[發(fā)明專利]一種絕緣柵器件閾值電壓的不停機測量方法

有效

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• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112213610B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 伍偉;李文哲;陳勇
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/27
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開了一種絕緣柵器件閾值電壓的不停機測量方法，其包括以下步驟：S1、查詢并根據(jù)器件手冊中給出的集電極電流和跨導計算結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；S2、實時獲取絕緣柵器件的柵極米勒平臺電壓和集電極電流；S3、根據(jù)結(jié)構(gòu)特征參數(shù)、柵極米勒平臺電壓和集電極電流獲取絕緣柵器件閾值電壓。本發(fā)明通過測量絕緣柵器件在工作時柵極彌勒平臺電壓間接測量出絕緣柵器件的閾值電壓，解決了目前絕緣柵器件的閾值電壓無法不停機監(jiān)測的難題。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體領域，具體涉及一種絕緣柵器件閾值電壓的不停機測量方法。

背景技術

電力電子器件作為電力電子系統(tǒng)的核心常常是電力電子變化裝置失效的主因。據(jù)調(diào)查，超過1/3的電力電子系統(tǒng)故障是由于電力電子器件的芯片或焊接失效造成的。故研究電力電子器件的健康狀態(tài)，完善器件可靠性技術，對提高電力電子系統(tǒng)的整體可靠性具有重要的意義。對電力電子器件健康狀況的評估通常借助于老化特征參數(shù)，即通過計算這些參數(shù)在器件生命周期中偏離初始值的程度來確定器件老化狀況。在這些老化特征數(shù)據(jù)中，絕緣柵器件的閾值電壓Vth由于與PN結(jié)結(jié)溫有良好的線性關系成為熱點。但是常規(guī)的Vth監(jiān)測必須離線，即必須讓電力電子系統(tǒng)中電力電子器件停止工作，然后將器件分離系統(tǒng)進行Vth測量，即需要使電力電子系統(tǒng)宕機，這顯然十分不便且不能滿足器件健康管理的不停機要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明提供的一種絕緣柵器件閾值電壓的不停機測量方法解決了現(xiàn)有閾值電壓測量方法需要停機才能測量的問題。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

提供一種絕緣柵器件閾值電壓的不停機測量方法，其包括以下步驟：

S1、查詢并根據(jù)器件手冊中給出的集電極電流和跨導計算結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；

S2、實時獲取絕緣柵器件的柵極米勒平臺電壓和集電極電流；

S3、根據(jù)結(jié)構(gòu)特征參數(shù)、柵極米勒平臺電壓和集電極電流獲取絕緣柵器件閾值電壓。

進一步地，步驟S1的具體方法為：

根據(jù)公式：

獲取結(jié)構(gòu)特征參數(shù)T；其中I_L為器件手冊中給出的集電極電流；g_m為器件手冊中給出的跨導。

進一步地，步驟S2中實時獲取絕緣柵器件的柵極米勒平臺電壓的具體方法包括以下子步驟：

S2-1、通過微分器響應目標絕緣柵功率器件柵極電壓信號的跳變部分，并輸出對應的電壓尖峰；

S2-2、通過比較器將微分器的輸出和閾值參考電壓進行比較，并輸出對應的矩形脈沖電壓；

S2-3、通過數(shù)字隔離器隔離比較器輸出的信號，使其符合驅(qū)動模塊數(shù)字控制信號標準，并將隔離后的信號發(fā)送至驅(qū)動模塊；

S2-4、通過驅(qū)動模塊根據(jù)隔離后的信號驅(qū)動電壓采樣電路；

S2-5、通過電壓采樣電路根據(jù)驅(qū)動模塊的驅(qū)動獲取目標絕緣柵功率器件柵極米勒平臺電壓；

其中微分器的輸入端與目標絕緣柵功率器件柵極電壓信號相連接；微分器的輸出端與比較器的一個輸入端相連接，比較器的另一個輸入端接收閾值參考電壓；比較器的輸出端與數(shù)字隔離器相連接；數(shù)字隔離器的輸出端連接驅(qū)動模塊；驅(qū)動模塊連接電壓采樣電路；電壓采樣電路的輸入端與目標絕緣柵功率器件柵極電壓信號相連接；

微分器，用于響應目標絕緣柵功率器件柵極電壓信號的跳變部分，并輸出對應的電壓尖峰；

比較器，用于將微分器的輸出和閾值參考電壓進行比較，并輸出對應的矩形脈沖電壓；