[發明專利]功率半導體元件的運行

有效

• 申請號: 201980086630.6
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN113228514B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 本諾·魏斯;法比安·迪波爾德
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H03K17/30
• 分類號: H03K17/30;H03K17/14
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張英

1.一種用于運行自閉鎖或自導通的功率半導體元件(1)的方法，其中，

-確定所述功率半導體元件(1)的閾值電壓相對于參考閾值電壓的閾值電壓變化，并且

-相對于與所述參考閾值電壓相對應的參考接通柵極電壓以所述閾值電壓變化改變接通柵極電壓(V_on)，所述接通柵極電壓為了接通所述功率半導體元件(1)被施加在所述功率半導體元件(1)的柵極接頭(5)與源極接頭(3)之間，

-其中，為了確定所述閾值電壓變化而測量測試漏極至源極電壓(V_Test)，所述測試漏極至源極電壓在有測試關斷柵極電壓和測試反向電流的情況下出現在所述功率半導體元件(1)的漏極接頭(7)與所述源極接頭(3)之間，并且如果所述功率半導體元件(1)的所述閾值電壓與所述參考閾值電壓相匹配，則將所述測試漏極至源極電壓(V_Test)與參考漏極至源極電壓的偏差確定為閾值電壓變化，所述偏差在有所述測試關斷柵極電壓和所述測試反向電流的情況下出現在所述漏極接頭(7)與所述源極接頭(3)之間。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述測試關斷柵極電壓為零伏。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述測試漏極至源極電壓(V_Test)的測量小于一微秒。

4.根據權利要求1或2所述的方法，其中，將所述閾值電壓變化傳輸至上級的計算單元，并且由所述計算單元從所述閾值電壓變化計算出所述功率半導體元件(1)的剩余使用壽命。

5.根據權利要求1或2所述的方法，其中，如果所述功率半導體元件(1)處于所述功率半導體元件的初始啟動狀態中，則測量所述參考漏極至源極電壓。

6.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在所述功率半導體元件(1)布置在半橋(21)的橋臂(23、25)中的情況下，在所述半橋的另外的橋臂(25、23)中布置有另外的功率半導體元件(1)，在兩個功率半導體元件(1)被關斷期間測量所述測試漏極至源極電壓(V_Test)。

7.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述功率半導體元件(1)的有源區(11)由氮化鎵制成。

8.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述功率半導體元件(1)為高電子遷移率晶體管。

9.一種用于實施根據權利要求1至8中任一項所述的方法的柵極驅動器(27)，其中，所述柵極驅動器(27)設置用于，相對于所述參考接通柵極電壓以所述閾值電壓變化改變接通柵極電壓(V_on)，所述接通柵極電壓為了接通所述功率半導體元件(1)被施加在所述功率半導體元件(1)的柵極接頭(5)與源極接頭(3)之間。

10.根據權利要求9所述的柵極驅動器(27)，如果測試反向電流在所述功率半導體元件(1)的所述源極接頭(3)與漏極接頭(7)之間流動，則所述柵極驅動器將測試關斷柵極電壓施加到所述功率半導體元件(1)的所述柵極接頭(5)處。

11.根據權利要求10所述的柵極驅動器(27)，所述柵極驅動器具有測量單元(33)，所述測量單元設置用于測量測試漏極至源極電壓(V_Test)，當所述測試反向電流在所述漏極接頭(7)與所述源極接頭(3)之間流動并且所述測試關斷柵極電壓施加在所述柵極接頭(5)處時，所述測試漏極至源極電壓出現在所述功率半導體元件(1)的所述漏極接頭(7)與所述源極接頭(3)之間。

12.根據權利要求11所述的柵極驅動器(27)，所述柵極驅動器存儲由所述測量單元(33)最新測得的所述測試漏極至源極電壓(V_Test)的值。

13.根據權利要求11或12所述的柵極驅動器(27)，所述柵極驅動器將所述接通柵極電壓(V_on)設置為參考柵極電壓(V_Ref)與由所述測量單元(33)最新測得的所述測試漏極至源極電壓(V_Test)的值之和。