[发明专利]一种功率MOS器件开启过程中瞬态温升在线测量方法

权利要求书

1.一种功率MOS器件开启过程中瞬态温升在线测量方法，基于系统实现包括功率MOS器件(101)、散热平台(201)、加热装置(301)、栅极电压源(401)、漏极电压源(501)、0.05Ω采样电阻(601)、负载电容(701)和示波器(801)；散热平台(201)用于给功率MOS器件(101)散热；加热装置(301)用于建立校温曲线；栅极电压源(401)和漏极电压源(501)用于给功率MOS器件栅极和源、漏极施加脉冲电压信号；0.05Ω采样电阻(601)：0.05Ω采样电阻(601)用于采集漏极电流，测试系统中，0.05Ω采样电阻(601)与功率MOS器件(101)使用隔离GND；示波器(801)为模拟带宽大于1GHz的示波器，用于采集栅极电压信号和源-漏极电流的变化情况；

Ⅰ.确定功率MOS器件开启过程中栅极电压信号、源-漏电压信号、源-漏电流信号与瞬态结温存在对应函数关系；

Ⅱ.建立开启瞬态过程的功率MOS器件瞬态温升的实验方法；

Ⅲ.建立校温曲线库后，测量功率MOS器件开启瞬态结温升；

Ⅳ.找到稳态条件下和瞬态条件下相同的参数进行测温，利用稳态参数进行功率MOS器件开启瞬态的实时测温，打破稳态和瞬态的壁垒；

其特征在于，具体实现过程如下，将功率MOS器件(101)放置于加热装置(301)内，引脚通过导线外接晶体管测试仪并分别设定温度，当温箱的温度达到了设定的温度并保持稳定一段时间后，栅极加电压，源极、漏极分别加不同数值的脉冲电压，在不同温度，不同栅压条件下，测量源-漏电压V_DS和源-漏电流I_DS的数值大小；

瞬态开通过程栅极电压公式如下：

其中，I_L代表流经沟道电流，L代表沟道长度，V_GP代表米勒平台高度，V_T代表阈值电压，μ_n代表载流子迁移率；

V_T＝V_T(T₀)+P(T-T₀)；

其中，T代表功率MOS器件的结温值，μ_n(T₀)和V_T(T₀)代表温度T₀时刻的载流子迁移率和阈值电压，P代表与功率MOS器件工艺有关的常数；

饱和电流公式如下：

其中，I_Dsat代表饱和电流，V_GS代表栅极电压，V_T代表阈值电压，β代表增益因子；

其中，C_OX代表栅氧化层电容，μ_n代表载流子迁移率，W代表沟道宽度；

将阈值电压和载流子迁移率代入饱和电流公式中；

整理得，

令，{V_GS-V_T(T₀)+PT₀}＝Q；

整理得，

对温度T进行求导得:

饱和电压公式如下：

V_DS＝V_GS-V_T；

V_DS代表源-漏电压，V_GS代表栅极电压；栅极电压和阈值电压都已证明是与温度有关的参数；饱和电流、米勒平台高度和饱和电压都是与温度相关的参数，作为温敏参数；

对上述所测功率MOS器件的数据进行处理，分析数据并建立对应函数关系作出在栅极电压V_GS不同设定值条件下对应的源-漏电流I_DS和温度T的关系曲线，即校温曲线库；

在功率MOS器件开启瞬态过程中，利用采集模块将三个温敏参数栅极电压V_GS、源-漏电压V_DS和源-漏电流I_DS实时采集，并将其带入到校温曲线库中，即可完成功率MOS器件开启瞬态过程中结温的在线测量。