【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力電子器件的健康監測與評估，特別是針對sic(碳化硅)mosfet(金屬氧化物半導體場效應晶體管)的動態特性參數進行監測與分析，以評估其鍵合線的老化狀態。
技術介紹
1、相較于傳統的si?mosfet，sic?mosfet(碳化硅金屬氧化物半導體場效應晶體)管以其高頻、耐高壓、耐高溫及低損耗的優勢，在電力領域展現出巨大潛力。然而，sic?mosfet器件的封裝老化，特別是鍵合線老化問題，成為制約其性能發揮的關鍵因素，主要表現為鍵合線的材料性能下降、連接強度減弱、脫落或斷裂等，這直接影響sic?mosfet器件的電氣性能和機械強度，甚至可能導致sic?mosfet器件的失效。
2、當前評估sic?mosfet鍵合線老化的方法存在諸多不足。功率循環試驗法雖能模擬實際應用中的老化過程，但測試設備昂貴、周期長、成本高，且無法實現實時檢測。主動物理測量法雖提供了多種檢測手段，但同樣面臨測試成本高、操作復雜、精度不足等問題。而sicmosfet動態特性參數表征法雖具有高精度、高靈敏性等優點，但其評估效果高度依賴于所選表征參數的靈敏度和精度，且表征參數的檢測或測量問題仍是制約其應用的一大瓶頸。
技術實現思路
1、為解決上述現有技術的不足，本專利技術提出一種基于sic?mosfet動態特性參數的鍵合線老化評估方法，將sic?mosfet在開通(即從關閉狀態轉變為導通狀態)過程中的動態特性參數-開通延時時間tdon作為評估sic?mosfet鍵合線的老化的表征參數，來表征
2、本專利技術原理如下：
3、sic?mosfet的開通延時時間tdon可由式1所示：
4、
5、式中，rg是sic?mosfet驅動電路的驅動電阻，vgs,on是驅動電壓，vth是sic?mosfet的閾值電壓，cgs和cgd分別是sic?mosfet的等效柵源電容和等效柵漏電容。
6、單個sic?mosfet元胞的物理結構如圖7所示。sic?mosfet內部的等效電容主要包括柵源電容cgs、柵漏電容cgd和源漏電容cds。柵源電容cgs由柵極金屬與源極半導體之間的柵極氧化層形成，控制柵極電壓對溝道電荷的影響。柵漏電容cgd則由于柵極金屬與漏極半導體之間的電場耦合而產生，影響柵極電壓對漏極電壓的反饋。源漏電容cds則取決于漏極和源極之間的耗盡層寬度，隨漏極電壓變化而變化，這些電容在開關過程中起著關鍵作用，影響器件的開關速度、損耗和穩定性。在sic?mosfet開通延時階段即stage1階段，柵源電容cgs、柵漏電容cgd均不受到sic?mosfet元胞內部溝道電荷和n型漂移區電荷的影響，因此，柵源電容cgs、柵漏電容cgd構成主要是由sic?mosfet元胞內部的氧化層電容構成。
7、sic?mosfet晶圓上有多個元胞并聯組成，其元胞之間通過鍵合線以及基板上的銅層實現電氣連接，從而形成一個完整的晶圓，如圖8所示。sic?mosfett器件的等效柵源電容cgs、柵漏電容cgd，如式2所示。
8、
9、式2中，a代表有源面積，其與鍵合線的老化程度有著直接的關系。εox和dox分別是氧化層的介電常數和厚度。
10、當sic?mosfet器件發生鍵合線老化后，sic?mosfet的有源面積a減小，根據式2所示，柵源電容cgs、柵漏電容cgd減小。根據式3，閾值電壓vth的表達式以及驅動電壓vgs,on均不受到有源面積a減小的影響。
11、
12、式3中，εs、k、t、na、ni分別為半導體的介電常數，玻爾茲曼常數，溫度，半導體摻雜濃度和本征半導體濃度，這些參數均與sic?mosfet有源面積a無關。
13、結合式1可知，柵源電容cgs、柵漏電容cgd減小減小將使得sic?mosfet的開通延時時間tdon減小，
14、本專利技術的技術解決方案如下：
15、一種基于sic?mosfet動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特點在于，包括以下步驟：
16、步驟1.測量sic?mosfet的開通延時時間：
17、利用開通延時時間檢測電路實時捕捉并記錄sic?mosfet在工作過程中的開通延時時間tdon；其中，開通延時時間tdon為柵極電壓vgs從0開始至漏電流id上升至穩態電流il的10％所需的時間；
18、步驟2.運行sic?mosfet器件，獲取sic?mosfet器件的實際工況運行參數；
19、步驟3.根據sic?mosfet的開通延時時間tdon和sic?mosfet器件的實際工況運行參數，利用基于開通延時時間的鍵合線老化評估模型，評估sic?mosfet的鍵合線老化狀態。
20、進一步，所述步驟1.中開通延時時間檢測電路，包括：
21、分壓電路，用于將輸入電壓控制在電壓跟隨電路的電源電壓之內，并分別輸出至電壓跟隨電路；
22、電壓跟隨電路，用于緩沖前級分壓電路與后級電壓比較電路之間的信號傳輸，隔離前后級電路之間的相互影響，減小對電壓信號的干擾，并輸出至電壓比較電路；
23、電壓比較電路，用于將所述電壓跟隨電路的輸出分別與預設的基準電壓vth1和vth2進行比較，其中，基準電壓vth1設置為柵極閾值電壓vth的10％，基準電壓vth2設置為母線電壓vdc的90％，并輸出比較結果至脈沖合成電路；
24、脈沖合成電路，用于根據所述電壓比較電路的輸出合成脈沖信號，該脈沖信號的寬度等于sic?mosfet的開通延時時間tdon。
25、進一步，所述電壓比較電路包括至少兩個電壓比較器，分別用于比較柵極電壓vgs與基準電壓vth2以及漏源極電壓vds與基準電壓vth2，并輸出比較結果。
26、進一步，所述脈沖合成電路包括邏輯門電路，用于根據電壓比較電路的輸出合成滿足條件的脈沖信號。
27、進一步，所述開通延時時間檢測電路中vgs端子和對應的gnd端子，分別連接到sicmosfet器件的柵極端子和開爾文端子；vds端子和對應的gnd端子，分別連接到sic?mosfet的漏極端子和源極端子；vth1端子和vth2端子分別用于設置基準電壓vth1和vth2。
28、進一步，所述開通延時時間檢測電路的輸出接入示波器或具有脈沖時間檢測功能的mcu的i/o口，該mcu或示波器的通信口與上位機連接，以實時傳輸檢測數據。
29、進一步，所述步驟3.中基于開通延時時間的鍵合線老化評估模型的建立步驟包括：
30、步驟3.1選擇具有不同鍵合線老化狀態的sic?mosfet器件；
31、步驟3.2確定測試條件，包括電壓、電流、溫度工況參數；
32、步驟3.3對sic?mosfet器件進行雙脈沖測試，收集開通延時時間數據；
33、步驟3.4對收集到的數據進行處理和分析，提取開通延時時本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于SiC?MOSFET動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于SiC?MOSFET動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述步驟1.中開通延時時間檢測電路，包括：
3.根據權利要求2所述的基于SiC?MOSFET動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述電壓比較電路包括至少兩個電壓比較器，分別用于比較柵極電壓Vgs與基準電壓VTH2以及漏源極電壓Vds與基準電壓VTH2，并輸出比較結果。
4.根據權利要求2所述的基于SiC?MOSFET動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述脈沖合成電路包括邏輯門電路，用于根據電壓比較電路的輸出合成滿足條件的脈沖信號。
5.根據權利要求1-4任一所述的基于SiC?MOSFET動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述開通延時時間檢測電路中Vgs端子和對應的GND端子，分別連接到SiC?MOSFET器件的柵極端子和開爾文端子；Vds端子和對應的GND端子，分別連接到Si
6.根據權利要求5所述的基于SiC?MOSFET動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述開通延時時間檢測電路的輸出接入示波器或具有脈沖時間檢測功能的MCU的I/O口，該MCU或示波器的通信口與上位機連接，以實時傳輸檢測數據。
7.根據權利要求1所述的基于SiC?MOSFET動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述步驟3.中基于開通延時時間的鍵合線老化評估模型的建立步驟包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于sic?mosfet動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于sic?mosfet動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述步驟1.中開通延時時間檢測電路，包括：
3.根據權利要求2所述的基于sic?mosfet動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述電壓比較電路包括至少兩個電壓比較器，分別用于比較柵極電壓vgs與基準電壓vth2以及漏源極電壓vds與基準電壓vth2，并輸出比較結果。
4.根據權利要求2所述的基于sic?mosfet動態特性參數的鍵合線老化狀態在線評估方法，其特征在于，所述脈沖合成電路包括邏輯門電路，用于根據電壓比較電路的輸出合成滿足條件的脈沖信號。
5.根據權利要求1-4任一所述的基于sic...
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