[发明专利]用于在重复热应力下操作的功率器件的改善的可靠性的方法和电路

说明书

本公开的各种实施例涉及用于在重复热应力下操作的功率器件的改善的可靠性的方法和电路。通过对功率器件部件(例如，晶体管等)的子集进行去激活来降低在当功率器件经受到高应力条件时功率器件中热致迁移引发的应力。对功率器件部件的子集进行去激活用以将功率开关器件的有源区域分划为更小的有源区域，其有利地改变了在有源区域/地区中的温度梯度。在一些实施例中，控制电路动态地对功率器件部件的不同子集进行去激活，以在功率开关器件的使用寿命期间将热致迁移引发的应力点移动到有源区域的不同部分。

技术领域

本发明总体上涉及功率器件，并且在具体的实施例中涉及用于在重复热应力下操作的功率器件的改善的可靠性的方法和电路的技术和机制。

背景技术

功率器件通常包括用作例如开关模式功率电源等的功率电子产品中的开关或整流器的半导体器件或集成电路。功率器件通常可以操作在“换相模式”中，其中功率器件或者处于传导阶段(例如开关导通)或者非传导阶段(例如，开关切断)。在传导阶段，热机应力可能导致在功率器件的有源区域中的金属化的劣化/损坏，其随时间可能导致故障，例如短路等。更具体地，类似电感钳位的高功率瞬态事件可能产生高瞬态局部温度以及高温度梯度，其可能导致在芯片部件(例如，金属线等)中的金属/热致迁移(热驱动的金属迁移)。的确，金属/热致迁移可能在每个高功率周期期间施加不均匀的应力，直到金属间的电介质破裂并且/或者功率器件失效。

一种用于降低功率器件中的热致迁移引发的应力的解决方案为降低在高功率脉冲事件期间的峰值温度，其通常通过增加功率器件的有源区域的尺寸来实现。然而，增加功率器件的尺寸对于需要相对较小和/或紧凑的半导体封装的应用来说可能是不希望的。因此，需要用于降低功率器件中的由热致迁移引发的应力的备选技术。

发明内容

通过描述了用于在重复热应力下操作的功率器件的改善的可靠性的方法和电路的本公开的实施例，通常实现技术优势。

根据一个实施例，提供了一种用于调节功率器件的方法。在该示例中，所述方法包括当功率开关器件经受到高应力条件时进行感测。所述功率开关器件包括输入端口、输出端口，以及耦合在该输入端口和输出端口之间的功率器件部件。当功率开关器件经受到高应力条件时，电流在输入端口和输出端口之间流动。所述方法进一步包括响应于功率开关器件经受到高应力条件而激活功率器件部件的第一子集而不激活功率器件部件的第二子集。当功率开关器件经受到高应力条件时，电流流经功率器件部件的第一子集而不流经功率器件部件的第二子集。

根据另一个实施例，提供另一种用于调节功率器件的方法。在该示例中，所述方法包括当功率开关器件经受到高应力条件时进行感测。所述功率开关器件包括输入端口、输出端口，耦合在输入端口和输出端口之间的功率器件部件。当功率开关器件经受到高应力条件时，电流在输入端口和输出端口之间流动。所述方法进一步包括在不同周期期间动态地将功率器件部件的不同子集去激活。在每个周期期间，功率器件部件中的至少一些功率器件部件保持为被激活。当功率开关器件经受到高应力条件时，在给定的周期期间，电流流经激活的功率器件部件而不流经去激活的功率器件部件的子集。

根据又一个实施例，提供一种功率开关器件。在该示例中，所述功率开关器件包括适配于耦合到负载的输入端口，适配于耦合到散热器的输出端口，以及多个耦合在输入端口和输出端口之间的功率器件部件。当功率开关器件经受到高应力条件时，电流在输入端口和输出端口之间流动。当功率开关器件在第一周期期间经受到高应力条件时，功率器件部件的第一子集为去激活的，并且当功率开关器件在第一周期期间经受到高应力条件时，功率器件部件的第二子集保持为激活的。当功率开关器件在第一周期期间经受到高应力条件时，电流流经功率器件部件的第二子集而不流经功率器件部件的第一子集。

附图说明

为了更为全面地理解本公开以及其优势，现在结合附图对下面描述进行引用，其中:

图1图示了功率开关器件的实施例的电路图；