[發明專利]功率半導體器件的熱阻抗測量系統及方法

有效

• 申請號: 201811039276.5
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109164370B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 馬柯;朱曄
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種功率半導體器件的熱阻抗測量系統，其特征在于，包括：直流供電模塊、被測模塊、驅動模塊、測量模塊以及總控制模塊；其中：

所述直流供電模塊，用于根據所述總控制模塊提供的給定參考電壓，向所述被測模塊提供電能；

所述被測模塊包括：至少一個被測單元，所述被測單元用于模擬功率半導體器件的工作狀態，使所述測量系統在達到加熱的電穩定狀態時，流經功率半導體器件的電流為占空比固定的單向脈沖電流；所述被測單元包括：功率半導體器件所組成的測量電路，以及所述測量電路對應的負載模塊；

所述驅動模塊，用于將所述總控制模塊輸出的開關狀態信號進行功率放大，得到相應的驅動信號，并通過所述驅動信號控制所述被測單元中功率半導體器件的開關狀態；

所述測量模塊，用于根據所述總控制模塊提供的測量信號，檢測所述測量電路中的功率半導體器件、所述測量電路對應的負載模塊的電氣狀態和溫度狀態；

所述總控制模塊，用于向所述直流供電模塊提供給定參考電壓，以及對所述測量模塊測得的結果進行分析處理，以得到所述被測單元中功率半導體器件的熱阻抗特性；

所述測量電路中還包括：散熱器，所述散熱器用于消散功率半導體器件產生的熱量；

所述測量模塊包括：溫度測量子模塊、電壓測量子模塊、電流測量子模塊；其中：

所述溫度測量子模塊，用于獲取測量電路的溫度參數，所述溫度參數包括：功率半導體器件的結溫、功率半導體器件的外殼溫度、散熱器的溫度、環境溫度中的任一或者任多個溫度值；

所述電壓測量子模塊，用于獲取測量電路中功率半導體器件、所述測量電路中對應的負載模塊的電壓值；

所述電流測量子模塊，用于獲取測量電路中功率半導體器件、所述測量電路中對應的負載模塊的電流值。

2.根據權利要求1所述的功率半導體器件的熱阻抗測量系統，其特征在于，所述測量電路包括：由功率半導體器件組成的全橋電路，或H橋電路。

3.根據權利要求1所述的功率半導體器件的熱阻抗測量系統，其特征在于，所述溫度測量子模塊采用溫度傳感器，或者溫敏電氣參數的測量傳感器；

所述測量電路中對應的負載模塊包括以下任一形式：

純電感電路；

由電感、電容、電阻、變壓器所組成的混合型電阻抗網絡。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的功率半導體器件的熱阻抗測量系統，其特征在于，所述功率半導體器件包括以下任一類型：

基于硅、碳化硅、氮化鎵的半導體芯片；

采用模塊、壓接、分立式封裝技術制作的功率半導體器件。

5.一種功率半導體器件的熱阻抗測量方法，其特征在于，應用于權利要求1-4中任一項所述的一種功率半導體器件的熱阻抗測量系統中，所述方法包括：

根據驅動信號控制被測單元中功率半導體器件的開關狀態，以在所述被測單元中形成加熱電流；

在所述功率半導體器件達到熱穩定狀態之后，通過所述驅動信號控制所述被測單元中功率半導體器件的開關狀態，改變所述被測單元中的加熱電流；

獲取所述被測單元中功率半導體器件的功率損耗，以及測量和記錄所述功率半導體器件的溫度變化值；

根據所述功率半導體器件的功率損耗以及溫度變化值，分析得到所述功率半導體器件的熱阻抗參數；

所述加熱電流的形式包括以下任一：

流經功率半導體器件的單向脈沖電流；

流經功率半導體器件的連續直流，或者交流電流。

6.根據權利要求5所述的功率半導體器件的熱阻抗測量方法，其特征在于，所述功率半導體器件的功率損耗包括：開關損耗和導通損耗。