基于浪涌电流下的碳化硅MOSFET瞬态温升测量方法技术

技术编号：41396028 阅读：5 留言：0更新日期：2024-05-20 19:19

本发明专利技术公开了基于浪涌电流下的碳化硅MOSFET瞬态温升测量方法，首先在不同测试电流下建立校温曲线库，该校温曲线库数据包含碳化硅MOSFET体二极管的浪涌电流、电压以及温度；其次，基于浪涌电流测试平台，在不同的浪涌电流脉宽及幅值下，测得多个温度敏感电参数；最后，计算测得温敏电参数代入校温曲线对应的温度值，即可在不破坏封装的情况下判别碳化硅MOSFET的温度情况。避免了在实际工程中不能实时检测碳化硅MOSFET瞬态温升导致可靠性降低的问题。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于浪涌电流下的碳化硅mosfet瞬态温升测量方法，属于电子器件测试领域。

技术介绍

1、碳化硅mosfet器件及其模块通常采用逆变器技术以提高电流等级。然而由于逆变器中的电容模块在开通瞬间的短路特性，产生了电路中出现浪涌电流的问题，会导致器件在开通瞬间出现由于功率过大而热烧毁的现象，进而制约了器件的使用寿命，对整机设备的可靠运行也产生了不可估量的影响。因此，在碳化硅mosfet器件正式投入使用之前需要进行瞬态温升测量方法的制定且该方法的制定具有重要意义。

2、对于封装后的碳化硅mosfet器件，很难在不破坏封装的前提下检测温度分布情况。针对这一个问题厂家多采用抽样检测的方法，即在同一批次中随机抽取几个碳化硅器件打开封装，利用红外摄像机或者其他方法查看内部温度分布情况。首先，这种方法会破坏器件的封装。其次，碳化硅mosfet器件价格昂贵，抽样检测带来了不小的经济损失。最后，对于新型封装，如压接封装等，打开封装会破坏电气连接，因而无法利用红外等方法进行评测。针对该问题，本专利提出一种方法简单，成本低，减小经济损失的检测方法，并且本方法可以对同一批次所有器件内部温度程度进行判别。

技术实现思路

1、针对上述问题，本专利技术提出一种针对碳化硅mosfet器件浪涌过程中温度测量的适用条件，该条件(1)给定了不产生自升温的电流幅值和脉宽的测试方法；(2)给定使用去波动、多项式拟合外推的精准校温曲线库的制作方法。

2、当碳化硅mosfet器件的栅极关断

3、该条件方法无需增加额外的测试电路，利用现有成熟体系下的测试设备即可进行校温曲线的测定以及结温的测量。

4、本方法采用的技术方案如下：

5、利用测量的校温曲线库，判断实际浪涌过程中器件在不同电流下测得的电压值与温度的关系，从而得到器件在浪涌过程中的温度分布情况。

6、一种碳化硅mosfet浪涌过程温度分布情况的评测方法，以碳化硅mosfet浪涌过程测温为例，但并不局限于碳化硅mosfet浪涌过程，各种碳化硅mosfet极端工况都可适用本方法。此例包括碳化硅mosfet器件、参数测试仪安捷伦b1505a、温箱、浪涌发生仪器。参数测试仪安捷伦b1505a用于给定碳化硅mosfet不同的测试电流，并且采集不同测试电流下对应的vsd。温箱用于给器件升温，模拟不同温度下的情况。浪涌发生仪器用于给器件不同脉宽、不通峰值的浪涌电流。以碳化硅mosfet为例评测浪涌过程温度分布情况还包括以下步骤：

7、步骤一：使用参数测试仪的单脉冲模块，给碳化硅mosfet施加不同峰值的测试电流，观察得到的电压vsd与时间的单脉冲曲线，根据单脉冲图像下的δv和温度系数确定不会产生自升温的测试电流脉宽和峰值范围。

8、步骤二：将碳化硅mosfet放置在温箱中，改变温箱温度，使用参数测试仪分别测量80℃-200℃(每20℃测量)、相同测试电流情况下的vsd，将测量得到的不同温度下的输出曲线进行去波动处理，即根据相同电流下温度与电压的线性关系对电压的值进行校准，并推导出比200℃更高温度下的电压值，将去除波动后和外推高温处的输出曲线作为校温曲线库使用。

9、步骤三：将步骤二的校温曲线库，以及各个温度下用参数测试仪单脉冲模块测量的大电流(例如80a、100a但不限于此)两个单脉冲点的值进行多项式拟合，可以得到大电流部分的校温曲线库。

10、步骤四：使用浪涌发生仪器给碳化硅mosfet施加浪涌电信号，让器件正常工作，测试时间结束后，快速切换至测试状态。在给定测试电流时间和峰值条件下，测得vsd，并基于校温曲线库获得温度值t。观察整个浪涌过程中的温度值t变化情况，以此保护碳化硅mosfet在浪涌过程中不会被高温烧毁。

11、本专利技术的有益效果是：首先，本专利技术解决了碳化硅mosfet极端工况，如浪涌过程中无法测量内部温度分布的问题；其次，本专利技术利用电学法测量温敏电参数(比如源漏电压vsd但不限于此)，对模块的封装不具有破坏性，模块可继续使用。利用不同测试电流峰值下测得的温度规律，通过判别温度测量情况判别碳化硅mosfet可抗最大浪涌及其可靠性。

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【技术保护点】

1.基于浪涌电流下的碳化硅MOSFET瞬态温升测量方法，其适用条件包括：(1)给定了栅压的范围在负栅压区间；(2)给定测试电流的选取范围；(3)给定脉冲宽度的选取标准；

2.根据权利要求1所述的基于浪涌电流下的碳化硅MOSFET瞬态温升测量方法，其特征在于：在不同温度下建立校温曲线库，通过半导体参数测试仪施加的测试电流为短脉冲大电流，选取不产生自升温的最大电流幅值，以避免测试过程中的自升温现象；利用测得的电学温敏参数代入到校温曲线库，即可在不破坏模块封装的情况下判断器件在浪涌过程中的温度变化情况。

【技术特征摘要】

1.基于浪涌电流下的碳化硅mosfet瞬态温升测量方法，其适用条件包括：(1)给定了栅压的范围在负栅压区间；(2)给定测试电流的选取范围；(3)给定脉冲宽度的选取标准；

2.根据权利要求1所述的基于浪涌电流下的碳化硅mosfet瞬态温升测量方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春生，赵硕，侯雨奇，张亚民，冯士维，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：

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