[发明专利]一种功率半导体器件的结温提取方法

权利要求书

1.一种功率半导体器件的结温提取方法，应用双脉冲测试电路，其特征在于，双脉冲测试电路包括：直流电源U_s、双脉冲发生器、支撑电容C_o、空心电感L₀、碳化硅MOSFET功率单元和负电压源DC，

所述碳化硅MOSFET功率单元包括上管和下管；

所述直流电源U_s的正极与支撑电容C_o的一端连接，所述直流电源U_s的负极与支撑电容C_o的另一端连接，支撑电容C_o的一端与上管的漏极连接，支撑电容C_o的另一端与下管的源极连接；

所述空心电感L₀与下管并联；

所述双脉冲发生器与上管的栅极连接；

所述负电压源DC的负极与下管的栅极连接，所述负电压源DC的正极与下管的源极连接；

所述方法包括以下步骤：

步骤1、用Simplorer仿真软件搭建双脉冲测试电路；

测量开始前，给下管的栅极提供5V负压，保证下管的关断；

对上管发送双脉冲信号，通过示波器观测流经上管的电流i_d以及上管两端的电压v_ds的波形；

步骤2、读取关断电压尖峰完成后，按照公式(1)进行分析；

其中，i_g表示驱动电流，C_gs表示栅源电容，v_gs表示栅源电压，C_gd表示栅漏电容，v_ds表示漏源电压，V_PL表示驱动负压，R_g表示驱动电阻，L_s表示源极电感，i_gs表示流过栅源电容C_gs的电流，i_d表示漏极电流，V_DC表示直流电压，L_loop表示功率回路电感，g_fs表示跨导系数；

由公式(1)推得电流变化率公式：

其中，V_m表示米勒电压，

由公式(2)推得关断电压尖峰ΔV_ds公式：

其中I_L表示负载电流，V_th表示阈值电压，

公式(3)表示了关断电压尖峰受到阈值电压V_th、栅漏电容C_gd以及跨导系数g_fs的影响；

由公式(3)求出公式ΔV_ds＝f(g_fs,C_gd,V_th)，f表示函数关系，

通过分析MOSFET内部工作过程得出：阈值电压V_th、跨导系数g_fs具有负的温度系数，栅漏电容C_gd具有正的温度系数，阈值电压V_th、跨导系数g_fs减小和栅漏电容C_gd增大均会引起关断电压尖峰的减小；

因此，结温T_j上升会导致ΔV_ds降低；

对关断电压尖峰ΔV_ds＝f(g_fs,C_gd,V_th)＝g(T_j)做变换得到T_j＝h(g_fs,C_gd,V_th)＝k(ΔV_ds)，T_j为半导体器件结温，g、h、k表示函数关系；

步骤3、测量完成后，为保证工作人员安全，释放完支撑电容C_o上的能量。