidissement fonctionnant correctement. Pour de nombreuses applications il est nécessaire de déterminer la dégradation du chemin de refroidissement pour éviter le risque d’un fonctionnement défectueux ou de la défaillance du composant.
Des composants semi-conducteurs qui utilisent de tels dispositifs sont, par exemple, les transistors à effet de champ (MOSFET), les transistors bipolaires avec une porte isolée (IGBT) et des diodes, par exemple, en silicium (Si), en carbure de silicium (SiC) ou en nitrure de Gallium (GaN).
Les composants semi-conducteurs électroniques utilisés dans de tels dispositifs servent à communiquer et disposent d’un chemin à roue libre installé comme élément de commutation dans le sens du blocage, correspondant, de manière générale, à une diode.
Les transistors à effet de champ MOSFET (semiconducteur-métal-oxyde) comportent, du fait même de leur fonctionne ment, dans l’ossature, un tel chemin de roue libre connu de façon générale comme diode dite de « roue libre ».
Les composants semi-conducteurs de commutation qui ne disposent pas de manière inhérente d’un tel chemin en roue libre, notamment les transistors bipolaires, avec leur porte isolée (IGBT) sont, de façon générale, complétés par une diode de roue libre, distincte. Pour des raisons d’optimisation de commutation, on peut également réaliser un transistor à effet de champ MOSFET (semi-conducteur-métal-oxyde) comme une diode de roue libre, distincte réalisée dans ce cas par une diode Schottky.
Si les jonctions p-n dans des composants semiconducteurs travaillent dans le sens passant et que ces jonctions sont traversées par un courant, il y a émission de photons (luminescence). Selon le semi-conducteur utilisé et les caractéristiques de la jonction p-n (concentration en dopant) il y a émission de lumière selon différentes intensités et longueurs d’onde. L’intensité de la lumière émise dépend du passage du courant dans la jonction p-n et de la température du composant.
Exposé et avantages de l’invention
L’invention a pour objet un dispositif de conversion d’énergie électrique comprenant au moins un composants semiconducteur de commutation, un chemin de refroidissement pour refroidir le composant semi-conducteur et un dispositif pour déterminer la dégradation du chemin de refroidissement à l’aide du courant d’intensité prédéfinie traversant le composant, ce dispositif étant caractérisé en ce que le composant semi-conducteur comprend une matière semi-conductrice à activité optique, générant une lumière dont la luminosité dépend de la température lorsque le composant semi-conducteur est traversé par un courant d’intensité prédéfinie et le dispositif pour déterminer la dégradation, comprend un capteur de luminosité pour saisir la luminosité de la lumière générée.
L’invention a également pour objet un dispositif pour déterminer la dégradation du chemin de refroidissement d’un composant semi-conducteur en utilisant l’intensité prédéfinie du courant traversant le composant semi-conducteur, le composant semi-conducteur comportant une matière semi-conductrice à activité optique qui génère de la lumière de luminosité en fonction de la température lorsque le composant semi-conducteur est traversé par du courant d’une intensité prédéfinie, et comprenant les étapes suivantes consistant à saisir la luminosité de la lumière générée, à l’aide d’un capteur de luminosité et déterminer la dégradation en utilisant la luminosité saisie.
Le dispositif selon l’invention a l’avantage que, de manière inhérente, il réalise une séparation galvanique entre le dispositif de détermination de l’intensité du courant et le composant. Ainsi, sans séparation de potentiel, cela permet une exploitation du signal à un niveau bas de tension. En outre, le dispositif selon l’invention est de faible volume et son coût de réalisation est réduit. L’invention permet de faire fonctionner le dispositif de conversion d’énergie électrique d’une manière sécurisée et de remplacer à temps le composant si la valeur limite de la dégradation est dépassée.
Selon un développement particulier, le dispositif est une photodiode constituant le capteur de luminosité, ce qui permet une saisie avantageuse de la luminosité.
Le dispositif de détermination de la dégradation détermine la dégradation à la fin d’une durée prédéfinie au cours de laquelle le courant traverse le composant avec une intensité prédéfinie.
Cela permet d’appliquer un courant de mesure, d’intensité prédéfinie, pendant une durée donnée, suffisamment longue, pour que la chaleur dégagée dans le composant arrive dans le chemin de refroidissement de sorte que l’élévation de température du composant dépend de l’aptitude au fonctionnement du chemin de refroidissement et que l’on influence ainsi thermiquement l’intensité de la lumière émise.
Le dispositif de détermination de la dégradation détermine la charge en cumulant l’intensité du courant dans la photodiode sur une période prédéfinie, ce qui permet de réduire, de manière simple, le défaut de la détermination du degré de vieillissement provoqué par l’effet initial de la répartition thermique dans le composant.
Le dispositif de détermination de la dégradation permet de déterminer la dégradation en utilisant une grandeur de mesure dé4 terminée (charges) et une grandeur de mesure de référence (charges de référence).
Pour de nombreuses applications, il suffit de connaître la variation relative par rapport à une valeur initiale. En particulier, on peut déclencher le remplacement du composant, par exemple, pour un écart minimal prédéfini, entre la grandeur de mesure donnée (charges) et à une grandeur de mesure de référence (charges de référence).
Selon une autre forme de réalisation, un meilleur rendement lumineux suppose que le commutateur avec le chemin de roue libre comporte un composant semi-conducteur, au moins partiellement transparent. Cela permet d’ouvrir partiellement la métallisation nécessaire au fonctionnement (par exemple l’électrode de drain ou de source) et/ou de réaliser l’encapsulage transparent pour que la lumière puisse sortir du composant semi-conducteur et/ou de son encapsulage.
De manière préférentielle, l’arête transparente, inhérente du composant semi-conducteur (arête de la puce) est utilisée, ce qui permet de supprimer d’autres moyens pour réaliser à la transparence du composant semi-conducteur.
Les composants semi-conducteurs concernés sont, de préférence, des transistors à effet de champ MOSFET (métal-oxydesemi-conducteur) ayant une diode formant le corps et/ou des diodes de roue libre antiparallèles, distinctes ou des transistors bipolaires à porte isolée (IGBT) avec une diode de roue libre en montage antiparallèle.
Le corps de diode ou la diode de roue libre ou, dans le cas d’un composant IGBT, la jonction p-n du collecteur génèrent la lumière.
Le composant semi-conducteur a une zone à activité optique pour générer la lumière, ce qui permet d’augmenter le rendement lumineux et d’améliorer la détermination de la luminosité.
Cela peut se faire en variante ou en complément en dopant le composant semi-conducteur pour augmenter la génération de lumière.
Le dispositif comporte un élément photoconducteur qui dirige la lumière sur le capteur de luminosité. Cela permet également d’améliorer le rendement lumineux et la détermination de la luminosité.
Le dispositif comporte une unité de commande de puissance ou un inverseur pour le véhicule électrique.
Dessins
La présente invention sera décrite ci-après à l’aide d’exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est un schéma d’un exemple de réalisation de l’invention, la figure 2 est une vue en coupe d’un exemple de mode de réalisation, et la figure 3 montre des courbes de mesure données à titre d’exemple, représentant la relation entre le courant de mesure, la température du composant et le courant de photodiode pour un composant intact et pour un composant ayant un chemin de refroidissement dégradé.
Description de modes de réalisation de l’invention
La figure 1 montre schématiquement une forme de réalisation de l’invention donnée à titre d’exemple.
La figure montre un dispositif 10 pour convertir l’énergie électrique à l’aide d’au moins un composant semi-conducteur de commutation 100. Dans l’exemple de réalisation, le composant semiconducteur de commutation est un transistor à effet de champ MOSFET (métal-oxyde-semi-conducteur), par exemple, un composant SiMOSFET, un composant GaN-MOSFET ou un composant SiCMOSFET ; une diode ou une diode de corps 110 du composant MOSFET est utilisée pour générer la lumière. D’autres composants peuvent, toutefois s’utiliser sans sortir du cadre de l’invention. Le composant est refroidi dans un radiateur 400 raccordé au composant 100 par un chemin de refroidissement. En outre, le dispositif 10 comporte un dispositif 200 pour déterminer la dégradation du chemin de refroidissement du composant semi-conducteur 100 à l’aide du courant traversant le composant. Cela permet de prédéfinir le courant traversant le composant ou de le générer selon un profil prédéfini.
Le composant semi-conducteur 100 a un substrat 120 fortement dopé, avec une matière semi-conductrice à activité optique et branchée entre l’électrode de source 111 et l’électrode de drain 112, en parallèle à la diode 110 par un branchement de source en vrac 121 distinct. Le composant semi-conducteur à activité optique fait ainsi partie d’une diode de corps du composant semi-conducteur 100 et génère de la lumière d’une luminosité dépendant de l’intensité et de la température lorsque le composant semi-conducteur 100 est traversé par un courant. Le dispositif 200 pour déterminer le degré de vieillissement du chemin de refroidissement comporte un capteur de luminosité 210 pour saisir la luminosité de la lumière générée. Dans l’exemple représenté, le capteur de luminosité 210 est une photodiode ; mais on peut utiliser d’autres capteurs de luminosité, sans sortir du cadre de l’invention. Selon les formes de réalisation données à titre d’exemple, la relation entre la luminosité et la température est une relation réciproque : la température diminuant lorsque la luminosité augmente.
Le composant semi-conducteur 100 a au moins une électrode partiellement transparente et/ou au moins un encapsulage partiellement transparent laissant passer la lumière générée pour le composant électronique 100.
Selon une autre forme de réalisation donnée à titre d’exemple, sur son côté inférieur, le composant a, une métallisation de drain, partiellement transparente. Il est également possible d’ouvrir la métallisation de porte sur le côté supérieur, à côté de la source. Cette troisième possibilité consiste ainsi à utiliser l’arête de la puce transparente. Cela rend inutiles une métallisation spéciale et/ou des ouvertures.
Le dispositif 10 comporte un élément photoconducteur 300 pour diriger la lumière générée vers la photodiode 110. Le chemin de transmission optique entre le composant 100 et le capteur de luminosité 210 réalise une coupure de potentiel. Cela favorise les applications notamment en haute tension. Le capteur de luminosité 210 peut également être intégré au composant 100.
Selon un autre exemple de réalisation, on supprime l’élément photoconducteur et on exploite directement la lumière diffuse.
Cela permet de déterminer la luminosité de la lumière générée en cas d’intensité de courant de mesure saisie à l’aide du capteur de luminosité et le degré de vieillissement du chemin de refroidis sement en utilisant la luminosité saisie. Cela permet d’utiliser la fonction de température de la luminosité pour un courant connu.
Dans l’exemple de réalisation présenté, on peut déterminer une grandeur de dimension/charges par l’addition de l’intensité du courant traversant les photodiodes et qui se détermine sur une période donnée.
La figure 3 montre, à titre d’exemple, des courbes de mesure de la relation entre le courant de mesure et la température du composant ou d’une photodiode pour un composant intact et pour un composant dont le chemin de refroidissement est dégradé.
Pendant la durée At on applique un courant de mesure Isense d’une intensité prédéfinie. Cela est représenté par la courbe supérieure. La température T augmente pendant la durée At. Après coupure du courant de mesure, la température chute de nouveau. Du fait du chemin de refroidissement dégradé, la température du composant (courbe en traits interrompus) augmente plus fortement que dans le composant intact (courbe en trait plein). Cela correspond aux courbes intermédaires. Les courbes de température, différentes, créent une photo-intensité Iphoto, selon les différentes courbes de température. En additionnant les différents courants photo Iphoto sur la durée At, on obtient la courbe de ces grandeurs de mesure/grandeur de charges.
Dans l’exemple, le courant de mesure Isense est constant pour une intensité de courant prédéfinie. Mais on peut également envisager un courant de mesure Isense dont l’intensité varie de manière prédéfinie pendant des périodes prédéfinies.
Le courant traversant la photodiode est amplifié par l’amplificateur pour être converti en un signal numérique et être traité. La préparation se fait, par exemple, par lissage, filtrage et/ou synchronisation dans le temps.
Selon une forme de réalisation du procédé, donnée à titre d’exemple, on répète la mesure régulièrement et dans des conditions de fonctionnement très complexes pour une température de sortie. La répétition peut se faire, par exemple, en cas de dépassement d’une température basse prédéfinie. Le système peut ensuite prévoir une mémoire interne pour compenser les grandeurs dimensionnelles.
Selon une forme de réalisation donnée à titre d’exemple du procédé, en cas de dépassement d’une température prédéfinie de l’agent de refroidissement, le semi-conducteur est chauffé par un courant prédéfini jusqu’à l’émission d’une quantité de lumière prédéfinie. La durée nécessaire est mesurée et plus la durée sera courte et plus mauvaise sera la liaison du semi-conducteur au chemin de refroidissement.
Le dispositif comporte en outre d’autres formes de réalisation données à titre d’exemple représentant un amplificateur et/ou un convertisseur analogique / numérique et/ou un élément de prétraitement de signal.
La figure 2 montre un autre exemple de mode de réalisation en vue en coupe.
Le composant semi-conducteur de commutation 100 est installé dans ce cas sur un radiateur 40 pour évacuer la chaleur de commutation du composant 100.
En face sur un côté du composant 100 là où se trouve le radiateur 400, on a une région optiquement active, transparente, réalisée par l’encapsulage 100. L’encapsulage transparent constitue le côté opposé. L’encapsulage transparent est traversé par la lumière générée par le chemin de substrat fortement augmenté et sortant du composant 100 dans la direction de la photodiode 210. La photodiode 210 est, par exemple, sur un circuit imprimé (PCB).
Selon un exemple de réalisation d’un procédé de l’invention, on prédéfinit une jonction p-n d’un composant semiconducteur tel que, par exemple, le corps semi-conducteur d’un transistor à effet de champ. Pendant une durée prédéfinie At, on applique un courant de mesure Isense, constant non nul pendant la durée prédéfinie At. Ce courant de mesure Isense chauffe le semi-conducteur et l’excite à la luminescence. A la fin de la durée At on aura un flux de chaleur résultant dans le chemin de refroidissement du semi-conducteur (non représenté).
Pendant cette durée, on saisit l’intensité de la luminescence avec un capteur photosensible avec, dans cet exemple de réalisation, avec une photodiode donnant un courant.
Dans l’exemple de réalisation on additionne le courant de la photodiode pendant la durée At de sorte que l’on obtient uniquement pour les valeurs d’exploitation, une grandeur de mesure, par exemple, une quantité de charges. Le vieillissement du composant thermique son impédance thermique augmente et ainsi, pendant l’élévation de température la chaleur ne peut pas être évacuée efficacement de sorte que la température T du semi-conducteur de la couche de blocage augmente plus fortement. La température plus élevée, réduit la luminescence, ce qui donne une dépendance significative entre les différentes grandeurs du dimensionnement telle que, par exemple, la quantité définie de charges et la température et aussi la dégradation du chemin de refroidissement.
Dans l’exemple de réalisation, on retranche la grandeur de mesure prédéfinie, par exemple, la quantité définie de charges d’une grandeur de référence, par exemple, d’une quantité de charges de consigne, prédéfinie, qui passeraient dans un semi-conducteur non défectueux et/ou on met ces grandeurs en rapport. Il en résulte un écart relatif par rapport à la grandeur de mesure de référence, par exemple, la quantité de charges de consigne et cette grandeur de référence sert dans cet exemple de réalisation comme mesure de dégradation.
Si la valeur de l’écart relatif dépasse un seuil prédéfini, par exemple 0,1 (correspondant à au moins 10% de dérive par rapport à l’état normal), selon un développement du procédé, on remplace le semi-conducteur indépendamment de son aptitude fondamentale à fonctionner.
La dégradation du chemin de refroidissement est relativement lente pendant toute la durée de vie de sorte qu’il n’est pas nécessaire de saisir cet état pendant le fonctionnement.
Selon ces développements du procédé, on effectue le procédé comme procédé d’arrière-plan, dans le cadre de la phase de démarrage du semi-conducteur (initialisation d’un système comprenant le semi-conducteur, par exemple, à l’ouverture du véhicule, au démarrage du moteur du véhicule équipé du semi-conducteur) et/ou dans le cadre de la phase de coupure du semi-conducteur (par exemple, la phase d’arrêt du système lorsqu’on coupe le moteur ou on arrête le véhicule).
100
110
111
112
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
Dispositif de conversion d’énergie électrique Composant
Diode
Electrode de source
Electrode de drain
120 Chemin de substrat
121 Branchement de source
200
210
300
400
Dispositif de détermination de la dégradation du refroidissement Capteur de luminosité / photodiode
Elément photoconducteur
Radiateur / élément de refroidissement

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1°) Dispositif (10) de conversion d’énergie électrique comprenant :
    au moins un composant semi-conducteur de commutation (100), un chemin de refroidissement pour refroidir le composant semiconducteur (100) et un dispositif (200) pour déterminer la dégradation du chemin de refroidissement à l’aide du courant d’intensité prédéfinie traversant le composant, dispositif caractérisé en ce que le composant semi-conducteur (100) comprend une matière semiconductrice (120) à activité optique générant une lumière dont la luminosité en fonction de la température lorsque le composant semiconducteur (100) est traversé par un courant d’intensité prédéfinie et le dispositif (200) pour déterminer la dégradation, comprend un capteur de luminosité (210) pour saisir la luminosité de la lumière générée.
  2. 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de luminosité (210) comporte une photodiode.
  3. 3°) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (200) pour déterminer la dégradation détermine la dégradation à la fin d’une durée prédéfinie au cours de laquelle le courant à intensité prédéfinie traverse le composant.
  4. 4°) Dispositif selon la revendication 2 et la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif (200) pour déterminer la dégradation détermine une quantité de charges en cumulant l’intensité du courant de la photodiode pendant la durée prédéfinie.
  5. 5°) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif (200) de détermination de la dégradation détermine la dégradation en utilisant la quantité prédéfinie de charges et la quantité de charges de consigne.
  6. 6°) Dispositif selon Tune des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le composant semi-conducteur (100) comporte au moins un transistor à effet de champ (métal-oxyde-semi-conducteur) MOSFET avec au moins une électrode de source partiellement transparente (111) et un encapsulage au moins partiellement transparent laissant passer la lumière générée par le composant MOSFET, le composant MOSFET étant un composant MOSFET à base de GaN,ou une diode (110) ou un corps de diode d’un composant MOSFET génère la lumière, et le dispositif comporte un trajet de substrat (120) branché entre l’électrode de source (111) et l’électrode de drain (112) en parallèle à la diode (110).
  7. 7°) Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le composant semi-conducteur (100) a une zone à activité optique (120) pour générer la lumière et/ou un dopage augmentant la génération de lumière.
  8. 8°) Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comporte un élément photoconducteur (300) disposé pour diriger la lumière générée vers le capteur de luminosité (210).
  9. 9°) Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de commande de puissance ou un inverseur pour un véhicule électrique.
  10. 10°) Dispositif pour déterminer la dégradation du chemin de refroidissement d’un composant semi-conducteur (100) en utilisant l’intensité prédéfinie du courant traversant le composant semi-conducteur (100), qui comporte une matière semi-conductrice à activité optique générant 5 de la lumière de luminosité en fonction de la température lorsque le composant semi-conducteur (100) est traversé par du courant d’une intensité prédéfinie, procédé comprenant les étapes suivantes consistant à :
    saisir la luminosité de la lumière générée à l’aide d’un capteur de 10 luminosité (210), et déterminer la dégradation en utilisant la luminosité saisie.
FR1855620A 2017-06-28 2018-06-25 Dispositif de mesure par la luminescence de la degradation thermique du chemin de refroidissement de composants electroniques de puissance Active FR3068475B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017210870.3 2017-06-28
DE102017210870.3A DE102017210870B3 (de) 2017-06-28 2017-06-28 Vorrichtung zur Messung einer thermischen Degradation des Kühlpfads leistungselektronischer Komponenten mittels Lumineszenz

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3068475A1 true FR3068475A1 (fr) 2019-01-04
FR3068475B1 FR3068475B1 (fr) 2021-01-22

Family

ID=62222658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1855620A Active FR3068475B1 (fr) 2017-06-28 2018-06-25 Dispositif de mesure par la luminescence de la degradation thermique du chemin de refroidissement de composants electroniques de puissance

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11269005B2 (fr)
JP (1) JP2020525797A (fr)
KR (1) KR20200022456A (fr)
CN (1) CN110869779A (fr)
DE (1) DE102017210870B3 (fr)
FR (1) FR3068475B1 (fr)
WO (1) WO2019001842A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022122829B3 (de) 2022-09-08 2024-02-08 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen der thermischen Impedanz

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2680682A2 (fr) * 2012-06-25 2014-01-01 KACO new energy GmbH Procédé de contrôle du fonctionnement d'un système de refroidissement d'un onduleur et onduleur
WO2015132835A1 (fr) * 2014-03-03 2015-09-11 株式会社日立製作所 Appareil de conversion de puissance

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2737345C2 (de) 1976-08-20 1991-07-25 Canon K.K., Tokio/Tokyo Halbleiterlaser-Vorrichtung mit einem Peltier-Element
US4684812A (en) * 1983-08-31 1987-08-04 Texas Instruments Incorporated Switching circuit for a detector array
GB2367945B (en) * 2000-08-16 2004-10-20 Secr Defence Photodetector circuit
JP3668708B2 (ja) * 2001-10-22 2005-07-06 株式会社日立製作所 故障検知システム
US7422988B2 (en) * 2004-11-12 2008-09-09 Applied Materials, Inc. Rapid detection of imminent failure in laser thermal processing of a substrate
JP2007107926A (ja) * 2005-10-11 2007-04-26 Rohm Co Ltd 電流検出回路およびそれを用いた受光装置ならびに電子機器
JP5617211B2 (ja) 2008-11-04 2014-11-05 富士電機株式会社 インバータ装置の冷却能力測定方法
US8471575B2 (en) * 2010-04-30 2013-06-25 International Business Machines Corporation Methodologies and test configurations for testing thermal interface materials
DE102012222481A1 (de) 2012-12-06 2014-06-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Ermitteln einer Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiters unter Berücksichtigung der Degradation und Mittel zu dessen Implementierung
WO2014196285A1 (fr) * 2013-06-04 2014-12-11 富士電機株式会社 Dispositif à semi-conducteur
JP6234090B2 (ja) * 2013-07-09 2017-11-22 三菱電機株式会社 半導体装置
FR3013919B1 (fr) * 2013-11-22 2016-01-08 Continental Automotive France Detection de court-circuit dans une structure de commutation
DE112013007670B4 (de) * 2013-12-04 2023-07-06 Arigna Technology Ltd. Halbleitervorrichtung
CN104269823B (zh) 2014-10-16 2017-06-06 重庆长安汽车股份有限公司 一种过温保护方法和装置
DE102015213169A1 (de) 2015-07-14 2017-01-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erkennen einer Änderung eines Kühlverhaltens einer elektrischen Maschine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2680682A2 (fr) * 2012-06-25 2014-01-01 KACO new energy GmbH Procédé de contrôle du fonctionnement d'un système de refroidissement d'un onduleur et onduleur
WO2015132835A1 (fr) * 2014-03-03 2015-09-11 株式会社日立製作所 Appareil de conversion de puissance

Also Published As

Publication number Publication date
US20200158777A1 (en) 2020-05-21
FR3068475B1 (fr) 2021-01-22
DE102017210870B3 (de) 2018-10-04
JP2020525797A (ja) 2020-08-27
US11269005B2 (en) 2022-03-08
WO2019001842A1 (fr) 2019-01-03
KR20200022456A (ko) 2020-03-03
CN110869779A (zh) 2020-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI589014B (zh) 使用電荷轉移之低雜訊混合型偵測器
FR2710191A1 (fr) MOSFET de puissance avec protection de sur-intensité et de surchauffe.
WO2010019992A1 (fr) Procédé et appareil de détection de défaut
EP3350845A1 (fr) Source lumineuse led a micro- ou nano-fils comprenant des moyens de mesure de la temperature
Albrecht et al. Improved AlGaN pin photodetectors for monitoring of ultraviolet radiation
FR3068475A1 (fr) Dispositif de mesure par la luminescence de la degradation thermique du chemin de refroidissement de composants electroniques de puissance
Mazzeo et al. AlGaN-based linear array for UV solar-blind imaging from 240 to 280 nm
EP2141741A2 (fr) Circuit électronique comprenant un transistor MOS monté en diode à rendement amélioré
Cha et al. Temperature dependent characteristics of nonreach-through 4H-SiC separate absorption and multiplication APDs for UV detection
Ruppert et al. Analyzing spectral electroluminescence sensitivities of SiC MOSFETs and their impact on power device monitoring
FR2936193A1 (fr) Appareil de commande d'une installation d'eclairage d'un vehicule automobile et systeme d'eclairage de vehicule
FR2888392A1 (fr) Dispositif pour reduire la puissance lors de l'exploitation d'une charge inductive.
Jiang et al. Bias-enhanced visible-rejection of GaN Schottky barrier ultraviolet photodetectors
Rivera et al. Photoresponse of (In, Ga) N-GaN multiple-quantum-well structures in the visible and UVA ranges
Surucu et al. A study on the dark and illuminated operation of Al/Si3N4/p-Si Schottky photodiodes: optoelectronic insights
EP3823859A1 (fr) Dispositif lumineux matriciel avec estimation de temps de vol
Vert et al. SiC avalanche photodiodes and photomultipliers for ultraviolet and solar‐blind light detection
EP3314753B1 (fr) Procede de controle de la qualite d'un dispositif photovoltaïque, et dispositif de controle associe
KR102478996B1 (ko) 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지
EP3792982A1 (fr) Dispositif electronique de puissance a super-jonction
US20200321440A1 (en) Semiconductor device
FR3041203A1 (fr) Gestion de puissance d'une source lumineuse led a micro- ou nano-fils
FR3090867A1 (fr) Gestion d’informations dans un module lumineux pour véhicule automobile comprenant des sources lumineuses à élément semi-conducteur
WO2023111404A1 (fr) Circuit de surveillance et de protection en temps réel pour des transistors gan contre le phénomène de piégeage
FR3042322A1 (fr) Procede pour limiter le courant dans des dispositifs de type "pont en h"

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20200403

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6