[發明專利]分立器件中的負載平衡

有效

• 申請號: 201410373503.3
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104348459B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 艾哈邁德·R·阿什拉夫扎德
• 申請（專利權）人: 飛兆半導體公司;快捷半導體（蘇州）有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H01L23/34
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林彥

本申請涉及分立器件中的負載平衡。在一般方面，本發明公開了一種設備，所述設備可包括溫度測量電路和溫度比較電路，所述溫度測量電路被配置成生成指示第一半導體器件的第一操作溫度的第一信號，所述溫度比較電路可操作地與所述溫度測量電路聯接。所述溫度比較電路可被配置成將所述第一信號與第二信號作比較并且生成比較信號，所述第二信號指示至少第二半導體器件的第二操作溫度，所述比較信號指示所述指示的第一操作溫度是否高于、低于或等于所述指示的第二操作溫度。所述設備還可包括調節電路，所述調節電路被配置成基于所述比較信號調節所述第一半導體器件的操作。

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年7月31日提交的名稱為“Load Balancing in DiscreteDevices”(分立器件中的負載平衡)的美國臨時申請No.61/860,522的優先權和權益，所述臨時申請以全文引用方式并入本文。

技術領域

本說明書涉及分立器件。具體地講，本說明書涉及根據操作溫度來平衡分立半導體器件中的電流(功率)耗散的技術。

背景技術

在功率電子學應用(例如工業應用和汽車應用)中，通常以并聯排列方式來連接功率半導體開關(如，垂直場效應晶體管、絕緣柵雙極晶體管等)，以便實現相對單個功率半導體開關所實現的較高的電流切換功能。在這類方法中，電流(或功率耗散)分布在整個并聯連接的開關器件上。這種并聯連接的器件可在單個半導體芯片(晶粒)上整體地具體實施。然而，這種整體具體實施可導致半導體器件具有相對較大的芯片(晶粒)尺寸，并因此可能難以制造。另外，整體具體實施可具有相對較低的制造產率(如，由于較大晶粒尺寸的結果)，并因此可能增加每個半導體開關的成本。

此外，在給定器件中，整體的具體實施只有所有并聯連接開關的單個熱耗散點，這可能導致難以將熱能從整體器件移除。這種在移除熱能中的困難可導致溫度高于所需操作溫度，繼而可能減少這種器件的使用壽命(可靠性)。

可克服整體具體實施的一些局限性的一種方法是并聯地連接單個分立器件(具體實施在單獨的晶粒上)，其中單個分立器件可容納在單獨的包裝中，并且例如可并聯地電連接(和物理地安裝)在印刷電路板上。雖然克服了整體具體實施的一些缺點(如，較大晶粒尺寸、單個熱耗散點等)，但是使用并聯連接的分立(單個)功率開關器件的方法也具有缺點。

例如，并聯連接的分立器件不會在它們之間固有地平均分攤電流/功率耗散，這是(例如)由于它們的操作參數存在差異和/或分立開關器件(和可與分立開關器件結合具體實施的其他組件)之間的熱相互作用。要改善這種并聯具體實施的分立開關器件之間的電流/功率耗散的平衡，可使用一個選擇過程來根據操作參數(例如閾值電壓(V_t)和飽和電壓(V_sat))將器件匹配。然而，該過程可能代價高昂并且難以具體實施。

發明內容

一方面，本發明提供了一種設備，包括：第一半導體開關器件；溫度測量電路，其與所述第一半導體開關器件熱聯接，所述溫度測量電路被配置成生成指示所述第一半導體開關器件的操作溫度的第一信號；溫度比較電路，其可操作地與所述溫度測量電路聯接，所述溫度比較電路被配置成：比較所述第一信號與第二信號，所述第二信號指示至少第二半導體開關器件的操作溫度；以及生成比較信號，所述比較信號指示所述第一半導體開關器件的所述指示的操作溫度是否高于、低于或等于所述至少所述半導體開關器件的所述指示的操作溫度；以及可操作地與所述溫度比較電路和所述第一半導體開關器件聯接的調節電路，所述調節電路被配置成響應于所述比較信號而調整所述第一半導體開關器件的操作。