DE102014106695B4

DE102014106695B4 - Leistungstransistor mit integriertem temperatursensorelement, leistungstransistorschaltkreis, verfahren zum betrieb eines leistungstransistors und verfahren zum betrieb eines leistungstransistorschaltkreises

Info

Publication number: DE102014106695B4
Application number: DE102014106695.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Meiser; Steffen Thiele
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: US20140334522A1; US9728580B2; CN104157644B; CN104157644A; DE102014106695A1

Abstract

Leistungstransistor mit einem Halbleiterkörper (10), der Folgendes aufweist: – eine Unterseite (12), sowie eine Oberseite (11), die in einer vertikalen Richtung (v) von der Unterseite (12) beabstandet ist; – eine Vielzahl von Transistorzellen (30); – eine Source-Zone (13) von einem ersten Leitungstyp (n); – eine Body-Zone (14) von einem zum ersten Leitungstyp (n) komplementären zweiten Leitungstyp (p); – eine Drift-Zone (15) vom ersten Leitungstyp (n); – eine Drain-Zone (16); und – eine Temperatursensordiode (50), die einen zwischen einer n-dotierten Kathodenzone (15', 16') und einer p-dotierten Anodenzone (14') ausgebildeten pn-Übergang (18) aufweist; einen auf der Oberseite (11) angeordneten Drain-Anschlusskontakt (21); einen auf der Unterseite (12) angeordneten Source-Anschlusskontakt (22); einen Gate-Anschlusskontakt (23); und einen Temperaturmessanschlusskontakt (24), der auf der Oberseite (11) angeordnet und gegenüber dem Drain-Anschlusskontakt (21) dielektrisch isoliert ist; wobei entweder (I) der erste Leitungstyp 'n' und der zweite Leitungstyp 'p' ist, die Anodenzone (14') elektrisch an den Source-Anschlusskontakt (22) angeschlossen ist, und die Kathodenzone (15', 16') elektrisch an den Temperaturmessanschlusskontakt (24) angeschlossen ist; oder (II) der erste Leitungstyp 'p' und der zweite Leitungstyp 'n' ist, die Kathodenzone (15‘, 16‘) elektrisch an den Source-Anschlusskontakt (22) angeschlossen ist, und die Anodenzone (14‘) elektrisch an den Temperaturmessanschlusskontakt (24) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungstransistor mit einem integrierten Temperatursensor, sowie Leistungstransistorschaltkreise, ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistors, und ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistorschaltkreises.
Transistoren, wie beispielsweise MOSFETs oder IGBTs etc. werden bei verschiedenen Arten von Anwendungen, wie beispielsweise bei Invertern, Spannungsreglern, Stromreglern, Treiberschaltkreisen, zum Treiben elektrischer Lasten wie beispielsweise Lampen, Ventilen, Motoren, etc., weithin zum Steuern oder Schalten von Lasten eingesetzt. Bei derartigen Transistoren handelt es sich üblicherweise um n- oder p-Kanal-Leistungstransistoren, die eine Vielzahl von identischen Transistorzellen aufweisen, die in einem Transistorzellenfeld angeordnet und elektrisch zueinander parallel geschaltet sind.
Während des Betriebs wird ein elektrischer Strom durch eine Laststrecke des Transistors ein- oder ausgeschaltet oder auf einen bestimmten Leitwert eingestellt, indem an einen Anschlusskontakt eine bestimmte Steuerspannung angelegt wird. Die Laststrecke ist zwischen einer Source- oder Emitterelektrode einerseits und einer Drain- oder Kollektorelektrode andererseits ausgebildet.
Abhängig von der jeweiligen Anwendung, in der ein Leistungstransistor eingesetzt wird, ist die Laststrecke üblicherweise zwischen einem positiven und einem negativen elektrischen Versorgungspotenzial mit einer zu steuernden Last oder mit einem weiteren Leistungstransistor in Reihe geschaltet, z.B. in einer Brückenkonfiguration. Bei derartigen Anordnungen wird der Leistungstransistor entweder als High-Side-Transistor (HS-Transistor) eingesetzt, oder als Low-Side-Transistor (LS-Transistor). Im Fall eines HS-Transistors ist dessen Laststrecke elektrisch zwischen das positive Versorgungspotenzial einerseits und die Last und/oder den weiteren Leistungstransistor andererseits geschaltet. Entsprechend ist im Fall eines LS-Transistors dessen Laststrecke elektrisch zwischen das negative Versorgungspotenzial einerseits und die Last und/oder den weiteren Leistungstransistor andererseits geschaltet.
Gegenwärtig verfügbare Leistungstransistoren können bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei mehr als 150°C, bei mehr al s 175°C oder sogar bei mehr als 200°C, betrieben werden. Wenn allerdings d ie Temperatur des Leistungstransistors eine maximal zulässige Temperatur überschreitet, kann der Transistor beschädigt oder zerstört werden. Daher weisen viele moderne Leistungstransistoren, beispielsweise solche, wie sie in US 6 876 043 B1 oder in US 7 835 129 B2 beschrieben sind, zur Ermittlung der Temperatur des Transistors ein integriertes Temperatursensorelement auf, das durch die Drain-Body-Diode gebildet wird, wobei die Kathode der Drain-Body-Diode an Drain angeschlossen ist. Im Fall eines n-Kanal-Leistungstransistors ist die Verwendung in HS-Konfiguration unproblematisch. In LS-Konfiguration kommt es immer zu einer Erhitzung des Leistungstransistors, wenn die Laststrecke des Leistungstransistors eingeschaltet ist und ein elektrischer Strom durch sie hindurchfließt. In diesem eingeschalteten Zustand beträgt die Differenz zwischen dem Drain- und Source-Potenzial des Leistungstransistors nur einige 100 mV, was für eine vernünftige Auswertung von dessen Temperatur nicht ausreicht. Daher ist bei einer derartigen Konfiguration eine vernünftige Temperaturmessung nur dann möglich, wenn der Leistungstransistor ausgeschaltet ist, d.h. in einem Zustand, in dem sich der Leistungstransistor abkühlt.
Aus der US 2010/0321846 A1 ist ein Halbleitersubstrat bekannt, in das ein Leistungstransistor mit einer Vielzahl von MOS-Zellen und eine zwischen den MOS-Zellen angeordnete Diodenzelle integriert sind. Die Diodenzelle dient dazu, die Temperatur des Leistungstransistors zu messen. Bei dem Leistungstransistor sind eine mit einem Sourcegebiet verbundene Source-Verdrahtung und eine Drainelektrode auf entgegengesetzten Seiten des Halbleitersubstrats angeordnet. Die Diodenzelle ist zwischen die Kathodenelektrode und eine weitere Verdrahtung geschaltet, die sich auf derselben Seite des Halbleitersubstrats befindet, wie die Source-Verdrahtung und an die ein Kathodengebiet der Diode angeschlossen ist. Ein ähnlicher Transistor ist auch in WO 1997/013279 A1 beschrieben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Leistungstransistor bereitzustellen, dessen Temperatur auch im eingeschalteten Zustand ermittelt werden kann. Weitere Aufgaben bestehen darin, einen Leistungstransistorschaltkreis mit einem solchen Leistungstransistor bereitzustellen, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Leistungstransistors, und ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistorschaltkreises mit einem solchen Leistungstransistor.
Diese Aufgaben werden durch einen Leistungstransistor gemäß Patentanspruch 1, durch Leistungstransistorschaltkreise gemäß den Patentansprüchen 10 und 18, durch ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistors gemäß Patentanspruch 19 bzw. durch ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistorschaltkreises gemäß Patentanspruch 26 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein erster Aspekt betrifft einen Leistungstransistor, der einen Halbleiterkörper mit einer Unterseite aufweist, sowie mit einer Oberseite, die in einer vertikalen Richtung von der Unterseite beabstandet ist. In dem Halbleiterkörper ist eine Vielzahl von Transistorzellen angeordnet. Außerdem ist in dem Halbleiterkörper eine Sourcezone von einem ersten Leitungstyp ausgebildet, eine Bodyzone von einem zum ersten Leitungstyp komplementären zweiten Leitungstyp, eine Driftzone vom ersten Leitungstyp, eine Drainzone, sowie eine Temperatursensordiode, die einen pn-Übergang aufweist, der zwischen einer n-dotierten Kathodenzone und einer p-dotierten Anodenzone ausgebildet ist. Weiterhin weist der Leistungstransistor einen Drain-Anschlusskontakt auf, der auf der Oberseite angeordnet ist, einen Source-Anschlusskontakt, der auf der Unterseite angeordnet ist, sowie einen Temperaturmessanschlusskontakt, der auf der Oberseite angeordnet und gegenüber dem Drain-Anschlusskontakt dielektrisch isoliert ist. Wenn (I) der erste Leitungstyp „n“ und der zweite Leitungstyp „p“ ist, ist die Anodenzone elektrisch an den Source-Anschlusskontakt angeschlossen und die Kathodenzone ist elektrisch an den Temperaturmessanschlusskontakt angeschlossen, oder, anderenfalls, wenn (II) der erste Leitungstyp „p“ und der zweite Leitungstyp „n“ ist, ist die Kathodenzone elektrisch an den Source-Anschlusskontakt angeschlossen, und die Anodenzone ist elektrisch an den Temperaturmessanschlusskontakt angeschlossen.
Bei dem Leistungstransistor kann es sich um jede beliebige Art von Leistungstransistor handeln, insbesondere um jede Art von Feldeffekttransistor, der ein elektrisch isoliertes Gate aufweist, wie beispielsweise ein MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass der Ausdruck „Source“ im Sinne der vorliegenden Anmeldung auch „Emitter“ umfasst, und dass der Ausdruck im Sinne der vorliegenden Anmeldung „Drain“ auch „Kollektor“ umfasst. Entsprechend umfasst der Ausdruck „Source-Anschlusskontakt“ auch „Emitter-Anschlusskontakt" und der Ausdruck „Drain-Anschlusskontakt“ umfasst „Kollektor-Anschlusskontakt“.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistors gemäß dem ersten Aspekt, wobei bei diesem Verfahren der temperaturabhängige Spannungsabfall über dem pn-Übergang detektiert wird.
Ein dritter Aspekt betrifft einen Leistungstransistorschaltkreis mit einem Leistungstransistor gemäß dem ersten Aspekt, sowie mit einer Temperaturauswerteeinheit, die dazu ausgebildet ist, den temperaturabhängigen Spannungsabfall über dem pn-Übergang auszuwerten. Die Temperaturauswerteeinheit besitzt einen Eingang, der elektrisch mit dem Temperaturmessanschlusskontakt verbunden ist.
Ein vierter Aspekt betrifft einen Leistungstransistorschaltkreis mit einem Leistungstransistor gemäß dem ersten Aspekt, sowie mit einem elektronischen Schaltkreis mit einer ersten Temperaturauswerteeinheit und einer zweiten Temperaturauswerteeinheit. Die erste Temperaturauswerteeinheit und die zweite Temperaturauswerteeinheit sind jeweils dazu ausgebildet, einen temperaturabhängigen Spannungsabfall über dem pn-Übergang auszuwerten. Der elektronische Schaltkreis enthält weiterhin einen ersten Schalter, einen zweiten Schalter, eine erste Stromquelle und eine zweite Stromquelle. Die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle sind zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter elektrisch in Reihe geschaltet. Der erste Schalter besitzt einen geschlossenen Zustand, in dem er die erste Stromquelle elektrisch mit dem Temperaturmessanschlusskontakt verbindet. Der erste Schalter weist außerdem einen offenen Zustand auf, in dem die erste Stromquelle elektrisch von dem Temperaturmessanschlusskontakt getrennt ist. Entsprechend besitzt der zweite Schalter einen geschlossenen Zustand, in dem er die zweite Stromquelle elektrisch mit dem Temperaturmessanschlusskontakt verbindet. Der zweite Schalter besitzt außerdem einen offenen Zustand, in dem die zweite Stromquelle elektrisch von dem Temperaturmessanschlusskontakt getrennt ist.
Ein fünfter Aspekt betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistorschaltkreises, wobei bei diesem Verfahren ein Leistungstransistorschaltkreis gemäß dem vierten Aspekt bereitgestellt wird. Das Verfahren enthält weiterhin einen beliebigen oder beide der folgenden Schritte (c1), (c2):

(c1) Detektieren eines temperaturabhängigen Spannungsabfalls über dem pn-Übergang, während sich der erste Schalter in seinem geschlossenen Zustand befindet und während sich der zweite Schalter in seinem offenen Zustand befindet; und
(c2) Ermitteln eines temperaturabhängigen Spannungsabfalls über dem pn-Übergang, während sich der zweite Schalter in seinem geschlossenen Zustand befindet und während sich der erste Schalter in seinem offenen Zustand befindet.

Beim Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und unter Betrachtung der beigefügten Figuren wird der Fachmann zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren dienen dazu, das Grundprinzip der Erfindung zu veranschaulichen, so dass nur die zum Verständnis des Grundprinzips erforderlichen Aspekte gezeigt sind. Die Figuren sind nicht maßstäblich. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
1 ist eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung eines Leistungstransistors, die die Lage der Temperatursensordiode in dem Halbleiterkörper zeigt.
2 ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Leistungstransistors gemäß 1 in einer Schnittebene E1-E1.
3 ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Leistungstransistors gemäß 1 in einer Schnittebene E2-E2.
4 ist eine horizontale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Leistungstransistors gemäß 2 in einer Schnittebene E4-E4.
5 ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Leistungstransistors gemäß 1 in einer Schnittebene E3-E3.
6 ist ein Diagramm, das das Dotierungsprofil des Leistungstransistors gemäß 1 veranschaulicht.
7 ist eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts eines Leistungstransistors, der dem Leistungstransistor gemäß 1 entspricht, mit dem Unterschied, dass die Leitungstypen der Halbleiterzonen vertauscht sind.
8 ist ein Schaltbild eines ersten Schaltkreises zur Ermittlung der Temperatur an einem pn-Übergang der Temperatursensordiode des Leistungstransistors gemäß 1 in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall über einem in Sperrrichtung vorgespannten pn-Übergang.
9 ist ein Schaltbild eines zweiten Schaltkreises zur Ermittlung der Temperatur an einem pn-Übergang der Temperatursensordiode des Leistungstransistors gemäß 1 in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall über einem in Vorwärtsrichtung betriebenen pn-Übergang.
10 ist ein Schaltbild eines dritten Schaltkreises zur Ermittlung der Temperatur an einem pn-Übergang der Temperatursensordiode des Leistungstransistors gemäß 1 in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall über einem in Sperrrichtung vorgespannten pn-Übergang.
11 ist ein Schaltbild eines vierten Schaltkreises zur Ermittlung der Temperatur an einem pn-Übergang der Temperatursensordiode des Leistungstransistors gemäß 1 in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall über einem in Sperrrichtung vorgespannten pn-Übergang.
12 ist ein Schaltbild, anhand dem verschiedene Methoden zum Betrieb des Leistungstransistors gemäß 1 erläutert werden.
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung wird Bezug genommen auf die beigefügten Figuren, die einen Teil der Beschreibung darstellen und in denen anhand konkreter Ausgestaltungen dargelegt wird, auf welche Weise die Erfindung umgesetzt werden kann. In dieser Hinsicht wird richtungsgebundene Terminologie, wie beispielsweise „Oberseite“, „Unterseite“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „vorderer“, „hinterer“, etc. in Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet. Da Bestandteile der Ausgestaltungen in einer Vielzahl verschiedener Ausrichtungen positioniert werden können, wird die richtungsgebundene Terminologie lediglich dazu verwendet, die Lage bestimmter Elemente relativ zu anderen Elementen bezogen auf die Ausrichtung der jeweiligen Figur anzugeben. Die richtungsgebundene Terminologie ist daher in keiner Weise beschränkend zu verstehen. Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausgestaltungen auf beliebige Weise miteinander kombiniert werden können, sofern nichts anderes erwähnt ist.
1 ist eine Draufsicht auf einen Leistungstransistor 100. Der Leistungstransistor 100 besitzt einen Halbleiterkörper 10, der ein beliebiges Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC), Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP), oder jedes andere IV-IV, III-V, II-VI Halbleitermaterial aufweist. Der Halbleiterkörper 10 besitzt weiterhin eine Oberseite 11, auf der ein Drain(D)-Anschlusskontakt 21 (z. B. ein metallischer Anschlusspad), ein Gate(G)-Anschlusskontakt 23 (z. B. ein metallischer Anschlusspad) und ein Temperaturmessanschlusskontakt 24 (z. B. ein metallischer Anschlusspad) elektrisch voneinander isoliert angeordnet sind. Bei dem Drain-Anschlusskontakt 21 kann es sich um eine zusammenhängende Schicht handeln, die optional keine Durchgangslöcher aufweisen kann. In dem Halbleiterkörper 10 ist eine Temperatursensordiode 50 beabstandet von den seitlichen Rändern 101, 102, 103, 104 des Halbleiterkörpers 10 angeordnet. Die Position der Temperatursensordiode 50 ist durch gestrichelte Linien angedeutet, da diese unterhalb des Drain-Anschlusskontaktes 21 verborgen ist.
Die innere Struktur des Leistungstransistors 100 gemäß 1 ist in Schnittansichten gemäß den 2 bis 5 dargestellt. 2 ist eine vertikale Schnittansicht durch einen Abschnitt des Leistungstransistors 100 gemäß 1 in einer Schnittebene E1-E1 (siehe die 1, 4 und 5). Die Oberseite 11 des Halbleiterkörpers 10 ist in einer vertikalen Richtung v von der Unterseite 12 beabstandet. Die vertikale Richtung v kann senkrecht zur Unterseite 12 verlaufen.
Wie 2 zu entnehmen ist, handelt es sich bei dem Leistungstransistor 100 um einen vertikalen Transistor, der eine Vielzahl von Transistorzellen aufweist, die in einem oder mehreren aktiven Transistorzellbereichen 3 angeordnet sind. Beispielsweise können die einzelnen Transistorzellen 30 als zueinander parallel verlaufende Streifenzellen realisiert sein. Allerdings können die einzelnen Transistorzellen 30 auch jede andere Zellstruktur, beispielsweise eine rechteckige, quadratische, hexagonale oder beliebig polygonale, Zellstruktur aufweisen.
Eine Driftzone von einem ersten Leitungstyp (hier: „n“) und eine Bodyzone 14 von einem zum ersten Leitungstyp komplementär zweiten Leitungstyp (hier: „p“) sind in dem Halbleiterkörper 10 ausgebildet. Die Bodyzone 14, die zwischen der Driftzone 15 und der Unterseite 12 angeordnet ist, kontaktiert einen auf der Unterseite 12 angeordneten Source(S)-Anschlusskontakt 22 (z. B. ein metallischer Anschlusspad). Weiterhin ist in dem Halbleiterkörper 10 eine Drainzone 16 zwischen der Oberseite 11 und der Driftzone 15 angeordnet und grenzt direkt an die Driftzone 15 an. Die Drainzone 16 ist vom ersten Leitungstyp (hier: „n“), sofern es sich bei dem Leistungstransistor 100 um einen MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) handelt, oder vom zweiten Leitungstyp (hier: „p“), sofern es sich bei dem Leistungstransistor 100 um einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) handelt. In beiden Fällen besitzt die Drainzone 16 eine Dotierstoffkonzentration, die höher ist als eine Dotierstoffkonzentration der Driftzone 15. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Ausdruck „Dotierstoffkonzentration“ auf die Konzentration elektrisch aktiver Dotierstoffe, d.h. auf Dotierstoffe, die, nachdem sie in den Halbleiterkörper 10 eingebracht wurden, entweder eine n-Leitfähigkeit oder eine p-Leitfähigkeit bewirken.
Weiterhin besitzt eine jede der Transistorzellen 30 eine oder mehrere stark dotierte Sourcezonen 13 vom ersten Leitungstyp (hier: „n“).
Eine Dotierungskonzentration der Driftzone 15 liegt beispielsweise im Bereich von 10¹⁵ cm^–3 bis 10¹⁷ cm^–3 (1E15 cm^–3 bis 1E17 cm^–3), eine Dotierungskonzentration der Sourcezone 13 im Bereich von 10¹⁹ cm^–3 bis 10²⁰ cm^–3 (1E19 cm^–3 bis 1E20 cm^–3) und eine Dotierstoffkonzentration der Drainzone 16 im Bereich von 5·10¹⁷ cm^–3 bis 10²¹ cm^–3 (5E17 cm^–3 bis 1E21 cm^–3) für einen MOSFET und beispielsweise im Bereich von 10¹⁷ cm^–3 bis 10¹⁹ cm^–3 (1E17 cm^–3 bis 1E19 cm^–3) für einen IGBT.
Zur Steuerung eines elektrischen Stroms zwischen dem Source-Anschlusskontakt 22 und dem Drain-Anschlusskontakt 21 weist jede der Transistorzellen 30 eine Gateelektrode 33 auf, die beispielsweise ein dotiertes polykristallines Halbleitermaterial wie z.B. polykristallines Silizium enthält oder daraus besteht. Ein Gatedielektrikum 34, z.B. ein Halbleiteroxid, ist angrenzend an die Gateelektroden 33 angeordnet, um die Gateelektroden 33 gegenüber der Driftzone 15 und der Bodyzone 14 dielektrisch zu isolieren.
Die Transistorzellen 30 sind elektrisch zueinander parallel geschaltet. Das bedeutet, dass die Sourcezonen 13 einer jeder der Transistorzellen 30 elektrisch an den gemeinsamen Source-Anschlusskontakt 22 angeschlossen sind, die Drainzonen 16 elektrisch an den gemeinsamen Drain-Anschlusskontakt 21 angeschlossen sind, und die Gateelektroden 33 elektrisch an einen gemeinsamen Gate-Anschlusskontakt 23 angeschlossen sind. Anders ausgedrückt teilen sich sämtliche Transistorzellen 30 einen gemeinsamen Drain-Anschlusskontakt 21, einen gemeinsamen Source-Anschlusskontakt 22 und einen gemeinsamen Gate-Anschlusskontakt 23.
Zusätzlich weist der Halbleiterkörper 10 eine Temperatursensordiode 50 mit einer n-dotierten Kathodenzone 15', 16' und einer p-dotierten Anodenzone 14' auf. Die Anodenzone 14' ist elektrisch mit dem Source-Anschlusskontakt 22 verbunden, und die Kathodenzone 15', 16' ist elektrisch mit dem Temperaturmessanschlusskontakt 24 (siehe 1) verbunden. Weiterhin kann die Anodenzone 14' wie gezeigt vollständig von dem Drain-Anschlusskontakt 21 überdeckt sein.
Zwischen der n-dotierten Kathodenzone 15', 16' und der p-dotierten Anodenzone 14' ist ein pn-Übergang 18 ausgebildet. Der pn-Übergang 18 kann dazu verwendet werden, die Temperatur des Leistungstransistors 100 zu ermitteln. Um die Temperatur der Temperatursensordiode 50 zu bestimmen, kann der Rückwärtsstrom durch den pn-Übergang 18 gemessen und ausgewertet werden, falls der pn-Übergang 18 derart betrieben wird, dass er in Sperrrichtung vorgespannt ist. Diese Vorgehensweise macht sich die Tatsache zunutze, dass der Rückwärtsstrom eines derartigen in Sperrrichtung vorgespannten pn-Übergangs 18 exponentiell mit der Temperatur ansteigt. Alternativ dazu ist es ebenso möglich, einen elektrischen Strom in den pn-Übergang 18 einzuprägen, wenn der pn-Übergang 18 in Vorwärtsrichtung betrieben wird, um den Spannungsabfall über dem pn-Übergang 18 auszuwerten. Diese Vorgehensweise macht sich die Tatsache zunutze, dass die Vorwärtsspannung an einem derartigen pn-Übergang 18 ebenfalls temperaturabhängig ist.
Um eine elektrische Beeinträchtigung zwischen der Temperatursensordiode 50 und dem oder den aktiven Transistorzellbereich(en) 3 zu vermeiden, separiert ein Dielektrikum 41 die Temperatursensordiode 50 von der oder den Bodyzone(n) 14, der Driftzone 15 und der Drainzone 16 des aktiven Transistorzellbereichs 3 bzw. der aktiven Transistorzellbereiche 3. Das Dielektrikum 41 ist doppelwandig ausgebildet mit einem polykristallinen Halbleitermaterial 61 zwischen den Wänden, um mechanischen Spannungen zu vermeiden. Allerdings ist das polykristalline Halbleitermaterial 61 optional und kann durch ein Dielektrikum, beispielsweise das Dielektrikum 41, ersetzt werden. Das bedeutet, dass das Dielektrikum 41 auch den Bereich des polykristallinen Halbleitermaterials 61 einnehmen kann.
Weiterhin befindet sich ein Dielektrikum 42 oberhalb der Temperatursensordiode 50. Das Dielektrikum 42 wurde vor der Herstellung des Drain-Anschlusskontaktes 21 auf die Oberseite 11 des Halbleiterkörpers 10 aufgebracht, um zu vermeiden, dass der Drain-Anschlusskontakt 21 einen Kurzschluss zwischen der Temperatursensordiode 50 und der Drainzone 16 verursacht.
Die Temperatursensordiode 50 kann simultan mit der Bodyzone 14, der Driftzone 15 und der Drainzone 16 des aktiven Transistorzellebereichs 3 bzw. der aktiven Transistorzellbereiche 3 hergestellt werden. Beispielsweise kann die Drainzone 16 als stark n-dotiertes (n+) Halbleitersubstrat bereitgestellt werden, auf dem eine schwach n-dotierte (n–) Epitaxieschicht erzeugt wird. Nachfolgend können p-dotierte Bereiche, die sich von der dem stark n-dotierten (n+) Halbleitersubstrat abgewandten Seite der Epitaxieschicht in diese hinein erstrecken, in strukturierter Form durch konventionelle Techniken, beispielsweise maskierte Diffusion oder maskierte Implantation etc., hergestellt werden. Danach werden die verbleibenden Teile des Leistungstransistors 100 erzeugt. In dem fertiggestellten Leistungstransistor 100 sind die Drainzone 16 und eine Teilzone 16' der Kathodenzone 15‘, 16‘ Reste des stark n-dotierten Halbleitersubstrats. Eine weitere Teilzone 15' der Kathodenzone 15‘, 16‘ sowie die Driftzone 15 sind Reste der schwach n-dotierten Epitaxieschicht, und die Bodyzone 14 und die Anodenzone 14' sind Reste der p-dotierten Gebiete. Wenn es sich allerdings bei dem herzustellenden Leistungstransistor 100 um einen IGBT handelt, kann anstelle eines stark n-dotierten (n+) Halbleitersubstrats ein stark p-dotiertes (p+) Halbleitersubstrat verwendet und daran nachfolgend dieselben Schritte durchgeführt werden, wie sie oben beschrieben wurden.
Daher kann durch die Verwendung eines derartigen Herstellungsverfahrens das Verfahren zur Herstellung einer Temperatursensordiode 50 sehr einfach in das Verfahren zur Herstellung des Leistungstransistors 100 integriert werden. Eine weitere Konsequenz besteht darin, dass die Drainzone 16 und die Teilzone 16' in der vertikalen Richtung v dasselbe Dotierungsprofil aufweisen können. Entsprechend können auch die Driftzone 15 und die weitere Teilzone 15' in der vertikalen Richtung v dasselbe Dotierungsprofil aufweisen. Auf dieselbe Weise können außerdem die Bodyzone 14 und die Anodenzone 14' in der vertikalen Richtung v dasselbe Dotierungsprofil aufweisen.
Die gezeigte Struktur von Transistorzellen 30 ist lediglich beispielhaft, das Prinzip der Erfindung kann ebenso mit jeder anderen Struktur von Transistorzellen 30 realisiert werden.
Abweichend von dem gezeigten Beispiel ist es ebenso möglich, eine Transistorzellstruktur bereitzustellen, die dieselbe Struktur aufweist, wie die Transistorzellen 30, die innerhalb des von den Dielektrika 41, 42, 43 und dem Source-Anschlusskontakt 22 eingeschlossenen Gebiets angeordnet sind, allerdings ohne die „Sourcezonen“ dieser Struktur an den Source-Anschlusskontakt 22 anzuschließen, und optional auch ohne die „Gateelektroden“ dieser Struktur dielektrisch an den Gate-Anschlusskontakt 23 anzuschließen. Durch diese Vorgehensweise kann ein Verfahren zur Herstellung eines herkömmlichen Source-Down/Common-Source-Transistors auf einfache Weise dadurch modifiziert werden, dass wenigstens eine der herkömmlichen Transistorzellen von den anderen Transistorzellen durch Dielektrika 41, 42, 43 separiert wird, um wenigstens eine der separierten Transistorzellen als Temperatursensordiode 50 zu verwenden, und die nicht benötigten der separierten Transistorzellen zu deaktivieren, beispielsweise durch Verwendung eines zusätzlichen Dielektrikums, das zwischen den zu deaktivierenden Zellen und dem Source-Anschlusskontakt 22 angeordnet wird. Allerdings wird bzw. werden die „Bodyzone(n)“ der separierten Transistorzellen, die als Anodenzone 14' der Temperatursensordiode 50 dienen, wie oben beschrieben elektrisch an den Source-Anschlusskontakt 22 angeschlossen.
3 ist eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Leistungstransistors 100 gemäß 1 in einer Schnittebene E2-E2 (siehe die 1, 4 und 5), die sowohl den Gate-Anschlusskontakt 23 als auch den Temperaturmessanschlusskontakt 24 schneidet. 4 stellt eine horizontale Schnittansicht des Leistungstransistors 100 gemäß 1 in einer Schnittebene E4-E4 (siehe die 2, 3 und 5) dar, die insbesondere die Drainzone 16 und die Teilzone 16' parallel zu der Unterseite 12 schneidet. 5 ist eine vertikale Schnittansicht eines Abschnitts des Leistungstransistors 100 gemäß 1 in einer Schnittebene E3-E3 (siehe die 1 bis 4), die sowohl die Temperatursensordiode 50 als auch den Temperaturmessanschlusskontakt 24 schneidet.
Wie beim Vergleich der 2 bis 5 zur erkennen ist, ist die Anodenzone 14' im zentralen Bereich des Halbleiterkörpers 10 bzw. des Bereichs mit den aktiven Transistorzellen 30 angeordnet, wo typischerweise die höchste Temperatur des Leistungstransistors 100 auftritt. In 4 ist die Position der Anodenzone 14' anhand einer gestrichelten Linie angedeutet, da sie unterhalb der Teilzonen 15' und 16' verborgen ist. Sofern die Anodenzone 14' nur im Zentralbereich des Halbleiterkörpers 10 bzw. im aktiven Transistorzellbereich 3 angeordnet ist, ist auch der pn-Übergang 18 für die Messung der Temperatur nur im zentralen Bereich des Halbleiterkörpers 10 bzw. des aktiven Transistorzellbereichs 3 angeordnet. Daher korrespondiert die gemessene Temperatur in guter Näherung mit der maximalen Temperatur, die innerhalb des Leistungstransistors 100 bzw. des aktiven Transistorzellbereichs 3 auftritt.
Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, kann die Teilzone 16' (und optional auch die verdeckte Teilzone 15') einen länglichen Abschnitt 161' aufweisen, der die Kathodenzone 15', 16' der Temperatursensordiode 50 mit dem Temperaturmessanschlusskontakt 24 elektrisch verbindet. Weiterhin verbinden unter nochmaliger Bezugnahme auf 3 eine elektrisch leitende Schicht 62, z.B. aus dotiertem polykristallinem Halbleitermaterial, eine schwach dotierte Halbleiterzone 15'' und eine stark dotierte Halbleiterzone 16'', beide vom ersten Leitungstyp (hier: „n“), die Gateelektroden 33 und den Gate-Anschlusskontakt 23. Um Kurzschlüsse zwischen der elektrisch leitenden Schicht 62 und sowohl dem Source-Anschlusskontakt 22 und dem in dem bzw. den aktiven Transistorzellbereich(en) 3 angeordneten Abschnitt des Halbleiterkörpers 10 zu vermeiden, sind Dielektrika 44 zwischen der elektrisch leitenden Schicht 62 und der Unterseite 12 bzw. zwischen der elektrisch leitenden Schicht 62 und dem Source-Anschlusskontakt 22 angeordnet.
In der Ansicht gemäß 3 ist zwar nur für eine der Gateelektroden 33 gezeigt, dass sie an den Gate-Anschlusskontakt 23 angeschlossen ist, allerdings sind tatsächlich die Gateelektroden 33 von sämtlichen Transistorzellen durch elektrische Verbindungsleitungen, die in 3 verdeckt sind, elektrisch miteinander verbunden.
Die Anschlusskontakte 21, 22, 23, 24 dienen dazu, den Leistungstransistor 100 an externe Geräte und/oder Schaltkreise wie beispielsweise eine Leiterplatte, eine Spannungsversorgung, eine Last, etc., anzuschließen. Daher ist es erforderlich, dass die Anschlusskontakte 21, 22, 23, 24 einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen, was dadurch erreicht werden kann, dass die Anschlusskontakte 21, 22, 23, 24 als Schichten ausgebildet sind, die ein Metall, beispielsweise Aluminium, Kupfer, Wolfram, Titan, Molybdän, oder eine Legierung mit zumindest einem dieser Metalle aufweisen oder daraus bestehen, und/oder polykristallines Halbleitermaterial, wie beispielsweise polykristallines Silizium etc., aufweisen oder daraus bestehen.
In 6 ist ein Dotierungsprofil des Leistungstransistors 100 gemäß den 1 bis 5 gezeigt. Dieses Beispiel veranschaulicht, dass die Temperatursensordiode 50 und die Transistorzellen 30 optional ein identisches Dotierungsprofil aufweisen können, was für die Herstellung des Leistungstransistors 100 vorteilhaft ist, weil sich die Temperatursensordiode 50 und die Transistorzellen 30 gemeinsame Fertigungsschritte teilen können. Ein derartiges Dotierungsprofil, wie eines davon beispielhaft in 6 gezeigt ist, kann identisch entlang zweiter paralleler gerader Linien g3 und g50 auftreten, die beide senkrecht zur Unterseite 12 verlaufen, wobei die gerade Linie g50 die Temperatursensordiode 50 einschließlich der Anodenzone 14' und der Kathodenzone 15', 16' schneidet, während die gerade Linie g3 eine Transistorzelle 30 einschließlich der Bodyzone 14, der Driftzone 15 und der Drainzone 16 schneidet.
Anhand der obigen Figuren wurde ein Leistungstransistor 100 beispielhaft anhand eines n-Kanaltransistors erläutert, d.h. für Transistoren, bei denen der erste Leitungstyp „n“ und der zweite Leitungstyp „p“ ist. Allerdings kann dasselbe Prinzip in entsprechender Weise für p-Kanaltransistoren realisiert werden, d.h. bei Transistoren, bei denen der erste Leitungstyp „p“ und der zweite Leitungstyp „n“ ist. Dies ist in 7 für einen p-Kanaltransistor gezeigt, der – mit Ausnahme der Tatsache, dass die Leitungstypen ausgetauscht sind – dieselbe Struktur aufweist, wie der unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 erläuterte n-Kanaltransistor 100.
In 8 ist ein erstes Ausführungsbeispiel zur Ermittlung der Temperatur der Temperatursensordiode 50 eines Leistungstransistors 100 gezeigt, wie er oben erläutert wurde. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der pn-Übergang 18 der Temperatursensordiode 50 während der Dauer, in der die Temperatur der Temperatursensordiode 50 ermittelt wird, in Sperrrichtung vorgespannt. Dabei ist der Leistungstransistor 100 lediglich beispielhaft als n-Kanaltransistor ausgebildet und wird in Low-Side-Konfiguration betrieben.
Der Source-Anschlusskontakt 22 ist direkt an ein Massepotenzial GND1 angeschlossen, oder an ein negatives Versorgungspotenzial V_S–, das identisch sein kann mit GND1. Eine Last 70 ist zwischen ein erstes positives Versorgungspotenzial (V_S+) und den Drain-Anschlusskontakt 21 geschaltet. Das bedeutet, die Last 70 ist mit der Laststrecke des Transistors 100 in Reihe geschaltet, wobei die Laststrecke innerhalb des Halbleiterkörpers 10 zwischen dem Source-Anschlusskontakt 22 und dem Drain-Anschlusskontakt 21 ausgebildet ist. Die elektrische Leitfähigkeit der Laststrecke kann dadurch gesteuert werden, dass ein geeignetes elektrisches Potenzial an dem Gate-Anschlusskontakt 23 angelegt wird.
Weiterhin ist eine Stromquelle 80, beispielsweise eine Konstantstromquelle, zwischen ein zweites positives Versorgungspotenzial (V_DD) und den Temperaturmessanschlusskontakt 24 geschaltet. Ein Eingang einer Temperaturauswerteeinheit 90, z.B. ein Komparator, ein Schmitt-Trigger, eine Analog-Digital-Wandler, ein Schwellwertschalter, ein Inverter, etc., ist an einen zwischen der Spannungsquelle 80 und dem Temperaturmessanschlusskontakt 24 ausgebildeten Schaltungsknoten N1 angeschlossen.
Abhängig von dem Strom durch die Stromquelle 80 und der Temperatur der Temperatursensordiode 50 tritt am Eingang der Temperaturauswerteeinheit 90 ein elektrisches Potenzial auf, das ein Maß für die Temperatur der Temperatursensordiode 50 darstellt und das durch die Temperaturmesseinheit 90 weiter ausgewertet werden kann. Abhängig von der Art der Temperaturauswerteeinheit 90 kann ein Ausgang 93 der Temperaturauswerteeinheit 90 ein analoges oder digitales Ausgangssignal „s“ (z.B. ein Spannungs- oder ein Stromsignal) bereitstellen, das mit der Temperatur der Temperatursensordiode 50 korrespondiert, oder ein digitales Ausgangssignal „s“, das angibt, ob die Temperatur der Temperatursensordiode 50 einen vorgegebenen Wert überschreitet oder nicht.
In diesem Schaltkreis ist der pn-Übergang 18 der Temperatursensordiode 50 in Sperrrichtung vorgespannt und ein temperaturabhängiger Rückwärtsstrom fließt durch den pn-Übergang 18. Wenn die Temperatur des pn-Übergangs 18 ansteigt, steigt auch der Sperrstrom an und übersteigt zugleich den von der Stromquelle 80 bereitgestellten Strom, und das elektrische Potenzial an dem Schaltungsknoten N1 fällt von etwa V_DD in Richtung GND1 und/oder V_S– Potenzial. Die Temperaturmessung kann unabhängig von dem gemeinsamen Schaltzustand der Transistorzellen 30 erfolgen, d.h. eine Temperaturmessung kann sowohl in einem Zustand durchgeführt werden, in dem die Transistorzellen 30 eingeschaltet sind (leitender Zustand), als auch in einem Zustand, in dem die Transistorzellen 30 ausgeschaltet sind (Leerzustand).
Bezug nehmend auf 9 wird ein zweites Ausführungsbeispiel zur Ermittlung der Temperatur der Temperatursensordiode 50 eines Leistungstransistors 100 erläutert, wie er oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 erläutert wurde. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der pn-Übergang 18 der Temperatursensordiode 50 während der Dauer, in der die Temperatur der Temperatursensordiode 50 ermittelt wird, in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Hier handelt es sich bei dem Leistungstransistor 100 wieder um einen n-Kanaltransistor, der aber diesmal in High-Side-Konfiguration betrieben wird.
Der Drain-Anschlusskontakt 21 ist direkt an ein positives Versorgungspotenzial (V_S+) angeschlossen. Eine Last 70 ist zwischen den Source-Anschlusskontakt 22 und ein Massepotenzial GND1 oder ein negatives Versorgungspotenzial V_S–, das identisch sein kann mit GND1, angeschlossen. Das heißt, die Last 70 ist mit der Laststrecke des Transistors 100 in Reihe geschaltet.
Weiterhin ist eine Stromquelle 80, beispielsweise eine Konstantstromquelle, zwischen den Temperaturmessanschlusskontakt 24 und ein weiteres Massepotenzial GND2 oder eine weiteres negatives Versorgungspotenzial V_SS, das identisch sein kann mit GND2, angeschlossen. Ein erster Eingang 91 einer Temperaturauswerteeinheit 90, z.B. ein Komparator, ein Schmitt-Trigger, ein Analog-Digital-Wandler, ein Schwellwertschalter, eine Inverter, etc., ist zwischen den Source-Anschlusskontakt 22 und einen zwischen der Stromquelle 80 und dem Temperaturmessanschlusskontakt 24 ausgebildeten Schaltungsknoten N2 geschaltet. Eine Referenzspannungsquelle 94, die eine Referenzspannung V_REF bereitstellt, ist zwischen einen zweiten Eingang 92 der Temperaturauswerteeinheit 90 und den Source-Anschlusskontakt 22 geschaltet.
In diesem Schaltkreis wird der pn-Übergang 18 der Temperatursensordiode 50 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und ein temperaturabhängiger Vorwärtsstrom fließt durch den pn-Übergang 18. In dieser Konfiguration fällt die Vorwärtsspannung über der Temperatursensordiode 50 und damit einhergehend der Absolutwert der Spannung zwischen dem Source-Anschlusskontakt 22 und dem Schaltungsknoten N2 mit zunehmender Temperatur des pn-Übergangs 18.
Die Differenz zwischen den elektrischen Potenzialen an den Eingängen 91 und 92 der Temperaturauswerteeinheit 90 ist ein Maß für die Temperatur der Temperatursensordiode 50. Abhängig von der Art der Temperaturauswerteeinheit 90 kann ein Ausgang 93 der Temperaturauswerteeinheit 90 ein analoges oder digitales Ausgangssignal „s“ (z.B. ein Spannungs- oder ein Strom-Signal) bereitstellen, das mit der Temperatur der Temperatursensordiode 50 korrespondiert, oder ein digitales Ausgangssignal „s“, das angibt, ob die Temperatur der Temperatursensordiode 50 einen vorgegebenen Wert übersteigt oder nicht.
In 10 ist ein drittes Ausführungsbeispiel zur Ermittlung der Temperatur der Temperatursensordiode 50 eines Leistungstransistors 100, wie er unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 erläutert wurde, gezeigt. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist der pn-Übergang 18 der Temperatursensordiode 50 während der Dauer, in der die Temperatur der Temperatursensordiode 50 ermittelt wird, in Sperrrichtung vorgespannt. Auch hier handelt es sich bei dem Leistungstransistor 100 wiederum um einen n-Kanaltransistor, der in High-Side-Konfiguration betrieben wird.
Der Drain-Anschlusskontakt 21 ist direkt an ein positives Versorgungspotenzial V_S+ angeschlossen. Eine Last 70 ist zwischen den Source-Anschlusskontakt 22 und ein Massepotenzial GND1 oder ein negatives Versorgungspotenzial V_S–, das identisch mit GND1 sein kann, geschaltet. Das bedeutet, dass die Last 70 mit der Laststrecke des Transistors 100 in Reihe geschaltet ist.
Weiterhin ist eine Stromquelle 80, beispielsweise eine Konstantstromquelle, zwischen den Gate-Anschlusskontakt 23 und den Temperaturmessanschlusskontakt 24 geschaltet. Da die Temperatursensordiode 50 bzw. deren pn-Übergang 18 bei dieser Konfiguration in Sperrrichtung vorgespannt ist, wird eine an den Gate-Anschlusskontakt 23 angelegte Steuerspannung durch die Stromquelle 80 nicht wesentlich beeinflusst. Ein Eingang einer Temperaturauswerteeinheit 90, beispielsweise ein Komparator, ein Schmitt-Trigger, ein Analog-Digital-Wandler, ein Schwellwertschalter, ein Inverter, etc., ist an einen zwischen der Stromquelle 80 und dem Temperaturmessanschlusskontakt 24 ausgebildeten Schaltungsknoten N3 geschaltet.
In diesem Schaltkreis ist der pn-Übergang 18 der Temperatursensordiode 50 in Sperrrichtung vorgespannt und ein temperaturabhängiger Rückwärtsstrom fließt durch den pn-Übergang 18. Wenn die Temperatur des pn-Übergangs 18 ansteigt, steigt auch der Sperrstrom und verändert das elektrische Potenzial, das an dem Schaltungsknoten N3 auftritt und das durch die Temperaturauswerteeinheit 90 detektiert und ausgewertet werden kann.
Das elektrische Potenzial am Eingang der Temperaturauswerteeinheit 90 ist ein Maß für die Temperatur der Temperatursensordiode 50. Abhängig von der Art der Temperaturauswerteeinheit 90 kann ein Ausgang 93 der Temperaturauswerteeinheit 90 ein analoges oder digitales Ausgangssignal „s“ (z.B. ein Spannungs- oder ein Strom-Signal) bereitstellen, das mit der Temperatur der Temperatursensordiode 50 korrespondiert, oder ein digitales Ausgangssignal „s“, das angibt, ob die Temperatur der Temperatursensordiode 50 einen vorgegebenen Wert übersteigt oder nicht.
Wie weiterhin in 11 gezeigt ist, können die Bezug nehmend auf die 9 und 10 erläuterten Prinzipien miteinander kombiniert werden, und sich einen gemeinsamen Leistungstransistor 100 derart teilen, dass die Temperatur an dem pn-Übergang 18 entweder unter Verwendung eines ersten Teilschaltkreises ermittelt werden kann, der die Temperatur anhand des in Vorwärtsrichtung betriebenen pn-Übergangs 18 ermittelt, oder unter Verwendung eines zweiten Teilschaltkreises, der die Temperatur des in Sperrrichtung (Rückwärtsrichtung) betriebenen pn-Übergangs 18 ermittelt. Dabei kann es sich bei dem Leistungstransistor 100 beispielsweise um einen n-Kanaltransistor handeln, der in High-Side-Konfiguration betrieben wird. Die Messung der Temperatur unter Verwendung des ersten Teilschaltkreises kann selbst dann erfolgen, wenn die Laststrecke des Leistungstransistors 100 eingeschaltet ist (leitender Zustand), jedoch ebenso, wenn die Laststrecke des Leistungstransistors 100 ausgeschaltet ist (sperrender Zustand). Die Messung der Temperatur unter Verwendung des zweiten Teilschaltkreises kann erfolgen, wenn die Laststrecke des Leistungstransistors 100 ausgeschaltet ist (sperrender Zustand).
Zur Ermittlung der Temperatur am pn-Übergang 18 unter Verwendung des ersten Teilschaltkreises kann der Temperaturmessanschlusskontakt 24 über einen ersten Schalter S1 elektrisch mit dem ersten Teilschaltkreis verbunden werden. Entsprechend kann der Temperaturmessanschlusskontakt 24 zur Ermittlung der Temperatur am pn-Übergang 18 unter Verwendung des zweiten Teilschaltkreises mittels einen zweiten Schalters S2 elektrisch mit dem zweiten Teilschaltkreis verbunden werden. Die ersten und zweiten Schalter S1 und S2 repräsentieren beliebige Schalter, beispielsweise Transistoren.
Zum selben Zeitpunkt können die Schaltzustände des ersten und zweiten Schalters S1 und S2 wie folgt aussehen: Sowohl S1 als auch S2 können offen sein (gesperrter Zustand); oder S1 ist geschlossen (leitender Zustand) und S2 ist offen (gesperrter Zustand); oder S1 ist offen (gesperrter Zustand) und S2 ist geschlossen (leitender Zustand). Das heißt, zu jedem Zeitpunkt ist höchstens einer der beiden Schalter S1 und S2 (d.h. keiner oder genau einer der Schalter S1 und S2) geschlossen.
Bei dem Beispiel gemäß 11 ist der Drain-Anschlusskontakt 21 direkt an ein positives Versorgungspotenzial V_S+ angeschlossen. Eine Last 70 ist zwischen den Source-Anschlusskontakt 22 und ein Massepotenzial GND1 oder ein negatives Versorgungspotenzial V_S–, das identisch sein kann mit GND1, geschaltet. Das heißt, die Last 70 ist mit der Laststrecke des Transistors 100 in Reihe geschaltet.
Der erste Teilschaltkreis weist eine Stromquelle 80, beispielsweise eine Konstantstromquelle, eine Referenzspannungsquelle 94 und eine Temperaturauswerteeinheit 90 auf. Entsprechend weist der zweite Teilschaltkreis eine zweite Stromquelle 80', beispielsweise eine Konstantstromquelle, eine zweite Referenzspannungsquelle 94' und eine zweite Temperaturauswerteeinheit 90' auf. Die erste Stromquelle 80 und die zweite Stromquelle 80' sind zwischen den ersten Schalter S1 und den zweiten Schalter S2 elektrisch in Reihe geschaltet.
Bei dem ersten Teilschaltkreis ist die Stromquelle 80, beispielsweise eine Konstantstromquelle, zwischen den ersten Schalter S1 und ein weiteres Massepotenzial GND2 oder ein negatives Versorgungspotenzial V’_SS, das identisch sein kann mit GND2, geschaltet. Ein erster Eingang 91 der Temperaturauswerteeinheit 90, beispielsweise ein Komparator, ein Schmitt-Trigger, ein Analog-Digital-Wandler, ein Schwellwertschalter, ein Inverter, etc., ist an einem Schaltungsknoten N2 elektrisch an dem Temperaturmessanschlusskontakt 24 angeschlossen. Die Stromquelle 80 ist elektrisch zwischen den ersten Schalter S1 und GND2/V_SS geschaltet. Falls der erste Schalter S1 geschlossen ist (leitender Zustand von S1), ist die Stromquelle 80 elektrisch zwischen den Schaltungsknoten N2 und GND2/V_SS geschaltet und stellt einen elektrischen Strom IS bereit. Abhängig von dem elektrischen Strom IS und der Temperatur der Temperatursensordiode 50 tritt an dem ersten Eingang 91 der Temperaturauswerteeinheit 90 ein elektrisches Potenzial auf.
Weiterhin ist eine Referenzspannungsquelle 94, die eine Referenzspannung V_REF bereitstellt, zwischen einen zweiten Eingang 92 der Temperaturauswerteeinheit 90 und den Source-Anschlusskontakt 22 geschaltet, so dass der zweite Eingang 92 bezüglich des Source-Anschlusskontaktes 22 ein wohldefiniertes elektrisches Potenzial besitzt. Im Ergebnis ist eine elektrische Potenzialdifferenz zwischen den elektrischen Potenzialen an den Eingängen 91 und 92 der Temperaturauswerteeinheit 90 ein Maß für die Temperatur der Temperatursensordiode 50 und kann durch die Temperaturauswerteeinheit 90 ausgewertet werden.
Abhängig von der Art der Temperaturauswerteeinheit 90 kann ein Ausgang 93 der Temperaturauswerteeinheit 90 ein analoges oder digitales Ausgangssignal „S“ (z.B. ein Spannungs- oder ein Strom-Signal) bereitstellen, das mit der Temperatur der Temperatursensordiode 50 korrespondiert, oder ein digitales Ausgangssignal „s“, das angibt, ob die Temperatur der Temperatursensordiode 50 einen vorgegebenen Wert übersteigt oder nicht.
In diesem ersten Teilschaltkreis ist der pn-Übergang der Temperatursensordiode 50 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und ein temperaturabhängiger Vorwärtsstrom fließt durch den pn-Übergang 18. In dieser Konfiguration fällt die Vorwärtsspannung über der Temperatursensordiode 50 und damit einhergehend der Absolutwert der Spannung zwischen dem Source-Anschlusskontakt 22 und dem Schaltungsknoten N2 mit ansteigender Temperatur des pn-Übergangs 18.
Bei dem zweiten Teilschaltkreis ist die Stromquelle 80', z.B. eine Konstantstromquelle, zwischen ein zweites positives Versorgungspotenzial V_DD und den zweiten Schalter S2 geschaltet. Die Stromquelle 80' und der zweite Schalter S2 sind zwischen das positive Versorgungspotenzial V_DD und den Temperaturmessanschlusskontakt 24 in Reihe geschaltet. Wenn der zweite Schalter S2 geschlossen ist, ist die Stromquelle 80' zwischen das zweite positive Versorgungspotenzial V_DD und den Temperaturmessanschlusskontakt 24 geschaltet.
Eine Referenzspannungsquelle 94', die eine Referenzspannung V’_REF bereitstellt, ist zwischen einen ersten Eingang 91' einer Temperaturauswerteeinheit 90', z.B. einem Komparator, einem Schmitt-Trigger, einem Analog-Digital-Wandler, einem Schwellwertschalter, einem Inverter, etc., und noch einem weiteres Massenpotenzial GND2' oder ein negatives Versorgungspotenzial V’_SS, das identisch sein kann mit GND2', geschaltet. Ein zweiter Eingang 92' der Temperaturauswerteeinheit 90' ist an den Temperaturmessanschlusskontakt 24 angeschlossen. Aufgrund der Referenzspannungsquelle 94' besitzt der erste Eingang 91' der Temperaturauswerteeinheit 90' bezüglich V’_SS/GND2' ein wohldefiniertes elektrisches Potenzial.
Wenn der zweite Schalter S2 dieses zweiten Teilschaltkreises geschlossen ist, bildet sich ein elektrischer Strom I_S' durch die Stromquelle 80' aus, und in Abhängigkeit von diesem elektrischen Strom IS' und der Temperatur der Temperatursensordiode 50 tritt zwischen den Eingängen 91' und 92' der Temperaturauswerteeinheit 90' eine elektrische Potenzialdifferenz auf, die ein Maß für die Temperatur der Temperatursensordiode 50 ist. Die elektrische Potenzialdifferenz kann von der Temperaturauswerteeinheit 90' weiter ausgewertet werden. Abhängig von der Art der Temperaturauswerteeinheit 90' kann ein Ausgang 93' der Temperaturauswerteeinheit 90' ein analoges oder digitales Ausgangssignal s' (z.B. ein Spannungs- oder ein Strom-Signal) bereitstellen, das mit der Temperatur der Temperatursensordiode 50 korrespondiert, oder ein digitales Ausgangssignal s', das angibt, ob die Temperatur der Temperatursensordiode 50 einen vorgegebenen Wert übersteigt oder nicht.
Während der Dauer, während der die Temperatur der Temperatursensordiode 50 unter Verwendung des zweiten Teilschaltkreises ermittelt wird, ist der pn-Übergang der Temperatursensordiode 50 in Sperrrichtung vorgespannt.
Optional kann der erste Teilschaltkreis einen Logikschaltkreis 190 mit einem ersten Eingang 191, einem zweiten Eingang 192 und einem Ausgang 193 aufweisen. Der erste Eingang 191 ist zum Empfang eines von der Temperaturauswerteeinheit 90 bereitgestellten Ausgangsignals s an den Ausgang 93 angeschlossen. Das empfangene Ausgangssignal s oder ein korrespondierendes Signal s wird an dem Ausgang 193 des Logikschaltkreises 190 bereitgestellt, wenn ein Enable-Signal EN an den zweiten Eingang 192 des Logikschaltkreises 190 angelegt wird. Das Enable-Signal EN kann dem zweiten Eingang 192 zugeführt werden, wenn der erste Schalter S1 geschlossen ist.
Ebenfalls optional kann der zweite Teilschaltkreis einen weiteren Logikschaltkreis 190' aufweisen, der einen ersten Eingang 191', einen zweiten Eingang 192' und einen Ausgang 193' besitzt. Der erste Eingang 191' ist zum Empfang eines von der Temperaturauswerteeinheit 90' bereitgestellten Ausgangssignals s' an den Ausgang 93' angeschlossen. Das empfangene Ausgangssignal s' oder ein korrespondierendes Signal s' wird an dem Ausgang 193' des weiteren Logikschaltkreises 190' bereitgestellt, wenn ein weiteres Enable-Signal EN' an dem zweiten Eingang 192' des weiteren Logikschaltkreises 190' angelegt wird. Das weitere Enable-Signal EN' kann an den zweiten Eingang 192' angelegt werden, wenn der erste Schalter S1 geschlossen ist.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die logischen Schaltkreise 190, 190' als logische UND-Gatter ausgebildet. Allerdings können genauso gut alle anderen Logikschaltkreise verwendet werden, die dieselbe Funktionalität bereitstellen.
Bei einem Leistungstransistor 100, wie er vorangehend unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsbeispiele erläutert wurde, kann der Spannungsabfall über einen in Vorwärts- oder Rückwärts-Richtung betriebenen pn-Übergang 18 dazu verwendet werden, die Temperatur des pn-Übergangs 18 zu ermitteln, und/oder einen Vorgang auszulösen, beispielsweise die Laststrecke des Leistungstransistors 100 auszuschalten, wenn die Temperatur, die dem Spannungsabfall entspricht, einen vorgegebenen Wert erreicht oder übersteigt (Überhitzungsschutz). Dies ist in 12 anhand eines Diagramms gezeigt, das ein Verfahren zum Betrieb des Leistungstransistors 100 gemäß 1 erläutert. Gemäß einem ersten Schritt 200 wird ein Leistungstransistor 100 bereitgestellt. Der Leistungstransistor 100 kann jede beliebige der oben erläuterten Strukturen aufweisen. Gemäß einem nachfolgenden Schritt 210 wird ein temperaturabhängiger Spannungsabfall über dem pn-Übergang der Temperatursensordiode 50 dieses Transistors 100 ermittelt. Basierend auf diesem Spannungsabfall kann die entsprechende Temperatur an dem pn-Übergang 18 bestimmt werden (siehe Schritt 220). Alternativ oder zusätzlich kann ein analoges und/oder ein digitales Signal erzeugt werden, wenn der Spannungsabfall einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder übersteigt. In einem optionalen weiteren Schritt 230 wird der Transistor ausgeschaltet, wenn die ermittelte Temperatur einen vorgegebenen Wert erreicht oder übersteigt, und/oder wenn das Signal eine Information enthält, dass der Spannungsabfall einen vorgegebenen Schwellwert erreicht oder übersteigt. In diesem Sinnen bedeutet „ausgeschaltet“, dass die Laststrecke des Leistungstransistors 100 zwischen dem Source-Anschlusskontakt 22 und dem Drain-Anschlusskontakt 21 in ihrem hochohmigen (gesperrten) Zustand geschaltet wird, indem ein geeignetes elektrisches Steuerpotenzial an den Gate-Anschlusskontakt 23 angelegt wird.
Natürlich kann die an dem pn-Übergang 18 ermittelte Temperatur oder ein mit dieser korrespondierendes Signal nicht nur zum Überhitzungsschutz verwendet werden, sondern alternativ oder zusätzlich auch für andere Zwecke als zum Abschalten des Leistungstransistors 100. Beispielsweise zur Anzeige und/oder zur Aufzeichnung der Temperatur des pn-Übergangs 18.

Claims

Leistungstransistor mit einem Halbleiterkörper (10), der Folgendes aufweist: – eine Unterseite (12), sowie eine Oberseite (11), die in einer vertikalen Richtung (v) von der Unterseite (12) beabstandet ist; – eine Vielzahl von Transistorzellen (30); – eine Source-Zone (13) von einem ersten Leitungstyp (n); – eine Body-Zone (14) von einem zum ersten Leitungstyp (n) komplementären zweiten Leitungstyp (p); – eine Drift-Zone (15) vom ersten Leitungstyp (n); – eine Drain-Zone (16); und – eine Temperatursensordiode (50), die einen zwischen einer n-dotierten Kathodenzone (15', 16') und einer p-dotierten Anodenzone (14') ausgebildeten pn-Übergang (18) aufweist; einen auf der Oberseite (11) angeordneten Drain-Anschlusskontakt (21); einen auf der Unterseite (12) angeordneten Source-Anschlusskontakt (22); einen Gate-Anschlusskontakt (23); und einen Temperaturmessanschlusskontakt (24), der auf der Oberseite (11) angeordnet und gegenüber dem Drain-Anschlusskontakt (21) dielektrisch isoliert ist; wobei entweder (I) der erste Leitungstyp 'n' und der zweite Leitungstyp 'p' ist, die Anodenzone (14') elektrisch an den Source-Anschlusskontakt (22) angeschlossen ist, und die Kathodenzone (15', 16') elektrisch an den Temperaturmessanschlusskontakt (24) angeschlossen ist; oder (II) der erste Leitungstyp 'p' und der zweite Leitungstyp 'n' ist, die Kathodenzone (15‘, 16‘) elektrisch an den Source-Anschlusskontakt (22) angeschlossen ist, und die Anodenzone (14‘) elektrisch an den Temperaturmessanschlusskontakt (24) angeschlossen ist.
Leistungstransistor nach Anspruch 1, bei dem die Kathodenzone (15', 16') durch ein erstes Dielektrikum sowohl gegenüber der Drift-Zone (15) als auch gegenüber der Drain-Zone (16) dielektrisch isoliert ist.
Leistungstransistor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Abstand zwischen dem pn-Übergang (18) und der Unterseite (12) geringer ist als ein Abstand zwischen dem pn-Übergang (18) und der Oberseite (11).
Leistungstransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Body-Zone (14) in der vertikalen Richtung (v) ein erstes Dotierungsprofil aufweist; und die Anodenzone (14') in der vertikalen Richtung (v) ein zweites Dotierungsprofil aufweist, das identisch ist mit dem ersten Dotierungsprofil der Body-Zone (14).
Leistungstransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Drift-Zone (15) in der vertikalen Richtung (v) ein erstes Dotierungsprofil aufweist; und eine erste Teilzone (15') der Kathodenzone (15', 16') in der vertikalen Richtung (v) ein zweites Dotierungsprofil aufweist, das identisch ist mit dem ersten Dotierungsprofil der Drift-Zone (15).
Leistungstransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Drain-Zone (16) in der vertikalen Richtung (v) ein erstes Dotierungsprofil aufweist; und eine zweite Teilzone (16') der Kathodenzone (15', 16') in der vertikalen Richtung (v) ein zweites Dotierungsprofil aufweist, das identisch ist mit dem ersten Dotierungsprofil der Drain-Zone (16).
Leistungstransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Drain-Anschlusskontakt (21) als zusammenhängende Schicht ohne Durchgangslöcher ausgebildet ist.
Leistungstransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Anodenzone (14') von dem Drain-Anschlusskontakt (21) vollständig überdeckt wird.
Leistungstransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Gate-Anschlusskontakt (23) auf der Oberseite (11) angeordnet ist.
Leistungstransistorschaltkreis mit einem Leistungstransistor (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, sowie mit einer Temperaturauswerteeinheit (90), die dazu ausgebildet ist, einen temperaturabhängigen Spannungsabfall über dem pn-Übergang (18) auszuwerten, wobei die Temperaturauswerteeinheit (90) einen ersten Eingang (91) aufweist, der elektrisch an den Temperaturmessanschlusskontakt (24) angeschlossen ist.
Leistungstransistorschaltkreis gemäß Anspruch 10, der eine Stromquelle (80, 80') aufweist, die elektrisch an einen Schaltungsknoten (N1, N2, N3) zwischen den Temperaturmessanschlusskontakt (24) und den Eingang der Temperaturauswerteeinheit (90) geschaltet ist.
Leistungstransistorschaltkreis gemäß Anspruch 11, bei dem die Stromquelle (80, 80') eine Konstantstromquelle ist.
Leistungstransistorschaltkreis gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, der Folgendes aufweist: ein erstes Versorgungspotential (V_S–), das elektrisch an den Source-Anschlusskontakt (22) angeschlossen ist; ein zweites Versorgungspotential (V_S+), das positiv ist gegenüber dem ersten Versorgungspotential (V_S–); ein drittes Versorgungspotential (V_DD), das positiv ist gegenüber dem ersten Versorgungspotential (V_S–); eine elektrische Last (70), die elektrisch zwischen den Drain-Anschlusskontakt (21) und das zweite Versorgungspotential (V_S+) geschaltet ist; und eine Stromquelle (80), die elektrisch zwischen das dritte Versorgungspotential (V_DD) und den Temperaturmessanschlusskontakt (24) geschaltet ist.
Leistungstransistorschaltkreis gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, der Folgendes aufweist: ein erstes Versorgungspotential (V_S–; GND1); ein zweites Versorgungspotential (V_SS; GND2); ein drittes Versorgungspotential (V_S+), das elektrisch an den Temperaturmessanschlusskontakt (24) angeschlossen ist und das positiv ist sowohl gegenüber dem ersten Versorgungspotential (V_S–; GND1) als auch gegenüber dem zweiten Versorgungspotential (V_SS; GND2); eine elektrische Last (70), die elektrisch zwischen den Source-Anschlusskontakt (22) und das erste Versorgungspotential (V_S–; GND1) geschaltet ist; und eine Stromquelle (80), die elektrisch zwischen den Temperaturmessanschlusskontakt (24) und das zweite Versorgungspotential (V_SS; GND2) geschaltet ist.
Leistungstransistorschaltkreis gemäß Anspruch 14 mit einer Referenz-Konstantspannungsquelle (94), die elektrisch zwischen einen zweiten Eingang (92) der Temperaturauswerteeinheit (90) und den Source-Anschlusskontakt (22) geschaltet ist.
Leistungstransistorschaltkreis gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, der Folgendes aufweist: ein erstes Versorgungspotential (V_S–; GND1), das elektrisch über eine Last (70) an den Source-Anschlusskontakt (22) angeschlossen ist; ein zweites Versorgungspotential (V_S+), das positiv ist gegenüber dem ersten Versorgungspotential (V_S–; GND1); eine Stromquelle (80), die elektrisch zwischen den Temperaturmessanschlusskontakt (24) und einen Gate-Anschlusskontakt (23) des Leistungstransistors (100) geschaltet ist.
Leistungstransistorschaltkreis gemäß Anspruch 16, bei dem der Gate-Anschlusskontakt (23) auf der Oberseite (11) angeordnet ist.
Leistungstransistorschaltkreis mit einem Leistungstransistor (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, sowie mit einem elektronischen Schaltkreis, der Folgendes aufweist: eine erste Temperaturauswerteeinheit (90), die dazu ausgebildet ist, einen temperaturabhängigen Spannungsabfall über dem pn-Übergang (18) auszuwerten; eine zweite Temperaturauswerteeinheit (90'), die dazu ausgebildet ist, einen temperaturabhängigen Spannungsabfall über dem pn-Übergang (18) auszuwerten; einen ersten Schalter (S1) und einen zweiten Schalter (S2); und eine erste Stromquelle (80) und eine zweite Stromquelle (80'), die zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem zweiten Schalter (S2) elektrisch in Reihe geschaltet sind; wobei der erste Schalter (S1) einen geschlossenen Zustand aufweist, in dem er die erste Stromquelle (80) elektrisch mit dem Temperaturmessanschlusskontakt (24) verbindet; der erste Schalter (S1) einen geöffneten Zustand aufweist, in dem er die erste Stromquelle (80) von dem Temperaturmessanschlusskontakt (24) elektrisch trennt; der zweite Schalter (S2) einen geschlossenen Zustand aufweist, in dem er die zweite Stromquelle (80') elektrisch mit dem Temperaturmessanschlusskontakt (24) verbindet; und der zweite Schalter (S2) einen geöffneten Zustand aufweist, in dem er die zweite Stromquelle (80') von dem Temperaturmessanschlusskontakt (24) elektrisch trennt.
Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistors (100) mit den Schritten: Bereitstellen eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildeten Leistungstransistors (100); und Ermitteln eines temperaturabhängigen Spannungsabfalls über dem pn-Übergang (18).
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Temperatur an dem pn-Übergang (18) aus dem Spannungsabfall ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem ein Steuersignal erzeugt wird, wenn die Temperatur, die mit dem Spannungsabfall korrespondiert, einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Leistungstransistor (100) als Folge des erzeugten Steuersignals abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem der pn-Übergang (18) zur Ermittlung des temperaturabhängigen Spannungsabfalls über dem pn-Übergang (18) in Durchlassrichtung betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei dem der pn-Übergang (18) zur Ermittlung des temperaturabhängigen Spannungsabfalls über dem pn-Übergang (18) in Sperrrichtung vorgespannt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, bei dem der temperaturabhängige Spannungsabfall über dem pn-Übergang (18) in einem Zustand ermittelt wird, indem sich eine zwischen dem Drain-Anschlusskontakt (21) und dem Source-Anschlusskontakt (22) ausgebildete Laststrecke des Leistungstransistors (100) in einem leitenden Zustand befindet.
Verfahren zum Betrieb eines Leistungstransistorschaltkreises mit den Schritten: Bereitstellen eines gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildeten Leistungstransistors (100); Bereitstellen eines elektronischen Schaltkreises (90, 90'), der Folgendes aufweist: – eine erste Temperaturauswerteeinheit (90), die dazu ausgebildet ist, einen temperaturabhängigen Spannungsabfall über dem pn-Übergang (18) auszuwerten; – eine zweite Temperaturauswerteeinheit (90'), die dazu ausgebildet ist, einen temperaturabhängigen Spannungsabfall über dem pn-Übergang (18) auszuwerten; – einen ersten Schalter (S1) und einen zweiten Schalter (S2); und – eine erste Stromquelle (80) und eine zweite Stromquelle (80'), die zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem zweiten Schalter (S2) elektrisch in Reihe geschaltet sind; wobei – der erste Schalter (S1) einen geschlossenen Zustand aufweist, in dem er die erste Stromquelle (80) elektrisch mit dem Temperaturmessanschlusskontakt (24) verbindet; – der erste Schalter (S1) einen geöffneten Zustand aufweist, in dem er die erste Stromquelle (80) von dem Temperaturmessanschlusskontakt (24) elektrisch trennt; – der zweite Schalter (S2) einen geschlossenen Zustand aufweist, in dem er die zweite Stromquelle (80') elektrisch mit dem Temperaturmessanschlusskontakt (24) verbindet; und – der zweite Schalter (S2) einen geöffneten Zustand aufweist, in dem er die zweite Stromquelle (80') von dem Temperaturmessanschlusskontakt (24) elektrisch trennt; und wobei das Verfahren weiterhin umfasst: Ermitteln eines ersten temperaturabhängigen Spannungsabfalls über dem pn-Übergang (18), während sich der erste Schalter (S1) in seinem geschlossenen Zustand befindet und während sich der zweite Schalter (S2) in seinem geöffneten Zustand befindet; und/oder Ermitteln eines zweiten temperaturabhängigen Spannungsabfalls über dem pn-Übergang (18), während sich der erste Schalter (S1) in seinem geöffneten Zustand befindet und während sich der zweite Schalter (S2) in seinem geschlossenen Zustand befindet.
Verfahren nach Anspruch 26, bei dem der Leistungstransistor (100) eine zwischen dem Drain-Anschlusskontakt (21) und dem Source-Anschlusskontakt (22) ausgebildete, steuerbare Laststrecke aufweist, die von einem elektrisch leitenden Zustand in eine elektrisch sperrenden Zustand geschaltet werden kann, sowie von einem elektrisch sperrenden Zustand in einen elektrisch leitenden Zustand; und der erste temperaturabhängige Spannungsabfall über dem pn-Übergang (18) und/oder der zweite temperaturabhängige Spannungsabfall über dem pn-Übergang (18) in einem Zustand ermittelt wird, in dem sich die steuerbare Laststrecke in ihrem elektrisch leitenden Zustand befindet.