刘 平 李海鹏 苗轶如 陈常乐 黄守道

基于内置温度传感器的碳化硅功率模块结温在线提取方法

刘 平 李海鹏 苗轶如 陈常乐 黄守道

（湖南大学电气与信息工程学院 长沙 410082）

碳化硅（SiC）MOSFET具有耐压高、开关速度快、导通损耗低等优点，将越来越广泛地应用于高效、高功率密度场合。在这些应用场合中，SiC MOSFET面临着严峻的可靠性考验，而结温的在线准确提取是实现器件寿命预测和可靠性评估的重要基础。该文提出一种基于功率模块内置负温度系数（NTC）温度传感器的器件结温在线提取方法。首先建立考虑多芯片热耦合效应的内置温度传感器至功率芯片的热网络模型，并建立SiC MOSFET的损耗快速计算方法；通过有限元仿真提取热网络模型的阻抗参数，并验证该热网络参数在不同边界条件下的稳定性。仿真和实验结果表明，所提出的结温在线估计方法能够准确地获得器件的动态结温，且热网络模型参数不受环境温度、散热条件等边界条件变化的影响，适用于实际任务剖面下的结温监测与寿命 预测。

负温度系数温度传感器 SiC MOSFET 热网络模型 芯片温度

0 引言

碳化硅（Silicon Carbide, SiC）MOSFET作为典型的宽禁带半导体器件，具有高开关速度、低导通损耗和高热导率等优点，可以减小电感、电容和散热器等元器件的体积，大幅提升系统的功率密度，非常适用于高效、高功率密度需求场合[1]，近年来已逐步应用于电气化交通领域[2-3]。随着SiC器件的推广应用，其健康管理和可靠性评估也越来越受到学术界和工业界的关注[4]。……