本申請(qǐng)涉及igbt器件評(píng)估領(lǐng)域，具體涉及一種igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、igbt（絕緣柵雙極型晶體管）是一種混合了mosfet和雙極型晶體管（bjt）優(yōu)點(diǎn)的半導(dǎo)體器件，兼具mosfet的快速開關(guān)速度和雙極型晶體管的低通態(tài)損耗，因此在高效能和快速開關(guān)要求的應(yīng)用中得到了廣泛應(yīng)用，如新能源換流器、柔性直流輸電設(shè)備以及動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備等。

2、在這些應(yīng)用中，igbt的開通和關(guān)斷過程非常關(guān)鍵。在igbt開通的瞬態(tài)過程中，集電極電流和集射極電壓發(fā)生劇烈的變化，直接影響器件的功率損耗和瞬態(tài)應(yīng)力，對(duì)igbt的穩(wěn)定性和壽命有著重要影響，因此，準(zhǔn)確掌握集電極電流和集射極電壓的動(dòng)態(tài)關(guān)系對(duì)于進(jìn)行功率損耗和應(yīng)力分析至關(guān)重要。

3、然而，在igbt二類短路的情況下，現(xiàn)有技術(shù)尚未提供一個(gè)完整的解決方案來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，對(duì)瞬態(tài)電壓和電流的準(zhǔn)確評(píng)估仍缺乏有效的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环Nigbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法及裝置，能夠通過獲取電路參數(shù)分析igbt二類短路瞬態(tài)電壓和電流，提升了igbt狀態(tài)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

2、為了解決上述問題中的至少一個(gè)，本申請(qǐng)?zhí)峁┮韵录夹g(shù)方案：

3、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环Nigbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法，包括：

4、響應(yīng)于igbt芯片發(fā)生二類短路至短路電流達(dá)到峰值，根據(jù)電路參數(shù)建立集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型；

5、利用芯片器件的物理特性建立集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型；

6、根據(jù)電容效應(yīng)建立集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型；

7、根據(jù)所述集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型、集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型以及集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型確定igbt芯片發(fā)生二類短路過程中的集射極電壓和集電極電流。

8、根據(jù)本申請(qǐng)的任一實(shí)施方式，所述響應(yīng)于igbt芯片發(fā)生二類短路至短路電流達(dá)到峰值，根據(jù)電路參數(shù)建立集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型，包括：

9、響應(yīng)于igbt芯片發(fā)生二類短路至短路電流達(dá)到峰值，根據(jù)芯片回路寄生電感、芯片封裝寄生電感以及芯片集射極電壓確定當(dāng)前集電極電流和換流回路電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

10、根據(jù)本申請(qǐng)的任一實(shí)施方式，所述利用芯片器件的物理特性建立集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型，包括：

11、根據(jù)柵極溝道寬度、溝道電子遷移率、溝道單位面積電容、柵極溝道長(zhǎng)度、igbt內(nèi)部pnp晶體管放大倍數(shù)以及閾值電壓確定當(dāng)前集電極電流和柵極電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

12、根據(jù)本申請(qǐng)的任一實(shí)施方式，所述根據(jù)電容效應(yīng)建立集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型，包括：

13、根據(jù)集柵極電容隨集柵極電壓的變化關(guān)系，以及集柵極電容與耗盡層寬度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到集射極電壓和芯片集射極電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

14、根據(jù)本申請(qǐng)的任一實(shí)施方式，所述根據(jù)所述集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型、集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型以及集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型確定igbt芯片發(fā)生二類短路過程中的集射極電壓和集電極電流，包括：

15、根據(jù)所述集電極電流和柵極電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系、所述集射極電壓和芯片集射極電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及所述集電極電流和換流回路電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定igbt芯片發(fā)生二類短路過程中的集射極電壓和集電極電流。

16、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环Nigbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估裝置，包括：

17、回路電壓表征模塊，用于：響應(yīng)于igbt芯片發(fā)生二類短路至短路電流達(dá)到峰值，根據(jù)電路參數(shù)建立集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型；

18、柵極電壓表征模塊，用于：利用芯片器件的物理特性建立集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型；

19、集射極電壓表征模塊，用于：根據(jù)電容效應(yīng)建立集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型；

20、電壓電流評(píng)估模塊，用于根據(jù)所述集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型、集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型以及集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型確定igbt芯片發(fā)生二類短路過程中的集射極電壓和集電極電流。

21、根據(jù)本申請(qǐng)的任一實(shí)施方式，所述回路電壓表征模塊具體用于：

22、響應(yīng)于igbt芯片發(fā)生二類短路至短路電流達(dá)到峰值，根據(jù)芯片回路寄生電感、芯片封裝寄生電感以及芯片集射極電壓確定當(dāng)前集電極電流和換流回路電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

23、根據(jù)本申請(qǐng)的任一實(shí)施方式，所述柵極電壓表征模塊具體用于：

24、根據(jù)柵極溝道寬度、溝道電子遷移率、溝道單位面積電容、柵極溝道長(zhǎng)度、igbt內(nèi)部pnp晶體管放大倍數(shù)以及閾值電壓確定當(dāng)前集電極電流和柵極電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

25、根據(jù)本申請(qǐng)的任一實(shí)施方式，所述集射極電壓表征模塊具體用于：

26、根據(jù)集柵極電容隨集柵極電壓的變化關(guān)系，以及集柵極電容與耗盡層寬度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到集射極電壓和芯片集射極電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

27、根據(jù)本申請(qǐng)的任一實(shí)施方式，所述電壓電流評(píng)估模塊具體用于：

28、根據(jù)所述集電極電流和柵極電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系、所述集射極電壓和芯片集射極電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及所述集電極電流和換流回路電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定igbt芯片發(fā)生二類短路過程中的集射極電壓和集電極電流。

29、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法的步驟。

30、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法的步驟。

31、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第五方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法的步驟。

32、由上述技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环Nigbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法及裝置，通過響應(yīng)于igbt芯片發(fā)生二類短路至短路電流達(dá)到峰值，根據(jù)電路參數(shù)建立集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型；利用芯片器件的物理特性建立集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型；根據(jù)電容效應(yīng)建立集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型；根據(jù)所述集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型、集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型以及集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型確定igbt芯片發(fā)生二類短路過程中的集射極電壓和集電極電流；通過獲取電路參數(shù)分析igbt二類短路瞬態(tài)電壓和電流，提升了igbt狀態(tài)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法，其特征在于，所述響應(yīng)于igbt芯片發(fā)生二類短路至短路電流達(dá)到峰值，根據(jù)電路參數(shù)建立集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法，其特征在于，所述利用芯片器件的物理特性建立集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法，其特征在于，所述根據(jù)電容效應(yīng)建立集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法，其特征在于，所述根據(jù)所述集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型、集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型以及集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型確定igbt芯片發(fā)生二類短路過程中的集射極電壓和集電極電流，包括：

6.一種igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估裝置，其特征在于，所述裝置包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估裝置，其特征在于，所述回路電壓表征模塊具體用于：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估裝置，其特征在于，所述柵極電壓表征模塊具體用于：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估裝置，其特征在于，所述集射極電壓表征模塊具體用于：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估裝置，其特征在于，所述電壓電流評(píng)估模塊具體用于：

11.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法的步驟。

12.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法的步驟。

13.?一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求?1至5任一項(xiàng)所述的igbt二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種IGBT二類短路過程瞬態(tài)電壓和電流評(píng)估方法及裝置，方法包括：響應(yīng)于IGBT芯片發(fā)生二類短路至短路電流達(dá)到峰值，根據(jù)電路參數(shù)建立集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型；利用芯片器件的物理特性建立集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型；根據(jù)電容效應(yīng)建立集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型；根據(jù)所述集電極電流與換流回路電壓的關(guān)系模型、集電極電流與柵極電壓的關(guān)系模型以及集射極電壓與芯片集射極電壓的關(guān)系模型確定IGBT芯片發(fā)生二類短路過程中的集射極電壓和集電極電流；本申請(qǐng)通過獲取電路參數(shù)分析IGBT二類短路瞬態(tài)電壓和電流，提升了IGBT狀態(tài)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：季一潤(rùn),袁文遷,槐青,郝震,黃詩洋,袁茜,李雨,黃彬,楊敏祥,黃曉樂,李朋飛,宋鵬,謝麗芳,劉蓁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2