【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于求取具有绝缘栅极的半导体器件的阻挡层温度的方法和电路组件。
技术介绍
1、功率半导体的阻挡层温度是用于测量瞬时半导体负载的重要的状态参量。在以单芯片布置或多芯片布置的未封装的和封装的半导体的开发过程中，启用相应的温度限制(根据半导体技术和制造商，当前通常为持续有限小时数的175℃或200℃)。采用这些半导体(模块)的部件设计师或系统设计师必须相应地考虑所述温度限制，并且维持由参数散布推导出的设计余量。为了减少设计余量并且因此节省单件成本，尝试通过附加的传感器、如ntc电阻(负温度系数热敏电阻)检测温度，和/或通过温度敏感的电参数(tsep)尽可能准确地估计温度。
2、此外，从现有技术中已知，借助电压控制的或电流控制的栅极驱动器执行这样的功率半导体的栅极的操控。
技术实现思路
1、根据本专利技术的第一方面，提出一种用于求取具有绝缘栅的半导体器件的阻挡层温度的方法。所述半导体器件例如是si-mosfet、sic-mosfet、igbt、hemt或与其不同构造的半导体器件。
2、在根据本专利技术的方法的第一步骤中，借助电流控制的栅极驱动器在预定义的第一时刻对半导体器件的输入电容进行再充电。
3、在根据本专利技术的方法的第二步骤中，基于关于半导体器件的输入电容的电压相关的性能的信息以及基于第一时刻随后的第二时刻的半导体器件的温度相关的内部栅极电阻的大小，求取半导体器件的阻挡层温度，其中，在第二时刻，栅极电流的电流建立阶段结束，所述栅
4、换句话说，使用栅极电阻的温度相关性，以便由内部栅极电阻的当前所求取的大小推导出半导体器件的当前的阻挡层温度。内部栅极电阻的温度相关性和半导体器件的输入电容的电压相关性例如以特性曲线族的形式保存在存储单元中并且能够从所述存储单元中被调用以用于根据本专利技术的方法。
5、根据本专利技术的方法另外提供如下优点：半导体器件的阻挡层温度的求取能够以高可靠性与相应的负载电流和/或相应的运行温度和/或相应的中间电路电压无关地执行。
6、从属权利要求示出本专利技术的优选扩展方案。
7、在本专利技术的一种有利的构型中，第二时刻是以下预定义的时刻：所述预定义的时刻可靠地确保，半导体器件的栅极电流的电流建立阶段始终在达到第二时刻时结束，而与相应存在的边界条件无关。半导体器件的内部栅极电阻的大小相应地基于在第二时刻存在的外部栅极电压和在第二时刻存在的恒定的栅极电流来求取。
8、在本专利技术的另一种有利的构型中，当外部栅极电压达到预定义的阈值时，达到第二时刻。内部栅极电阻的大小相应地基于第二时刻与第一时刻之间的时间差来求取。为此需要的是，基本上恒定的栅极电流在阻挡层温度的相应求取过程之间具有相应相同的电流值，或者存在关于相应栅极电流的大小的信息。基于第二时刻与第一时刻之间的这里所描述的时间差求取阻挡层温度提供如下优点：无需在预定义的时刻实施电压测量，这例如在借助集成电路实现的情况下在实施方面可以是开销大的。此外，以这种方式能够实现，提高求取阻挡层温度时的准确性。优选地，阈值如此确定，使得通过外部栅极电压达到阈值时确保，栅极电流的电流建立阶段始终结束，而与相应存在的边界条件无关。
9、特别有利的是，根据本专利技术的方法具有校准过程，在所述校准过程期间求取半导体器件的温度相关的参数与相应的目标值的偏差。这例如基于借助温度传感器、如ntc的附加温度测量来进行，所述温度传感器例如布置在包含半导体器件的半导体模块内和/或外。替代地或附加地也能够想到，基于与半导体器件热接通的冷却水温度测量、电路板温度测量等来执行校准。在基于附加温度测量求取半导体器件的温度之后，求取补偿值，以便随后补偿温度相关的参数与相应的目标值的偏差。由此可以改善在求取半导体器件的阻挡层温度时的准确性。校准过程例如在半导体器件和/或包含半导体器件的部件的制造期间进行。
10、优选地，存储多个时间上彼此相继的校准过程的结果，使得基于校准过程的相应的所存储的结果之间的偏差能够求取半导体器件的退化状态。
11、优选地，校准过程设置有：基于至少两个时间上彼此不同的测量求取半导体器件的温度系数，和/或求取栅极驱动器的温度相关性，以便随后在求取阻挡层温度时考虑所述温度系数和/或关于栅极驱动器的所述温度相关性的信息。由此能够实现，进一步改善在求取半导体器件的阻挡层温度时的准确性。
12、阻挡层温度的求取有利地在半导体器件的接通过程和/或关断过程期间执行，在所述接通过程和/或关断过程中，栅极电容的所需要的再充电是固有的组成部分。替代地或附加地，阻挡层温度的求取在半导体器件的接通状态中和/或关断状态中进行，其中，通过栅极驱动器在半导体器件的栅极上产生预定义的交变信号，尤其是脉冲型交变信号(而不局限于信号的这样的特征表现，例如也可以使用正弦型交变信号或与其不同的交变信号)。使用脉冲在根据本专利技术的电流控制的栅极驱动器的背景下特别有利，因为借助电流控制的栅极驱动器能够特别简单地产生这样的信号波形。优选地，交变信号的频率和/或振幅如此选择，使得借助半导体器件操控的负载由此在其功能上不受影响或仅受微小影响。
13、特别有利的是，在求取阻挡层温度时附加地考虑电荷量的影响，所述电荷量在电流建立阶段期间关于半导体器件的输入电容被再充。由此，可以附加地提高在求取半导体器件的阻挡层温度时的准确性。
14、根据本专利技术的第二方面，提出一种用于求取半导体器件的阻挡层温度的电路组件。该电路组件包括：具有绝缘栅极的半导体器件、电流控制的栅极驱动器、电压测量单元和分析处理单元。所述电流控制的栅极驱动器设置成，借助操控半导体器件的栅极，在第一预定义的时刻对半导体器件的输入电容进行再充电。电压测量单元设置成，检测半导体器件的外部栅极电压。例如构型为asic、fpga、处理器、数字信号处理器、微控制器或类似设备并且例如是电流控制的栅极驱动器的组成部分或电路组件的独立的部件的分析处理单元设置成，基于关于半导体器件的输入电容的电压相关的性能的信息并且基于在第一时刻随后的第二时刻的半导体器件的内部栅极电阻的大小来求取半导体器件的阻挡层温度，在所述第二时刻栅极电流的电流建立阶段结束，所述栅极电流通过栅极驱动器产生用于输入电容的再充电，并且在所述第二时刻存在基本上恒定的栅极电流。特征、特征组合及由此产生的优点显然相应于结合最先提到的本专利技术方面所阐明的特征、特征组合及由此产生的优点，从而为了避免重复可以参照以上阐述。
15、在本专利技术的一种特别有利的构型中，半导体器件的内部栅极电阻具有双向导通的非线性器件，所述器件尤其由两个反并联连接的二极管构成。由此，由于二极管的显著的温度相关性，可以基于根据本专利技术的电路组件实现特别高的灵敏度以及因此特别准确的温度测量。应指出的是，也可以采用与这里所描述的二极管不同的非线性的器件或部件。此外，二极管由于其非线性的电流特性提供如下可能性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于求取具有绝缘栅极的半导体器件(10)的阻挡层温度的方法，所述方法具有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步具有校准过程，所述校准过程具有：
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阻挡层温度的求取
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在求取所述阻挡层温度时，附加地考虑电荷量的影响，所述电荷量在所述电流建立阶段(PA)期间关于所述半导体器件(10)的所述输入电容(Ciss)被再充。
9.一种用于求取半导体器件(10)的阻挡层温度的电路组件，所述电路组件具有：
10.根据权利要求9所述的电路组件，其中，所述半导体器件(10)的所述内部栅极电阻(RGint)具有双向导通的、非线性的器件(50)，所述器件尤其由两个反并联连接的二极管构成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于求取具有绝缘栅极的半导体器件(10)的阻挡层温度的方法，所述方法具有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步具有校准过程，所述校准过程具有：
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阻挡层温度的...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·施魏格尔，M·里费尔，K·奥伯迪克，S·施特拉赫，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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