[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

说明书

本发明公开了一种功率MOS器件开启过程中瞬态温升在线测量方法，属于功率半导体器件以及电力电子应用技术领域。在功率MOS器件开启瞬态过程中，在不同栅极电压V_GS、不同源‑漏电压V_DS和不同源‑漏电流I_DS的条件下测量出三个温敏参数与温度的关系曲线,通过拟合得到校温曲线的函数表达式,即完成校温曲线的建立。当功率MOS器件工作在开启瞬态时，根据加电条件，即栅极电压V_GS、源‑漏电压V_DS和源‑漏电流I_DS的数值，将上述温敏参数带入校温曲线库，可得知该时刻的结温值，从而实现功率MOS器件结温的实时测量，也可监控功率MOS器件在该状态下的温升。

技术领域

本发明属于功率半导体器件以及电力电子应用技术领域，该发明主要应用于功率MOS器件温升的在线实时测量。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断进步，半导体器件的特征尺寸越来越小，集成度越来越高。尤其是功率MOS器件，朝着高压、大电流的方向发展，器件工作过程中所承受的功率不断增大，器件工作时产生的热量不断增多，使得结温剧烈升高，这将使功率MOS器件性能迅速恶化，如工作寿命变短或性能变差，这都将对器件甚至整个系统的可靠性带来很大的挑战。因此，对于功率MOS器件在工作状态下的温升的在线测量就显得十分必要。

现有技术中，功率MOS器件的温升测试多采用电学法，相关标准有美军标MIL-STD-750E,国军标128A-97.3161等。该种方法在获取器件热阻构成方面有很大的优势，是通过小信号测试温敏参数来实现温升的测量，但该方法并不能实现功率MOS器件开启瞬态过程中温升的测量。然而，当前对于半导体器件的在线测温和实时监控工作状态等可靠性问题方面有迫切需要，但有效的方法却少之又少。

发明内容

本发明采用的技术方案为一种功率MOS器件开启过程中瞬态温升在线测量方法，该方法技术重点在于：在功率MOS器件开启瞬态的测温过程中，打破静态与瞬态温敏参数不能交叉使用这一限制。在校温曲线测量过程中，利用功率MOS器件的静态温敏参数代替动态温敏参数，建立校温曲线库。在功率MOS器件工作状态下，通过在功率MOS器件的栅极施加不同大小的电压信号，即通过检测在不同栅极电压V_GS条件下，饱和区源漏电压V_DS、源-漏电流I_DS与结温T的对应关系，通过数学建模得出温敏参数与结温的函数关系式，从而建立校温曲线库。在功率MOS器件开启瞬态过程中，使用成熟的采集模块，将栅极电压V_GS、源-漏电压V_DS和源-漏电流I_DS进行实时采集，通过校温曲线即可得到此刻的结温值，即实现了功率MOS器件瞬态温升的在线测量。

具体而言，该技术方案如下：

使功率MOS器件处于工作状态，给功率MOS器件的栅极通入不同大小的开启电压，在功率MOS器件的源、漏极接入不产生自升温的窄脉冲电压信号，将功率MOS器件放置于加热装置中，设定所需温度，待其稳定后即功率MOS的温度同加热装置设定温度一致，可认为此时结温与设定温度相同；栅极加电压，使功率MOS器件开启，漏源加窄脉冲电压防止自升温对测温结果产生影响；测量栅极电压V_GS不同数值情况下，源漏电压V_DS和源-漏电流I_DS随温度变化的曲线即为校温曲线。在功率MOS器件工作状态下，使用采集模块实时采集温敏参数的数值，将该数值带入到校温曲线库中，即可得到功率MOS器件在工作状态下的温升。