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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement, bevorzugt ein Leistungs-MOSFET-Element, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements und ein Steuergerät für ein Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Die Anforderungen an moderne Halbleiterschalter wie PowerMOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, englisch Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) und IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode, engl. insulated-gate bipolar Transistor) umfassen neben sehr geringen Durchlass- und Schaltverlusten sowie hoher Sperrfähigkeit immer mehr monolithisch integrierte Funktionen, welche Überbeanspruchung wie ESD-Pulse (Elektrostatische Entladung, engl. Electrostatic Discharge), Übertemperatur, Durchbruch oder Überstrom sicher detektierbar machen. In leistungselektronischen Systemen zum Beispiel zur Motoransteuerung ist der Phasenstrom zur Regelung des Systems von entscheidender Bedeutung. Ein zu hoher Strom während des Schaltvorgangs kann zum Durchbruch des Elements und gegebenenfalls zu seiner Zerstörung führen. In vielen Fällen wird daher der Strom beispielsweise durch einen Shunt oder einen Magnetsensor gemessen. Dies ist aufwendig und teuer. Wird der Phasenstrom mittels eines Shunts gemessen wird hierfür zusätzliche Fläche auf dem DBC (Direct Bonded Copper) oder auf dem Stanzgitter benötigt. Weiterhin wird mit dem Shunt oder Magnetsensor ein weiteres Bauteil benötigt, was ebenfalls Kosten verursacht.
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Alternativ besteht die Möglichkeit, intern im Device durch abgetrennte Zellgebiete eine Messung des Phasenstroms vorzunehmen. Auch hier sind aber zumindest ein externer Widerstand sowie eine externe, oftmals analoge Auswerteschaltung notwendig.
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Die
DE 10 2011 001 185 A1 beschreibt eine Methode zur Stromsensierung mittels der Messung der Drain-Source-Spannung. Dabei wird die Temperatur der Sperrschicht ermittelt und aus dieser der temperaturabhängige Widerstand R
DSon berechnet, woraus wiederum der aktuelle Strom berechnet werden kann.
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Die
US 2007/00061099 A1 beschreibt ebenfalls eine Methode, den Phasenstrom unter Zuhilfenahme der Drain-Source-Spannung und einer Temperatur zu bestimmen. Ein Thermistor, der in der Nähe eines FETs (Feldeffekttransistor) angeordnet ist, liefert eine Temperatur, aus der zusammen mit der Drain-Source-Spannung von einem Prozessor der Phasenstrom abgeschätzt wird. Dies erfolgt unter der Annahme, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Thermistor und der Sperrschicht des FETs im eingeschwungenen Zustand konstant ist.
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Die
US 2011/0210711 A1 beschreibt eine Möglichkeit, die Vorgänge innerhalb eines Halbleiterbauelements von einem Prozessor modellieren zu lassen, um eine Bewertung des Zustands des Bauelements und in der Folge gegebenenfalls eine Steuerung des Bauteils vornehmen zu können. Hierzu werden eine beispielsweise von einem Thermistor gelieferte Temperatur, die Drain-Source-Spannung und die Gate-Source-Spannung als Input-Parameter herangezogen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat und einem ersten Temperaturmesselement zur Verfügung gestellt, bei dem das erste Temperaturmesselement in der Nähe eines Ortes großer Verlustleistung des Halbleiterbauelements angeordnet ist, und bei dem ein zweites Temperaturmesselement räumlich beabstandet von dem ersten Temperaturmesselement auf dem Substrat angeordnet ist. Das Halbleiterbauelement kann beispielsweise ein MOSFET, ein IGBT oder ein sonstiger Leistungshalbleiter sein. Das Substrat kann ein Halbleitersubstrat, beispielsweise Silizium, ein anderes Halbleitersubstrat oder ein Silicon-on-Insulator (SOI) Substrat sein.
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Unter einem Ort hoher Verlustleistung wird dabei ein Ort auf dem Halbleiterchip verstanden, an dem im Betrieb, insbesondere im durchgeschalteten Zustand, eine hohe Verlustleistung abfällt und der sich daher stärker erwärmt als seine Umgebung. Der Begriff „hohe Verlustleistung“ ist dabei insbesondere relativ zu anderen Orten auf dem Chip zu interpretieren. Vorzugsweise wird das erste Temperaturmesselement in der Nähe des Ortes der größten Verlustleistung, beispielsweise in der Nähe der Sperrzone, angeordnet. Bevorzugt ist die räumliche Entfernung zwischen dem Ort großer beziehungsweise größter Verlustleistung und dem ersten Temperaturmesselement möglichst klein, insbesondere so klein, wie es technisch möglich ist, ohne die Funktion der einzelnen Elemente zu beeinflussen. Mit anderen Worten befindet sich das erste Temperaturmesselement vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Ortes großer beziehungsweise größter Verlustleistung. Beispielsweise kann das erste Temperaturmesselement direkt an die Sperrzone des Halbleiterbauelements angrenzen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines durch ein Halbleiterbauelement fließenden Stromes umfasst grundsätzlich folgende Schritte:
- a) Auslesen des Werts einer von einem in einem Bereich hoher Verlustleistung angeordneten ersten Temperaturmesselement gelieferten ersten Temperatur
- b) Auslesen des Werts einer von einem vom ersten Temperaturelement beabstandeten zweiten Temperaturmesselement gelieferten zweiten Temperatur
- c) Berechnen des Stroms durch das Halbleiterbauelement unter Einbeziehung der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur.
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Ein erfindungsgemäßes Steuergerät für ein Fahrzeug umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement hat den Vorteil, dass nur wenige zusätzliche Elemente notwendig sind, um eine hinreichend genaue Aussage über den aktuellen Stromfluss durch das Halbleiterbauelement zu treffen. Zur Auswertung können lediglich die Logik und der AD-Wandler des System-ASIC (Anwendungsspezifische integrierte Schaltung, englisch application specific integrated circuit) genutzt werden, sodass wiederum nur wenige zusätzliche Bauteile gegenüber herkömmlichen Halbleiterbauelementen ohne die erfindungsgemäße Stromsensierung nötig sind.
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Weiterhin ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, den Phasenstrom durch das Bauelement zu ermitteln, ohne die Drain-Source-Spannung als Ausgangswert mit einzubeziehen. Stattdessen werden an zwei unterschiedlichen Punkten des Halbleiterbauelements die jeweiligen lokalen Temperaturen gemessen, wodurch in Kenntnis des thermischen Widerstands und der thermischen Kapazität zwischen den beiden Messpunkten auf die aktuelle Verlustleistung des Bauelements geschlossen werden kann, sodass sich mit Hilfe des Widerstands RDSon der Strom durch das Bauteil bestimmen lässt. Es lässt sich so eine Überstrombegrenzung für das sichere Schalten von leistungselektronischen Komponenten wie MOSFETs oder IGBTs einrichten.
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Das erste Temperaturmesselement kann mit dem zweiten Temperaturmesselement thermisch gekoppelt sein. In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Temperaturmesselement und das zweite Temperaturmesselement jeweils eine Diode umfasst. Ein Maß für die Temperatur kann dabei jeweils die über der jeweiligen Diode abfallende Spannung sein. Auf diese Art und Weise lässt sich die Temperatur mit einem geringen konstruktiven Aufwand für die Temperaturmesselemente ermitteln. Es lassen sich so Bauraum, Verlustleistung und Kosten für externe Bauteile einsparen und bei entsprechender Auslegung die Ansprechzeit und Genauigkeit der Stromüberwachung verbessern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Temperaturmesselement und das zweite Temperaturmesselement monolithisch in das Halbleiterbauelement integriert sind. Durch diese Maßnahme lässt sich der Aufwand bei der Inbetriebnahme des Halbleiterbauelements verringern, was die effektiven Kosten ebenfalls verringert. Es werden weniger einzelne Bauteile benötigt. Da sich die benötigten Funktionen mit geringem Aufwand in bekannte Halbleiterbauelemente integrieren lassen, ergibt sich insgesamt eine deutliche Kostenersparnis. Eine geringere Anzahl an Einzelbauteilen bedeutet darüber hinaus eine geringere Anzahl an möglichen Fehlerquellen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Halbleiterbauelement ein drittes Temperaturmesselement. Ein zusätzliches viertes Temperaturmesselement oder noch mehr Temperaturmesselemente sind ebenfalls möglich. Durch die Einbeziehung weiterer Temperaturmesselemente kann die Genauigkeit der Strombestimmung erhöht werden. Auch die weiteren Temperaturmesselemente können monolithisch in den Chip integriert sein. Alle Temperaturmesselemente können beispielsweise als planare Polysilizium-Diode realisiert sein. Prinzipiell sind aber beliebige Kombinationen von verschiedenen Temperaturmesselementen denkbar, um die Erfindung umzusetzen. Ebenso ist auch der gleichzeitige Einsatz von monolithisch integrierten und externen Temperaturmesselementen, wie beispielsweise Thermistoren, möglich. Aufgrund der herstellungstechnischen Vorteile sind bevorzugt jedoch alle Temperaturmesselemente monolithisch integriert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen zwischen dem ersten Temperaturmesselement und dem zweiten Temperaturmesselement eine endliche thermische Kapazität und ein endlicher thermischer Widerstand vor. Die aktuelle Verlustleistung im Halbleiterbauelement lässt sich dann relativ genau bestimmen, wenn die erste Temperatur und die zweite Temperatur als Eingangsgrößen für die Berechnung verwendet werden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Halbleiterbauelement zumindest einen aktiven Bereich und zumindest einen passiven Bereich auf, wobei das zweite Temperaturmesselement in dem passiven Bereich angeordnet ist. In dem passiven Bereich ist die Temperatur regelmäßig niedriger als im aktiven Bereich und insbesondere deutlich niedriger als in dem Bereich größter Verlustleistung. Eine größere Temperaturdifferenz zwischen den beiden von dem ersten Temperaturmesselement und dem zweiten Temperaturmesselement ermittelten Temperaturen vergrößert das Signal-zu-Rausch-Verhältnis und verbessert somit die Genauigkeit des ermittelten Werts für den Strom.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Halbleiterbauelement ein MOSFET und eines der Temperaturmesselemente die Bodydiode dieses MOSFETs sein. Ein MOSFET ist besonders gut geeignet zur Ausbildung eines Leistungshalbleiterbauelements, beispielsweise eines Leistungsschalters. Wenn die Bodydiode des MOSFETs als eines der Temperaturmesselemente genutzt wird, verringert sich die Anzahl der zur Ausführung der Erfindung notwendigen zusätzlichen Elemente, da eine solche Bodydiode inhärent in jedem MOSFET vorhanden ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste Temperaturmessspannung über dem ersten Temperaturmesselement und/oder eine zweite Temperaturmessspannung über dem zweiten Temperaturmesselement jeweils über dezidierte Pads abgenommen werden kann. Mit anderen Worten lassen sich die für die Messung der beiden Temperaturmessspannungen relevanten Punkte in der Schaltung von außen kontaktieren. Eine solche Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass der Aufbau flexibel von außen weiter beschaltet werden kann. Weiterhin kann so die für die Ermittlung der Temperatur benötigte Spannung auf einfache Art und Weise gemessen werden, beispielsweise indem die Pads mit einer Auswerteschaltung wie zum Beispiel dem System-ASIC verbunden werden.
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In einer besonderen Ausführungsform sind das erste Temperaturmesselement und das zweite Temperaturmesselement in Serie geschaltet. Die beiden Temperaturmesselemente können dann von einer gemeinsamen Stromquelle gespeist werden und von demselben Strom durchflossen werden. Auch die gegebenenfalls vorhandenen weiteren Temperaturmesselemente können mit dem ersten und zweiten Temperaturmesselement in Serie beschaltet und mit einem einzigen Sense-Strom bestromt werden.
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Alternativ ist es möglich, dass das erste Temperaturmesselement und das zweite Temperaturmesselement parallel geschaltet sind.
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Zur Ausführung der Erfindung sind besonders schnelle und genaue Dioden, die idealerweise von ihrem Flussspannungsverlauf über Temperatur sehr gut gematcht sind, vorteilhaft. Durch die relativ kleinen thermischen Widerstände und thermischen Kapazitäten zwischen Hotspot, also dem Ort großer beziehungsweise größter Verlustleistung auf dem Chip, und dem Chip-Rand beziehungsweise einem anderen Ort innerhalb des passiven Gebiets, ergeben sich sehr gute Signal-zu-Rausch-Verhältnisse und wenig Einfluss vom Temperaturverlauf in den Schwankungen unterlegenen weiteren Schichten wie beispielsweise Lot, Lunker, DBC (direct bonded copper) oder Kleber.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet, um die aktuellen Temperatur-, Verlustleistungs- und Stromwerte eines Leistungsschalters sowie Regelungsgrößen zur Vermeidung von beschleunigter Alterung beziehungsweise Zerstörung des Bauelements zu bestimmen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Möglichkeit zur Ermittlung des Stroms durch ein Halbleiterbauelement gemäß dem Stand der Technik,
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2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
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3 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß 2,
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4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 2,
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5 eine erste Ausführungsform der Beschaltung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
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6 eine zweite Ausführungsform der Beschaltung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
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7 eine dritte Ausführungsform der Beschaltung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
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8 ein thermisches Ersatzschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements,
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9 eine Darstellung von beispielhaften Messergebnissen, und
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10 eine Darstellung einer möglichen Integration eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements in ein Schaltungssystem.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Zunächst ist in 1 eine Möglichkeit zur Ermittlung des Stroms durch ein Halbleiterbauelement 10 in Form eines Stromsensors mit abgeteilten Zellen gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Im rechten Teil der Figur ist der Haupt-FET (Feldeffekttransistor) 2 gezeigt. Er ist wie üblich mit einem Sourcekontakt 3, einem Drainkontakt 4 und einem Gatekontakt 5 beschaltet. In linken Bereich der Figur ist der Mess-FET 6 dargestellt. Dieser ist parallel zum Haupt-FET 1 geschaltet und besteht aus einigen abgeteilten, aber ansonsten zu den Zellen des Haupt-FETs 1 identischen Zellen. Die abgespaltenen Zellen dienen als Stromspiegel. Mittels des externen Widerstands 7 kann am Strommesspunkt 8 ein Strom ISense ausgelesen werden, der direkte Rückschlüsse auf den durch den Haupt-FET 1 fließenden Strom erlaubt. Der Widerstand 7 kann allerdings Dynamik und Genauigkeit der Strommessung beschränken. Außerdem wird in den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen oftmals ein Temperatursensor und ein Stromsensor gemeinsam verwendet, um eine Überwachung zu ermöglichen, was wiederum zu einem relativ hohen konstruktiven und steuertechnischen Aufwand führt.
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2 zeigt schematisch den Bare Die 11 eines Halbleiterbauelements 10 in Form eines Leistungsschalters, beispielsweise eines MOSFETs. Dieser beinhaltet sowohl aktive Flächen 14, also in welchem die gegebenenfalls. mikroskopisch kleinen Schaltelemente platziert sind und in welchem die elektrische Verlustleistung entsteht als auch passive Bereiche 16, welche inaktiv und somit ohne Verlustleistung sind. Bei den passiven Bereichen 16 kann es sich beispielsweise um Bondpadbereiche, Randbereiche des Bauelements 10 oder um Gaterunner handeln. In jedem der genannten passiven Bereiche 16 kann das zweite Strommesselement 22 angeordnet sein.
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3 zeigt das Halbleiterbauelement aus 2 in Draufsicht. Auf dem Bare Die 11 sind zwei Temperaturmesselemente 20, 22 angeordnet. Diese sogenannten Temperatur-Sensing-Strukturen sind derart platziert, dass das erste Temperaturmesselement 20 in dem aktiven Bereich 14 oder zumindest sehr nahe an dem aktiven Bereich 14 angeordnet ist. Das zweite Temperaturmesselement 22 befindet sich in einer gewissen räumlichen Entfernung von dem ersten Temperaturmesselement, beispielsweise im Randbereich 18 des Bauelements. Im aktiven Bereich 14 ist die Verlustleistung höher als im passiven Bereich 16. Vorzugsweise kann das erste Temperaturmesselement 20 nahe an der Sperrzone des Halbleiterbauelements 10 angeordnet sein, da die Verlustleistung besonders hoch ist. Eine große Temperaturdifferenz zwischen den vom ersten Temperaturmesselement 20 und vom zweiten Temperaturmesselement 22 gemessenen Temperaturen ist wünschenswert, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern.
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4 zeigt das Ausführungsbeispiel aus den 2 und 3 in einer seitlichen Schnittansicht. Es ist das Substrat 12 zu erkennen, in das die weiteren Strukturen eingearbeitet sind. Darüber hinaus ist der aus mehreren Schichten 40, 42, 44 und 46 bestehende Unterbau gezeigt.
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Die Temperaturmesselemente 20, 22 können elektrisch verschiedenartig angeschlossen werden. 5 zeigt eine erste Möglichkeit der Verschaltung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements 10. Zu erkennen sind die bekannten Anschlüsse für Source 30, Drain 32 und Gate 34. Die erste Diode 20, die als erstes Temperaturmesselement dient, und die zweite Diode 22, die als zweites Temperaturmesselement dient, sind in Reihe geschaltet. Beide Dioden 20, 22 werden von einem zeitlich konstantem Strom Isense durchflossen, der beispielsweise vom ASIC 70 bereitgestellt werden kann. Die Spannungsabfälle UD1 beziehungsweise UD2 sind proportional zu der jeweiligen lokalen Temperatur im Bereich der ersten Diode 20 beziehungsweise der zweiten Diode 22.
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6 zeigt eine zweite Möglichkeit der Verschaltung des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements 10. Die erste Diode 20 und die zweite Diode 22 sind dabei parallel geschaltet. Sie werden dabei von einer ersten Stromquelle 26 und einer zweiten Stromquelle 27 mit Strom gespeist.
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In 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der als zweite Diode die Bodydiode 24 des verwendeten Leistungs-MOSFETs 18 zur Temperaturmessung verwendet wird.
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8 zeigt ein thermisches Ersatzschaltbild in Form eines äquivalenten Foster-Netzwerks einer Ausführungsform der Erfindung. Das thermische Verhalten von einer Ausführungsform der Erfindung als MOSFETs auf DBC (Direct Bonded Copper) oder Stanzgitter kann so beschrieben werden. Das erste Temperaturmesselement in Form der ersten Diode 20 misst die Temperatur TJ am ersten Knotenpunkt 50. TJ steht hierbei für Tjunction, also der Temperatur im Bereich der Sperrschicht, was oftmals dem Bereich größter Verlustleistung auf dem Halbleiterbauelement 10 entspricht. Die zweite Diode 22 hingegen misst die Temperatur TTsense am zweiten Knoten 52. Wegen der räumlich unterschiedlichen Anordnung zur Verlustleistungsquelle 54 auf dem Chip liegen zwischen beiden Knoten 50, 52 endliche thermische Widerstände 56 und thermische Kapazitäten 58. Es ergibt sich daraus im Normalfall eine niedrigere Temperatur TTsense als die Temperatur TJ. Im rechten Teil der Figur ist der Abschluss des Netzwerks bei Raumtemperatur Tambient dargestellt.
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Mit Kenntnis der beiden Temperaturen TJ und TTSense kann die Temperaturdifferenz ΔT zwischen den beiden Knoten 50, 52 bestimmt werden. Beispielhaft durchgeführte Messreihen sind in 9 dargestellt. Dabei wurde jeweils der Wärmewiderstand zwischen den Knoten 50, 52 und dem Gehäuse ermittelt. Die als Kreissymbole eingezeichneten Datenpunkte stammen von der Messung Zth(t)Junction-Case, also dem zeitabhängigen thermischen Widerstand zwischen dem ersten Knoten 50 und dem Gehäuse. Entsprechend sind als Quadrate die Werte für Zth(t)Tsense-Case, also der thermische Widerstand zwischen dem zweiten Knoten 52 und dem Gehäuse, eingezeichnet.
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Als dritte Kurve ist in Form von Dreieckssymbolen die Differenz der beiden Messkurven eingezeichnet. Die durchgezogenen Linien zeigen entsprechende Fits im Foster-Modell mit jeweils 7 RC-Gliedern für die beiden Messkurven beziehungsweise mit 2 RC-Gliedern für die Differenzkurve. Die Beschreibung der Kurven im Foster-Modell ermöglicht eine Nachbildung des zeitlichen thermischen Verhaltens im ASIC.
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Es ist zu erkennen, dass im eingeschwungenen Zustand, also nach etwa 50 bis 100 ms, die Differenzkurve im Wesentlichen waagerecht verläuft, die Differenz der beiden thermischen Widerstandswerte Z
th(t)
Junction-Case und Z
th(t)T
sense-Case also nahezu konstant bleibt. Mittels ΔT und dem nunmehr zeitlich konstanten ΔZ
th = Z
th(t)
Junction-Case – Z
th(t)T
sense-Case lässt sich nun nach der Formel
die aktuelle Verlustleistung im Die berechnen. Da sich der elektrische Widerstand R
DSon des Bauelements im eingeschalteten und eingeschwungenen Zustand beispielsweise mit der Formel
berechnen lässt, wobei ~0,4 ist, kann anhand der Formel
der aktuelle Strom bestimmt werden. Alle genannten Berechnungen können beispielsweise in dem gegebenenfalls ohnehin vorhandenen ASIC vorgenommen werden.
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Ein möglicher Aufbau eines solchen ASICs ist schematisch in 10 dargestellt. Der ASIC 70 kann zunächst einen konstanten Strom Isense für die beiden Strommesselemente 20, 22 bereitstellen. In den Berechnungselementen 72, 74 werden dann zunächst die beiden Flussspannungs-Signale UD1, UD2 der Temperaturmesselemente 20, 22, die wiederum in Form von Dioden ausgebildet sein können, in Temperaturwerte Tsense, TJ umgerechnet. Gegebenenfalls kann hierfür zuvor eine entsprechende Kennlinien-Linearisierung bereitgestellt werden.
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Zur Bestimmung der Temperaturdifferenz wird dann in dem Differenziermodul 76 eine Differenz ΔT gebildet. Mit Kenntnis der Temperatur TJ wird dann über die oben genannte Gleichung (2) der aktuelle Widerstand Ron(TJ) abgeschätzt. Weiterhin ist das thermische Verhalten des thermischen Differenzwiderstands ZthJ – Tsense vorab durch Messung oder Simulation bestimmt worden und fest im ASIC hinterlegt worden, beispielsweise als zweigliedriges Foster-Netzwerk oder als Tabelle 78. Dies ist hinreichend genau, da sich der Wert für ZthJ – Tsense lediglich aus fest auf dem Chip angeordneten Elementen ableitet und daher keine Streuungen durch die Aufbau- und Verbindungstechnik zu erwarten sind. Aus den Eingangsgrößen ΔT(t), Ron(TJ) und ZthJ – Tsense wird dann mittels der oben angeführten Gleichung der aktuelle Drainstrom Ids bestimmt und dient als Steuer- beziehungsweise Überwachungsgröße des Leistungsschalters. Als weitere Steuer- und/oder Überwachungsgröße kann beispielsweise auch die Temperatur TJ(t) herangezogen werden.
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Die Erfindung kann insbesondere für Steuergeräte für Fahrzeuge, beispielsweise für die Lenkung eines Fahrzeugs genutzt werden. Ebenfalls möglich ist ein Einsatz für Leistungsmodule für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge sowie „selbstsichernde“ MOSFETs. Eine Vielzahl von weiteren Anwendungen für Leistungs-MOSFETs und IGBTs ist ebenfalls denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011001185 A1 [0004]
- US 2007/00061099 A1 [0005]
- US 2011/0210711 A1 [0006]
berechnen lässt, wobei ~0,4 ist, kann anhand der Formel
der aktuelle Strom bestimmt werden. Alle genannten Berechnungen können beispielsweise in dem gegebenenfalls ohnehin vorhandenen ASIC vorgenommen werden.