评估在晶体管器件中的栅极-源极漏电流制造技术

本发明专利技术涉及评估在晶体管器件中的栅极‑源极漏电流。所公开的是一种方法、一种电路装置以及一种电子电路。该方法包括：将晶体管器件的栅极‑源极电容从第一电压水平放电到第二电压水平并且测量与放电相关联的第一放电时间，其中第一电阻器与栅极‑源极电容并联连接；以及将栅极‑源极电容从第一电压水平放电到第二电压水平并且测量与放电相关联的第二放电时间，其中第一电阻器和第二电阻器与栅极‑源极电容并联连接。该方法还包括将第一放电时间和第二放电时间之间的比率与预定义的阈值进行比较，以及基于比较检测故障。

【技术实现步骤摘要】
评估在晶体管器件中的栅极-源极漏电流
本公开总体涉及用于评估在晶体管器件(特别地，MOS晶体管器件)中的栅极-源极漏电流或栅极-源极电阻的方法和电子电路。
技术介绍
MOS晶体管器件(诸如，MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极晶体管))是电压控制的晶体管器件，其依赖于内部电容的充电状态而处在闭合状态(导通状态)或断开状态(阻断状态)。该内部电容被连接在控制节点(栅极节点)和负载节点(源极节点)之间，并且通常被称作栅极-源极电容。在晶体管器件的闭合状态，可能发生漏电流，这使栅极-源极电容放电。过多的漏电流可以指示晶体管器件存在缺陷。用以评估栅极-源极漏电流的一种途径是在栅极节点和源极节点之间施加比在正常操作期间在栅极节点和在源极节点之间施加的驱动电压高的电压，并且测量在栅极节点和在源极节点之间流过的电流。如果电流比预定义的阈值高，则驱动器设备被视为存在缺陷。然而，施加高的测试电压会引起应力，其可以降低驱动器设备的寿命。因此，可以期望以更柔性的方式评估栅极-源极漏电流。
技术实现思路
一个示例涉及一种方法。该方法包括：将晶体管器件的栅极-源极电容从第一电压水平放电到第二电压水平并且测量与放电相关联的第一放电时间，其中第一电阻器与栅极-源极电容并联连接；以及将栅极-源极电容从第一电压水平放电到第二电压水平并且测量与放电相关联的第二放电时间，其中第一电阻器和第二电阻器与栅极-源极电容并联连接。方法还包括将第一放电时间和第二放电时间之间的比率与预定义的阈值进行比较，以及基于比较检测故障。另一示例涉及一种电路装置。该电路装置包括晶体管器件和电子电路，该晶体管器件具有栅极节点、源极节点、在栅极节点和源极节点之间的栅极-源极电容、以及在栅极节点和源极节点之间的栅极-源极电阻，该电子电路被连接在栅极节点和源极节点之间，并且电子电路包括控制电路、第一电阻器和第二电阻器，第一电阻器被连接在栅极节点和源极节点之间。控制电路被配置为：在第一测试循环中，测量第一放电时间，第一放电时间与栅极-源极电容从第一电压水平到第二电压水平的放电相关联；在第二测试循环中，将第二电阻器连接在栅极节点和源极节点之间并且测量第二放电时间，第二放电时间与栅极-源极电容从第一电压水平到第二电压水平的放电相关联。控制电路还被配置为将第一放电时间和第二放电时间之间的比率与预定义的阈值进行比较，以及基于比较检测故障。又一示例涉及一种电子电路。该电子电路被配置为被连接到晶体管器件的栅极节点和源极节点，并且包括第一电阻器和第二电阻器以及控制电路，第一电阻器和第二电阻器各自被配置为被连接在栅极节点和源极节点之间。控制电路被配置为：在第一测试循环中，测量第一放电时间，第一放电时间与栅极-源极电容从第一电压水平到第二电压水平的放电相关联，其中第一电阻器被连接在栅极节点和源极节点之间；以及在第二测试循环中，测量第二放电时间，第二放电时间与栅极-源极电容从第一电压水平到第二电压水平的放电相关联，其中第一电阻器和第二电阻器被连接在栅极节点和源极节点之间。控制电路还被配置为将第一放电时间和第二放电时间之间的比率与预定义的阈值进行比较，以及基于比较检测故障。附图说明下面参照附图对示例进行解释。附图用于说明某些原理，从而仅图示了用于理解这些原理所必要的方面。附图未按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。图1示出根据一个示例的晶体管器件的等同电路图；图2A至图2C示出晶体管器件可以如何用作电子开关的不同示例；图3示出具有被配置为评估栅极-源极漏电流的电子电路以及晶体管器件的电子电路的一个示例；图4是图示用于评估栅极-源极漏电流的方法的一个示例的流程图；图5示出栅极-源极电压的波形；图6图示以在图4中所图示的方法所计算的放电时间比率与用于图4中所图示的方法的第一电阻器的电阻和内部栅极-源极电阻间的电阻比率之间的关系；图7更详细地示出电子电路的一个示例；图8示出具有晶体管器件、电子电路和驱动电路的电子设备；图9示出包括电子电路的驱动电路的一个示例；以及图10示出图示在图9中所示的驱动电路的操作的信号波形。具体实施方式在以下详细的描述中，对附图进行参照。附图形成描述的一部分，并且出于图示的目的，附图示出可以如何使用以及实施本专利技术的示例。应当理解，本文所描述的各种实施例的特征可以互相结合，除非另有特定说明。图1图示晶体管器件1的一个示例，晶体管器件1特别地是MOS(金属氧化物半导体)晶体管器件，其也可以被称作IG(绝缘栅)晶体管器件。晶体管器件包括控制节点G(在下文中被称作栅极节点)、第一负载节点S(在下文中被称作源极节点)和第二负载节点D(在下文中被称作漏极节点)。仅处于图示的目的，在图1中所示出的晶体管器件是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，特别地是n型增强型MOSFET。然而，这仅仅是一个示例，在下文中所提供的描述和解释适用于任何其他类型的MOS晶体管器件，诸如p型增强型MOSFET、n型耗尽型MOSFET或p型耗尽型MOSFET、或者IGBT(绝缘栅双极晶体管)也是如此。图1中所示出的类型的晶体管器件可以被用作各种类型的电子电路中的电子开关。图2A至图2C中图示了晶体管器件1可以如何被用作电子开关的一些示例。参照图2A，晶体管器件1可以被用作低侧开关。在该情况下，晶体管器件1的漏极节点D和源极节点S之间的负载路径D-S被连接在负载Z和电路节点之间，在电路节点中负供电电势或者接地GND是可用的。具有负载Z以及晶体管器件1的负载路径D-S的串联电路被连接在正供电电势V+的电路节点和负供电电势或接地GND的电路节点之间。参照图2B，电子电路可以被用作高侧开关。在该示例中，晶体管器件1的负载路径D-S被连接在正供电电势V+的电路节点和负载Z之间。根据图2C中所示出的另一示例，负载路径D-S被连接在两个负载Z1、Z2之间，其中包括负载Z1、Z2和负载路径D-S的串联电路被连接在正供电电势V+的电路节点和负供电电势或接地GND的电路节点之间。图1中所示出的晶体管器件1是电压控制的晶体管器件，其依赖于栅极节点G和源极节点S之间的栅极-源极电压VGS而处在闭合状态(导通状态)或断开状态(阻断状态)。在内部，晶体管器件包括在栅极节点G和源极节点S之间的电容，其通常被称作栅极-源极电容CGS。该栅极-源极电容由在图1所示的电路图中的被连接在栅极节点G和源极节点S之间的电容器来表示。在图1所示出的电路图中的被连接在栅极节点G和源极节点S之间的电阻器表示漏电流路径。通常，漏电流路径的电阻RGS至少是几兆欧(MΩ)或者至少几十MΩ。如果例如在闭合状态中的栅极-源极电压VGS是大约10伏(V)，则在晶体管器件的无故障状态中，这导致漏电流IGS小于几微安(μA)。低栅极-源极电阻RGS可以指示晶体管器件存在缺陷。因此，可以期望评估栅极-源极电阻RGS或漏电流IGS是，以便检测晶体管器件1的缺陷。图3示出被配置为评估栅极-源极电阻RGS或栅极-源极电流IGS的电子电路的一个示例。电子电路2包括第一节点和第二节点，第一节点被配置为被连接到栅极节点G，第二节点被配置为被连接到晶体管器件1的源极节点S。电子电路2还包括被连接在第一节点和第二节点之间的第一电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：将晶体管器件的栅极‑源极电容从第一电压水平放电到第二电压水平并且测量与所述放电相关联的第一放电时间，其中第一电阻器与所述栅极‑源极电容并联连接；将所述栅极‑源极电容从所述第一电压水平放电到所述第二电压水平并且测量与所述放电相关联的第二放电时间，其中所述第一电阻器和第二电阻器与所述栅极‑源极电容并联连接；将所述第一放电时间和所述第二放电时间之间的比率与预定义的阈值进行比较；以及基于所述比较检测故障。

【技术特征摘要】
2017.09.29 US 15/720,2501.一种方法，包括：将晶体管器件的栅极-源极电容从第一电压水平放电到第二电压水平并且测量与所述放电相关联的第一放电时间，其中第一电阻器与所述栅极-源极电容并联连接；将所述栅极-源极电容从所述第一电压水平放电到所述第二电压水平并且测量与所述放电相关联的第二放电时间，其中所述第一电阻器和第二电阻器与所述栅极-源极电容并联连接；将所述第一放电时间和所述第二放电时间之间的比率与预定义的阈值进行比较；以及基于所述比较检测故障。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电阻器具有第一电阻，并且所述第二电阻器具有第二电阻；其中所述第二电阻是所述第一电阻的m倍；并且其中如果所述比率小于(m+1)/m的0.999倍，则检测到故障。3.根据权利要求2所述的方法，其中如果所述比率小于(m+1)/m的0.9倍，则检测到故障。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电压水平和所述第二电压水平中的至少一个电压水平低于所述晶体管器件的阈值电压。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一电压水平和所述第二电压水平中的每个电压水平低于所述晶体管器件的阈值电压。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶体管器件是IGBT和MOSFET中的一个。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述放电中的每次放电之前，将所述栅极-源极电容充电到比所述第一电压水平高的电压水平。8.一种电路装置，包括：晶体管器件，具有栅极节点、源极节点、在所述栅极节点和所述源极节点之间的栅极-源极电容、以及在所述栅极节点和所述源极节点之间的栅极-源极电阻；电子电路，被连接在所述栅极节点和所述源极节点之间，并且包括控制电路、第一电阻器和第二电阻器，所述第一电阻器被连接在所述栅极节点和所述源极节点之间；其中所述控制电路被配置为：在第一测试循环中，测量第一放电时间，所述第一放电时间与所述栅极-源极电容从第一电压水平到第二电压水平的放电相关联；在第二测试循环中，将所述第二电阻器连接在所述栅极节点和所述源极节点之间并且测量第二放电时间，所述第二放电时间与所述栅极-源极电容从所述第一电压水平到所述第二电压水平的放电相关联；将所述第一放电时间和所述第二放电时间之间的比率与预定义的阈值进行比较；以及基于所述比较检测故障。9.根据权利要求8所述的电路装置，还包括与所述第二电阻器串联连接的电子开关，其中具有所述电子开关和所述第二电阻器的串联电路被连接在所述栅极节点和所述源极节点之间；以及其中通过所述控制电路将所述第二电阻器与所述栅极-源极电容并联连接包括接通所述电子开关。10.根据权利要求8所述的电路装置，其中所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·泰尔，C·J·马奎斯·马丁斯，S·蒂勒，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE