用于负载开关应用的MOSFET温度传感方法和电路技术

本发明专利技术公开了一种用于在半导体芯片中形成的功率晶体管的温度监测的方法和装置。设置在半导体芯片中的温度传感电阻器的一侧耦合到功率晶体管的电压输入侧。耦合到温度传感电阻器的第二侧的控制器被配置为检测电阻器两端的电压，并使用检测到的电压触发与温度相关的校正动作。的校正动作。的校正动作。

【技术实现步骤摘要】
用于负载开关应用的MOSFET温度传感方法和电路


[0001]本专利技术的各个方面主要涉及半导体器件的温度监测，具体地说，本专利技术的各个方面涉及晶体管器件的温度传感。

技术介绍

[0002]在使用半导体晶体管的功率器件应用中，功率器件的软启动可能导致功率晶体管的输入电压和输出电压之间存在较大差异。在功率晶体管两端通过大电压差切换，可能导致晶体管加热，并且如果没有适当的管理，可能导致半导体晶体管的热破坏。因此，需要对功率晶体管进行温度监测，以确保半导体晶体管不会因过热而损坏。
[0003]人们之前在功率晶体管温度监测方面，已经尝试使用了物理上放置在半导体功率晶体管附近但不在半导体芯片本身上的温度电阻器或二极管网络。由于温度传感器和功率晶体管封装之间的不良热传导，因此这些温度传感器不准确。一些热传感器使用在晶体管的半导体芯片上形成的二极管网络，其原因在于这提供了更好的热传导。二极管网络温度传感器由于二极管两端的电压降相对于温度是非线性的，从而为温度传感带来了另外的困难。此外，由于网络中的每个二极管因其制造的变化而增加了检测误差，因此串联连接的二极管网络增大了温度检测的误差。
[0004]Pihet等人在美国专利6,948,847中尝试了在连接到半导体晶体管栅极触点的半导体芯片中形成的温度传感电阻器，但这在许多应用中并不适用。具体而言，连接到半导体晶体管的栅极输入端的温度传感电阻器不适用于具有栅极信号的负载开关应用，栅极信号在电压和频率上具有高动态范围，因为由于开关的性质，栅极电压可能处于恒定且不可预测的通量中。因此，本领域迫切需要一种精确的方法来确定高频开关应用中半导体晶体管的温度。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种用于监测形成在第一半导体芯片中功率晶体管温度的器件，包括：
[0006]一个位于所述第一半导体芯片中的温度传感电阻器，其中所述温度传感电阻的一侧在所述功率晶体管的电压输入侧耦合到所述功率晶体管；
[0007]一个耦合到所述温度传感电阻器的第二侧的控制器，其中所述控制器被配置为检测电阻器两端的电压并使用温度传感电阻两端的电压触发温度相关校正动作，其中，所述温度相关校正行为调节通过所述功率晶体管的电流。
[0008]其中，配置控制器，当温度传感电阻器上的电压达到阈值时，触发温度相关的校正动作。
[0009]其中，配置控制器，基于来自温度传感电阻器的电压，触发温度相关的校正动作，其中配置控制器，将来自温度电阻器的电压与晶体管器件的温度相关联。
[0010]其中，所述控制器除了通过所述温度传感电阻器耦合到所述晶体管之外，还在所
述晶体管的电压输入侧耦合到晶体管。
[0011]其中，控制器位于第二半导体芯片上。
[0012]其中，键合线将控制器导电连接到温度传感电阻器上。
[0013]其中，控制器位于第一半导体芯片上。
[0014]其中，所述控制器进一步被配置为从所述功率晶体管的电压输入侧通过所述温度传感电阻器汲取恒定电流，并通过连接到所述晶体管的输入侧的并联耦合汲取单独电流，其中所述并联耦合是与所述的温度传感电阻器并联连接。
[0015]其中，所述控制器进一步配置为将所述温度传感电阻器两端的电压与参考电压进行比较，当温度传感电阻器两端的电压满足参考电压时，将温度传感电阻器两端的电压与并联耦合两端的电压进行比较，由此温度传感电阻器两端的电压与并联耦合的输出电压的比较，触发温度相关校正动作。
[0016]其中，配置控制器，放大温度传感电阻器上的电压，将电阻器上所产生的放大电压与参考电压作比较。
[0017]其中，温度传感电阻器是一个形成在半导体芯片中的扩散电阻器，或者是一个形成在半导体芯片上的多晶电阻器。
[0018]其中，进一步配置控制器，以便微调温度传感电阻器的输出电压，以补偿温度传感电阻的变化。
[0019]本专利技术还公开了一种用于形成在第一半导体芯片中的晶体管温度控制的方法，包括：
[0020]通过从晶体管的输入端汲取输入电流，使形成在第一半导体芯片中的温度传感电阻器偏置；
[0021]通过连接到晶体管输入端的并联耦合，汲取单独的电流，其中并联耦合是指与温度传感电阻器并联；
[0022]将温度传感电阻器的输出电压与并联耦合的输出电压作比较；
[0023]利用比较的结果，触发温度相关的校正动作。
[0024]其中，温度传感电阻器的输出电压与并联耦合的输出电压的对比，还包括将所述温度传感电阻器的输出电压放大到阈值电压。
[0025]其中，利用比较的结果，触发温度相关的校正动作还包括将温度传感电阻器放大后的输出电压与阈值电压作比较，其中阈值电压与在晶体管的击穿温度下温度传感电阻器的电压有关。
[0026]其中，温度传感电阻器的输出电压与并联耦合的输出电压的比较结果，是所述温度相关校正动作的触发。
附图说明
[0027]阅读以下详细说明并参照以下附图之后，本专利技术的其他特征和优势将显而易见，其中：
[0028]图1表示依据本专利技术的一个方面，一种用于半导体晶体管温度传感器件的简化示意电路图。
[0029]图2表示依据本专利技术的一个方面，一种用于功率晶体管温度传感器件配置的详细
示意电路图。
[0030]图3表示根据本专利技术的一个方面，图2所示的电路对功率晶体管的温度变化的响应的曲线图的联图。
[0031]图4表示依据本专利技术的一个方面，一种用于功率晶体管温度传感器件的另一种配置的详细示意电路图。
[0032]图5表示根据本专利技术的各个方面，图4所示的电路对功率晶体管的温度变化的响应的曲线图的联图。
[0033]图6表示根据本专利技术的各个方面，功率晶体管温度传感器件的原位装置的详细示意图。
[0034]图7表示根据本专利技术的各个方面，在与功率晶体管相同的管芯上的温度传感器件的原位装置的详细示意图。
具体实施方式
[0035]尽管为了说明的目的，以下详细描述包含许多特定细节，但本领域的普通技术人员将理解，对以下细节的许多变化和修改都在本专利技术的范围内。因此，下文描述的本专利技术的示例性实施例对所要求保护的专利技术没有任何一般性损失，也没有施加限制。
[0036]在下面的详细描述中，参考附图，附图构成了本专利技术的一部分，附图中通过插图的方式表示出了本专利技术可在其中实施的具体实施例文档编号。在这方面，参考所描述的图形的方向，使用方向术语，例如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“前导”、“尾部”等。由于本专利技术的实施例的组件可以定位在多个不同的方向上，因此方向术语用于说明，并且不以任何方式限制。应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被视为限制意义上的描述，并且本专利技术的范围由所附权利要求书限定。
[0037]为了清楚起见，并不是本专利技术描述的实现的所有常规特征都被表示出和描述。本领域技术人员将理解，在任何本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于监测形成在第一半导体芯片中功率晶体管温度的器件，包括：一个位于所述第一半导体芯片中的温度传感电阻器，其中所述温度传感电阻的一侧在所述功率晶体管的电压输入侧耦合到所述功率晶体管；一个耦合到所述温度传感电阻器的第二侧的控制器，其中所述控制器被配置为检测电阻器两端的电压并使用温度传感电阻两端的电压触发温度相关校正动作，其中，所述温度相关校正行为调节通过所述功率晶体管的电流。2.如权利要求1所述的器件，其中配置控制器，当温度传感电阻器上的电压达到阈值时，触发温度相关的校正动作。3.如权利要求1所述的器件，其中配置控制器，基于来自温度传感电阻器的电压，触发温度相关的校正动作，其中配置控制器，将来自温度电阻器的电压与晶体管器件的温度相关联。4.如权利要求1所述的器件，其中所述控制器除了通过所述温度传感电阻器耦合到所述晶体管之外，还在所述晶体管的电压输入侧耦合到晶体管。5.如权利要求1所述的器件，其中控制器位于第二半导体芯片上。6.如权利要求5所述的器件，其中键合线将控制器导电连接到温度传感电阻器上。7.如权利要求1所述的器件，其中控制器位于第一半导体芯片上。8.如权利要求1所述的器件，其中所述控制器进一步被配置为从所述功率晶体管的电压输入侧通过所述温度传感电阻器汲取恒定电流，并通过连接到所述晶体管的输入侧的并联耦合汲取单独电流，其中所述并联耦合是与所述的温度传感电阻器并联连接。9.如权利要求8所述的器件，其中所述控制器进一步配置为将所述温度传感电阻器两端的电压与参考电压进行比较，当温度传感电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震宇，印键，管灵鹏，习提彭，
申请(专利权)人：万国半导体国际有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：