JP2023550561A - パワー半導体とヒートシンクとの間の熱抵抗の劣化を測定する方法、及びパワー半導体に対する制御装置 - Google Patents
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Abstract
パワーモジュールアセンブリ内のパワー半導体であって、内部ゲート抵抗を有するパワー半導体と、パワーモジュールアセンブリのヒートシンクとの間の熱抵抗の劣化を測定する方法であって、安定した動作温度におけるパワー半導体の接合部温度に関連する第1の初期パラメーターを測定し、内部ゲート抵抗を加熱して、加熱後の接合部温度に関連する第2の初期パラメーターを測定し、パワーモジュールアセンブリの寿命中の別個の時間間隔の後に、安定した動作温度におけるパワー半導体の接合部温度に関連する第1の後続パラメーターを測定し、内部ゲート抵抗を加熱して、加熱後の接合部温度に関連する第2の後続パラメーターを測定し、接合部温度に関連する後続パラメーターとメモリから読み出した初期パラメーターとによって熱抵抗劣化ΔRThを計算し、ΔRThが限界値を超えた場合にフォールトフラグを立てることを含む方法。
Description
本発明は、電力変換装置のスイッチング半導体等のパワー半導体とそのヒートシンクとの間の熱抵抗の劣化を、そのようなパワー半導体とそのヒートシンクとの間の熱抵抗の測定を通してモニタリングすることに関する。このような劣化は、電力変換装置等のパワーデバイスの過熱に対する頑強性を高め、当該パワーデバイスのパワーモジュールに状態モニタリング機能を適用するために当該パワーデバイスの動作中に測定すべき重要なパラメーターである。
熱抵抗変化を特定するための現時点で利用可能な方法は主に、オフライン測定に基づいている。
このような測定では、パワー半導体モジュールとそのヒートシンク端子との間の熱抵抗を、ASTM E1225-13等の一般的な熱抵抗測定規格を用いて測定することができる。ここでは、高温源が熱抵抗の第1の端子上に配置され、熱流束プローブが熱抵抗の第2の端子上に配置される。この手法は、不均質構造の熱抵抗を測定するのには十分であるが、モジュールの異なるコンポーネントの熱抵抗寄与等の内部構造の詳細についての情報は得られない。さらに、熱源及び熱流束測定が必要であるために、パワー半導体モジュール上には、当該モジュールの動作下での熱抵抗測定には適合しない更なるデバイスが必要である。
第2の手法は、既知のドレイン/ソース又はエミッタ/コレクタ電力散逸損失の下でパワー半導体を動作させ、パワー半導体と当該パワー半導体のベースプレートとの間の温度差を測定することにある。パワー半導体の主な電気経路(ドレインソース又はコレクタエミッタ)を用いて熱が生成され、パワー半導体上での散逸損失は電源によって供給される電力に関連する。電力は正確な電力測定機器を用いて測定する必要があり、動作条件は安定していなければならない。このため、測定をいつ実行できるかに制約が課され、動作条件及び接合部温度をモニタリングするために用いる回路に制約が課され、正確な電力及び温度測定システムが必要となる。さらに、この方法は、パワー半導体モジュールが電力変換装置上に取り付けられている場合のオンラインモニタリング、又はダイが平行に設けられたパワー半導体モジュールには転用できない。散逸電力は、パワー半導体の電気的特性を用いて推定することができるが、これは、製造ラインにおける各パワー半導体の温度依存性電気的特性を、チップ間変動が著しいために、正確に較正する必要がある。
半導体デバイスとそのヒートシンク端子との間の熱抵抗を測定する別の手法は、パワー半導体の接合部温度の過渡応答を測定することにある。半導体の温度を、半導体内で散逸される電力を用いて或る特定の値まで上昇させ、そして過渡温度信号を、デバイスをターンオフした後に速いサンプリングレートで記録する。この方法によって、パワー半導体モジュールの不均質構造の詳細を特定することができるが、この測定は、モジュール動作中のオンライン熱抵抗推定には適合しない特定の制御手順及び測定時間スケールが必要である。さらに、半導体温度を上昇させるために必要な熱は、用途に応じて、いつも利用可能とは限らない高電流が必要である。
そして従来技術によれば、熱抵抗劣化の測定を、オンライン状態で又はパワー半導体モジュールが既に電力変換装置上に取り付けられている場合に行うためには、正確な電力及び接合部温度測定を行うために更なる正確なセンサが必要であり、及び/又は予め較正した熱感度電気パラメーター(TSEP)が必要である。加えて、TSEPに関しては、製造ばらつきに起因するパワー半導体モジュール間のミラープラトー又は内部ゲート抵抗等の電気パラメーターの広がりを考慮すると、単一のデバイスごとに較正が必要である。
動作中の測定に関しては、特許文献1に、IGBTパワーモジュール等の動作中のパワー半導体デバイスに収容された半導体チップの温度を推定する方法が記載されている。この方法には、パワー半導体デバイスが動作中の間に、印加された負荷電流の値に対するパワー半導体デバイス上での電圧降下を決定するステップと、半導体チップ温度モデルに基づいて、決定した電圧降下と印加した負荷電流の値との間の関係を評価することによって、半導体の温度チップを推定するステップとが含まれる。
経年変化の測定に関しては、特許文献2に、励起信号を用いて励起電流を発生させてパワー半導体を通して流して、当該パワー半導体内に電力損失を導入し、温度信号を読み取ってパワー半導体の経年変化を決定する方法が示されている。
上記文献では、励起電流は、当該パワー半導体のコレクタエミッタ接合部又はソースドレイン接合部の間を流れる。
従来技術を考慮して、本発明の目的は、パワー半導体とそのヒートシンクとの間の熱抵抗の劣化に対するオンライン測定方法であって、パワー半導体の動作中の当該パワー半導体デバイスとヒートシンクとの間の熱抵抗の進展を、パワー半導体の電気的特性を事前に較正することなく、また更なる温度センサを必要とすることなく、測定することができる、方法を提供することである。
より詳細には、本発明は、パワーモジュールアセンブリ内のパワー半導体であって、内部ゲート抵抗を有する、パワー半導体と、上記パワーモジュールアセンブリのヒートシンクとの間の熱抵抗RThの劣化を測定する方法であって、
安定した動作温度におけるパワー半導体の接合部温度に関連する第1の初期パラメーターK0を測定することと、
上記パワー半導体のゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC源のAC電圧VACを印加することを通して内部ゲート抵抗を加熱し、上記加熱後の接合部温度に関連する第2の初期パラメーターK1を測定することと、
第1の初期パラメーターK0及び第2の初期パラメーターK1をメモリに保存することと、
を含み、
パワーモジュールアセンブリの寿命中の少なくとも1つの別個の時間間隔d∈{d1,...,dn}の後に、
安定した動作温度T0d∈{T0d1,...T0dn}におけるパワー半導体の接合部温度に関連する第1の後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}を測定することと、
上記パワー半導体のゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC電圧VACを印加することを通して内部ゲート抵抗を加熱し、上記加熱後の接合部温度T1d∈{T1d1,...T1dn}に関連する第2の後続パラメーターK1d∈{K1d1,...,K1dn}を測定することと、
を含み、
上記方法は、
接合部温度に関連する後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}及びK1d∈{K1d1,...,K1dn}と、メモリから読み出した初期パラメーターK0及びK1とによって、熱抵抗劣化ΔRThを計算することであって、
であり、RTh=(K10-K00)/PRであり、
であり、d=d1,...,dnであり、PRは上記AC電圧VACの下で内部ゲート抵抗によって散逸される電力であることと、
ΔRThを限界値ΔRThmaxと比較することと、
ΔRThが上記限界値を超えた場合にフォールトフラグを立てることと、
を含む、方法に関する。
安定した動作温度におけるパワー半導体の接合部温度に関連する第1の初期パラメーターK0を測定することと、
上記パワー半導体のゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC源のAC電圧VACを印加することを通して内部ゲート抵抗を加熱し、上記加熱後の接合部温度に関連する第2の初期パラメーターK1を測定することと、
第1の初期パラメーターK0及び第2の初期パラメーターK1をメモリに保存することと、
を含み、
パワーモジュールアセンブリの寿命中の少なくとも1つの別個の時間間隔d∈{d1,...,dn}の後に、
安定した動作温度T0d∈{T0d1,...T0dn}におけるパワー半導体の接合部温度に関連する第1の後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}を測定することと、
上記パワー半導体のゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC電圧VACを印加することを通して内部ゲート抵抗を加熱し、上記加熱後の接合部温度T1d∈{T1d1,...T1dn}に関連する第2の後続パラメーターK1d∈{K1d1,...,K1dn}を測定することと、
を含み、
上記方法は、
接合部温度に関連する後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}及びK1d∈{K1d1,...,K1dn}と、メモリから読み出した初期パラメーターK0及びK1とによって、熱抵抗劣化ΔRThを計算することであって、
ΔRThを限界値ΔRThmaxと比較することと、
ΔRThが上記限界値を超えた場合にフォールトフラグを立てることと、
を含む、方法に関する。
提案した方法により、パワーモジュール内の利用可能なセンサ及び回路の他に更なるセンサ及び回路を使用することなく又は限定的に使用することにより、パワー半導体の健全性を調べるための容易な方法が提供される。さらに、ゲート抵抗によりパワー半導体上で散逸される電力は、パワー半導体の寿命全体にわたって同じである。さらに、電力端子を用いて半導体内で熱を生成することはしていないので、半導体デバイスの制御パッドのみを用いて半導体デバイス及び任意の更なる寄生要素上で熱を生成することを考えれば、加熱システムの複雑さが減り、したがって、パワー半導体デバイスのスイッチング挙動を劣化させる場合がある配線された寄生インダクタは導入されない。
一実施の形態において、熱抵抗の測定間の時間間隔d∈{d1,...,dn}を、第1のパラメーターK0dがK0に対する指定範囲K0+/-k内に留まるように選択する。
本方法は、動作中の該パワー半導体のいくつかの安定した接合部温度T1...Tnに対するパワー半導体の寿命の指定した初期部分における初期の第1のパラメーターK0(T)及び第2のパラメーターK1(T)のテーブルを記憶することを含むことができ、初期値K0dは、間隔dの終わりにおける測定値に対して最も近いK0(T)の規定範囲内で選択される。
これにより、動作中のパワー半導体のいくつかの温度に対する基準値が得られる。さらに、Rthの劣化が、パワー半導体デバイスの任意の動作温度において測定され得るので、十分な動作中熱抵抗劣化モニタリングが可能になる。
パワー半導体の寿命の指定した初期部分は、半導体の動作時間の最初の1000時間~1500時間より前に取ることができる。
これにより、大きな参照寿命が得られる。
テーブルは加熱継続時間hを含むことができ、第1の初期パラメーターK0(T,h)と第2の初期パラメーターK1(T,h)とを、上記パワー半導体と上記ヒートシンクとの間の異なる時定数の層に関する上記加熱継続時間hのうちのいくつかに対して測定することができる。
これにより、ダイとヒートシンクとの間の劣化の深さを検出するのに有用な参照測定が行われる。
AC電圧は、パワー半導体のソースに対してゲートを分極させるためのDC成分を有することができ、パワー半導体のフラットバンド電圧以下のピーク電圧を有する。
これにより、VGE又はVGSをドレイン/ソース又はコレクタ/エミッタ非導通状態に限定して、パワー半導体デバイスの負荷動作条件に依存しないようにし、各動作パワー半導体デバイスの動作点に対して本方法を事前較正することを回避することができ得る。
周波数f1は、パワー半導体の近似したゲート入力パワー半導体電気時定数の逆数よりも低くてもよい。
そのような場合、F1の近似値はf1=(2・π・Cin・R)-1であってもよい。周波数f1はパワー半導体の入力共振周波数として選択してもよい。そのような場合、f1の近似値はf1=(2・π・Lin・Cin)-2であってもよい。
これにより、熱抵抗劣化を寄生要素Cin及びLinとは無関係に低い相対誤差で計算することができ得る。
十分な信号/雑音比を得るために、周波数f1は0,1・(2・π・Cin・R)-1より高くてもよい。
パワー半導体の接合部温度に関連するパラメーターKXyは、上記パワー半導体の内部ゲート抵抗RXyとすることができ、ここで、Xは0又は1に等しく、yはヌル又はdである。
これにより、熱抵抗劣化をパワー半導体の制御端子のみを用いて決定することができる。さらに、差分値を用いて熱抵抗劣化を計算し、パラメーターKXyは接合部温度に依存して変化するため、TSEPベースの方法の予備較正は必要ではない。
本方法は、上記AC電圧を印加することなく上記パワー半導体の内部ゲート抵抗を通して方形DC電流を注入して、内部ゲート抵抗の情報を取得することを含むことができる。
これによって、内部ゲート抵抗を加熱しない上記抵抗に対する測定手段が提供され、測定精度が増加する。さらに、接合部温度測定を加熱手段から切り離して、過温度保護等の他の提案に対して独立に用いることができる。
この場合、第1のピーク間レベルを伴う第1のAC電圧Vac1を印加してR0値又はR0d値を取得することができ、第1のピーク間値よりも大きい第2のピーク間値を伴う第2のAC電圧VACを印加して上記パワー半導体のゲート抵抗を加熱し、R1値又はR1d値を取得する。
本方法は、パワー半導体のゲート/エミッタ又はゲート/ソースとAC源とを含む回路内に値Rmeasを伴う抵抗を設けることと、上記AC電圧VACを5V~40Vのパルスとして注入して内部ゲート抵抗を加熱することと、上記抵抗の端における第1の電圧VmeasをAC源の第1のピークレベルにおける第1のパラメーターKv0として測定して、R0値をR0=Rmeas・(VAC/Kv0-1)として計算することと、上記抵抗の端における第2の電圧VmeasをAC源の最後のピークレベルにおける第2のパラメーターKv1として測定して、R1値をR1=Rmeas・(VAC/Kv1-1)として計算することと、上記測定及び計算を繰り返してR0d値及びR1d値を取得することとを含むことができる。
パワー半導体の接合部温度に関連する上記パラメーターKXyは、上記パワー半導体の接合部温度TXyとすることができ、ここで、Xは0又は1に等しく、yはヌル又はdである。
電圧VACは、加熱信号によって変調された電力成分の制御信号から発せられ得る。
これにより、ゲートドライバーの古典的構造を変えることなく熱抵抗劣化を計算する手段が提供される。
本発明はまた、パワー半導体に対する制御装置であって、上記パワー半導体のゲート/ソース接合部又はゲート/エミッタ接合部での上記パワー半導体の整流を可能にする周波数よりも高い周波数f1を伴うAC電圧VACを生成及び注入する手段と、パワー半導体の寿命の選択した時点における上記半導体の温度又は熱感度パラメーターを測定する手段と、結果として生じる熱抵抗変化ΔRThを、本発明の方法により、上記半導体の寿命にわたって計算するコンピューター手段とを備える、パワー半導体に対する制御装置に関する。
好都合な実現モードにおいて、上記熱感度パラメーターは、上記パワー半導体の内部ゲート抵抗であり、上記制御装置は、上記AC電圧VAC注入回路の供給源分岐において電圧検知手段を含む。
本発明の例示的な実施形態の詳細な説明を、添付図面を参照して下記に論述する。
本発明は、パワー半導体アセンブリ又はパワーモジュールアセンブリにおけるパワー半導体とそのヒートシンクとの間の熱抵抗をモニタリングして、当該熱抵抗の劣化を検出する方法及びデバイスに関する。図1に、MOS型トランジスタ、IGBT、MOSFET等のパワー半導体1の概略図を示す。パワー半導体アセンブリは、パワー半導体1と、次の要素、すなわち、ダイ取付け層3a、金属構造4と電気絶縁構造5と別の金属構造6とによって構成される基板、基板取付け層3b、ベースプレート7、熱インターフェース3c、及びヒートシンク8のうちの少なくとも2つとの積み重ねによって構成される。
このような積み重ねの熱抵抗の劣化が、パワー半導体とヒートシンク8との間の熱流を制限する、ダイ取付け層3a、取付け層3b、又は熱インターフェース3cにおけるクラック3kによって主に生じ得る。
本開示では、本方法の第1の実施形態において、第1のダイ取付け層3aとのパワー半導体接合部における熱抵抗の第1の端子における直接温度測定を用いる。この実施形態の原理を図2Aに示す。この原理では、ゲート端子Gとソース又はエミッタ端子S/Eとに接続された交流電圧源VAC11と、コンピューター化された計算手段13に接続された温度センサ12とを用いて、電圧VACを印加する前の温度測定と、当該電圧を印加した後の測定とを行い、パワーモジュールの寿命中の温度差T1-T0を計算して、熱抵抗劣化ΔRThを計算する。
AC源は、低電圧又は低電流AC源であり、すなわち、5V~40Vのピーク間電圧振幅VAC、又は2A~10Aのピーク間電流振幅IAC、及び400kHz~8MHzに含まれる周波数によって特徴付けられる正弦波形又は方形波形である。この周波数は、ソース/ドレイン又はエミッタ/コレクタ接合部の導通を引き起こすことも変更することも伴わずに、ゲート/ソース又はゲート/エミッタ接合部内に電流を注入するのに十分である。AC源はDC電圧成分を有していてもよい。AC源は、PWM信号によって生成される方形波形を用いて作成してもよい。古典的なゲート駆動回路を用いてAC源を作成してもよい。古典的なゲート駆動には、DC電源とPWM信号を増幅するプッシュプル増幅器とが含まれる。
熱感度電気パラメーター(以後TSEP)の測定に基づく間接温度測定を用いた本方法の第2の実施形態を、図2Bに示す。この実施形態では、AC源11はやはり、ゲートとソース又はエミッタとに接続されているが、後で説明する測定モジュール14を用いて、コンピューター化されたモジュール15とともに、熱感度電気パラメーターを測定し、劣化ΔRThの測定を行う。
図2A、図2Bの埋め込み温度センサ12又はTSEP法ブロック14によって、パワー半導体の接合部温度に関連するパラメーターKが取得される。当該パラメーターは直接、熱抵抗を計算するための温度T又は熱感度電気パラメーターである。
接合部温度T1及びT0を考慮して、初期熱抵抗を以下の式によって計算することができる。ここで、PRは、AC励起下で内部ゲート抵抗によって散逸される電力である。
測定を、パワー半導体の寿命の間、規定された間隔dで行い、熱抵抗劣化を以下の式のように規定することができる。
したがって、測定の全体を通してPRを一定に保つことによって、以下の式が得られる。
図6A及び図6Bに、時間に対する接合部温度Tjの温度波形100、ゲート/エミッタ接合部に前述したAC電圧VACを印加することによって内部ゲート抵抗を加熱するために用いたAC源の波形110、120を示す。
温度に関しては、パワー半導体の寿命中の第1の測定M0及び後続の測定M1,...Mnにおいて、Tjの直接測定を、波形信号110若しくは120を印加する前に行って初期温度T0を取得し、又は当該波形信号の印加後若しくは印加中に行って、温度T1を取得する。
TSEP法の場合、AC電圧を印加する原理は同じであるが、測定は、温度Tjに応じた熱感度パラメーターKの振幅の測定に依拠する。
第1の測定M0において、温度に関連する第1のパラメーターK0を、AC源を作動させる前か又は接合部温度がプラトー状態101(熱定常状態)にあるAC源の第1の期間において取得し、AC源を作動させた後に第2のパラメーターK1を取得する。AC源を作動させる前は、パワー半導体内で電力は散逸されないか、又はエミッタとコレクタとの間に電流を流すことによってパワー半導体内で一定の電力が散逸される。
図6Aに示すTSEP法では、図7Aのdc電流源142及びスイッチ141を用いた電流ステップによって生成される振幅が低減された電圧パルス111を生成して、第1のK0を取得してもよい。K0は、パルスの最初の瞬間に対応するTSEP電圧とみなされる。
そして、AC電圧VAC110を印加し、散逸電力がパワー半導体の内部ゲート抵抗を加熱し始めて、ゲート温度100が或る特定のレベル102まで上昇する。或る特定の継続時間hの後に、パワー半導体温度T1に関連するパラメーターK1を、電気パラメーターを取得するためにパルス112を有してK0と同じ方法で取得してもよい。
この継続時間hを100μs~2秒の間で選択することによって、不均質構造の特定の層の劣化を特定することができる。重要なことに、パワー半導体は、内部ゲート抵抗によって生じる損失以外の何らの電力損失も散逸しないか、又はこの第1の測定段階の間にエミッタ又はソースとコレクタ又はドレインとの間で一定の電力損失を散逸する。
温度測定又はTSEP法の両方において、測定をパワー半導体の初期寿命期間中に複数回繰り返して、パワー半導体のいくつかの動作状態において継続時間hの間、T0及びT1又はK0及びK1のいくつかの値を取得することができる。用途に依存して、例えば100時間又は2000時間とすることができる時間間隔d1の後に、測定を測定段階Md1において繰り返して、直接温度測定によりT0d1及びT1d1を取得するか、又はTSEP測定によりK0d1及びK1d1を取得する。接合部温度は、初期測定の場合とは異なるプラトー状態であり得る。測定をパワー半導体の寿命にわたって繰り返す。差分である熱劣化測定は、周囲温度又は半導体電力損失レベル等の外部因子には依存しない。全体の熱抵抗の第1の値、又はパワー半導体のダイとヒートシンクとの間の下部構造のうちの1つ、例えば、はんだ層等の熱抵抗を、この段階の終わりに出力することができる。この段階を、熱抵抗劣化測定をリフレッシュするために、用途ニーズにより繰り返す。
以下の説明は、内部ゲート抵抗を熱感度電気パラメーターTSEPとして用いることに関する。内部ゲート抵抗は、IGBT又はMOSFETの内部ゲート抵抗等の、第1の端子がパワー半導体のゲートパッドに接続され、第2の端子がMOS半導体型ダイのゲート電極に接続された抵抗である。
内部ゲート抵抗は、パワーデバイスの動作点(電圧、強度、周波数)に依存せず、温度に一意に依存するパラメーターである。さらに、内部ゲート抵抗は、好都合なことにパワー半導体デバイスの表面又はパワーモジュールアセンブリの表面に位置し得るため、大きさが制御された熱量を、内部ゲート抵抗において散逸される電力を通して生成することができる。熱抵抗の第1の端子を通って流れる熱を、別個の時間間隔で生成して、電力が散逸されたときの当該内部ゲート抵抗の温度の上昇に応じた当該抵抗の変化を与えることができる。重要な点は、内部ゲート抵抗がパワーモジュールの寿命中に劣化を被ることがなく、したがって、半導体モジュール製品寿命の始まりから半導体モジュールの寿命の終わりまで同じAC電圧又は電流を印加して、結果として生じる温度上昇の測定を抵抗値の測定を通して行うことによって、熱抵抗を通る制御された電力散逸及び熱流を実現できることである。
したがって、内部ゲート抵抗によって散逸される電力がパワーモジュールアセンブリの寿命全体にわたって同じままであるため、有利なことに、更なる電力又は熱流束測定プローブは必要ではない。前述したように、測定を行うために、例えばパワー半導体トランジスタのゲート及びソース/エミッタ端子等のパワー半導体の利用可能な制御端子を用いるだけで、熱を生成することができる。したがって、測定システムは、高電圧又は高電流接合部(コレクタ/エミッタ又はドレイン/ソース接合部)を扱う必要がない。結局、RTh劣化は、パワー半導体の任意の温度動作に対して測定し得るため、オンライン熱抵抗劣化モニタリングが可能である。
図6Aに戻って、TSEPベースの方法はさらに、半導体のゲートを通るパルス電流110と、内部ゲート抵抗に依存し、したがって接合部温度に依存する電圧進展を測定する電圧測定回路との組み合わせであり得る。図6Aにおいて、電圧測定を、AC電圧110を印加する前後に台形パルス111、112を用いて行う。この実施形態では、図7Aに開示した電流発生器を用いて、台形パルス111、112を生成し得る。台形パルスは、図7Bの等価回路を通して電流ステップ信号を注入する方形電流発生器の結果である。
図6B及び図7Cによる代替的な実施形態において、TSEP法は、測定抵抗器と直列にAC電圧源を有し、測定抵抗器両端の電圧を取得することにあることができる。当該電圧は、内部ゲート抵抗に依存し、したがって接合部温度に依存する。そして測定を、信号120の最初のピークレベル121及び最後のピークレベル123において行ってもよい。この実施態様によって、RTh劣化測定に対して要求される追加のデバイスの数が減る。
後に示すように、典型的に内部ゲート抵抗の場合のように、TSEPが接合部温度と直線関係を有するため、熱抵抗劣化を測定するために正確な接合部温度を事前に較正する必要はない。この方法を用いれば、接合部温度センサの必要性がなくなる。
TSEP法では、内部ゲート抵抗は温度感度電気パラメーターであり、熱源でもある。内部ゲート抵抗の接合部温度Tjとの依存関係を、以下の式のように書くことができる。
ここで、δRgは温度による線形抵抗変化であり、通常は0.5mΩ/℃~50mΩ/℃である。Rg0は0℃における内部ゲート抵抗であり、例えば0.5Ω~50Ωである。請求項2では、パワー半導体の接合部温度Tx(x=0、1、0d、1d)に関連するパラメーターをRxとする。したがって、TjxはRxに比例し、Rxはまた、Kx又はKvxに比例する。これはTSEPベースの方法によって測定される通りである。
更に例を挙げると、AC源は、RMS値がVACの電圧源とみなされる。内部ゲート抵抗上で散逸される電力PRは、以下の等式によって表される。
一例として、RTh=(Tj1-Tj0)/PRとし、RxはKx又はKvxに比例する。したがって、RThは以下の等式のように計算することができる。
熱抵抗を構成する1つ又は複数の下部構造の劣化により、熱抵抗は値RThから値RThdに変化する。したがって、
として以前に規定した熱抵抗劣化は、以下の等式のように表すことができる。
要素Lin及びCinの値は、パワー半導体の種類ごとに測定することができる。それらは通常、パワー半導体パワーモジュールのデータシートに記載されている。この等式には較正パラメーターδRが含まれていないことに注意されたい。これは、熱抵抗の変化を測定するのにTSEP較正手順は必要ないことを示す。
AC源の作成に関して、図3に、AC源を、PWM信号21によって生成される方形波形、2つの電圧源20a及び20bによって構成されるバイポーラDC電源、及びPWM信号を増幅するプッシュプル増幅器22、23を用いて行う可能な実施態様を示す。この実施態様では、測定をオフラインで又はパワー半導体の非導通状態の間に行うときに、ゲート/ソース又はゲート/エミッタ電圧を1V未満に保ってドレイン/ソース又はエミッタ/コレクタ接合部の導通を回避するために、DC電源20a、20bを参照し得る。
AC源の作成に関して、図4に、AC源を、ゲートドライバースイッチ22、23の正37及び負38分極を伴う古典的なゲート駆動回路を用いて行う可能な実施態様を示す。高周波f1を有する三角信号発生器31を伴う加熱PWM発生器を、通常は0.05~0.2に含まれる加熱デューティサイクル30と、比較器32を通して比較する。比較器出力は、AC信号34を、ORゲート36を通してユーザーの制御信号33と結合される加熱コマンドとして生成する。
取得される信号を図5A及び図5Bに示す。図5Aに、ユーザーの制御信号33の波形51、比較器32の出力であるVheating信号32の波形52、ゲートからソース/エミッタへの半導体端子におけるドライバー出力信号の波形53、ゲートからソース/エミッタへの電圧Vgs又はVgeの波形54、及び内部ゲート抵抗において散逸される電力であるPowerRgの波形55を示す。
図5Bに、図5Aの拡大したW窓における同じ信号を示し、Vcontrol56の低ロジックの間に、Vheatingパルス57によってVdriverパルス58が与えられることを示す。Vdriverパルス58によって、Vgs又はVgeパルス59は十分に狭くなって加熱デューティサイクル30によって制御され、ドレイン/ソース又はエミッタ/コレクタ接合部の導通が回避され、その結果、パワー半導体の内部ゲート抵抗における電力散逸のみが可能になる。さらに、ユーザーの制御信号33によって要求されるパワー半導体のオフ状態が考慮される。好都合なことに、加熱段階はユーザーにとって透明である。
ORゲートの代わりにXORゲートを用いる設計も可能であり、そのような場合には、図5Cに示すように、同じユーザーの制御51にVheating信号52を重ね合わせて、Vdriver信号53’を得る。f1の高周波パルス列がVgs54’の正値及び負値で存在する結果、パルス列の上部54’aにはドレインソース導通段階が示され、下部パルス列54’bにはドレイン/ソース導通は示されていない。波形55’において、ゲート抵抗において散逸される電力は、セグメント全部にわたって散逸されているが、ドレイン/ソース接合部において散逸される電力とは無関係のままである。さらに、ユーザーの制御信号33によって要求される半導体の状態は、オン状態及びオフ状態において考慮される。Vgs電圧を個々のレベルに保つために、オン状態及びオフ状態の間に加熱デューティサイクル30に対して調整を行うことができる。好都合なことに、加熱段階はユーザーにとって透明である。
埋め込み温度センサ又はTSEP法ブロックによって、パワー半導体の接合部温度に関連するパラメーターが取得される。
内部ゲート抵抗に依存し、したがってTSEPベースの方法において接合部温度に依存する電圧進展を測定する電圧測定回路に関して、測定回路の例を図7A及び図7Cに示し、一方で、図7Bは、図7Aの回路に対する等価ゲート入力回路である。
図7Aにおいて、dc電流源142がスイッチ141と並列に接続されている。AC源11が加熱コマンド30を通して作動停止される一方で、スイッチ141が測定コマンド143を通して開いて、ピーク間電流振幅Imで、ステップ電流波形の形状の電流を、パワー半導体のゲート/ソースパッド内に、そして内部ゲート抵抗まで注入する。AC源が作動停止されているため、電流源の両端で測定した電圧K0及びK1は、内部ゲート抵抗×注入した電流ピーク間振幅Imである。
MOSゲート入力インピーダンスの等価入力回路を、寄生インダクタンスLin、内部ゲート抵抗R、MOSの寄生入力容量Cinとともに、図7Bに示す。
図7Cにおいて、値Rmeasを有する抵抗器144が、パワートランジスタのソース/エミッタとAC源11との間に接続されている。ゲートエミッタ接合部上での図6Bにおけるパルス120としての5V~40Vの高レベルVACを用いて、内部ゲート抵抗を加熱する。このようなパルスによって、Vmeas122からサンプリングされた測定電圧Kv0及びKv1が得られる。図6Bのパルス120の間、AC源の第1のピークレベル121であるVACを最初に用いて、Kv0値と、R0=Rmeas・(VAC/Kv0-1)として計算される関連するゲート抵抗とを取り込む。Kv0は値Vmeas122を取る。そして、最後のピークレベル123を用いて、Kv1値と、R1=Rmeas・(VAC/Kv1-1)として計算される関連するゲート抵抗とを取り込む。Kv1は値Vmeas124を取る。同じ手順を後続の測定において用いて、以前の式で説明したように、ΔRThを決定する。この例では、中間のパラメーターKv0及びKv1によって、熱感度パラメーターである抵抗R0、R1を取得することができる。この実施態様によって、RTh劣化測定に対して要求される追加のデバイスの数が減る。
AC源の周波数及び図7Bの等価ゲート入力回路に関して、いくつかの実施形態によって利点が得られ得る。
f1<0.33・(2・π・Cin・R)-1等の周波数を選択することによって、熱抵抗劣化を以下の式のように書くことができる。
この式を用いて、パワー半導体の全温度範囲において、熱抵抗劣化を、推定誤差が相対的に5%未満で計算することができる(δR/R0<1000ppm/℃等の典型的な値を用いて)。
この式に示すように、熱抵抗劣化を決定するために測定する必要があるのは、内部ゲート抵抗の絶対値のみである。このように、接合部温度の測定も推定も必要ではなく、TSEP較正手順は必要ではない。
別の実施形態では、周波数f1をパワー半導体の入力共振周波数f1=(2・π・Lin・Cin)-2として選択する。
したがって、測定値は、寄生接続インダクタンス等の電圧源に関連する寄生インピーダンスの悪影響を受けることがなく、温度に関連するパラメーターの感度は最大限に増加する。
そして熱抵抗劣化は以下の等式によって推定することができる。
(2*π*Lin*Cin)-2に等しい周波数の場合、熱抵抗劣化は以下の式によって表すことができる。
別の実施形態では、周波数が小さくなると、内部ゲート抵抗において散逸される電力が減るため、所与のVACに対する温度上昇が小さくなり、最終的にRTh劣化測定に対する信号/雑音比が低下する。十分な信号/雑音比に留まるために、値f1を、内部ゲート抵抗に対する信号/雑音比が指定の検出限界よりも高くなるように選択してもよい。例では、f1は、例えばf1>M・(2・π・Cin・R)-1であってもよい。ここで、Mは0.1である。
熱抵抗劣化計算を、モジュール13、15であって、プログラムメモリ、計算メモリ、及び記憶メモリを含むメモリと通信手段とを伴うCPU又は特定のFPGAを有し、Tjセンサ値又はTSEP値等のパワー半導体の接合部温度に関連するパラメーターを取得する十分な処理パワーを有する、モジュール13、15において行って、差を計算し、測定値を比較し、熱抵抗変化を出力してもよい。
図8に、パワーモジュールアセンブリ内のパワー半導体であって、内部ゲート抵抗を有する、パワー半導体と、上記パワーモジュールアセンブリのヒートシンクとの間の熱抵抗RThの劣化を測定する方法の原理を示す。
本方法は、パワー半導体寿命の初期部分において、
安定した動作温度におけるパワー半導体の接合部温度101に関連する第1の初期パラメーターK0を測定すること(200)と、
上記パワー半導体のゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC源のAC電圧VAC11、110、120を印加することを通して内部ゲート抵抗を加熱し(210)、上記加熱後の接合部温度102に関連する第2の初期パラメーターK1を測定すること(220)と、
第1の初期パラメーターK0及び第2の初期パラメーターK1をメモリに保存すること(230)とを含む。
安定した動作温度におけるパワー半導体の接合部温度101に関連する第1の初期パラメーターK0を測定すること(200)と、
上記パワー半導体のゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC源のAC電圧VAC11、110、120を印加することを通して内部ゲート抵抗を加熱し(210)、上記加熱後の接合部温度102に関連する第2の初期パラメーターK1を測定すること(220)と、
第1の初期パラメーターK0及び第2の初期パラメーターK1をメモリに保存すること(230)とを含む。
これによって、温度又は温度感度電気パラメーターであり得る初期パラメーターに対する基準値を取得することができる。これを複数回行って、後述するように複数の基準値を取得してもよい。前述の初期段階の後に、本方法は、パワーモジュールアセンブリ240の寿命中の少なくとも1つの別個の時間間隔d∈{d1,...,dn}の後に、後続プロセスとして、
安定した動作温度T0d∈{T0d1,...T0dn}(101d1,...,101dn)におけるパワー半導体の接合部温度に関連する第1の後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}を測定すること(250)と、
上記パワー半導体のゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC電圧VACを印加することを通して内部ゲート抵抗を加熱し(260)、上記加熱後の接合部温度T1d∈{T1d1,...T1dn}(102d1,...,102dn)に関連する第2の後続パラメーターK1d∈{K1d1,...,K1dn}を測定すること(270)と、
を含んでいてもよい。
安定した動作温度T0d∈{T0d1,...T0dn}(101d1,...,101dn)におけるパワー半導体の接合部温度に関連する第1の後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}を測定すること(250)と、
上記パワー半導体のゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC電圧VACを印加することを通して内部ゲート抵抗を加熱し(260)、上記加熱後の接合部温度T1d∈{T1d1,...T1dn}(102d1,...,102dn)に関連する第2の後続パラメーターK1d∈{K1d1,...,K1dn}を測定すること(270)と、
を含んでいてもよい。
これにより、パワー半導体の寿命の間に同じパラメーターの測定が行われ、それにより、接合部温度に関連する後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}及びK1d∈{K1d1,...,K1dn}と、メモリから読み出した初期パラメーターK0及びK1とによって、熱抵抗劣化ΔRThを計算することであって、
であり、RTh=(K10-K00)/PRであり、
であり、d=d1,...,dnであり、PRは上記AC電圧VACの下で内部ゲート抵抗によって散逸される電力であることを行うことができる。
計算を行ったら、本方法は、ΔRThを限界値ΔRThmaxと比較することを含んでいてもよく、ΔRThが上記限界値を超えた場合にフォールトフラグ310を立てることを含む。
ΔRThが上記限界値未満のままである場合には、本方法は、同じd時間間隔又は新しいd時間間隔によって上記後続プロセスを繰り返すことを含む。
例では、dをΔRTh値に適合させてもよい。例えば、ΔRThが+10%未満である場合には、d間隔を大きくしてもよく、一方で、ΔRThが増加して、例えば+10%を超えた場合には、d間隔を小さくしてもよい。
フォールトフラグが立ったら、ゲート/ソース又はゲート/コレクタ接合部を加熱するための異なる継続時間hによる測定を通して、ダイとヒートシンクとの間の層における障害の位置を検出するためのテスト等の更なるテストを行ってもよい。
前述したように、測定を温度センサを通して行ったとき、パワー半導体の接合部温度に関連するパラメーターKXyは、上記パワー半導体の接合部温度TXyに比例し、ここで、Xは0又は1に等しく、yはヌル又はdであり、測定が内部ゲート抵抗測定に基づくTSEP法であるとき、パワー半導体の接合部温度に関連するパラメーターKXyは、上記パワー半導体の内部ゲート抵抗RXyであり、ここで、Xは0又は1に等しく、yはヌル又はdである。
特定の実施形態では、後続の測定を、初期内部ゲート抵抗R0に特定の範囲+/-k内で等しい内部ゲート抵抗値R0dを有するように適合された時間間隔で行ってもよい。こうして、熱接合部抵抗劣化を、パワー半導体パラメーターを事前に何ら知らなくても、任意の周波数f1に対して、5%を下回る誤差で推定することができる。
例えば、kは0.1*R0である。
更なる実施形態では、測定を開始するために特定の温度を待つことを回避するために、温度T0(T)又は抵抗R0(T)を表す初期パラメーターK0(T)と、温度T1(T)又は抵抗R1(T)を表す対応する初期の第2のパラメーターK1(T)とのテーブルを、パワー半導体の寿命の初期部分の間に構築することができる。これは、後続のT0d又はR0d及びT1d又はR1d測定を行ったときに、テーブルの最も近い初期温度T0(T)又は初期抵抗R0(T)を取ってΔT又はΔR値を計算し、それを初期値と比較して熱抵抗の劣化を判定するためである。
この実施態様の一例として、下記の温度テーブルT0(T)、T1(T)を、パワーモジュールアセンブリの使用が1000時間を下回るときに構築し、種々の負荷及び動作温度の下で動作中(T)の当該パワー半導体のいくつかの安定した接合部温度T1...Tnに対してメモリに保存する。
このようなテーブルは、温度を用いて下表のように表すことができる。
このようなテーブルを用いて、熱抵抗劣化を計算するために加熱後の温度T1dを初期T1(T)と比較するための基礎として、遅延dの後の測定温度T0dを最も近いT0(T)と比較する。これにより、パワー半導体を種々の負荷の下でテストするときに測定が簡単になる。例では、テーブルを、周囲~150℃の温度に対して10℃刻み又はそれ以上を用いて構築してもよい。テーブルを、パワー半導体の動作の最初の1000hの間に構築してもよい。
そのような実施形態を図9に示す。ここでは、測定温度Tの代わりに汎用パラメーターpを用いている。プロセスは、各p値400に対して、K0(p)を測定すること(410)、電圧VACを用いて加熱すること(420)、K1(p)を測定すること(430)、及び440において、パラメーターp1,...,pnのリストに対してK0値及びK1値のテーブルを形成することを含む。
テーブルを形成したら、プロセスは図8のステップ240に戻り、K0dとの差が最小値を下回る等、K0(p)及びK1(p)を与えるpの値を選択するステップ275を、測定250、加熱260、及び測定270の順序の後で、ΔRThの計算280の前に導入する。
同様の方法で、パワー半導体のダイとヒートシンクとの間のパワーモジュールアセンブリのどの層を検出する能力を向上させるために、上記パワー半導体と上記ヒートシンクとの間の異なる時定数の層に関するいくつかの加熱継続時間hを含み、上記加熱継続時間hに対して測定した初期の第1のパラメーターK0(T,h)及び第2のパラメーターK1(T,h)を含む第2のテーブル。このような場合、期間dの後の測定をテーブルの最大のh継続時間を用いて行って、ΔRThが指定値よりも大きいと検出されたときには、hの値を小さくしたテストを行って、どの層がRThの最大の増加を示すかを検出する。
AC源に関しては、AC電圧源は好ましくは、最大のVge又はVgs電圧値がパワー半導体のフラットバンド電圧よりも高くならないようにするために、DC電圧成分又は分極である。例えば、図5AでVgsに対して-3Vである。
したがって、測定によってパワー半導体の電流スイッチ状態が変化することはなく、ゲート容量Cinはバス電圧に依存しない。有利に、測定をさらに、パワー半導体デバイスのソース/ドレイン又はエミッタ/コレクタ間にバス電圧が印加されている間、又はより一般的には、パワー半導体デバイスが取り付けられている電力変換装置端子上にバス電圧が印加されている間に、行ってもよい。
温度センサの位置決めに関しては、半導体アセンブリに含まれる重要な層が不均一な形で劣化することはめったにないことに注意されたい。例えば、場合によっては、クラックが層の縁から層の中心まで伝播することがあり、別の場合では、層は好ましくは、最も高温の位置、通常は半導体チップの下の層の中心で劣化する。これらの劣化メカニズムは、材料の選択に関連し、通常はモジュール設計に固有のものである。
さらに、測定方法の感度を向上させ、モジュール寿命中の初期段階における劣化を検出するために、劣化の開始位置が実装した温度センサとヒートシンクとの間の熱経路内にあるように、実装した温度センサを位置決めすることが好ましい。したがって劣化の伝播タイプを、実験室でのテストによって前もって知ることができる。実験室でのテストでは、劣化の開始位置が実装した温度センサとヒートシンクとの間の熱経路内に位置するように、実装した温度センサの最適な位置を選択する。例えば、半導体チップの下の相互接続層の劣化が、モニタリングすべき最も重要な層であるとき、この位置は、劣化が、半導体の縁の下の位置から半導体の中心の下の位置まで伝播するクラック又は半導体チップの中心にあるクラック内にあるとき、劣化が最も高温の位置、すなわち半導体の中心の下の位置において開始するとき、半導体チップの縁であり得る。
本発明は、説明した例には限定されず、更なる実施形態では、図7Cの実施形態における直列抵抗の位置は、パワー半導体のゲート側の直列抵抗、すなわちダイの境界上又はダイの中心部分の直列抵抗に対して変えてもよく、ダイ上の様々な場所に配置されたいくつかの直列又は並列抵抗で形成してもよい。
Claims (17)
- パワーモジュールアセンブリ内のパワー半導体であって、内部ゲート抵抗を有する、パワー半導体と、前記パワーモジュールアセンブリのヒートシンクとの間の熱抵抗RThの劣化を測定する方法であって、
安定した動作温度における前記パワー半導体の接合部温度に関連する第1の初期パラメーターK0を測定することと、
前記パワー半導体の前記ゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴うAC源のAC電圧VACを印加することを通して前記内部ゲート抵抗を加熱し、前記加熱後の前記接合部温度に関連する第2の初期パラメーターK1を測定することと、
前記第1の初期パラメーターK0及び前記第2の初期パラメーターK1をメモリに保存することと、
を含み、
前記パワーモジュールアセンブリの寿命中の少なくとも1つの別個の時間間隔d∈{d1,...,dn}の後に、後続プロセスとして、
安定した動作温度T0d∈{T0d1,...T0dn}における前記パワー半導体の接合部温度に関連する第1の後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}を測定することと、
前記パワー半導体の前記ゲート/ソース接合部に、周波数f1を伴う前記AC電圧VACを印加することを通して前記内部ゲート抵抗を加熱し、前記加熱後の前記接合部温度T1d∈{T1d1,...T1dn}に関連する第2の後続パラメーターK1d∈{K1d1,...,K1dn}を測定することと、
接合部温度に関連する前記後続パラメーターK0d∈{K0d1,...,K0dn}及びK1d∈{K1d1,...,K1dn}と、前記メモリから読み出した前記初期パラメーターK0及びK1とによって、熱抵抗劣化ΔRThを計算することであって、
ΔRThを限界値ΔRThmaxと比較することと、
ΔRThが前記限界値を超えた場合にフォールトフラグを立てるか、又はΔRThが前記限界値未満のままである場合に前記後続プロセスを繰り返すことと、
を含む、方法。 - 前記熱抵抗の測定間の前記時間間隔d∈{d1,...,dn}を、前記第1のパラメーターK0dがK0に対する指定範囲K0+/-k内に留まるように選択する、請求項1に記載の方法。
- 動作中の前記パワー半導体のいくつかの安定した接合部温度T1...Tnに対する前記パワー半導体の寿命の指定した初期部分における初期の第1のパラメーターK0(T)及び第2のパラメーターK1(T)のテーブルを記憶することであって、初期値K0(T)及びK1(T)は、間隔dの終わりにおける測定値に対して最も近いK0d(T)の規定範囲内で選択することを含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記パワー半導体の寿命の前記指定した初期部分は、前記半導体の動作時間の最初の1000時間~1500時間より前である、請求項3に記載の方法。
- 前記テーブルは加熱継続時間hを含み、前記第1の初期パラメーターK0(T,h)と前記第2の初期パラメーターK1(T,h)とを、前記パワー半導体と前記ヒートシンクとの間の異なる時定数の層に関する前記加熱継続時間hのうちのいくつかに対して測定する、請求項3又は4に記載の方法。
- 前記AC電圧は、前記パワー半導体の前記ソース又はエミッタに対して前記ゲートを分極させるためのDC成分を有し、前記パワー半導体の前記フラットバンド電圧以下のピーク電圧を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記周波数f1は、前記パワー半導体の近似したゲート入力パワー半導体電気時定数の逆数(2・π・Cin・R)-1よりも低い、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記周波数f1を、前記パワー半導体の入力共振周波数f1=(2・π・Lin・Cin)-2として選択する、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記周波数f1は、0,1・(2・π・Cin・R)-1よりも高い、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記パワー半導体の接合部温度に関連する前記パラメーターKXyは、前記パワー半導体の前記内部ゲート抵抗RXyであり、ここで、Xは0又は1に等しく、yはヌル又はdである、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記AC電圧を印加することなく前記パワー半導体の前記内部ゲート抵抗を通して方形DC電流を注入して、前記内部ゲート抵抗の情報を取得することを含む、請求項10に記載の方法。
- 第1のピーク間レベルを伴う第1のAC電圧Vac1を印加して前記R0値又はR0d値を取得し、前記第1のピーク間値よりも大きい第2のピーク間値を伴う第2のAC電圧VACを印加して前記パワー半導体の前記ゲート抵抗を加熱し、前記R1値又はR1d値を取得する、請求項11に記載の方法。
- 前記パワー半導体の前記ゲート/エミッタ又はゲート/ソースと前記AC源とを含む回路内に値Rmeasを伴う抵抗を設けることと、前記AC電圧VACを5V~40Vのパルスとして注入して前記内部ゲート抵抗を加熱することと、前記抵抗の端における第1の電圧Vmeasを前記AC源の第1のピークレベルにおける第1のパラメーターKv0として測定して、R0値をR0=Rmeas・(VAC/Kv0-1)として計算することと、前記抵抗の端における第2の電圧Vmeasを前記AC源の最後のピークレベルにおける第2のパラメーターKv1として測定して、R1値をR1=Rmeas・(VAC/Kv1-1)として計算することと、前記測定及び計算を繰り返してR0d値及びR1d値を取得することとを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記パワー半導体の接合部温度に関連する前記パラメーターKXyは、前記パワー半導体の前記接合部温度TXyであり、ここで、Xは0又は1に等しく、yはヌル又はdである、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記電圧VACは、加熱信号によって変調された前記電力成分の制御信号から発せられる、請求項1~14のいずれか1項に記載の方法。
- パワー半導体に対する制御装置であって、前記パワー半導体の前記ゲート/ソース接合部又はゲート/エミッタ接合部での前記パワー半導体の整流を可能にする周波数よりも高い周波数f1を伴うAC電圧VACを生成及び注入する手段と、前記パワー半導体の寿命の選択した時点における前記半導体の温度又は熱感度パラメーターを測定する手段と、結果として生じる熱抵抗変化ΔRThを、請求項1~15のいずれか1項に記載の方法により、前記半導体の寿命にわたって計算するコンピューター手段とを備える、パワー半導体に対する制御装置。
- 前記熱感度パラメーターは、前記パワー半導体の内部ゲート抵抗であり、前記制御装置は、前記AC電圧VAC注入回路の供給源分岐において電圧検知手段を含む、請求項16に記載のパワー半導体に対する制御装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP21305246.7 | 2021-03-01 | ||
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