【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体功率器件仿真，尤其涉及一种重复脉冲热阻计算方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
1、半导体功率器件的失效通常与其工作温度密切相关，据统计，大约55%的半导体功率器件的失效是由于温度过高以及热相关问题导致的。不仅如此，对于广泛应用的硅基半导体器件来说，高热还会导致器件参数的劣化。目前，随着半导体功率器件应用频率的提升，研究计算其重复脉冲下瞬态热阻的意义就越发重要。
2、热阻是半导体器件的重要热性能参数，用于描述功率器件本身对其散热能力的阻碍作用。对于重复脉冲热阻来说，不同频率、不同占空比下重复脉冲的器件热阻并不相同。想要得到这些热阻值，可以通过实验测量的方法，也可以通过仿真计算的方法。但是，实验测量的方法需要花费的成本较高，花费的时间较长；现有的仿真计算的方法，利用电路仿真软件施加不同的频率和脉冲计算微分方程来计算热阻值，计算量大，计算效率低。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种重复脉冲热阻计算方法、装置、设备及存储介质，解决了现有的重复脉冲热阻计算方法计算效率低的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种重复脉冲热阻计算方法，该方法包括：
4、在目标功率器件工作过程中，分别获取单脉冲在升温过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的升温函数，以及单脉冲在温降过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的温降函数；
5、根据单脉冲在升温过程中升温第一时长后，所述单
6、根据单脉冲在温降过程中温降第二时长后，所述单脉冲的当前温度从所述稳态时结温的最大值降至零，建立第二方程；
7、根据重复脉冲在所述目标功率器件到达稳态后，在每个周期内所述重复脉冲的温升等于温降，建立第三方程；所述重复脉冲的一个周期包括一个单脉冲的升温过程和温降过程，在所述重复脉冲的一个周期内，从单脉冲升温过程的稳态时结温的最大值对应的时间前推一个高电平持续时间得到该周期的升温过程，从单脉冲温降过程的稳态时结温的最大值对应的时间后推一个低电平持续时间得到该周期的降温过程，所述高电平持续时间为所述重复脉冲的脉宽，所述低电平持续时间为所述重复脉冲的脉宽与占空比的比值与脉宽的差值；
8、结合所述升温函数和所述温降函数，联立所述第一方程、所述第二方程以及所述第三方程，计算所述重复脉冲在不同脉宽和不同占空比下的稳态时结温的最大值；
9、根据所述重复脉冲在不同脉宽和不同占空比下的稳态时结温的最大值以及所述目标功率器件预设的工作功率的比值，得到所述重复脉冲在不同脉宽和不同占空比下的重复脉冲热阻。
10、在一种可能的实现方式中，所述第一方程具体为：
11、；
12、其中，表示升温函数，表示第一时长，表示稳态时结温的最大值；
13、所述第二方程具体为：
14、；
15、其中，表示温降函数，表示第二时长；
16、所述第三方程具体为：
17、；
18、其中，表示重复脉冲的脉宽，表示重复脉冲的占空比。
19、在一种可能的实现方式中，获取单脉冲在温降过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的温降函数，具体包括：
20、根据热阻时间常数的定义确定温降过程中热阻随时间变化的第一函数；
21、根据所述第一函数与所述工作功率的乘积，得到单脉冲在温降过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的温降函数；
22、所述温降函数具体为：
23、；
24、其中，为工作功率，为第一函数，表示阶数，为预设固定值；，表示热阻，表示热容，表示时间。
25、在一种可能的实现方式中，获取单脉冲在升温过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的升温函数，具体包括：
26、获取所述目标功率器件的芯片有源区的瞬态热阻函数；所述瞬态热阻函数为在所述目标功率器件工作时瞬态热阻随时间变化的函数；
27、根据所述瞬态热阻函数与所述工作功率的乘积，得到单脉冲在升温过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的升温函数。
28、在一种可能的实现方式中，获取所述目标功率器件的芯片有源区的瞬态热阻函数，具体包括：
29、基于cae软件，通过所述目标功率器件的封装体的封装结构和材料参数，确定所述封装体的三维模型，并设置所述目标功率器件在所述三维模型内工作时的框架温度、工作功率以及所述目标功率器件的散热方程；
30、根据所述散热方程、所述框架温度以及所述工作功率，确定所述目标功率器件的瞬态热阻随时间变化的温升曲线；
31、根据所述温升曲线确定预构建的热阻热容网络foster模型的参数，并将所述参数代入所述热阻热容网络foster模型中，得到目标功率器件的芯片有源区的瞬态热阻函数。
32、在一种可能的实现方式中，根据所述散热方程、所述框架温度以及所述工作功率，确定所述目标功率器件的瞬态热阻随时间变化的温升曲线，具体包括：
33、对所述三维模型进行离散化处理，得到多个第一区域网格；
34、对测试时间进行离散化处理，得到多个时间格点；
35、根据每个所述时间格点对应的多个所述第一区域网格的数值，对所述散热方程进行求解，得到每个所述时间格点所述目标功率器件的芯片有源区的温度；
36、在每个所述时间格点内，通过第一公式确定每个时间格点的瞬态热阻；
37、所述第一公式为：
38、；
39、其中，表示瞬态热阻，表示芯片有源区的温度，表示框架温度，表示工作功率；
40、根据每个时间格点、以及每个时间格点对应的瞬态热阻，得到所述目标功率器件的瞬态热阻随时间变化的温升曲线。
41、在一种可能的实现方式中，根据所述温升曲线确定预构建的热阻热容网络foster模型的参数，并将所述参数代入所述热阻热容网络foster模型中，得到目标功率器件的芯片有源区的瞬态热阻函数，具体包括：
42、基于所述目标功率器件在所述封装体的散热路径，预构建的所述封装体的热阻热容网络foster模型为：
43、；
44、其中，表示阶数，为预设固定值；，表示热阻，表示热容，表示时间；
45、对所述温升曲线进行非线性回归分析，确定最优热容值和最优热阻值；
46、将所述最优热容值和最优热阻值代入所述热阻热容网络foster模型中，得到目标功率器件的芯片有源区的瞬态热阻函数。
47、第二方面，本专利技术提供一种重复脉冲热阻计算装置，该装置包括：
48、第一处理模块，用于在目标功率器件工作过程中，分别获取单脉冲在升温过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的升温函数，以及单脉冲在温降过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的温降函数；
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【技术保护点】
1.一种重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，所述第一方程具体为：
3.根据权利要求1所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，获取单脉冲在温降过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的温降函数，具体包括：
4.根据权利要求1所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，获取单脉冲在升温过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的升温函数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，获取所述目标功率器件的芯片有源区的瞬态热阻函数，具体包括：
6.根据权利要求5所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，根据所述散热方程、所述框架温度以及所述工作功率，确定所述目标功率器件的瞬态热阻随时间变化的温升曲线，具体包括：
7.根据权利要求6所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，根据所述温升曲线确定预构建的热阻热容网络Foster模型的参数，并将所述参数代入所述热阻热容网络Foster模型中，得到目标功率器件的芯片有源区的瞬态热阻函数，具体包括：p>
8.一种重复脉冲热阻计算装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-7中任一项所述的重复脉冲热阻计算方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现如权利要求1-7中任一项所述的重复脉冲热阻计算方法。
...【技术特征摘要】
1.一种重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，所述第一方程具体为：
3.根据权利要求1所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，获取单脉冲在温降过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的温降函数，具体包括：
4.根据权利要求1所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，获取单脉冲在升温过程中所述目标功率器件的温度随时间变化的升温函数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，获取所述目标功率器件的芯片有源区的瞬态热阻函数，具体包括：
6.根据权利要求5所述的重复脉冲热阻计算方法，其特征在于，根据所述散热方程、所述框架温度以及所述工作功率，确定所述目标功率器件的瞬态热阻随时间变化的温升曲线，具体包括：
7.根据权利要求6所述的重...
【专利技术属性】
技术研发人员：方兴鹏，刘义芳，宁波，
申请(专利权)人：华羿微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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