PL234141B1 - Sposób i układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym - Google Patents
Sposób i układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym Download PDFInfo
- Publication number
- PL234141B1 PL234141B1 PL424110A PL42411017A PL234141B1 PL 234141 B1 PL234141 B1 PL 234141B1 PL 424110 A PL424110 A PL 424110A PL 42411017 A PL42411017 A PL 42411017A PL 234141 B1 PL234141 B1 PL 234141B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- diode
- transistor
- voltage
- value
- switch
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do pomiaru własnych rezystancji termicznych diody i tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką zawartych w module elektroizolowanym oraz wzajemnej rezystancji termicznej między diodą a tranzystorem, mający zastosowanie przy kontroli jakości elementów półprzewodnikowych dla przemysłu elektronicznego.
Znana jest z amerykańskiego opisu patentowego US nr 5.027.064 „Metoda pomiaru temperatury pracy przyrządów półprzewodnikowych wraz z monitorowaniem charakterystyk częstotliwościowych”. Znana metoda pomiaru wykorzystuje jako parametr termoczuły małosygnałowe wzmocnienie badanego elementu. Znane rozwiązanie cechuje się małą powtarzalnością charakterystyki termometrycznej i nie pozwala na wykonanie pomiaru rezystancji termicznej komponentów modułu elektroizolowanego.
Znany jest z amerykańskiego opisu patentowego US nr 5.781.075 „Przyrząd do pomiaru temperatury”, posiadający dwukońcówkowy czujnik, do którego końcówek są dołączone źródło prądu polaryzującego oraz źródło napięciowe, przy czym wydajności tych źródeł są programowane układowo. Znany czujnik zawiera spolaryzowane przewodząco złącza półprzewodnikowe umożliwiające pomiar temperatury otoczenia. Znany przyrząd pozwala na pomiar tylko temperatury otoczenia, bez możliwości wyznaczenia temperatury wnętrza elementu półprzewodnikowego.
Znany jest z polskiego opisu patentowego PL nr 132.113 „Sposób pomiaru rezystancji termicznej tranzystorów bipolarnych” polegający na pomiarze dwóch wartości napięcia baza-emiter przy dwóch wartościach napięcia kolektor-emiter i ustalonej wartości prądu kolektora oraz temperatury otoczenia, a następnie wyliczeniu wartości rezystancji termicznej według znanego wzoru. Znany sposób cechuje się małą dokładnością pomiaru spowodowaną nieuwzględnieniem w metodzie wpływu rezystancji szeregowych bazy i emitera na napięcie baza-emiter.
Znany jest z polskiego opisu patentowego PL nr 173.206 „Sposób pomiaru rezystancji termicznej diod półprzewodnikowych ze złączem p-n w zakresie przebicia”, polegający na pomiarze napięcia na diodzie pracującej w zakresie przebicia przy dwóch wartościach temperatury otoczenia i ustalonej wartości prądu, a następnie wyliczeniu wartości rezystancji termicznej według znanego wzoru. Niedogodnością znanego sposobu jest ograniczony zakres punktów pracy diod, dla których można wykonać pomiar oraz konieczność wykonania jednego z pomiarów napięć natychmiast po przełączeniu sygnału zasilającego badaną diodę.
Znany jest z polskiego opisu patentowego PL nr 173.831 „Układ do pomiaru przejściowej impedancji termicznej tranzystora bipolarnego”, w którym emiter tranzystora pracującego w układzie wspólnej bazy jest połączony z wyjściem źródła małego prądu oraz z wyjściem źródła prądu grzejnego poprzez przełącznik, który jest sterowany sygnałem prostokątnym. Tranzystor jest usytuowany w termostacie, a kolektor jest połączony z wejściem źródła napięciowego. Zakres zastosowania znanego układu jest ograniczony tylko do tranzystorów bipolarnych pracujących w zakresie aktywnym normalnym.
Znany jest z polskiego opisu patentowego PL nr 187.668 „Sposób i układ do pomiaru rezystancji termicznej inteligentnego unipolarnego układu scalonego mocy”.
Znany sposób pomiaru obejmuje trzy etapy: kalibrację charakterystyki termometrycznej złącza p-n, zawartego w strukturze wyjściowego tranzystora MOS przy jednej wartości temperatury otoczenia oraz przy prądzie wymuszonym przez źródło prądu pomiarowego Im i wyznaczenie nachylenia tej charakterystyki, pobudzenie badanego układu scalonego falą prostokątną mocy i pomiar w stanie ustalonym wartości napięcia w węźle napięciowym przy wysokim poziomie mocy i napięcia przy niskim poziomie mocy oraz wyznaczenie wartości rezystancji termicznej ze wzoru analitycznego. Znany sposób wymaga pobudzania badanego układu scalonego mocą o kształcie fali prostokątnej, przez co niemożliwy jest pomiar tą metodą rezystancji termicznej regulatorów impulsowych w ich typowych warunkach zasilania.
Znany układ pomiarowy zawiera źródła prądu pomiarowego i grzejnego, dwa przełączniki, wzmacniacz pomiarowy, przetwornik oraz komputer. W czasie realizacji pomiaru, na wejście sterujące badanego układu scalonego podawane są odpowiednie sygnały cyfrowe, których sekwencja jest zależna od typu badanego układu scalonego. Zakres stosowalności znanej metody jest ograniczony tylko do układów scalonych typu SMART-POWER.
Znane są z polskiego opisu patentowego PL nr 191.944 „Sposób i układ do pomiaru rezystancji termicznej elementów półprzewodnikowych zawierających złącze p-n.
W znanym sposobie pomiar wykonywany jest w trzech etapach. Pierwszy etap obejmuje pomiary współrzędnych czterech punktów leżących na izotermicznych charakterystykach spolaryzowanego
PL 234 141 B1 w kierunku przewodzenia złącza p-n, zawartego w badanym elemencie, drugi etap polega na pomiarze współrzędnych jednego punktu na nieizotermicznej charakterystyce tego złącza, w trzecim etapie obliczana jest wartość rezystancji termicznej przy wykorzystaniu znanego wzoru.
Znany układ pomiarowy zawiera badany układ scalony, wzmacniacz pomiarowy, przełącznik, źródło prądu pomiarowego i grzejnego, przetwornik oraz komputer. Znany sposób jest skomplikowany a procedura pomiarowa jest czasochłonna i wymaga pracy badanego układu scalonego w nietypowych dla niego warunkach zasilania.
Znane są z polskiego opisu patentowego PL nr 194.602 „Sposób i układ do pomiaru rezystancji termicznej scalonych regulatorów zasilaczy impulsowych”.
Znany sposób obejmuje trzy etapy: pomiar napięcia na spolaryzowanym w kierunku przewodzenia złączu p-n zawartym w bloku oscylatora przy odłączonym zasilaniu badanego regulatora i w ustalonej temperaturze otoczenia. W drugim etapie mierzy się w stanie ustalonym, przy włączonym zasilaniu regulatora, napięcie na tym samym złączu oraz napięcie i prąd zasilania regulatora w tej samej temperaturze otoczenia. W trzecim etapie wylicza się wartość rezystancji termicznej przy użyciu znanego wzoru.
Znany układ zawiera badany regulator, zawierający oscylator ze złączem p-n, którego katoda jest uziemiona, a anoda połączona z woltomierzem i źródłem prądu pomiarowego. Wyprowadzenie zasilania regulatora połączone jest z amperomierzem. Przełącznik łączy lub rozłącza amperomierz ze źródłem zasilania. Źródło prądu pomiarowego polaryzuje w kierunku przewodzenia złącze p-n zawarte w oscylatorze badanego regulatora. Napięcie na tym złączu mierzone jest przez woltomierz. Znana metoda wymaga przełączania układu zasilania badanego regulatora, co utrudnia jego pomiary w układzie aplikacyjnym.
Znane są z japońskiego opisu patentowego JP nr 2004.317.432 „Regulator temperatury elementów półprzewodnikowych oraz urządzenie do badań elementu półprzewodnikowego”.
Znany regulator jest przeznaczony do skutecznego zapewnienia równomiernego rozkładu temperatury wewnątrz elementu półprzewodnikowego z kablem. Do regulacji tej wykorzystuje doprowadzany z zewnątrz płyn o ustalonej temperaturze, który przez doprowadzenia jest wprowadzany do struktury półprzewodnikowej elementu i w ten sposób utrzymuje jej stałą temperaturę. Znane rozwiązanie nie pozwala na pomiar rezystancji termicznej.
Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 224783 „Sposób i układ do pomiaru rezystancji termicznej tranzystora bipolarnego mocy z izolowaną bramką”. Sposób jest realizowany wieloetapowo i charakteryzuje się tym, że w czasie drugiego etapu pomiaru badany tranzystor pracuje w zakresie aktywnym, a wartości napięcia bramka-emiter wyznaczane są w 3 punktach pracy tranzystora (A, B, C) tak dobranych, aby prąd kolektora przyjmował ustaloną wartość, a wartości napięcia kolektor emiter były tak dobrane, by wykres zależności uge(uce) dla tych punktów był linią prostą. Wartość rezystancji termicznej jest wyliczana z wzoru analitycznego i jest równa ilorazowi różnicy napięć bramka-emiter dla punktów A i C przez iloczyn różnicy napięć kolektor-emiter dla tych punktów przez prąd kolektora oraz nachylenie charakterystyki termometrycznej wyznaczone w pierwszym etapie pomiaru.
Znany układ do pomiaru rezystancji termicznej tranzystora bipolarnego mocy z izolowaną bramką charakteryzuje się tym, że pierwszy zasilacz napięciowy przez pierwszy rezystor połączony jest z emiterem badanego tranzystora, drugi zasilacz napięciowy, przez szeregowo połączone drugi rezystor oraz amperomierz zasila kolektor badanego tranzystora. Bramka tranzystora jest zwarta do masy, woltomierze mierzą potencjały emitera i kolektora, tranzystor jest umieszczony w termostacie. Znany sposób i układ ma zastosowanie tylko do pomiarów rezystancji termicznej tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką przy specyficznie dobranych współrzędnych punktu pracy.
Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 225429 „Sposób i układ do pomiaru własnej i wzajemnej rezystancji termicznej w dławiku”. Znany sposób wykorzystuje w charakterze parametru termoczułego rezystancję uzwojenia, którego nachylenie charakterystyki termometrycznej opisuje temperaturowy współczynnik zmian rezystywności miedzi pCu. Pomiar realizowany jest w trzech etapach obejmujących kolejno pomiary i obliczenia ze wzorów analitycznych, przy czym w pierwszym etapie pomiaru mierzona jest rezystancja uzwojenia Ri przy małej wartości prądu dławika Ii oraz temperatura Ta rdzenia przy wykorzystaniu pirometru radiometrycznego, w drugim etapie mierzona jest, w stanie termicznie ustalonym, rezystancja R2 uzwojenia oraz temperatura Tr rdzenia dławika za pomocą pirometru radiometrycznego przy dużej wartości prądu dławika I2, a w etapie trzecim wartości rezystancji termicznej uzwojenia dławika Rthu oraz wzajemnej rezystancji termicznej między rdzeniem a uzwojeniem dławika
PL 234 141 B1
Rthur wyliczane są ze znanych wzorów. Zakres zastosowania znanego sposobu i układu jest ograniczony jedynie do pomiarów własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w dławiku.
Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 225751 „Sposób i układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych transformatora”. Znany sposób wykorzystuje w charakterze parametru termoczułego rezystancję uzwojenia, pomiar realizowany jest w pięciu etapach obejmujących kolejno pomiary i obliczenia ze wzorów analitycznych, a w pierwszym etapie pomiaru jest mierzona rezystancja Ri uzwojenia pierwotnego transformatora przy małej wartości prądu tego uzwojenia Ii, rezystancja uzwojenia wtórnego R2 przy małej wartości prądu tego uzwojenia I2 oraz temperatura rdzenia Ta za pomocą pirometru radiometrycznego, w etapie drugim jest mierzona, w stanie termicznie ustalonym, rezystancja R11 uzwojenia pierwotnego transformatora, rezystancja R22 uzwojenia wtórnego transformatora oraz temperatura Tr rdzenia transformatora za pomocą pirometru przy dużej wartości prądu uzwojenia pierwotnego I11 oraz małej wartości prądu uzwojenia wtórnego l2, w etapie trzecim wartość rezystancji termicznej uzwojenia pierwotnego Rthup, wartość rezystancji termicznej wzajemnej między uzwojeniem pierwotnym a uzwojeniem wtórnym transformatora Rthupw i wartość rezystancji termicznej wzajemnej między uzwojeniem pierwotnym a rdzeniem Rthur są obliczane ze znanych zależności analitycznych.
Znany sposób charakteryzuje się tym, że w etapie czwartym uzwojenie pierwotne pobudzane jest sygnałem sinusoidalnym o częstotliwości i amplitudzie tak dobranej, aby rdzeń transformatora nie pracował w zakresie nasycenia a jednocześnie moc w nim tracona powodowała istotny wzrost wartości temperatury tego rdzenia i rejestrowany jest czasowy przebieg prądu uzwojenia pierwotnego h(t) oraz przebieg napięcia uC(t) na wyjściu układu całkującego zasilanego z uzwojenia wtórnego transformatora za pomocą oscyloskopu oraz temperatura rdzenia Tr1(t) - za pomocą pirometru radiometrycznego, w etapie piątym, w oparciu o uzyskane wyniki pomiarów w stanie ustalonym wyznaczane są wartości rezystancji termicznej rdzenia ze znanej zależności analitycznej.
Znany układ do pomiaru rezystancji termicznej uzwojeń i rdzenia transformatora oraz wzajemnej rezystancji termicznej między uzwojeniami i wzajemnej rezystancji termicznej między uzwojeniem pierwotnym a rdzeniem transformatora, zawierający woltomierze, amperomierze, oscyloskop, źródła napięcia stałego, przełączniki dwupozycyjne, pirometr radiometryczny, źródło sygnału sinusoidalnego, rezystory i kondensator charakteryzuje się tym, że woltomierz połączony jest równolegle z uzwojeniem pierwotnym transformatora, a szeregowo z tym uzwojeniem połączone są rezystor Rw i pierwszy amperomierz oraz przełącznik dwupozycyjny, źródło sygnału sinusoidalnego włączone jest pomiędzy pierwszy amperomierz a końcówkę 2 przełącznika dwupozycyjnego S1, natomiast pierwsze źródło napięcia stałego włączone jest między pierwszym amperomierzem a końcówką 1 przełącznika dwupozycyjnego S1. Uzwojenie wtórne transformatora połączone jest szeregowo z przełącznikiem dwupozycyjnym S2, zaś między wyprowadzenie 2 tego przełącznika a masę włączone są szeregowo rezystor R oraz kondensator C, a między wyprowadzenie 1 przełącznika S2 a masę włączony jest drugi woltomierz, a równolegle z nim połączone szeregowo są drugi amperomierz oraz drugie źródło napięcia stałego. Wejście kanału X oscyloskopu połączone jest z punktem połączenia źródła sygnału sinusoidalnego, źródła napięcia stałego i pierwszego amperomierza, a wejście kanału Y oscyloskopu połączone jest do punktu wspólnego kondensatora z rezystorem, zaś transformator posiada styki Kelvina, a promieniowanie podczerwone emitowane przez rdzeń transformatora jest poddawane detekcji przez pirometr radiometryczny. Zakres zastosowania znanego sposobu i układu jest ograniczony tylko do pomiarów własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w transformatorze.
Istotą wynalazku jest sposób pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym obejmujący pomiar własnych rezystancji termicznych tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką i diody zawartych w module elektroizolowanym oraz wzajemnej rezystancji termicznej między diodą a tranzystorem. Sposób wykorzystuje w charakterze parametrów termoczułych napięcie na diodzie spolaryzowanej w kierunku przewodzenia oraz napięcie między bramką a źródłem tranzystora i jest realizowany w siedmiu etapach obejmujących kolejno pomiary i obliczenia. Pierwszy etap stanowi kalibracja charakterystyk termometrycznych uge(T) oraz uce(T) i wyznaczenie ich nachylenia Ft i Fd oraz wartości napięcia ugel i ucel przy temperaturze równej Ta, a ostatni etap obejmuje obliczenie wartości rezystancji termicznych diody, tranzystora oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tymi elementami ze wzorów analitycznych. W drugim etapie pomiaru tranzystor IGBT pracuje w zakresie aktywnym przy dużej wartości prądu kolektora Ih powodującej istotny wzrost temperatury wnętrza tego tranzystora, po uzyskaniu stanu ustalonego termicznie mierzona jest moc Ph wydzielana w tym tranzystorze. W etapie trzecim skokowo zmniejszana jest wartość prądu kolektora tranzystora do wartości Im
PL 234 141 B1 stosowanej podczas kalibracji i mierzona jest wartość napięcia między bramką a emiterem tranzystora ugeh. W etapie czwartym wyłączane jest zasilanie tranzystora a dioda polaryzowana jest w kierunku przewodzenia prądem o wartości Imi stosowanej w czasie kalibracji i mierzona jest wartość napięcia przewodzenia diody uceh. W etapie piątym dioda polaryzowana jest w kierunku przewodzenia prądem Ihi zapewniającym istotny wzrost wartości temperatury wnętrza diody. Po uzyskaniu stanu termicznie ustalonego mierzona jest wartość mocy wydzielanej w diodzie Phi. W etapie szóstym wartość prądu diody jest skokowo przełączana na wartość Imi i mierzona jest wartość napięcia na diodzie ucehi. W etapie siódmym wartości rezystancji termicznej tranzystora RthT, rezystancji termicznej diody RthD oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tranzystorem a diodą RthTD są obliczane ze wzorów
RthT — UGEH UGEL
Pt'Pi
RthD — UCEH1 UCEL
Pd ' Phi
RthTD — UCEH UCEL
Pd'Pt
Korzystnym skutkiem zastosowania sposobu według wynalazku jest wyznaczenie własnych rezystancji termicznych tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką i diody zawartych w module elektroizolowanym oraz wzajemnej rezystancji termicznej między diodą a tranzystorem przy zastosowaniu nieniszczących, pośrednich metod elektrycznych.
Istotą wynalazku jest układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym. Układ zawiera mierzony moduł elektroizolowany z tranzystorem bipolarnym z izolowaną bramką (5) i diodą (6) umieszczony w termostacie (4), zasilacze napięciowe i prądowe, rezystory, woltomierz, amperomierz, diody, termostat, przełączniki, przetwornik analogowo-cyfrowy i komputer. W module elektroizolowanym katoda diody (6) zwarta jest z kolektorem tranzystora (5), a jej anoda z emiterem tranzystora (5). Bramka tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką (5) jest podłączona do masy. Równolegle do zacisków diody (6) włączony jest woltomierz (7), a z emiterem tranzystora (5) połączony jest przełącznik dwupozycyjny S3 (17), wejście przetwornika analogowo-cyfrowego (20) zawartego w komputerze (21) oraz anodą pierwszej diody Di (3), a z jej katodą połączone są zaciski przełącznika Si (2) oraz pierwszego źródła prądowego Ih (1). Drugi zacisk przełącznika Si (2) połączony jest do masy, a pierwszy zacisk przełącznika S3 (17) połączony jest przez pierwszy rezystor R1 (18) z pierwszym zasilaczem napięciowym -Um (19), a drugi zacisk tego przełącznika zwarty jest do masy. Drugi zasilacz napięciowy Uc (11) przez drugi rezystor R2 (10) i amperomierz (9) jest połączony z zaciskiem 1 przełącznika S2 (8), dołączonego do kolektora tranzystora (5). Drugi zacisk przełącznika S2 (8) połączony jest z anodą drugiej diody D2 (14) i przez trzeci rezystor R3 (15) z zasilaczem napięciowym -Umi (16). Katoda drugiej diody D2 (14) połączona jest z drugim zasilaczem prądowym Ihi (12) oraz z zaciskiem przełącznika S4 (13), którego drugi zacisk zwarty jest do masy.
Korzystnym skutkiem zastosowania układu według wynalazku jest wyznaczenie własnych rezystancji termicznych tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką i diody zawartych w module elektroizolowanym oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tą diodą a tym tranzystorem.
Przedmiot wynalazku wyjaśnia przykład wykonania sposobu pomiaru rezystancji termicznych w module elektroizolowanym. Sposób wykorzystuje w charakterze parametrów termoczułych napięcie uce na diodzie spolaryzowanej w kierunku przewodzenia oraz napięcie uge między bramką a źródłem tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką. Pomiar realizowany jest w kilku etapach obejmujących kolejno pomiary i obliczenia, przy czym pierwszy etap stanowi kalibracja charakterystyk termometrycznych uge(T) oraz uce(T) i wyznaczenie ich nachylenia Ft i Fd oraz wartości napięcia ugel i ucel przy temperaturze równej Ta. W czasie kalibracji charakterystyki uge(T) przełącznik Si (2) jest zwarty, przełączniki S2 (8) oraz S3 (17) znajdują się w pozycji 1. Wówczas prąd główny tranzystora równy jest małej wartości Im, w czasie kalibracji charakterystyki uce(T) przełącznik S4 (13) jest zwarty, przełączniki S2 (8) oraz S3 (17) znajdują się w pozycji 2. Wówczas prąd przewodzenia diody (6) równy jest małej wartości Imi. Wartość temperatury jest regulowana poprzez zmianę nastaw termostatu, w którym znajduje się moduł elektroizolowany. Ostatni etap obejmuje obliczenie wartości rezystancji termicznych diody i tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tymi elementami ze wzorów analitycznych. Nowy sposób charakteryzuje się tym, że w drugim etapie pomiaru tranzystor bipolarny z izolowaną bramką (5) pracuje w zakresie aktywnym przy dużej wartości prądu kolektora Ih
PL 234 141 B1 powodującej wzrost temperatury wnętrza tego tranzystora powyżej 20°C. W tym etapie przełącznik Si (2) jest rozwarty, a przełączniki S2 (8) i S3 (17) znajdują się w pozycji 1. Po uzyskaniu stanu ustalonego termicznie mierzona jest moc Ph wydzielana w tym tranzystorze równa iloczynowi napięcia mierzonego przez woltomierz (7) oraz prądu Ih wytwarzanego przez pierwszy zasilacz prądowy (1). W etapie trzecim zwierany jest przełącznik Si (2) powodując skokowe zmniejszenie wartości prądu kolektora tranzystora do wartości Im stosowanej podczas kalibracji i mierzona jest wartość napięcia między bramką a emiterem tranzystora ugeh za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego (20). Natychmiast po zmierzeniu napięcia ugeh, w etapie czwartym przełączniki S2 (8) i S3 (17) są przełączane w pozycję 2, a przełącznik S4 (13) jest zwierany. Wówczas wyłączone jest zasilanie tranzystora a dioda spolaryzowana jest w kierunku przewodzenia prądem o wartości Imi stosowanej w czasie kalibracji i mierzona jest wartość napięcia przewodzenia diody uceh za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego (20). W etapie piątym przełącznik S4 (13) jest rozwarty, a dioda polaryzowana jest w kierunku przewodzenia prądem Ihi z drugiego zasilacza prądowego (i2) o wartości zapewniającej wzrost wartości temperatury wnętrza diody o co najmniej 20°C. Po uzyskaniu stanu termicznie ustalonego mierzona jest wartość mocy wydzielanej w diodzie Phi. Moc ta jest równa iloczynowi napięcia mierzonego przez woltomierz (7) oraz prądu zasilacza prądowego Ihi (12). Następnie, w etapie szóstym zwierany jest przełącznik S4 (13), a wartość prądu diody (6) maleje skokowo do wartości Im1 i mierzona jest wartość napięcia na diodzie uceh1 za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego (20). W etapie siódmym wartości rezystancji termicznej tranzystora RthT, rezystancji termicznej diody RthD oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tranzystorem a diodą RthTD wyliczane są ze wzorów
RthT — UGEH UGEL
Ft-Ph
RthD — UCEH1 UCEL
Fd ' Phi
RthTD — UCEH UCEL
Fd-P>
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, przedstawiającym schemat blokowy układu do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym.
Układ według wynalazku zawiera mierzony moduł elektroizolowany umieszczony w termostacie, zasilacze napięciowe i prądowe, rezystory, woltomierz, amperomierz, diody, przełączniki, przetwornik analogowo-cyfrowy i komputer. W module elektroizolowanym katoda diody (6) zwarta jest z kolektorem tranzystora (5), a jej anoda z emiterem tranzystora (5). W układzie bramka tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką (5) jest podłączona do masy, równolegle do zacisków diody (6) włączony jest woltomierz (7). Z emiterem tranzystora (5) połączony jest przełącznik dwupozycyjny S3 (17), wejście przetwornika analogowo-cyfrowego (20) zawartego w komputerze (21) oraz anoda pierwszej diody D1 (3), a z jej katodą połączone są zaciski przełącznika S1 (2) oraz pierwszego źródła prądowego Ih (1). Drugi zacisk przełącznika S1 (2) połączony jest do masy. Pierwszy zacisk przełącznika S3 (17) połączony jest przez pierwszy rezystor R1 (18) z pierwszym zasilaczem napięciowym -Um (19), a drugi zacisk tego przełącznika zwarty jest do masy. Drugi zasilacz napięciowy UC (11) przez drugi rezystor R2 (10), amperomierz (9) jest połączony z zaciskiem 1 przełącznika S2 (8), dołączonego do kolektora tranzystora (5). Drugi zacisk przełącznika S2 (8) połączony jest z anodą drugiej diody D2 (14), a przez trzeci rezystor R3 (15) z trzecim zasilaczem napięciowym -Um1 (16). Katoda drugiej diody D2 (14) połączona jest z drugim zasilaczem prądowym Ih1 (12) oraz z zaciskiem przełącznika S4 (13), którego drugi zacisk zwarty jest do masy. Mierzony moduł elektroizolowany umieszczony jest w termostacie (4).
Claims (2)
1. Sposób pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym, obejmujący pomiar własnych rezystancji termicznych tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką i diody zawartych w module elektroizolowanym i wzajemnej rezystancji termicznej między diodą a tranzystorem wykorzystujący w charakterze parametrów termoczułych napięcie uce na diodzie spolaryzowanej w kierunku przewodzenia oraz napięcie uge między
PL 234 141 B1 bramką a źródłem tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką, realizowany w siedmiu etapach obejmujących kolejno pomiary i obliczenia, przy czym pierwszy etap stanowi kalibracja charakterystyk termometrycznych uge(T) oraz uce(T) i wyznaczenie ich nachylenia Ft i Fd oraz wartości napięcia ugel i ucel przy temperaturze równej Ta, a ostatni etap obejmuje obliczenie wartości rezystancji termicznych diody, tranzystora oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tymi elementami ze wzorów analitycznych, znamienny tym, że w drugim etapie pomiaru tranzystor bipolarny z izolowaną bramką pracuje w zakresie aktywnym przy dużej wartości prądu kolektora Ih powodującej wzrost temperatury wnętrza tego tranzystora o co najmniej 20°C, po uzyskaniu stanu ustalonego termicznie mierzona jest moc Ph wydzielana w tym tranzystorze, następnie w etapie trzecim skokowo zmniejszana jest wartość prądu kolektora tranzystora do wartości Im stosowanej podczas kalibracji i mierzona jest wartość napięcia między bramką a emiterem tranzystora ugeh, w etapie czwartym wyłączane jest zasilanie tranzystora a dioda polaryzowana jest w kierunku przewodzenia prądem o wartości Imi stosowanej w czasie kalibracji i mierzona jest wartość napięcia przewodzenia diody uceh, w etapie piątym dioda polaryzowana jest w kierunku przewodzenia prądem Ihi zapewniającym wzrost wartości temperatury wnętrza diody o co najmniej 20°C, po uzyskaniu stanu termicznie ustalonego mierzona jest wartość mocy wydzielanej w diodzie Phi , a następnie, w etapie szóstym wartość prądu diody jest skokowo przełączana na wartość Imi i mierzona jest wartość napięcia na diodzie ucehi, w etapie siódmym wartości rezystancji termicznej tranzystora RthT, rezystancji termicznej diody RthD oraz wzajemnej rezystancji termicznej między tranzystorem a diodą RthTD wyliczane są ze wzorów
RthT — UGEH UGEL
Fr-Pt
RthD — UCEH1 UCEL
Fd ’ Phi
RthTD — UCEH UCEL
Fd-P>
2. Układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym zawierający mierzony moduł z diodą i tranzystorem bipolarnym z izolowaną bramką umieszczony w termostacie, zasilacze napięciowe i prądowe, rezystory, woltomierz, amperomierz, diody, termostat, przełączniki, przetwornik analogowo-cyfrowy i komputer, a w module elektroizolowanym katoda diody zwarta jest z kolektorem tranzystora, a jej anoda z emiterem tranzystora, znamienny tym, że bramka tranzystora bipolarnego z izolowaną bramką (5) jest podłączona do masy, równolegle do zacisków diody (6) włączony jest woltomierz (7), z emiterem tranzystora (5) połączone są przełącznik dwupozycyjny (17), wejście przetwornika analogowo-cyfrowego (20) zawartego w komputerze (21) oraz anoda pierwszej diody (3), a z jej katodą połączone są zaciski pierwszego przełącznika (2) oraz pierwszego źródła prądowego (1), a drugi zacisk pierwszego przełącznika (2) połączony jest do masy, pierwszy zacisk trzeciego przełącznika (17) połączony jest przez pierwszy rezystor (18) z pierwszym zasilaczem napięciowym (19), a drugi zacisk tego przełącznika zwarty jest do masy, drugi zasilacz napięciowy (11) przez drugi rezystor (10) i amperomierz (9) jest połączony z zaciskiem 1 drugiego przełącznika (8), dołączonego do kolektora tranzystora (5), drugi zacisk drugiego przełącznika (8) połączony jest z anodą drugiej diody (14) a przez trzeci rezystor (15) z trzecim zasilaczem napięciowym (16), katoda drugiej diody (14) połączona jest z drugim zasilaczem prądowym (12) oraz z zaciskiem czwartego przełącznika (13), którego drugi zacisk zwarty jest do masy.
PL 234 141 Β1
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424110A PL234141B1 (pl) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Sposób i układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL424110A PL234141B1 (pl) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Sposób i układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL424110A1 PL424110A1 (pl) | 2019-07-01 |
| PL234141B1 true PL234141B1 (pl) | 2020-01-31 |
Family
ID=67105466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL424110A PL234141B1 (pl) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Sposób i układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL234141B1 (pl) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5720775B2 (ja) * | 2011-04-04 | 2015-05-20 | 富士電機株式会社 | パワースイッチのウェハ試験方法 |
| JP2014085147A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Renesas Electronics Corp | 電圧印加電流測定回路および半導体試験装置 |
| CN103616628B (zh) * | 2013-11-21 | 2017-03-01 | 北京工业大学 | 肖特基栅场效应晶体管温升和热阻测量方法及装置 |
| US10698020B2 (en) * | 2014-03-26 | 2020-06-30 | Teradyne, Inc. | Current regulation for accurate and low-cost voltage measurements at the wafer level |
| CN204215001U (zh) * | 2014-10-24 | 2015-03-18 | 工业和信息化部电子第五研究所 | 金氧半场效晶体管热阻测试装置和测试板 |
| CN205679732U (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-09 | 浙江钱江摩托股份有限公司 | 一种大电流冲击试验装置 |
-
2017
- 2017-12-29 PL PL424110A patent/PL234141B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL424110A1 (pl) | 2019-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6786639B2 (en) | Device for sensing temperature of an electronic chip | |
| CN106443401B (zh) | 一种功率mos器件温升和热阻构成测试装置和方法 | |
| US7782076B2 (en) | Method and apparatus for statistical CMOS device characterization | |
| US9562943B2 (en) | Wafer temperature sensing methods and related semiconductor wafer | |
| CN110376500B (zh) | 一种功率mos器件开启过程中瞬态温升在线测量方法 | |
| Sharma et al. | A robust approach for characterization of junction temperature of SiC power devices via quasi-threshold voltage as temperature sensitive electrical parameter | |
| Arya et al. | Methodology of an accurate static I–V characterization of power semiconductor devices | |
| Baker et al. | Experimental evaluation of IGBT junction temperature measurement via peak gate current | |
| JPH06281693A (ja) | 半導体装置の熱抵抗測定方法 | |
| PL234141B1 (pl) | Sposób i układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych w module elektroizolowanym | |
| JP2021043191A (ja) | 試験測定回路及び装置並びに被試験デバイスの特性測定方法 | |
| CN116754912A (zh) | 用于igbt测试的温度控制方法 | |
| Baker et al. | Experimental evaluation of IGBT junction temperature measurement via a Modified-VCE (ΔVCE_ΔVGE) method with series resistance removal | |
| CN108303628B (zh) | 一种利用矩形波信号驱动半导体器件进行结温测试的方法 | |
| PL234140B1 (pl) | Sposób i układ do pomiaru rezystancji termicznej i mocy promieniowania optycznego diody LED mocy | |
| Hedayati et al. | Fast temperature sensing for GaN power devices using E-field probes | |
| JP2009109314A (ja) | 半導体装置および半導体装置の検査方法 | |
| Cain et al. | Electrical measurement of the junction temperature of an RF power transistor | |
| US9310261B2 (en) | Production-test die temperature measurement method and apparatus | |
| JP3084857B2 (ja) | 電力用半導体装置の熱抵抗測定方法 | |
| PL224783B1 (pl) | Sposób i układ do pomiaru rezystancji termicznej tranzystora bipolarnego mocy z izolowaną bramką | |
| PL206218B1 (pl) | Sposób i układ do pomiaru rezystancji termicznej scalonego regulatora impulsowego | |
| PL225429B1 (pl) | Sposób i układ do pomiaru własnych i wzajemnych rezystancji termicznych dławika | |
| PL223757B1 (pl) | Sposób i układ do pomiaru rezystancji termicznej tranzystora polowego mocy z izolowaną bramką | |
| Sarkany et al. | Thermal transient testing alternatives for the characterisation of GaN HEMT power devices |