[发明专利]金属氧化物半导体场效应晶体管的驱控

说明书

本发明涉及一种用于驱控MOSFET(1)、特别是基于具有宽的带隙的半导体的MOSFET(1)的方法和驱控装置(3)。根据本发明，监控MOSFET(1)的体二极管(2)是否是电导通的。当体二极管(2)是电导通的时，接通MOSFET(1)，并且当体二极管(2)是电阻断的时，根据驱控信号(S1)驱控MOSFET(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于驱控金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET＝金属氧化物半导体场效应晶体管)、特别是基于具有宽的带隙(宽带隙半导体)的半导体的MOSFET的方法和驱控装置。

背景技术

MOSFET是反向导通的，并且在基极和漏极之间具有pn结，在基极和漏极电连接时，pn结作为本征二极管，该本征二极管被称为MOSFET的反向二极管或体二极管。如果MOSFET断开，则反向电流流过体二极管。由于体二极管具有高电阻，在此产生高损耗。当在故障的情况中，变流器的所有MOSFET断开，并且反向电流从与变流器连接的供电网或与变流器连接的负载流过变流器的MOSFET的体二极管时，这种类型的重大的损耗尤其出现在以MOSFET技术实施的变流器中。目前，在特定的变流器、例如在牵引变流器中使用越来越多的MOSFET，该MOSFET基于具有宽的带隙的半导体，例如基于碳化硅或氮化镓，并承受高电流负载。因此在这些变流器中尤其出现以下问题，即在错误地断开所有MOSFET时，穿过MOSFET的反向电流导致高损耗。

德州仪器的文献“UCD7138 4-A and 6-A Single-Channel Synchronous-Rectifier Driver With Body-Diode Conduction Sensing and Reporting”(2015年5月31日，链接http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucd7138.pdf)公开了一种具有栅极驱动器的MOSFET驱动器、用于检测体二极管导通状态的电路和用于优化接通延迟的电路。

发明内容

本发明的目的在于给出一种用于驱控MOSFET的方法和驱控装置，该方法和驱控装置在减少由反向电流导致的损耗方面得到改进。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求9的特征的驱控装置实现。

本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的方法涉及MOSFET，特别是基于具有宽的带隙的半导体的MOSFET的驱控，MOSFET有漏极端子、源极端子、栅极端子以及体二极管，其中，MOSFET布置在具有多个MOSFET的变流器中。在此，在出现导致了变流器的所有MOSFET断开的故障情况后，监控体二极管是否是电导通的。如果体二极管是电导通的，则接通MOSFET，并且如果体二极管是电阻断的，则根据驱控信号来驱控MOSFET。

因此，本发明提出，在出现导致了变流器的所有MOSFET断开的故障情况后，如果MOSFT的体二极管是导通的并且因此是载流的，则接通该MOSFET。通过接通MOSFET，在MOSFET的断开状态下仅流过二极管的反向电流至少部分地被引导通过在源极端子与漏极端子之间的MOSFET沟道，从而显著减少流过体二极管的反向电流以及由此导致的损耗。如果体二极管是电阻断的，通常根据驱控信号驱控MOSFET，使得MOSFET的驱控在这种情况下不变。

本发明的一个设计方案提出，对于MOSFET的漏极端子与源极端子之间的漏极源极间电压U预先给定第一电压阈值，检测漏极源极间电压，如果漏极源极间电压低于第一电压阈值，推导出体二极管是电导通的。此外能够对于漏极源极间电压预先给定第二电压阈值，如果漏极源极间电压高于第二电压阈值，推导出体二极管是电阻断的。两个电压阈值例如是负的，并且第二电压阈值大于第一电压阈值。

本发明的上述设计方案使用漏极源极间电压，以便识别体二极管是否是电导通的或者是否是电阻断的。对此，使用电压阈值，未达到或超过电压阈值信号通知体二极管是否是电导通或者是否是电阻断的。