Si功率半导体器件电气参数温敏性的研究及应用

发布时间：2021-02-25 10:41

　　随着工业社会和信息时代的高速发展,以半导体器件为基础的电子科学高速发展。其中,Si功率半导体器件以其独有的技术优势和产能优势成为当代半导体产业的中坚力量,在航空航天、军事科工、电网输运、电能机车、自动控制、物流储能等诸多方向有着广泛的应用。然而,功率半导体器件工作过程中承担巨额开关损耗并负载较大功率,极易产生温升导致一系列的可靠性风险。温度是衡量器件可靠性的重要指标,已有阿伦尼思模型等经典理论模型指出:温度每上升10℃,器件的寿命大概下降一半,相应的失效风险也成倍增长。因此,为保障功率器件工作于安全范围内,有效监控其结温是一种良好的手段,有助于工程人员实时掌握器件状况,避免由于热损伤所带来的经济损失。相较于测试条件严苛,侵入性较强的物理接触测温法和光学测温法,电学测温法不破坏器件的原有封装,且嵌入性强,可匹配于正常工作电路;相较于单纯运算的模拟仿真测温法,电学测温法所得结果均来源于实际测量,对器件的非均一性表征也有着明显的优势。电学测温法以特定的电气参数作为温敏参数,通过预先构建校温曲线的方式反推结温,是近年来国际上深受追捧的研究热点。然而,目前见诸于各类文献报道的温敏参数种类繁多,对... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

开关测试电路示意图

率施加于被测器件，因此可以采用简单的恒流测试模式；量方法则相对复杂，需要采用脉冲测试手段避免功率信号分温敏参数的校温曲线库都需要利用这种方法。图 2-1 开关测试电路示意图Fig.2-1 Schematic diagram of switch test circuit

图 2-3 开关式小信号校温曲线测试结果Fig.2-3 Test results of small signal temperature calibration curve with switching mode测量校温曲线时，本质上就是重塑与器件某种条件工作状态下相同的情况，来实现相同情况下的适用结构函数模型，并以此为基础反推器件结温。开关测试模式由于没有器件自升温问题的困扰，构建校温曲线库不存在理论上的区”，但同样也几乎无法实现在线采集。大部分情况下，脉冲测试可以构建时、积分类、微分类、差值类和峰值类等温敏参数的校温曲线，但特殊器件或应用条件下仍存在“禁区”。这是由于脉冲测试过程中脉冲宽度和占空比有着的条件限制，超过限制将不再保证测试过程中器件不会产生温升，这是脉冲无法回避的测试要求。脉冲测试条件下，脉冲宽度的增加和占空比的增大都致瞬态电阻的激增如图 2-3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]功率VDMOS热阻的温度系数特性研究[J]. 董晨曦,王立新.  微电子学. 2014(01)
[2]基于电热模型的IGBT结温预测与失效分析[J]. 汪波,胡安,唐勇.  电机与控制学报. 2012(08)

博士论文
[1]基于动态热敏电参数法的大容量IGBT模块结温在线提取原理和方法研究[D]. 罗皓泽.浙江大学 2015

硕士论文
[1]基于驱动电路参数调整的功率模块结温控制研究[D]. 于燕来.重庆大学 2015



本文编号：3050846