[發明專利]一種IGBT熱敏感電參數提取裝置

有效

• 申請號: 201711156860.4
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN108107333B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 姚陳果;李孟杰;譚堅文;董守龍;李成祥
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 50201 重慶大學專利中心
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種IGBT熱敏感電參數提取的裝置，主要包括功率循環系統、熱敏感電參數提取系統、測試工位、溫控系統和測量與控制保護系統。熱敏感電參數提取系統主要包括靜態熱敏感電參數提取子系統和動態熱敏感電參數提取子系統。測試工位上放置待測器件。待測器件輸出模擬波形信號。測量與控制保護系統通過功率循環系統對待測器件加熱。測量與控制保護系統通過溫控系統對待測器件冷卻。測量與控制保護系統測量提取熱敏感電參數提取系統中的熱敏感電參數。

技術領域

本發明涉及功率半導體器件開關特性研究領域，具體是一種IGBT熱敏感電參數提取的裝置。

背景技術

隨著電力電子技術的發展和半導體制造工藝的提升，功率半導體器件的使用日益廣泛。尤其在諸如柔性交直流輸電、電力機車牽引等大功率，開斷頻率高的應用場景中，IGBT因其耐壓高、通流能力強、開斷速度快的優勢在諸多功率器件中脫穎而出。在高壓大電流頻繁開斷的應用中，芯片過熱成為IGBT失效的主要因素之一。同時，結溫以及結溫的波動是IGBT壽命評估模型的重要參數之一。因此，實時動態測量芯片結溫成為亟待解決的問題。現有技術，如紅外熱成像、熱電偶可以解決結溫測量的問題，但存在響應速度慢、需要對IGBT結構進行改造等等缺點。

輸出功率的大小會導致不同的結溫，IGBT的老化亦會對結溫產生影響。隨著IGBT的功率循環，一方面IGBT頻繁開斷，結溫在高低位波動，IGBT層與層之間由于熱膨脹系數不同而產生應力，最終造成封裝上的缺陷，IGBT封裝的散熱能力降低，高結溫的時間增加。另一方面，高壓大電流的工作狀態容易造成芯片內部的老化，導致性能降低，出現通態電阻的增大以及開關損耗的增加，進一步導致功率損耗增加，芯片結溫升高，形成正反饋，最終導致芯片失效。因此，IGBT老化對結溫的影響也是研究熱點之一。

基于此，需要提出一種能夠區別與傳統結溫測量的方法，研究在老化的不同階段中的結溫情況，且能夠在不改動IGBT內部構造的同時做到實時準確。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種IGBT熱敏感電參數提取的裝置，主要包括功率循環系統、熱敏感電參數提取系統、測試工位、溫控系統和測量與控制保護系統。

所述功率循環系統的電路結構為：功率循環電源控制開關S₁的A₁端串聯功率循環電流源Is。

所述功率循環系統和所述熱敏感電參數提取系統構成串聯回路。

進一步，所述功率循環系統和所述熱敏感電參數提取系統獨立工作。

所述熱敏感電參數提取系統主要包括靜態熱敏感電參數提取子系統和動態熱敏感電參數提取子系統。

進一步，所述靜態熱敏感電參數提取子系統和所述動態熱敏感電參數提取子系統獨立且不能同時工作。

所述靜態熱敏感電參數提取子系統的電路結構為：測試電流源控制開關S₂的A₂端串聯測試電流源I_M的負極。

所述動態熱敏感電參數提取子系統的電路結構為：續流二極管FWD的正極依次串聯續流電感L和阻尼電阻R。所述阻尼電阻R串聯所述靜態熱敏感電參數提取子系統的所述測試電流源I_M正極。

所述續流二極管FWD的正極依次串聯脈沖儲能電容C和儲能系統控制開關S₃的A₃端。所述儲能系統控制開關S₃的B₃端串聯所述靜態熱敏感電參數提取子系統的所述測試電流源控制開關S₂的B₂端。