[發(fā)明專利]一種基于MOSFET測量結(jié)溫的方法及其裝置

有效

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• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN102749152A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆軍政;劉瑞生;吳維剛;張金龍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市科通電子繼電器總廠
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于MOSFET測量結(jié)溫的方法及其裝置。

背景技術(shù)

通常直流固體繼電器或固態(tài)功率控制器等器件均采用MOSFET作為輸出功率器件，這類器件一般采用變壓器或光電器件隔離，分為單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)，氣密或非氣密封裝。這種器件的不足之處是在于它對溫度很敏感，溫度每升高10℃器件可靠性降低約1倍，在一定的工作條件下（如55℃～125℃），可能會導(dǎo)致器件燒毀。于是，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)研制出多種結(jié)溫測量技術(shù)，用于評估器件熱特性，保證器件在全工作溫度范圍內(nèi)可靠應(yīng)用。

目前已得到應(yīng)用的結(jié)溫測量技術(shù)中，有些采用紅外微輻射儀測量，有些利用器件自身溫敏參數(shù)采用占空系數(shù)不小于99%的加熱功率間斷測量，有些利用靠近器件的溫敏器件進(jìn)行測量，可起到較好的測量作用，但仍然存在一定的缺陷：

1.紅外微輻射儀測量要求去掉封裝殼體上蓋，暴露出有源芯片，在芯片有源區(qū)涂一薄層（25μm～50μm）已知高輻射系數(shù)（ε>0.8），又是低導(dǎo)熱的材料，要求測試時(shí)無明顯的環(huán)境影響，測試局限性大、成本高，屬于破壞性試驗(yàn)，難以滿足多層結(jié)構(gòu)或非氣密封裝產(chǎn)品測試；

2.采用加熱功率間斷測量，要求測試時(shí)間小于100μs或50μs，施加功率往往高于器件額定功率，控溫散熱裝置和安裝布局較為復(fù)雜，測試可操作性較差，具有一定的破壞性，難以滿足器件自身延時(shí)時(shí)間較長（如50μs或100μs以上）的產(chǎn)品測試；

3.利用靠近器件的溫敏器件進(jìn)行測量，測得的溫度僅為器件近似結(jié)溫，準(zhǔn)確度較低，且需要在器件內(nèi)部單獨(dú)安裝溫敏器件，或者在生產(chǎn)制造中單獨(dú)裝配，增加器件復(fù)雜程度，或者去掉封裝后再裝配，局限性很大，測試精度較低，實(shí)施困難。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提出一種基于MOSFET測量結(jié)溫的方法,用于測量器件在規(guī)定環(huán)境溫度下和規(guī)定工作條件下的結(jié)溫，所述器件包括一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端和一第二輸出端，其特征在于，包括如下步驟：

S1、在所述規(guī)定的環(huán)境溫度下對所述第二輸出端和所述第一輸出端施加電流，記為測試電流，記錄所述第二輸出端對所述第一輸出端的電壓，記為初始電壓；

S2、撤銷所述測試電流，對所述第一輸入端、所述第二輸入端、所述第一輸出端和所述第二輸出端施加所述規(guī)定工作條件，記錄所述第一輸出端和所述第二輸出端的電流，記錄所述第一輸出端對所述第二輸出端的電壓，計(jì)算所述第一輸出端對所述第二輸出端上消耗的功率；

S3、撤銷對所述第一輸入端、所述第二輸入端、所述第一輸出端和所述第二輸出端施加的所述規(guī)定工作條件，對所述第二輸出端和所述第一輸出端施加與步驟S2中所述功率相等的功率；

S4、當(dāng)器件穩(wěn)定工作到預(yù)設(shè)的規(guī)定時(shí)間時(shí)，對所述第二輸出端和所述第一輸出端施加的電流改為所述測試電流，記錄所述第二輸出端對所述第一輸出端的電壓，記為終測電壓；

S5、依據(jù)所述規(guī)定環(huán)境溫度、所述初始電壓和所述終測電壓計(jì)算所述器件在所述規(guī)定環(huán)境溫度下并且在所述規(guī)定工作條件下的結(jié)溫。

進(jìn)一步地，步驟S5中所述計(jì)算器件在所述規(guī)定環(huán)境溫度下和所述規(guī)定工作條件下的結(jié)溫的方法為：所述終測電壓減去所述初始電壓后，除以已知的所述第二輸出端對所述第一輸出端溫度變化率，所得溫度加上所述規(guī)定環(huán)境溫度。

或者，步驟S5替換為:對所述器件施加與所述規(guī)定環(huán)境溫度不同的環(huán)境溫度，對所述第二輸出端和所述第一輸出端施加所述測試電流，若所述第二輸出端對所述第一輸出端的電壓等于所述終測電壓，則該該施加的環(huán)境溫度即為器件在所述規(guī)定環(huán)境溫度下和所述規(guī)定工作條件下的結(jié)溫。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述施加電流不小于1mA且不大于10mA。

進(jìn)一步地，所述器件為基于MOSFET作為輸出功率器件的單向輸出的固體繼電器或固態(tài)功率控制器。

本發(fā)明還提出一種基于MOSFET測量結(jié)溫的裝置，用于測量器件在規(guī)定環(huán)境溫度下和規(guī)定工作條件下的結(jié)溫，所述器件包括一第一輸入端、一第二輸入端、一第一輸出端和一第二輸出端，其特征在于，包括：

初始電壓測定模塊，用于獲取初始電壓，具體包括：在所述規(guī)定的環(huán)境溫度下對所述第二輸出端和所述第一輸出端施加電流，記為測試電流，所述第二輸出端對所述第一輸出端的電壓即為所述初始電壓；

功耗測定模塊，用于獲取對所述第一輸入端、所述第二輸入端、所述第一輸出端和所述第二輸出端施加所述規(guī)定工作條件時(shí)所述第一輸出端對所述第二輸出端上消耗的功率；