JP2014228500A - 温度測定装置、温度測定方法および半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
<構成>
図1に、本実施の形態における温度測定装置100の構成を示す。温度測定装置100は、測温素子駆動部8と、測温部9と、温度差測定器16とから構成される。温度測定装置100は、例えば、パワーモジュール内部のパワー半導体チップの温度を測定するために用いられる。測温素子駆動部8は、パワーモジュールの制御基板上に配置される。また、測温部9は、パワー半導体チップが配置されるパワー基板上に配置される。制御基板はパワーモジュールの上部に設置されていて、一般にパワーモジュールの下部にあるパワー基板よりも温度が低い。例えばパワー基板の温度が150℃前後の時、制御基板は100℃前後となる。
定電圧源1の電圧を分圧抵抗R2,R3で分圧した電圧を基準電圧とし、参照抵抗7に生じる電圧が基準電圧と一致するように電流供給源5からの電流I6を電圧比較器4によって制御する。これにより電流I6は参照抵抗7の抵抗値に依存した一定の電流となる。
温度測定装置100を使用した温度測定方法について説明する。図2に、測温素子駆動部8により発生する駆動電流IFの温度依存性を示す。図3に、一定の駆動電流IFの元での出力電圧VFの温度依存性を示す。温度測定装置100の出力電圧をVF、温度差測定器16が検出する温度差を検出温度差とする。
本実施の形態における温度測定装置100は、駆動電流IFを出力する測温素子駆動部8と、駆動電流IFによって駆動される測温素子(即ち測温ダイオード10)と、を備え、測温素子駆動部8と測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器16をさらに備える。
本実施の形態における温度測定装置は、実施の形態1における温度測定装置100(図1)と同じため、説明を省略する。実施の形態1においては、仮定温度差と検出温度差とを繰り返し比べることによって、正確な温度を求めた。
本実施の形態にける温度測定装置を用いた温度測定方法において、温度測定装置は、相互マトリクスをさらに備え、相互マトリクスには、第1温度、前記第2温度および検出温度差のあらゆる組み合わせに対して、実施の形態1におけるステップ(a)〜(e)を仮定温度差と検出温度差とが一致するまで繰り返して得た測温素子の温度が記載されており、第1温度、前記第2温度および検出温度差に基づいて相互マトリクスを参照して、測温素子の温度を求めるステップ(f)をさらに備える。
<構成>
図5に、本実施の形態における温度測定装置200の構成を示す。温度測定装置200は、測温素子駆動部18と、測温素子としての測温ダイオード24とから構成される。温度測定装置200は、実施の形態1における温度測定装置100と同様に、例えば、パワーモジュール内部のパワー半導体チップの温度を測定するために用いられる。
測温抵抗R20の抵抗値の温度依存性は、参照抵抗R22の抵抗値の温度依存性よりも大きい。測温抵抗R20の抵抗値の温度依存性は、例えば図6により表される。測温抵抗R20は例えばサーミスタであり、非常に大きい温度依存性を有する。つまり、測温抵抗R20の温度依存性の曲線は大きく傾いている。図6から、測温抵抗R20の温度が1℃変化しただけでその抵抗値は3パーセント変化することがわかる。抵抗値が3パーセント変化するということは、電流I19を一定とすると、測温抵抗R20の両端に発生する電圧が3パーセント変化することを意味する(図7)。
まず、測温抵抗R20の両端の電圧を測定する。次に、図7を参照して、測定により得た電圧に対応する測温抵抗R20の温度(即ち制御基板の温度)を求める。
本実施の形態における温度測定装置200は、駆動電流IFを出力する測温素子駆動部18と、駆動電流IFによって駆動される測温素子(即ち測温ダイオード24)と、を備え、測温素子駆動部18は参照抵抗R22と、参照抵抗R22に流れる電流I21が複製された電流I19が流れる測温抵抗R20とを備える。
Claims (7)
- 駆動電流を出力する測温素子駆動部と、
前記駆動電流によって駆動される測温素子と、
を備え、
前記測温素子駆動部と前記測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器をさらに備えるか、もしくは、前記測温素子駆動部は参照抵抗と、当該参照抵抗に流れる電流が複製された電流が流れる測温抵抗とを備える、
温度測定装置。 - 前記測温素子駆動部と前記測温素子との温度差を検出温度差として検出する温度差測定器を備え、
前記駆動電流は、前記測温素子駆動部の温度上昇に伴って減少するように設定され、かつ前記測温素子の出力電圧は、当該測温素子の温度上昇に伴って減少するように設定されるか、もしくは、
前記駆動電流は、前記測温素子駆動部の温度上昇に伴って増大するように設定され、かつ前記測温素子の出力電圧は、当該測温素子の温度上昇に伴って増大するように設定されることを特徴とする、
請求項1に記載の温度測定装置。 - 請求項2に記載の温度測定装置を用いた温度測定方法であって、
(a)前記測温素子駆動部の温度を第1温度として仮定するステップと、
(b)前記測温素子駆動部の駆動電流−温度特性から、前記第1温度に対する駆動電流を求めるステップと、
(c)前記ステップ(b)で求めた前記第1温度に対する駆動電流の元での前記測温素子の出力電圧−温度特性から、当該測温素子の出力電圧に対する温度を第2温度として求めるステップと、
(d)前記第2温度から前記第1温度を差し引いた仮定温度差を求めるステップと、
(e)前記仮定温度差と、前記検出温度差との大小関係に応じて、前記第1の温度を仮定しなおすステップと、
を備え、
前記ステップ(a)〜(e)を、前記仮定温度差と前記検出温度差とが一致するまで繰り返すことを特徴とする、
温度測定方法。 - 前記温度測定装置は、相互マトリクスをさらに備え、
前記相互マトリクスには、前記第1温度、前記第2温度および前記検出温度差のあらゆる組み合わせに対して、前記ステップ(a)〜(e)を前記仮定温度差と前記検出温度差とが一致するまで繰り返して得た前記測温素子の温度が記載されており、
(f)前記第1温度、前記第2温度および前記検出温度差に基づいて前記相互マトリクスを参照して、前記測温素子の温度を求めるステップをさらに備える、
請求項3に記載の温度測定方法。 - 前記駆動電流は、前記参照抵抗に流れる電流が複製された電流であり、
前記測温抵抗の抵抗値は、前記参照抵抗の抵抗値よりも温度依存性が大きいことを特徴とする、
請求項1に記載の温度測定装置。 - 請求項5に記載の温度測定装置を用いた温度測定方法であって、
(a)前記測温抵抗の両端の電圧を測定するステップと、
(b)前記測温抵抗の電圧−温度特性から、前記ステップ(a)において測定した電圧における前記測温素子駆動部の温度を求めるステップと、
(c)前記参照抵抗の電流−温度特性から、前記ステップ(b)で求めた温度において前記参照抵抗に流れる電流を求めるステップと、
(d)前記ステップ(c)で求めた電流を前記駆動電流として、前記駆動電流の元での前記測温素子の出力電圧−温度特性から、当該測温素子の出力電圧に対する温度を求めるステップと、
を備える、
温度測定方法。 - 請求項1、請求項2、請求項5のいずれかに記載の温度測定装置と、
半導体チップと、
を備える、
半導体モジュール。
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Citations (3)
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JPS54107381U (ja) * | 1978-01-13 | 1979-07-28 | ||
JPH06169222A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Nec Kansai Ltd | 過熱検出回路 |
JPH0755588A (ja) * | 1993-08-10 | 1995-03-03 | Fujitsu Ltd | 温度検出器 |
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2013
- 2013-05-27 JP JP2013110493A patent/JP6080691B2/ja active Active
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JP7069988B2 (ja) | 2018-04-06 | 2022-05-18 | 富士電機株式会社 | 温度検出装置 |
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