【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种肖特基二极管性能退化在线监测系统及其方法。
技术介绍
1、肖特基二极管是利用金属-半导体界面的肖特基接触势垒进行工作的器件，其具有正向导通压降低、开关速率快、频率特性好等特点，广泛应用于电子控制、电机驱动、电力传输等领域。在肖特基二极管工作过程中，不可避免地会受到电流、电压冲击，长期的电流、电压冲击将对肖特基二极管的金属-半导体接触界面产生负面影响，并导致肖特基二极管性能退化或失效。肖特基二极管作为电力电子系统中的重要器件，其一旦发生性能退化或失效，将影响整个电力电子系统的正常运行。
2、目前，现有的肖特基二极管退化监测方法中，普遍采用建立退化模型的方法进行退化监测，此类方法存在监测精度依赖于模型精度且不能在线监测退化参数的局限。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种肖特基二极管性能退化在线监测系统及其方法，本专利技术用于实时监测肖特基二极管的退化程度，在二极管失效前进行预警。本在线监测方法可以根据肖特基二极管的工作状态选择不同的监测参数，且不受二极管初始状态的影响。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，包括：
3、状态监测系统，所述状态监测系统与被监测肖特基二极管相连，所述状态监测系统由依次相连的状态判定模块和信号采集模块组成；所述状态判定模块由依次相连的定时电路、状态判定电路和采集触发电路组成；所述信号采集模块由正向电流采集电路和反向电流采集电路组成，正向电
4、退化诊断系统，所述退化诊断系统与所述状态监测系统串联，所述退化诊断系统由依次相连的数据处理模块和退化诊断模块组成；其中正向导通工作状态的监控参数为肖特基势垒高度，反向截止工作状态的监控参数为反向漏电流。
5、优选的，所述定时电路由8253定时器组成，所述电流采集电路采用adi公司的max44284电流检测放大器芯片。
6、优选的，所述状态判定电路采用与肖特基二极管相连的一个电容，通过电容电位差异实现肖特基二极管正向导通或反向截止工作状态的判定。
7、本专利技术还提供了一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，采用上述所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，包括如下步骤：
8、步骤s1：通过状态监测系统的状态判定模块对肖特基二极管的工作状态进行判定；
9、步骤s2：通过状态监测系统的信号采集模块对肖特基二极管的不同状态信号进行采集；
10、步骤s3：通过退化诊断系统的数据处理模块对数据进行处理；
11、步骤s4：通过退化诊断系统的退化诊断模块判定肖特基二极管退化程度。
12、优选的，所述步骤s1具体为：
13、步骤s11：定时电路开启，通过定时操作确定状态判定周期；
14、步骤s12：状态判定电路开启，确定肖特基二极管的工作状态，所述工作状态为正向导通或反向截止。
15、优选的，所述步骤s2具体为：
16、步骤s21：采集触发电路开启，将肖特基二极管的工作状态传递至信号采集模块并开始采集信号；如果肖特基二极管的工作状态为正向导通，则转入步骤s22；如果肖特基二极管工作状态为反向截止，则转入步骤s23；
17、步骤s22：正向电流采集电路开启，采集肖特基二极管正向导通电流；
18、步骤s23：反向电流采集电路开启，采集肖特基二极管反向漏电流。
19、优选的，所述步骤s3具体为：
20、步骤s31：数据处理模块开启，读取肖特基二极管的工作状态；
21、步骤s32：如果肖特基二极管的工作状态为正向导通，则选择肖特基势垒高度фb作为退化监测参数；
22、步骤s33：如果肖特基二极管工作状态为反向截止，则选择反向漏电流ir作为退化监测参数。
23、优选的，所述肖特基势垒高度фb的计算公式为：
24、
25、其中，q为电子电荷；k为玻尔兹曼常数；t为绝对温度；s为肖特基势垒接触区域的面积；a*为有效理查逊常数；is为正向饱和电流。
26、优选的，正向饱和电流is由电流采集电路得到的正向导通电流求得，利用如下公式计算：
27、
28、其中，i1与i2为对应采样点电流值；v1与v2为对应采样点电压值。
29、优选的，所述步骤s4具体为：
30、步骤s41：设置肖特基势垒高度фb失效阈值为初始值的90％，设置反向漏电流ir失效阈值为数据手册允许最大值的20％；
31、步骤s42：退化诊断模块开启，如果任一监测参数达到失效阈值，则由退化诊断模块判定肖特基二极管失效并发出信号，否则判定肖特基二极管工作正常。
32、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
33、本专利技术通过构建肖特基二极管状态监测系统及退化诊断系统，实现了根据肖特基二极管的工作状态选择不同的监测参数并对肖特基二极管退化程度进行综合判定的功能。该方法可以用于实时监测肖特基二极管的退化程度，在二极管失效前进行预警。
34、本专利技术在线监测方法可以根据肖特基二极管的工作状态选择不同的监测参数，且不受二极管初始状态的影响，可在肖特基二极管失效前进行预警，避免肖特基二极管失效影响整个电力电子系统的正常运行。
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1.一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，其特征在于，所述定时电路由8253定时器组成，所述电流采集电路采用ADI公司的MAX44284电流检测放大器芯片。
3.如权利要求1所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，其特征在于，所述状态判定电路采用与肖特基二极管相连的一个电容，通过电容电位差异实现肖特基二极管正向导通或反向截止工作状态的判定。
4.一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，采用如权利要求1-3任一项所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
6.如权利要求4所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
7.如权利要求4所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：
8.如权利要求7所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，
9.如权利要求8所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，其特征在于，正向饱和电流Is由电流采集电路得到的正向导通电流求得，利用如下公式计算：
10.如权利要求4所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，其特征在于，所述定时电路由8253定时器组成，所述电流采集电路采用adi公司的max44284电流检测放大器芯片。
3.如权利要求1所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，其特征在于，所述状态判定电路采用与肖特基二极管相连的一个电容，通过电容电位差异实现肖特基二极管正向导通或反向截止工作状态的判定。
4.一种肖特基二极管性能退化在线监测方法，采用如权利要求1-3任一项所述的一种肖特基二极管性能退化在线监测系统，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的一种肖特基二极管...
【专利技术属性】
技术研发人员：姬学超，虞勇坚，万永康，孟智超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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