JPH0778969A - Ｇｔｏサイリスタの空乏層の温度を測定する方法および回路配置 - Google Patents

Ｇｔｏサイリスタの空乏層の温度を測定する方法および回路配置

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JPH0778969A
JPH0778969A JP6167822A JP16782294A JPH0778969A JP H0778969 A JPH0778969 A JP H0778969A JP 6167822 A JP6167822 A JP 6167822A JP 16782294 A JP16782294 A JP 16782294A JP H0778969 A JPH0778969 A JP H0778969A
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gate
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ハウスヴィルト クリスチャン
Gerhard Hochstuhl
ホッホシュトゥール ゲルハルト
Bruno Hofstetter
ホフシュテッター ブルーノ
Markus Keller
ケラー マルクス
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    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • 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

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＧＴＯの空乏層の温度を測定する方法および
回路配置を提供する。 【構成】 ＧＴＯの空乏層の温度を測定する方法および
測定装置を備えた回路の配置が特定されている。この場
合に、測定電流（ＩM ）がゲート回路に与えられ、カソ
ードとゲートとの間の電圧（ＵGR）が、過渡的なターン
・オフ過程が減衰した後に、測定電流（ＩM ）を用いて
測定される。この時、この電圧（ＵGR）は、ＧＴＯの空
乏層の温度に依存している。したがって、ヒート・シン
ク温度を用いたり、熱抵抗等を計算するといった回りく
どい方法を用いることなく、空乏層の温度をその素子に
直接に、かつその動作中に動作を止めることなく測定す
ることが可能になる。また、その結果、ＧＴＯの応力の
レベルを正確に監視し、制御することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、パワー・エレクトロ
ニクスの分野に関する。
【０００２】この発明は、ＧＴＯサイリスタの空乏層の
温度を測定する方法に関する。また、この発明は、請求
項４の序文に記載の回路配置に基づいている。
【０００３】
【従来の技術】ＧＴＯの温度を測定する様々な方法およ
び装置が、例えば、1983年度版の国際電気標準会議（Ｉ
ＥＣ）の標準化提案747-6 に示されている。これらの方
法の共通点は、ＧＴＯの空乏層の温度を、その内部の熱
抵抗を用いるという回りくどい方法によって計算すると
いうものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このため、この値、な
らびにＧＴＯの温度およびパワー・ロスの両方が付加的
な測定装置を用いて測定されなければならない。しか
し、ＧＴＯの実際のシリコン温度は、計算値から近似的
にしか導出することができない。
【０００５】したがって、どの程度の大きさの熱応力が
ＧＴＯに実際に加えられているかについての不確定性
が、常に存在する。
【０００６】この発明の目的は、ＧＴＯの空乏層の温度
を測定する新しい方法および回路配置を提供することに
ある。この測定は、ＧＴＯに直接に行うことができ、ま
たその動作中に行うことができるようにされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的は、上述した方
法の場合には請求項１に記載の特徴によって、上述した
タイプの装置の場合には請求項４に記載の特徴によって
それぞれ達成される。
【０００８】この発明による方法の要点は、測定電流
が、ＧＴＯのオフ状態の間にゲート回路に与えられ、Ｇ
ＴＯのゲートとカソードとの間の電圧が、スイッチング
・オフ制御電流が減少した後に測定されるというもので
ある。この電圧は、シリコンの空乏層の温度に依存し
た、ある特定の値をもつ。したがって、ＧＴＯの空乏層
の温度を導出するために、この電圧測定値を直接用いる
ことができる。
【０００９】この方法の好ましい一実施例においては、
上記測定電流として約100 ｍＡの一定の電流が用いられ
る。
【００１０】この発明による回路配置の要点は、測定電
流を供給する特別の装置が提供されるということにあ
る。
【００１１】好ましい一実施例においては、この特別の
装置は、ＧＴＯのゲートとカソードとの間に配置された
電流源、およびゲートとカソードとの間の電圧を測定す
るための装置を含んでいる。この電流源は、この場合
に、電圧供給源によって提供される。この電圧供給源
も、同様にして、「ゲート−カソード」経路に配置され
る。
【００１２】ＧＴＯは、スイッチング・オン回路および
スイッチング・オフ回路から構成される駆動回路によっ
て駆動される。この発明による上記特別の装置は、この
スイッチング・オフ回路と並列に接続される。電気的に
減結合させるために、スイッチング・オフ回路とこの発
明による装置との間にダイオードを配置することができ
る。
【００１３】さらに、他の実施例が、従属項に記載され
ている。
【００１４】この発明による方法および回路配置の利点
は、特に、ＧＴＯのシリコン空乏層の温度を、測定され
た電圧から直接に求めることができるということであ
る。これに加えて、装置の動作中に、測定を行うことが
できる。その結果、また、測定がその素子に直接に行わ
れることから、シリコン温度を介してＧＴＯの応力を直
接制御することが初めて可能となる。
【００１５】
【実施例】本発明および本発明に付随する効果の多くを
より完全に理解し易くするために、添付図面の図１から
図３に基づき、本発明の実施例について以下詳述する。
【００１６】図面で使用されている参照符号とその意味
は、後述する符号の説明の項に、要約された形で記載さ
れている。
【００１７】図面を参照するに、いくつかの図面を通し
て同じ参照符号が付けられた部分は、同じまたは対応す
る部分を示す。図２は、ＧＴＯがターン・オフされたと
きのゲート電流およびカソードとゲートとの間の電圧の
時間応答を示している。ターン・オフ後、電流（ＩG ）
は（破線で示されるように）零になる。この動作はよく
知られたものである。したがって、これ以上の説明は要
しないであろう。
【００１８】カソードとゲートとの間の電圧（ＵGR）
は、ゲート電流が最大になる時間に素早く立ち上がり、
わずかにオーバシュートし、電流（ＩG ）が零になる
と、再び減少する。一般に、電圧（ＵGR）は、その後、
外部から一定値、例えば15Ｖ（破線の電圧応答）に保た
れる。
【００１９】この発明によると、測定電流（ＩM ）がゲ
ート回路に流される。その結果、電流（ＩG ）は、零に
は減少せずに、ターン・オフ過程の後に測定電流
（ＩM ）の値となる。その結果、電圧（ＵGR）応答も変
化する。電圧の最終値は、（一点鎖線で示すように）よ
り高い値に維持される。
【００２０】図３に示すように、この電圧（ＵGR）の最
終値は、ＧＴＯの空乏層の温度に比例して変化する。約
100 ｍＡの測定電流と用いると、約16.5mV/Kから16.7mV
/Kの傾きが、ＧＴＯのタイプに依存したテスト層で測定
された。これにより、ＧＴＯのシリコン空乏層の温度
を、正確にかつ測定された電圧を用いた簡単な方法で、
導出することができる。
【００２１】この電圧は、過渡的なターン・オフ過程が
減衰するまでは、うまく測定されない。この減衰後に、
この電圧は、一般に空乏層の温度にのみ依存した定常状
態の値になる。
【００２２】図１は、ＧＴＯ（１）を備えた回路の配置
を示している。このＧＴＯ（１）は、例えばスイッチン
グ・オン回路（２）およびスイッチング・オフ回路
（３）によって、従来通りの方法で駆動される。ＧＴＯ
（１）は、例えば、複数のＧＴＯを備えた装置の一部で
あってもよい。スイッチング・オン回路（２）は、ＧＴ
Ｏ（１）をトリガする機能をもつ。スイッチング・オフ
回路（３）は、ＧＴＯ（１）をターン・オフする機能を
もつ。スイッチング・オン回路（２）およびスイッチン
グ・オフ回路（３）は、電圧供給源（5.1 ）および（5.
2 ）から電圧の供給をうける。スイッチング・オン回路
（２）およびスイッチング・オフ回路（３）の両方は、
ＧＴＯのゲートとカソードとの間に接続されている。そ
れらの動作方法は、前提条件として知られており、ここ
ではより詳細な説明はしない。
【００２３】破線で囲まれた装置（４）は、この発明の
本質をなすものである。この装置（４）によって、ＧＴ
Ｏの空乏層の温度が、ＧＴＯの動作中に、ＧＴＯが属す
る装置において測定される。
【００２４】この装置（４）は、スイッチング・オン回
路（２）およびスイッチング・オフ回路（３）と並列に
接続されている。装置（４）は、電流源（６）、カソー
ド−ゲート電圧（ＵGR）の測定装置（８）、および電流
源（６）に電圧を供給する電圧供給源（７）から本質的
に構成されている。
【００２５】この装置（４）を使うと、測定電流
（ＩM ）を流すことができ、同時にＧＴＯのカソードと
ゲートとの間の電圧（ＶGR）を測定することができる。
装置（４）をスイッチング・オフ回路（３）と減結合さ
せて、大きなdU/dt 値の結果としてＧＴＯが誤ってトリ
ガすることを防止するために、ダイオード（Ｄ）をゲー
トとスイッチング・オフ回路（３）との間に付加するこ
とができる。
【００２６】この発明による方法の説明の項で述べたよ
うに、電流源は、例えば約100 mAの電流（ＩM ）を出力
し、電圧（ＵGR）はターン・オフ後の所定の時刻に測定
される。この測定時刻は、電圧（ＵGR）が、測定電流
（ＩM ）およびＧＴＯの空乏層の温度にのみ依存するよ
うに、安定した最終値になる時刻であり、これがこの測
定時刻が満たすべき唯一の条件である。
【００２７】この発明による方法とその目的に適した装
置を用いることにより、例えばヒート・シンク温度等の
測定を介した回りくどい方法をとることなく、ＧＴＯの
空乏層の温度を、その素子から直接に測定することが初
めて可能となる。特に動作中であっても、ＧＴＯの空乏
層の温度を測定できる。したがって、ＧＴＯに加わる熱
応力の関数として、装置を制御することが可能となる。
【００２８】上記説明から明らかなように、この発明に
ついての数多くの変更または変形を行うことが可能であ
る。したがって、上記の特許請求の範囲に記載された請
求項の範囲内で、この発明がここで特に説明されたもの
以外の形態で実施されるかもしれないことが理解されよ
う。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＴＯの空乏層の温度を測定するための、この
発明による回路配置を示す。
【図２】ＧＴＯがターン・オフされたときのゲート電流
およびカソードとゲートとの間の電圧の応答を、時間の
関数として示す。
【図３】ＧＴＯのシリコン空乏層の温度が測定された電
圧に依存する様子を示す。
【符号の説明】
１ ＧＴＯ ２ スイッチング・オン回路 ３ スイッチング・オフ回路 ４ ＧＴＯの空乏層温度測定装置 5.1 、5.2 スイッチング・オン回路およびスイッチン
グ・オフ回路への電圧供給源 ６ 電流源 ７ 装置４の電圧供給源 ８ ゲート−カソード電圧測定装置 ＵB1、ＵB2、ＵQ 供給電圧 ＵGR ゲートとカソードとの間の電圧 ＩM 測定電流 ＩG ゲート電流
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｆ 7630−4Ｍ 29/74 (72)発明者 ブルーノ ホフシュテッター スイス 5200 ブルック アム ライン ２ (72)発明者 マルクス ケラー スイス 4708 ルーテルバッハ アッフォ ルターシュトラーセ 30

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 装置において半導体スイッチとして用い
    られ、負荷回路とゲート回路を持ち、上記ゲート回路に
    制御電流を与えることにより、上記負荷電流をオンおよ
    びオフにスイッチすることができるＧＴＯサイリスタの
    空乏層の温度を測定する方法において、 ａ）上記制御電流に比べると小さな測定電流（ＩM ）
    を、上記ゲート回路に与え、 ｂ）上記ＧＴＯがターン・オフ状態になった後に、過渡
    的なターン・オフ過程が減衰すると、上記ＧＴＯのカソ
    ードとゲートとの間の電圧（ＵGR）を測定し、 ｃ）上記ＧＴＯの空乏層温度（Ｔj ）を導出するために
    上記測定された電圧（Ｕ GR）を用いる、ことを特徴とす
    る方法。
  2. 【請求項２】 上記測定電流（ＩM ）が約100 ｍＡであ
    る、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記ＧＴＯがターン・オフ状態になる
    と、上記測定電流（Ｉ M ）を、少なくとも１回、所定の
    測定時間の間、継続して与える、請求項１または２に記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 ゲートおよびカソードがスイッチング・
    オン回路およびスイッチング・オフ回路を含む駆動回路
    に接続された少なくとも１つのＧＴＯを備え、上記ＧＴ
    Ｏは、装置において半導体スイッチとして用いられ、か
    つ負荷回路およびゲート回路を備え、上記ゲート回路に
    制御電流を与えることにより、上記負荷電流をオンおよ
    びオフにスイッチすることができるものである、回路配
    置において、 測定電流（ＩM ）を上記ゲート回路に与える測定電流付
    与装置が設けられている、ことを特徴とする回路配置。
  5. 【請求項５】 上記測定電流付与装置は、上記ＧＴＯの
    ゲートとカソードとの間に配置され、電流源およびカソ
    ード−ゲート電圧（ＵGR）を測定する装置を含むもので
    ある、請求項４に記載の回路配置。
  6. 【請求項６】 上記カソード−ゲート電圧（ＵGR）を測
    定する装置は、上記ＧＴＯがターン・オフした後で、上
    記ゲート電流（ＩG ）が上記測定電流（ＩM）の値にな
    るとすぐに、カソードとゲートとの間の電圧（ＵGR）を
    測定するものである、請求項５に記載の回路配置。
  7. 【請求項７】 上記スイッチング・オン回路、スイッチ
    ング・オフ回路および電流源は、それぞれ一つの電圧源
    から電圧の供給を受けるものである、請求項６に記載の
    回路配置。
  8. 【請求項８】 上記測定装置が上記スイッチング・オフ
    回路と電気的に減結合されるように、少なくとも一つの
    ダイオードが上記スイッチング・オフ回路と上記ＧＴＯ
    のゲートとの間に配置されている、請求項７に記載の回
    路配置。
  9. 【請求項９】 上記電流源が、約100 ｍＡという小さな
    電流を出力するものである、請求項８に記載の回路配
    置。
JP6167822A 1993-07-26 1994-07-20 Ｇｔｏサイリスタの空乏層の温度を測定する方法および回路配置 Pending JPH0778969A (ja)

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DE4324982:5 1993-07-26
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JPH0778969A true JPH0778969A (ja) 1995-03-20

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EP (1) EP0636866B1 (ja)
JP (1) JPH0778969A (ja)
KR (1) KR100300364B1 (ja)
AT (1) ATE176320T1 (ja)
CA (1) CA2126649C (ja)
DE (2) DE4324982A1 (ja)

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