[发明专利]用于分立半导体器件的集成温度传感器

说明书

技术领域

当下的申请涉及分立半导体器件，并且更特别地涉及测量分立半导体器件的温度。

背景技术

一些分立功率半导体器件诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、JFET(结型场效应晶体管)、功率二极管等包括作为温度传感器的集成多晶硅二极管。已知的固定电流被驱动通过多晶硅二极管并且测量二极管的绝对正向电压降。理想地，二极管的绝对正向电压降随温度线性地降低。因而，可以使用正向电压降和二极管结温度之间的已知关系来从所测量的正向电压降直接推断出二极管的结温度。然而，半导体制造中固有的生产变化引起多晶硅二极管的正向电压行为上的宽的变化。结果，基于多晶硅二极管的温度传感器的精确度相对低。

此外，从外部端子至多晶硅二极管并返回至端子的、在半导体管芯(芯片)内部的迹线的电阻增加误差。流过二极管的电流不仅创建跨二极管的pn结的正向电压降，而且创建在迹线内的电压降。因而，所测量的二极管电压大于实际的pn结电压。虽然误差的符号是已知的，但是绝对量值不是已知的，这进一步加剧了测量误差。

更进一步地，被驱动通过二极管的测试电流的变化也引入误差。例如，如果测试电流例如归因于温度改变或者该测试电路的批次间改变而增加，则那么二极管的正向电压增加并且这被错误地解释为更低的温度。鉴于上面的和其它考虑(诸如更低的成本和复杂性)，想要用于分立功率半导体的更精确的温度传感器和温度感测技术。

发明内容

根据电路的实施例，电路包括半导体管芯，半导体管芯包括分立的半导体器件以及至少一个二极管。电路进一步包括集成电路，其可操作以在第一测试条件下测量至少一个二极管的第一正向电压降，在第二测试条件下测量至少一个二极管的第二正向电压降，并且基于第一正向电压降测量和第二正向电压降测量之间的差异来估计分立半导体器件的温度。

根据确定在还包括至少一个二极管的半导体管芯中包括的分立半导体器件的温度的方法实施例，该方法包括：在第一测试条件下测量至少一个二极管的第一正向电压降；在第二测试条件下测量至少一个二极管的第二正向电压降；以及基于第一正向电压降测量和第二正向电压降测量之间的差异来估计分立半导体器件的温度。

根据半导体管芯的实施例，所述管芯包括分立的晶体管，第一二极管或者第一二极管串，以及第二二极管或第二二极管串。半导体管芯进一步包括被连接至分立晶体管的栅极的第一端子，被连接到分立晶体管的集电极或漏极的第二端子，被连接到分立晶体管的发射极或源极的第三端子，被连接到第一二极管或第一二极管串的阳极的第四端子，以及被连接到第二二极管或第二二极管串的阳极的第五端子。

当阅读下面的详细描述、并且当查看随附附图时，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图的元件相对于彼此未必成比例。同样的参考标号指明对应的相似部分。各个所图解的实施例的特征可以被组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘了实施例并且在随后的描述中详述实施例。

图1图解具有基于集成的二极管的温度传感器的分立半导体管芯的实施例的示意图。

图2图解基于用于基于集成的二极管的温度传感器的正向电压降测量来确定分立半导体器件的温度的方法的实施例的流程图。

图3图解示出如何基于用于图1的基于集成的二极管的温度传感器的两个正向电压降测量之间的差异来确定分立半导体管芯的温度的绘制图。

图4图解具有被实现为具有势能(force)和感测端子的二极管串的基于集成的二极管的温度传感器的分立半导体管芯的另一实施例的示意图。

图5图解具有被实现为两个并联的二极管串的基于集成的二极管的温度传感器的分立半导体管芯的再一实施例的示意图。

图6图解示出如何基于用于图5的基于集成的二极管的温度传感器的两个正向电压降测量之间的差异来确定分立半导体管芯的温度的绘制图。

图7图解电路的实施例的示意图，所述电路包括具有分立半导体器件和基于集成的二极管的温度传感器的半导体管芯、以及用于基于用于基于集成的二极管的温度传感器的正向电压降测量来确定分立半导体器件的温度的集成电路。

具体实施方式