[发明专利]开关运行模式中运行的场效应晶体管针对过载电流的保护

说明书

本发明涉及一种用于保护在开关运行模式中运行的场效应晶体管(12、14)免受在接通的开关状态下的过载电流影响的方法，其中：‑检测场效应晶体管(12、14)的漏极接头(18)与源极接头(20)之间的漏源极电压(16)，‑将漏源极电压(16)与预设的电压比较值(90)进行比较，并且‑当漏源极电压(16)大于电压比较值(90)时将场效应晶体管(12、14)切换到断开的开关状态，其中，为了该保护的温度补偿，‑检测场效应晶体管(12、14)的温度，并且‑取决于温度地设置电压比较值(90)，其中，在接通的开关状态下还附加地使电压比较值(90)取决于时间。

技术领域

本发明涉及一种用于保护在开关运行模式中运行的场效应晶体管免受在接通的开关状态下的过载电流影响的方法，其中，检测在场效应晶体管的漏极接头与源极接头之间的漏源极电压，将漏源极电压与预设的电压比较值进行比较，并且当漏源极电压大于电压比较值时将场效应晶体管切换到断开的开关状态，其中，为了该保护的温度补偿，检测场效应晶体管的温度，并且取决于温度地设置电压比较值。本发明还涉及一种用于在开关运行模式中运行的场效应晶体管的保护装置，保护装置用于保护场效应晶体管免受在接通的开关状态下的过载电流影响，为了该保护目的，保护装置被设计成，检测在场效应晶体管的漏极接头与源极接头之间的漏源极电压，将漏源极电压与预设的电压比较值进行比较，并且当漏源极电压大于电压比较值时将场效应晶体管切换到断开的开关状态，并且为了该保护的温度补偿检测场效应晶体管的温度，并且取决于温度地设置电压比较值。最后，本发明还涉及一种场效应晶体管。

背景技术

场效应晶体管用于电子学的许多领域，以便能够实现不同的电功能。场效应晶体管用在用于实现预定功能的硬件电路中。这样的硬件电路可以用在数据处理领域，例如用于数字存储器、计算装置、逻辑电路和/或类似物。同时，还可以使用例如用于电力工程的大功率场效应晶体管，例如用于静态变流器、电网和/或类似物。场效应晶体管可以根据应用领域具有不同的结构。

场效应晶体管通常具有至少三个作为接头的电极，即源极接头、漏极接头和栅极接头。通过栅极接头与源极接头之间的合适的控制电压，能够设置漏极接头与源极接头之间的电流。

场效应晶体管原则上可以被设计为阻挡层场效应晶体管或绝缘层场效应晶体管(金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))等。特别地，绝缘层场效应晶体管也可以具有作为接头的第四电极，即所谓的体端，然而体端通常不会被设计为场效应晶体管的单独接头，而是通常能够在场效应晶体管内连接源极接头。

场效应晶体管通常在开关运行模式中运行。场效应晶体管的开关运行模式表示：在接通的开关状态下，在场效应晶体管的形成开关路径的接头(在此为漏极接头和源极接头)之间提供非常小的电阻或阻抗，从而在较小的导通电压或者漏源极电压的情况下可以实现较大的电流。相反，在断开的开关状态下，场效应晶体管的开关路径具有大电阻，即其提供大电阻，从而即使在开关路径上施加高的电压或漏源极电压时也基本上没有或只有很小的、特别是可忽略的电流。这不同于线性运行模式，在线性运行模式中几乎可以连续地使用中间状态。然而，在数字技术和能源技术领域中，场效应晶体管通常在开关运行模式中运行。MOSFET类型的场效应晶体管尤其在能量技术领域中用于能量转换器，例如用于变流器、逆变器、直流电压转换器和/或类似物。

为了提高能量转换器、例如逆变器、直流电压转换器或类似物中的功率密度，与现有技术中常规的双极型晶体管相比，尤其是单极宽带隙功率半导体类型的场效应晶体管由于可能的开关损耗较小而有大的使用潜力。

在能量转换器的确定类型的运行期间，由于能量转换器的组件或连接的部件中的干扰可能会发生故障。

这些故障之一能够是短路。在此能够确定不同的短路情况。

在短路的第一种情况下，场效应晶体管能够首先处于断开的开关状态，然后在存在短路的情况下接通。