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深入理解功率半导体器件IGBT芯片结温测试的方法_功率_根号

乖囧猫 2025-01-23 10:43:20 0

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虽然这两种方法得到的温度可以类似于芯片表面的均匀温度,但实际上表示的物理位置是不同的,VGE(th)(T)法律表示发射极度沟区的温度,VCE(T)法律表示集电极侧PN的温度。
60V以下),芯片电压等级低,基区薄,丈量温差小;对付功率器件(常日是600V以上),电压等级高,芯片根本厚度增加,增加差异。

这个位置的差异使得这个位置的差异VGE(th)(T)法测温度一定比VCE(T)法大,随着电压等级的升高而增加。
这是由于IGBT芯片事情时产生的热量险些从集电极侧散开,使芯片内部有纵向温度梯度。
IGBT芯片电压等级越高,基面越厚,纵向温度梯度越大,两种方法的差异就越大。
正是由于这种差异,不同的研究机构在功率循环过程中采取不同的温度丈量方法,未便利测试结果的共享和标杆。

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规定必须在功率循环测试中利用VCE(T)结温丈量法,但不代表VCE(T)法就一定比VGE(th)(T)实际上,法律更好VGE(th)(T)在某些情形下,法律更适用。
以下将从两种方法的测试电路事理图、难度和优缺陷进行全面比较,方便读者根据自己的须要选择得当的方法。
没有必要改变功率循环的主测试回路和被测试环IGBT状态,被测IGBT在两端施加小电流源。
主回路负载电流的切换只需通过外部赞助开关进行监测和丈量IGBT两端电压可得到装置饱和压降和结温,实现大略。

为了实现相应的掌握时序,须要增加2个赞助开关。
须要丈量循环加热阶段的功率IGBT(S2开通,S3打开,同时打开S1.关闭负载电流加热装置;S割断负载电流并丈量IGBT将设备转换为阈值电压模式(S2关断,S3打开)丈量结温。
可以看到,VGE(th)(T)该方法不仅电路构造繁芜,而且掌握韶光相对繁芜,丈量延迟的选择也至关主要。
同时,一个得当的电阻必须并联在栅极和发射极的两端,kΩ为肃清丈量延时的影响,电阻供应栅极放电电路。

VGE(th)(T)法和VCE(T)法一样,在最大结温丈量过程同样须要一定的丈量延时tMD,一方面是时序掌握的须要,另一方面是载流子复合仍须要韶光。
因此,不管哪种结温丈量方法,一定存在一定的丈量延时,器件的最大结温也一定会降落,而带来一定的丈量偏差。

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针对这种情形,标准提出了用根号t法来改动这段由丈量延时带来的丈量偏差,此方法的条件条件是热量在同一材料内可近似算作一维单向热传导问题,降温曲线与韶光的根号为线性关系。
通过丈量的降温曲线,线性反推即可得到芯片在t=0时候的最高结温。

在功率半导体器件领域,发热源必须是面热源,如二极管和MOSFET,而IGBT芯片状态下芯片的热源紧张来自沟通、基区和集电极PN结,属于体热源。
进一步,可以看出VCE(T)实质上,该方法的丈量是芯片下表面的温度,使其不能严格知足根号T法的条件,并带来一定的偏差。
当然,这个偏差与设备的功率密度和电压等级有关。

VCE(T)法律适用于二极管或MOSFET丈量延迟造成的最大结温偏差可以用根号t法近似改动;然而,它运用于IGBT有时,根号t法仍有一定程度的偏差。
同时,这种偏差还会导致设备瞬态热阻抗曲线丈量的偏差,终极影响设备与壳热阻结的结合Rthjc丈量精度。

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虽然高精度[32]可以通过有限元仿真等其他方法进行改动,但是难以实现,过程繁芜,尤其不利于在线改动。
这是目前VCE(T)法运用在IGBT设备的最大缺陷也是功率循环测试过程中必须关注的问题。
VCE(T)该方法最大的优点是功率循环测试大略,该参数不受设备包装老化的影响,可以非常准确地表示设备温度信息。

VGE(th)(T)只管芯片上表面的通道温度是法律代表的,IGBT芯片是热源,但丈量的特点是芯片上表面温度,使其相对符合一维单向热传导条件。
因此,根号t法应相对适用VGE(th)(T)丈量结温曲线的方法。
如t=0s时候最大结温Tjmax一是通过有限元仿真得到(被认为是基准值),Tjmax2则是VGE(th)(T)通过根号推法得到,Tjmax3则是VCE(T)通过根号t反推得到法律。
对付低压器件(12000)V),基区很薄,三个值差很小Tjmax1>Tjmax2>Tjmax3.对付高压器件(65000V),基区很厚,三者差别比较大Tjmax2更贴近Tjmax1。

对付VGE(th)(T)通过根号T法近似改动法丈量的结温曲线,可以简化过程。
从这个意义上说,VGE(th)(T)虽然电路繁芜,但更适用。
这种方法的另一个优点是灵敏度高,一样平常在-10旁边mV/℃,比较VCE(T)(一样平常硅器件约-2)mV/℃)高5倍。

与其他温敏参数一样,VGE(th)(T)该方法最大的缺陷是该参数受到设备老化的影响,导致结温丈量老化后涌现偏差。
在功率循环测试周期中,IGBT一样平常运用设备栅极+15V老化后,阈值电压会发生正偏移(30~100)mV),从而导致3~10K丈量结温偏差。

一些设备在功率循环老化后,键合线的提升也会毁坏设备的栅氧构造,从而使设备的功率循环老化VGE(th)(T)法失落效。
但事实上,在这个时候,设备已经失落温度也毫无意义。
以是这种情形对功率循环测试的影响可以忽略不计。

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评估功率设备寿命的最主要参数是初始功率循环条件的温差结ΔTj和最大结温Tjmax,不考虑老化后温度参数的变革,而考虑温度参数的变革VGE(th)(T)老化丈量的结温不会产生偏差。
此外,在功率循环测试中须要监测的三个最主要的参数是温差结ΔTj,饱和压降VCE和热阻Rthjs。
而ΔTj=Tjmax-Tjmin,VGE(th)(T)老化后的偏差同时存在Tjmax和Tjmin,终极ΔTj不受影响;饱和压降;VCE丈量与结温丈量无关,不受阈值电压偏移的影响;

热阻Rthjs打算取决于温度结算的准确丈量。
设备老化后阈值电压的正偏移会增加丈量热阻,终极可能影响故障判断,综上所述,VGE(th)(T)虽然在功率循环测试中丈量结温会受到设备老化的影响,但一方面影响不大(3~10)K),另一方面,它只会对丈量的热阻产生微弱的影响,而不会对设备的寿命和故障机制产生很大的影响。

功率半导体器件IGBT芯片测试座

VGE(th)(T)该方法可用于硅基IGBT对付器件的结温测试,唯一要把稳的是不能和VCE(T)由于所代表的物理意义不同,法律进行了横向比较。
进一步地,SiCMOSFET在偏置浸染下捕获格栅氧层界面毛病会导致连续阈值电压漂移,使格栅氧层界面毛病捕获通道电子VGE(th)(T)法律暂时不适宜,结合谷易电子socket测试座行业运用实际反馈中,高功率IGBT测试座、IGBT芯片测试座、功率器件老化测试座,器件测试座、温度传感器测试座在测试良率中均有效得到提高。

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