[发明专利]基于功率半导体器件静态参数判定短路后失效方法及其应用

权利要求书

1.一种基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法，其特征为：包括如下步骤：

步骤1：判断系统是否发生短路故障，若是则启动短路保护，主回路断开；

步骤2：用于检测功率半导体器件损坏情况的电路启动，测量功率半导体器件的流过栅极泄漏电流限定值I_GSS.N时对应的栅源极电压大小U_GSS；

步骤3：采集步骤2的测量结果U_GSS，将其与针对实际使用的功率半导体类型及型号预设的阈值U_GSS.N进行比较；

步骤4：输出比较结果，若判定功率器件已发生栅源极失效，则需要发出损坏预警，确保及时更换新器件；

步骤5：若判定功率器件状态良好、尚未损坏，则可继续使用；电路重合闸，主回路闭合，系统继续运行。

2.根据权利要求1所述的一种基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法，其特征为：

所述步骤1进一步包括如下步骤：在电力系统中，当电气设备或线路由于电气短接导致短路故障时，基于电流剧增和电压剧降的继电保护元件即刻动作，保证迅速且可靠地切断电源，避免短路故障带来的冲击造成电气设备损坏或故障范围进一步扩大。

3.根据权利要求1所述的一种基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法，其特征为：所述步骤2进一步包括如下步骤：在系统中的短路保护已动作、主回路已断开之后，启动功率半导体器件的损坏检测电路；在功率半导体器件的栅源极回路接入电源测量单元(Source Measure Unit) —SMU源表,其中“源”为电流源，提供精确的栅极泄漏电流限定值I_GSS.N；“表”为同步测量电压值的测量仪表，记录下功率半导体器件的栅极流过I_GSS.N时对应的栅源极电压U_GSS。

4.根据权利要求1所述的一种基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法，其特征为：所述步骤3进一步包括如下步骤：针对实际应用中使用的功率半导体器件种类及型号设定栅极泄漏电流达到限定值时的栅源极电压阈值U_GSS.N，并将其与短路故障后由检测电路测得的实际栅源极电压U_GSS进行比较。

5.根据权利要求1所述的一种基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法，其特征为：所述步骤4进一步包括如下步骤：比较预先设定的阈值U_GSS.N和由检测电路在短路故障后测得的U_GSS，若U_GSSU_GSS.N，则表明半导体功率器件的栅极泄漏电流在栅极施加较小电压的条件下即可达到限定值，反映了半导体功率器件在短路故障后的栅源极间绝缘性能下降；此时半导体功率器件的栅源极结构已经损坏，不可继续投入使用、需要及时更换；若继续使用已经损坏的半导体功率器件，将面临着电力系统再次出现故障甚至最终崩溃的风险。

6.根据权利要求1所述的一种基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法，其特征为：所述功率半导体器件为碳化硅MOSFET。

7.根据权利要求6所述的一种基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法，其特征为：所述功率半导体器件的静态参数为碳化硅MOSFET栅极泄漏电流达到限定值I_GSS.N时的栅源极电压U_GSS。

8.根据权利要求6所述的一种基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法，其特征为：所述预设阈值为针对实际应用中 使用的功率半导体器件种类及型号预先设定的栅源极电压阈值U_GSS.N。

9.采用权利要求1-8任一所述的基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法判断功率半导体器件。

10.一种具有功率半导体器件的电路，其特征为：该电路包括控制模块，所述控制模块中包括用于检测功率半导体器件短路后是否失效的检测方法，所述检测方法采用权利要求1-8任一所述的基于功率半导体器件静态参数判定短路后是否失效的方法。