[发明专利]具有电流测量电路的功率晶体管布置

说明书

描述一种功率晶体管布置(11)，其包括功率晶体管(12)和与所述功率晶体管(12)连接的电流测量电路(13)，所述电流测量电路用于确定通过所述功率晶体管(12)的通过电流。所述通过电流从所述功率晶体管(12)的源极连接端(14)经由至少一个源极键合线(15)传导。在所述源极键合线(15)的朝向所述源极连接端的(14)第一端(17)与所述源极连接端(14)之间连接有第一测量键合线(16)。在所述源极键合线(15)的背向所述源极连接端(14)的第二端(19)的后面连接有第二测量键合线(18)。所述两个测量键合线(16，18)与所述电流测量电路(13)连接。已知的功率晶体管布置仅具有有限可靠的过电流保护。根据本发明，除了所述第一和第二测量键合线(16，18)之外，在所述源极键合线(15)的第二端(19)的后面还连接有第三测量键合线(21)，其中，所述第三测量键合线(21)也与所述电流测量电路(13)连接。由此能够独立于通过所述源极键合线(15)的电流地确定栅极电荷，由此改善用于所述功率晶体管(12)的过电流保护。

技术领域

本发明涉及一种功率晶体管布置，其包括功率晶体管和与该功率晶体管连接的电流测量电路，该电流测量电路用于确定通过该功率晶体管的通过电流(Durchgangsstrom)，其中，该通过电流从功率晶体管的源极连接端经由至少一个源极键合线传导，其中，在源极键合线的朝向源极连接端的第一端与源极连接端之间连接有第一测量键合线。这同时也具有栅极驱动器的参考接地和栅极操控的供电的功能。在源极键合线的背向源极连接端的第二端的后面连接有第二测量键合线，其中，两个测量键合线与电流测量电路连接。

背景技术

在用于操控电动汽车中的电动机的逆变器中已知，为了识别过载，测量通过相关功率晶体管的通过电流(也称为电流感测)。为此使用一系列不同的方法，例如DESAT识别，在(源极键合线的)源极电感或者还有IGBT(英：Insulated-Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)中的所谓SENSE发射极输出或MOSFET(Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)中的SENSE-FET上将电压积分。

由于新的快速功率半导体技术，例如碳化硅(SiC)晶体管和氮化镓(GaN)晶体管，对这类功率晶体管的安全性关断的要求变得越来越严格。在安全性要求的范畴内还优选冗余的概念。

当前主要使用DESAT(去饱和)识别。该DESAT识别在IGBT系统中能够非常简单地实现。此外，IGBT典型地直至10μs是短路安全的，从而与在更新的SiC技术和GaN技术中那种情况相比，对过电流探测的时间要求更低。由于在DESAT识别中与高压二极管进行外部接线以用于解耦，因此必须引入附加的隐没时间(Ausblendzeit)，以便不发生有误差的识别。

作为替代方案，使用SENSE-FET，即功率半导体的用于测量通过电流的一部分。该方案具有如下缺点：必须给出功率半导体的特殊布局。此外，动态性是受限的，并且与传统的功率半导体相比较高的成本使得该方案因此更加不令人感兴趣。

对于高的电流变化，在源极键合线上对电压进行积分的方法是非常快速且足够准确的。由此产生的测量信号非常大并且因此能够良好地进行分析处理。在时钟驱动的DC/DC转换器中，该方法同样用于电流感测，并且能够在关键词“DCR感测”下在文献中找到。