[发明专利]用于控制开关器件中的动态雪崩的系统和方法

说明书

本申请公开了一种用于减轻动态雪崩事件的发生的系统和方法。电气系统(10)可包括栅极驱动单元(14)，栅极驱动单元(14)电耦接到半导体开关器件(24)并且通过将电压(42)施加到开关器件(24)的栅极端子(22)来驱动开关器件(24)。电气系统(10)还可包括控制器(18)，控制器(18)指示开关器件(24)截止并且响应于开关器件(24)截止，确定系统参数。控制器(18)还可至少部分地基于系统参数确定中间栅极电压并可修改栅极驱动单元(14)的配置以将适当的中间栅极电压施加到栅极端子(22)。控制器(18)可附加地修改栅极驱动单元(14)的配置，以在施加中间栅极电压之后，在栅极端子(22)处施加截止电压。

技术领域

本文公开的主题涉及半导体开关器件，更具体地，涉及用于减少因动态雪崩事件导致的开关器件的性能退化的系统和方法。

背景技术

本部分旨在向读者介绍可与本公开的下面描述和/或要求保护的方面有关的技术的某些方面。相信此论述有助于向读者提供背景信息以帮助更好地理解本公开的各个方面。因此，可理解，这些说明将以这个角度阅读并且不作为对现有技术的承认。

电气系统可用于大量应用中，包括电力电子转换器(例如，用于运输设备、采矿设备、石油和天然气设备等)、计算设备、制冷系统等。这些电气系统可经常采用半导体开关器件(例如，晶体管)来控制流过电气系统的电路的电流。例如，开关器件可打开(open)和/或关闭(close)电路的路径，以选择性地控制流到电气系统的组件的电力。为了控制开关器件工作，可将电压(V_GE)施加到开关器件的端子以使开关器件导通(例如，使电流传输)或截止(例如，禁止电流传输)。然而，在截止期间，开关器件可能受到电流密度和电压幅度的影响，这导致额外不需要的电荷载流子快速产生。在这种情况下，开关器件内的这些电荷载流子的动能可能快速增加而超过容许阈值，从而耗损开关器件材料并降低性能和可靠性。

发明内容

以下概述了与最初要求保护的发明的范围相当的某些实施例。这些实施例并非旨在限制所要求保护的发明的范围，并且仅旨在提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可与下面阐述的实施例类似或不同的各种形式。

在一个实施例中，描述了一种具有栅极驱动电路的电气系统。所述栅极驱动单元可电耦接到半导体开关器件并且可以通过将电压施加到所述半导体开关器件的栅极端子来驱动所述半导体开关器件。所述电气系统还可包括控制器，所述控制器指示所述半导体开关器件截止。所述控制器可响应于指示所述半导体开关器件截止而确定系统参数。所述控制器还可至少部分地基于所述系统参数确定中间栅极电压，此外，所述控制器可调整所述栅极驱动单元的配置以在所述栅极端子处施加所述中间栅极电压。此外，所述控制器可调整所述栅极驱动单元的配置，以在施加所述中间栅极电压之后，响应于传输通过所述半导体开关器件的电流的换向(commutation)而在所述栅极端子处施加截止电压。

在一个实施例中，描述了一种减少半导体开关器件中动态雪崩事件的发生的方法。所述方法可包括：响应于指示所述半导体开关器件进入截止模式，确定系统参数的一个或多个值。所述方法还可包括：确定是否将中间栅极电压施加到所述半导体开关器件。所述方法还可包括：响应于确定施加中间栅极电压，至少部分地基于所述一个或多个值确定中间栅极电压，其中，所述中间栅极电压包括截止阈值与截止电压之间的电压。此外，所述方法可包括：将耦接到所述半导体开关器件的栅极驱动单元的配置调整为用于施加所述中间栅极电压的第一配置，并且响应于将所述栅极驱动单元配置为所述第一配置，施加所述中间栅极电压。此外，所述方法可包括：将栅极驱动单元的配置调整为用于施加所述截止电压的第二配置，并且响应于将所述栅极驱动单元配置为所述第二配置，施加所述截止电压。