(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＧＢＴデバイス（１２）の接合部温度及び／又は残りの寿命を決定するシステム（２０）であって、
−前記ＩＧＢＴデバイス（１２）のスイッチオフ段階中のミラープラトー段階によって形成された複数のエッジと相関する複数のパルスを取得するために、測定される前記ＩＧＢＴデバイス（１２）のゲート−エミッタ電圧（ＶＧＥ）の特性を受け取って、前記ゲート−エミッタ電圧（ＶＧＥ）の特性を区別する差動ユニット（２１）と、
−前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記スイッチオフ段階中の前記ミラープラトー段階の開始と終了とを示す、取得されたパルス間の時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）を測定するタイマユニット（２３）と、
−前記測定された時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）に基づいて、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度及び／又は前記残りの寿命を決定する接合部温度計算ユニット（２５）と、
を具備する、システム（２０）。
【請求項２】
前記接合部温度計算ユニット（２５）は、前記測定された時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）と、前記ＩＧＢＴデバイス（１２、１３）のコレクタ−エミッタ電圧（ＶＣＥ）及びＩＧＢＴデバイスの電流とに基づいて、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度（Ｔｊ）を決定するように構成されている、請求項１に記載のシステム（２０）。
【請求項３】
前記接合部温度計算ユニット（２５）は、所定のルックアップテーブル又は所定の関数によって、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度（Ｔｊ）及び／又は前記の残りの寿命の表示を決定するように構成されている、請求項２に記載のシステム（２０）。
【請求項４】
信号振幅検出器ユニット（２４）と比較器ユニット（２２）は、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記スイッチオフ段階中の前記ミラープラトー段階の開始と終了とを示すパルスを、他の複数のパルスから選別するように構成されており、
前記比較器ユニット（２２）は、閾値レベルとしての基準スイッチ電圧（Ｕｒｅｆ）に基づいて、パルスを他の複数のパルスからフィルタするように構成されており、
前記信号振幅検出ユニット（２４）は、前記差動ユニット（２１）において生成された前記複数のパルスの振幅に基づいて、それぞれの閾値レベルを生成するように構成されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載のシステム（２０）。
【請求項５】
信号振幅検出器ユニット（２４）と比較器ユニットは、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記スイッチオフ段階中の前記ミラープラトー段階の開始と終了とを示すパルスを、他の複数のパルスから選別するように構成されており、
前記比較器（２２）ユニットは、２値のパルス信号を取得するために、複数のパルスの電圧レベルと、閾値レベルとしての前記それぞれの基準スイッチ電圧（Ｕｒｅｆ）とを比較するように構成されており、
前記信号振幅検出器ユニット（２４）は、前記差動ユニット（２１）において生成された前記複数のパルスの振幅に基づいて、それぞれの閾値レベルを生成するように構成されている、請求項１乃至４の何れか１項に記載のシステム（２０）。
【請求項６】
前記比較ユニット（２２）は、前記２値のパルス信号を取得するために、前記複数のパルスの前記電圧レベルと、閾値レベルとしてのそれぞれの基準スイッチ電圧（Ｕｒｅｆ）とを比較するときに、ヒステリシスを適用するように構成されている、請求項５に記載のシステム（２０）。
【請求項７】
ＩＧＢＴデバイス（１２）の接合部温度（Ｔｊ）及び／又は残りの寿命を決定する方法であって、
−前記ＩＧＢＴデバイス（１２）のスイッチオフ段階中のミラープラトー段階によって形成された複数のエッジと相関する複数のパルスを取得するために、ゲート−エミッタ電圧（ＶＧＥ）の特性を区別することと、
−前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記スイッチオフ段階中の前記ミラープラトー段階の開始と終了とを示す、取得されたパルス間の時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）を測定することと、
−前記測定された時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）に基づいて、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度（Ｔｊ）及び／又は前記残りの寿命を決定することと、
を含む、方法。
【請求項８】
更に、コレクタ−エミッタ電圧（ＶＣＥ）とＩＧＢＴデバイスの電流とに基づいて、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度を決定する、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＧＢＴデバイスの分野、特に、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度（junction temperature）を測定又は推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電力の電子式変換器（power electronic converter）における、動作中の半導体モジュールのＩＧＢＴデバイスの接合部温度は、デバイスが受ける熱応力（thermal stress）に関する情報を提供する重要なパラメータである。従って、これを使用して、ＩＧＢＴデバイス及び電力モジュールの老朽化を予測及び評価し、ＩＧＢＴデバイスの残りの寿命を推定することができる。
【０００３】
従来は、デバイスの温度の表示（indication）を取得するために、標準的な温度測定技術を使用して、例えば、ちょうどＩＧＢＴ半導体のところにある又はＩＧＢＴ半導体のすぐ隣にあるＩＧＢＴデバイスパッケージ内での熱結合（thermal couple）の赤外線カメラによるプロービング（probing）を使用して、或いは、ＩＧＢＴデバイスの内部のゲート抵抗を測定して、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度が測定されていた。これらの技術は、ＩＧＢＴデバイスパッケージに直接に接触することを伴うか、又は特別に設計されたＩＧＢＴデバイスを必要とする。
【０００４】
更に、温度センサによってベースプレート（base plate）又は基板の温度を測定し、デバイスにおける熱の相互作用（thermal interaction）を示す精密な熱回路網（thermal network）を適用することによって、内側のＩＧＢＴデバイスの温度をシミュレートすることができる。ＩＧＢＴの温度を推定できるように、シミュレーションは、ＩＧＢＴデバイスに加えられる電気量についての情報、例えば電圧と電流の波形に基づく。
【０００５】
半導体の接合部において温度が直接に測定されない場合に、遅れた熱応答（delayed thermal response）のために、温度を決定する上述の方法は、要求される適切なタイミングの分解能(resolution)と精度（precision)とを与えない。その結果、特に、適切なタイミングの分解能がＩＧＢＴデバイスの制御周波数に近い周波数であるならば、これらの技術はＩＧＢＴの接合部温度の稼働中の測定に適していない。
【０００６】
従って、本発明は、高精度で適切なタイミングの高分解能を有する温度の表示を与える、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度を決定する方法とシステムを提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００７】
この目的は、請求項１のＩＧＢＴデバイスの接合部温度を決定するシステムと、更なる独立請求項の方法とによって達成される。
【０００８】
更に、本発明の更なる実施形態は、従属請求項に示されている。
【０００９】
本発明の第１の態様によると、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度及び／又は残りの寿命を決定するシステムが提供される。このシステムは、
−ＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ段階中のミラープラトー段階（Miller plateau period）によって形成されたエッジと相関するパルスを取得するために、測定されるＩＧＢＴデバイスのゲート−エミッタ電圧の特性を受け取って、ゲート−エミッタ電圧の特性を区別する（differentiate）差動ユニット（differential unit）と、
−ＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ段階中のミラープラトー段階の開始と終了とを示す、取得されたパルス間の時間遅延（time delay）を測定するタイマユニットと、
−測定された時間遅延に基づいて、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度及び／又は残りの寿命を決定する接合部温度計算ユニットと、
を具備する。
【００１０】
ＩＧＢＴデバイスの挙動は、その動作温度に強く依存している。これは、温度と基本的な物理的パラメータとの間に強い相互依存性（interdependency）があるからである。基本的な物理的パラメータは、例えば、移動度(mobility)と、寿命(lifetime)と、真性キャリア濃度（intrinsic carrier concentration）である。基本的な物理的パラメータは、標準的な半導体の性質を反映しているので、半導体デバイスの電気的特性は、温度依存性である（temperature-dependent）。複雑な測定技術を必要とする、温度に影響され易い電気的パラメータ、例えば、閾値電圧と、ターンオンとターンオフとの遅延時間と、スイッチング損失、等以外に、特に、所定の負荷状態にあるＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ特性を使用して、デバイスの接合部温度を精密なやり方で決定できることが分かった。２つの段（step）を有する本体容量（body capacitance）の放電が原因で、特に、スイッチングオフ中のゲート−エミッタ電圧の特性は、階段状のパターン（stepped pattern）を示す。第１の立下り端と第２の立下り端との間の時間遅延は、デバイスの接合部温度に強く依存する持続期間を決定する。階段状のパターンは、プラトー（plateau）のような特性を形成し、ミラープラトー（Miller plateau）とも呼ばれる。
【００１１】
更に、時間遅延は、ＩＧＢＴの接合部温度の線形に近い関数であることが分かっている。従って、ＩＧＢＴの接合部温度を決定するために、ＩＧＢＴデバイスのゲート−エミッタ電圧のスイッチオフ特性を分析することが提供される。
【００１２】
ミラープラトーの持続期間の値を求めると、ＩＧＢＴデバイスの各スイッチング時の接合部温度を精密に決定できる。従って、ＩＧＢＴデバイスの稼働中の温度の特性を取得でき、これは、例えば、ＩＧＢＴデバイスにかかる熱応力と、ＩＧＢＴデバイスの残りの寿命とのより精密な推定を可能にする。
【００１３】
更に、接合部温度計算ユニットは、測定された時間遅延と、ＩＧＢＴデバイスのコレクタ−エミッタ電圧と、ＩＧＢＴデバイスの電流とに基づいて、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度を決定するように構成され得る。
【００１４】
接合部温度計算ユニットは、所定のルックアップテーブル又は所定の関数によって、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度及び／又は残りの寿命を決定するように構成されると定められ得る。
【００１５】
実施形態によると、信号振幅検出ユニットと比較器ユニットは、ＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ段階中のミラープラトー段階の開始と終了とを示すパルスを、他のパルスから選別するように構成され得る。比較器ユニットは、閾値レベルとしての基準スイッチ電圧（reference switch voltage）に基づいて、パルスをフィルタにかけるように構成されており、信号振幅検出ユニットは、差動ユニットにおいて生成されたパルスの振幅に基づいて、それぞれの閾値レベルを生成するように構成されている。
【００１６】
信号振幅検出ユニットと比較器ユニットが提供され、信号振幅検出ユニットと比較器ユニットは、ＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ段階中のミラープラトー段階の開始と終了とを示すパルスを、他のパルスから選別するように構成されており、比較器ユニットは、２値のパルス信号を取得するために、パルスの電圧レベルと、閾値レベルとしてのそれぞれの基準スイッチ電圧とを比較するように構成されており、信号振幅検出ユニットは、差動ユニットにおいて生成されたパルスの振幅に基づいて、それぞれの閾値レベルを生成するように構成されている。
【００１７】
更に、比較器ユニットは、２値のパルス信号を取得するために、パルスの電圧レベルと、閾値レベルとしてのそれぞれの基準スイッチ電圧とを比較するときに、ヒステリシスを適用するように構成され得る。
【００１８】
１つの態様によると、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度及び／又は残りの寿命を決定する方法が提供される。この方法は、ＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ段階中のミラープラトー段階によって形成されたエッジと相関するパルスを取得するために、ゲート−エミッタ電圧の特性を区別することと、
−ＩＧＢＴデバイスのスイッチオフ段階中のミラープラトー段階の開始と終了とを示す、取得されたパルス間の時間遅延を測定することと、
−測定された時間遅延に基づいて、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度及び／又は残りの寿命を決定することと、
を含む。
【００１９】
実施形態によると、更に、コレクタ−エミッタ電圧とＩＧＢＴデバイスの電流とに基づいて、ＩＧＢＴデバイスの接合部温度が決定され得る。
【００２０】
添付の図面に関連して、本発明の好ましい実施形態をより詳しく記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】制御ユニットによって制御されるＩＧＢＴドライバモジュールの模式図を示している。
【図２】スイッチオフ段階中の時間に対するＩＧＢＴデバイスのゲート−エミッタ電圧の図を示している。
【図３】ＩＧＢＴデバイスの接合部温度に対するミラープラトーの時間遅延の図を示している。
【図４】ミラープラトーの時間遅延を決定する機能ブロック図を示している。
【図５】温度決定ユニットの例の模式図を示している。
【図６】比較器ユニットの出力として生成されたパルスに対する、測定されたＩＧＢＴデバイスのゲート−エミッタ電圧の特性を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、高供給電位（high supply potential）ＶＨと低供給電位（low supply potential）ＶＬとの間に適用されたＤＣ供給源（DC supply source）から発生される三相出力（three-phase output）を与えるＩＧＢＴドライバモジュール１の模式図を示している。ＩＧＢＴドライバモジュール１は、制御ユニット２によって制御される。ＩＧＢＴドライバモジュール１は、Ｂ６回路を具備している。Ｂ６回路は、各出力相（output phase）Ｕ、Ｖ、Ｗに対して１つずつ、３つのハーフブリッジ（half-bridge）１１を有している。
【００２３】
各ハーフブリッジ１１は、高供給電位ＶＨと低供給電位ＶＬとの間における直列接続の２つのＩＧＢＴデバイスである。ハーフブリッジ１１の各々において、第１のＩＧＢＴデバイス１２のコレクタ端子Ｃは、高供給電位ＶＨに接続され、一方で、第１のＩＧＢＴデバイス１２のエミッタ端子Ｅは、それぞれの出力相Ｕ、Ｖ、Ｗの出力ノードに接続されている。第２のＩＧＢＴデバイス１３のコレクタ端子Ｃは、第１のＩＧＢＴデバイス１２のエミッタ端子Ｅと出力ノードとに接続され、一方で、第２のＩＧＢＴデバイス１３のコレクタ端子Ｃは、低供給電位ＶＬに接続されている。
【００２４】
各ハーフブリッジ１１の各ＩＧＢＴデバイス１２、１３は、フリーホイールダイオード１４を備えている。フリーホイールダイオード１４は、高供給電位ＶＨと低供給電位ＶＬとの間に逆方向に接続されている。全てのＩＧＢＴデバイス１２、１３のゲート端子Ｇは、制御ユニット２によって制御される。分かり易くするために、これは図１に示されていない。例えば、所定の転流方式（commutation scheme）に従ってパルス幅変調信号をＩＧＢＴデバイス１２、１３に与えることによって(示されていない)三相同期電気装置（three-phase synchronous electrical machine）にエネルギを与えるために、ＩＧＢＴドライバモジュール１が使用される。
【００２５】
特に、高電力を印加する場合に、故障を防ぐために、ＩＧＢＴドライバモジュール１とＩＧＢＴデバイス１２、１３との温度を監視することは不可欠になる。ＩＧＢＴデバイス１２、１３の接合部温度を測定するために、ＩＧＢＴデバイス１２、１３の電気のスイッチオフの挙動を使用する。ＩＧＢＴデバイス１２、１３の電気のスイッチオフの挙動は、それぞれのＩＧＢＴデバイス１２、１３の接合部温度に強く依存する。
【００２６】
図２は、スイッチオフ段階中におけるＩＧＢＴデバイス１２、１３のゲート−エミッタ電圧の特性の図を示している。図２から分かるように、ゲート−エミッタ電圧の低減は、中間電圧のプラトー（intermediate voltage plateau）を定めている２つの段を含んでいる。中間電圧のプラトーは、ミラープラトーと呼ばれる。ミラープラトーの持続期間ｔｄｅｌａｙは、温度依存性である。図３から分かるように、ミラープラトーの時間遅延ｔｄｅｌａｙと、ＩＧＢＴデバイス１２、１３の接合部温度との相互依存性は、線形に近いことが認められる。
【００２７】
スイッチオフされたＩＧＢＴデバイス１２、１３の上述の電気の挙動の知識に基づいて接合部温度の表示を取得するために、温度決定ユニット２０を制御ユニット２の中に含むことが好ましいかもしれない。
【００２８】
温度決定ユニットは、差動ユニット２１を具備している。差動ユニット２１は、ＩＧＢＴドライバモジュール１の中の選択されたＩＧＢＴデバイス１２、１３のゲート−エミッタ電圧ＶＧＥを適切なタイミングで得る。差動ユニット２１は、選択されたＩＧＢＴデバイス１２、１３のゲート−エミッタ電圧ＶＧＥを受け取り、ゲート−エミッタ電圧の特性を有する各エッジに対してパルスを与える。差動ユニット２１は、ゲート−エミッタ電圧のＤＣ部分にフィルタをかける高域フィルタとして備えられ得る。差動ユニット２１は、コンデンサと抵抗の回路網を含み得る。コンデンサと抵抗の回路網は、ＩＧＢＴデバイス１２、１３のスイッチオフ段階中に、階段状のゲート−エミッタ電圧ＶＧＥの差動変圧（differential transformation）を生じさせる。
【００２９】
ゲート−エミッタ電圧ＶＧＥのエッジは、パルスを生成し、その振幅は、ゲート−エミッタ電圧ＶＧＥの立ち上がり時間に依存する。このように生成させたパルス間の時間差は、ミラープラトーの時間遅延ｔｄｅｌａｙを表わす。ミラープラトーの時間遅延ｔｄｅｌａｙは、決定される接合部温度Ｔを表わす。差動ユニット２１のパルスをダウンストリームのタイマユニット２３にディジタル形式で正確に伝達するために、区別されるゲート−エミッタ電圧ＶＧＥを比較器ユニット２２に与える。
【００３０】
比較器ユニット２２は、僅かなヒステリシスを有する。比較器ユニット２２の基準スイッチ電圧は、差動ユニット２１のパルス振幅の半分に設定される。区別されるゲート−エミッタ電圧ＶＧＥのパルス振幅は、立ち上がり時間に依存するので、パルス振幅は、多くのパラメータに応じて変わるであろう。
【００３１】
このために、差動ユニット２１の出力振幅に依存して、信号振幅検出器ユニット２４において、可変基準電圧が生成される。信号振幅検出器ユニット２４を使用して、比較器ユニット２２に対する正確な基準スイッチ電圧を設定する。ミラープラトーの持続期間ｔｄｅｌａｙを定めているエッジの両者に、比較器ユニット２２を合わせる。信号振幅検出器ユニット２４は、差動ユニット２１によって供給されるパルスの負の振幅を測定する。差動ユニット２１の出力信号の負の振幅の値を示す、信号振幅検出器ユニット２４の出力電圧は、(例えば、分圧器によって)２つに分けられ、基準スイッチ電圧として比較器ユニット２２に送られる。
【００３２】
タイマユニット２３は、スイッチオフ期間中に生じる第１と第２のパルス間の時間遅延を測定するように構成されている。
【００３３】
図５には、温度決定ユニット２０の例の模式図が示されている。差動ユニット２１には、コンデンサＣ４が備えられおり、これは、ゲート−エミッタ電圧を区別する。抵抗器Ｒ１１とＲ１３は、Ｃ４に対する出力負荷を表わす。抵抗器Ｒ１１とＲ１３とを具備する分圧器を使用して、回路内部のゼロ（circuit internal zero）は半分の供給電圧ＶＤＤに設定される。コンデンサＣ６を使用して、抵抗器Ｒ１１のＨＦを接地ＧＮＤに適切に接続する。抵抗器Ｒ１２は、差動ユニット２１の出力電流を制限する。
【００３４】
比較器ユニット２２は、演算増幅器Ｕ３を使用する。差動ユニット２１からの入力信号は、演算増幅器Ｕ３の負の入力へ進み、従って、これは出力として反転される。基準スイッチ電圧Ｕｒｅｆは、抵抗器Ｒ２０を通って、Ｕ３の正の入力に接続される。抵抗器Ｒ１８と、Ｒ１９と、Ｒ２０と、Ｒ２１の各々は、基準スイッチ電圧の分圧器を表わす。従って、基準スイッチ電圧Ｕｒｅｆは、信号振幅検出器ユニット２３の出力のほぼ半分である。抵抗器Ｒ１８とＲ２１は、使用電圧を供給電圧ＶＤＤの半分に設定する。抵抗器Ｒ１９は、必要なヒステリシスを与えるために含まれている。コンデンサＣ１７は、比較器ユニット２２の出力のスイッチングの速度を上げるのを助ける。
【００３５】
信号振幅検出ユニット２３は、演算増幅器Ｕ２Ａを使用する。ダイオードＶ７と出力緩衝器Ｕ２Ｂと共に増幅器Ｕ２Ａは、負のピーク検出器を表わす。出力緩衝器Ｕ２Ｂの電圧が入力電圧の値と等しくないならば、増幅器Ｕ２ＡはダイオードＶ７を負にする。入力電圧が正になると直ぐに、ダイオードＶ７は、増幅器Ｕ２Ａの出力をコンデンサＣ５とＣ６から切り離す。この時点で、最大の負の値がコンデンサＣ５とＣ７に入れられる。この緩衝された電圧（buffered voltage）は、２つに分けられ、基準スイッチ電圧Ｕｒｅｆとして比較器ユニット２２へ送られる。信号がない場合は、静電容量（capacitance）Ｃ５とＣ７は、抵抗器Ｒ１０とＲ１４に対して２．５Ｖまで放電される。静電容量Ｃ５、Ｃ７と、抵抗器Ｒ１０、Ｒ１４によって、放電の時定数（discharge time constant）を設定することができる。ダイオードＶ８は、蓄積状態における増幅器Ｕ２Ａの飽和を防ぐ。
【００３６】
図６から分かるように、測定されたＩＧＢＴデバイス１２、１３のゲート−エミッタ電圧ＶＧＥの特性が、比較器ユニット２２の出力として生成されるパルスに関係付けて示されている。ミラープラトーの初めに第１のパルスが生成され、温度依存性のミラープラトーのゲート−エミッタ電圧ＶＧＥの第２の減衰後に第２パルスが生成されることが、明確に分かる。これらの２つのパルス間の時間のずれは、温度によって変わる。
【００３７】
ミラープラトーの時間遅延ｔｄｅｌａｙの表示を取得するために、比較器ユニット２２において生成されたパルスの２つのパルスエッジ間の時間遅延ｔｄｅｌａｙを、タイマユニット２３によって測定する。ミラープラトーの時間遅延ｔｄｅｌａｙの表示に依存して、接合部温度Ｔの表示及び／又は残りの寿命に関する表示を決定するために、ミラープラトーの時間遅延ｔｄｅｌａｙの表示は、接合部温度計算ユニット２５に送られる。接合部温度計算ユニット２５は、所定のルックアップテーブル又は所定の同等の関数を実質的に含む。
【００３８】
所定のルックアップテーブルから基準接合部温度の表示を取得するために、ＩＧＢＴデバイス１２、１３にかかるＤＣリンク電圧又はコレクタ−エミッタ電圧ＶＣＥと、ＩＧＢＴデバイス１２、１３を通る電流とが使用される。その理由は、時間遅延ｔｄｅｌａｙは、これらの大きさにも依存しているからである。ＩＧＢＴのドライバモジュール１の動作は、これらの大きさに依存して制御されるので、コレクタ−エミッタ電圧ＶＣＥとＩＧＢＴデバイス１２、１３の電流とについての情報は、通常は制御ユニット２で得られる。例えば、上述の転流方式を行なうために、ＩＧＢＴデバイス１２、１３にかかるＤＣリンク電圧又はコレクタ−エミッタ電圧ＶＣＥと、ＩＧＢＴデバイス１２、１３を通る電流が必要である。各ＩＧＢＴデバイス１２、１３に対して、接合部温度決定デバイス２０を制御ユニット２に備えてもよい。
【００３９】
ＩＧＢＴデバイスの接合部温度Ｔを決定する上述の方法の１つの更なる長所は、平均接合部温度の持続的な上昇が記録される場合に、ＩＧＢＴデバイスが実施されているモジュールの老朽化の影響を、容易に検出できることである。接合部温度Ｔの持続的な上昇パターンが検出された場合に、その理由は、ＩＧＢＴ基板とモジュールのベースプレートとの間のはんだの老朽化、又はチップをＩＧＢＴドライバモジュール１の端子に接続するバイア（via）のデボンディング(debonding)の結果であると考えられ得る。これらの老朽化の進行は、パッケージの熱抵抗を上昇させる。これは、ＩＧＢＴチップの効率的な冷却が低下することを意味する。従って、ＩＧＢＴデバイス１２、１３の推定接合部温度は、時間と共に次第に上昇するであろう。
以下に、本出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]  ＩＧＢＴデバイス（１２）の接合部温度及び／又は残りの寿命を決定するシステム（２０）であって、
−前記ＩＧＢＴデバイス（１２）のスイッチオフ段階中のミラープラトー段階によって形成された複数のエッジと相関する複数のパルスを取得するために、測定される前記ＩＧＢＴデバイス（１２）のゲート−エミッタ電圧（ＶＧＥ）の特性を受け取って、前記ゲート−エミッタ電圧（ＶＧＥ）の特性を区別する差動ユニット（２１）と、
−前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記スイッチオフ段階中の前記ミラープラトー段階の開始と終了とを示す、前記取得された複数のパルス間の時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）を測定するタイマユニット（２３）と、
−前記測定された時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）に基づいて、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度及び／又は前記残りの寿命を決定する接合部温度計算ユニット（２５）と、
を具備する、システム（２０）。
[２]  前記接合部温度計算ユニット（２５）は、前記測定された時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）と、前記ＩＧＢＴデバイス（１２、１３）のコレクタ−エミッタ電圧（ＶＧＥ）及びＩＧＢＴデバイスの電流とに基づいて、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度（Ｔｊ）を決定するように構成されている、前記[１]に記載のシステム（２０）。
[３]  前記接合部温度計算ユニット（２５）は、所定のルックアップテーブル又は所定の関数によって、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度（Ｔｊ）及び／又は前記の残りの寿命の表示を決定するように構成されている、前記[２]に記載のシステム（２０）。
[４]  信号振幅検出器ユニット（２４）と比較器ユニット（２２）は、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記スイッチオフ段階中の前記ミラープラトー段階の開始と終了とを示す前記複数のパルスを、異なる複数のパルスから選択するように構成されており、
前記比較器ユニット（２２）は、閾値レベルとしての基準スイッチ電圧（Ｕｒｅｆ）に基づいて、複数のパルスをフィルタにかけるように構成されており、
前記信号振幅検出ユニット（２４）は、前記差動ユニット（２１）において生成された前記複数のパルスの複数の振幅に基づいて、それぞれの閾値レベルを生成するように構成されている、前記[１]乃至[３]の何れか１項に記載のシステム（２０）。
[５]  信号振幅検出器ユニット（２４）と比較器ユニットは、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記スイッチオフ段階中の前記ミラープラトー段階の開始と終了とを示す前記複数のパルスを、異なる複数のパルスから選択するように構成されており、
前記比較器（２２）ユニットは、複数の２値のパルス信号を取得するために、複数のパルスの複数の電圧レベルと、閾値レベルとしての前記それぞれの基準スイッチ電圧（Ｕｒｅｆ）とを比較するように構成されており、
前記信号振幅検出器ユニット（２４）は、前記差動ユニット（２１）において生成された前記複数のパルスの複数の振幅に基づいて、それぞれの閾値レベルを生成するように構成されている、前記[１]乃至[４]の何れか１項に記載のシステム（２０）。
[６]  前記比較ユニット（２２）は、前記複数の２値のパルス信号を取得するために、前記複数のパルスの前記複数の電圧レベルと、閾値レベルとしてのそれぞれの基準スイッチ電圧（Ｕｒｅｆ）とを比較するときに、ヒステリシスを適用するように構成されている、前記[５]に記載のシステム（２０）。
[７]  ＩＧＢＴデバイス（１２）の接合部温度（Ｔｊ）及び／又は残りの温度を決定する方法であって、
−前記ＩＧＢＴデバイス（１２）のスイッチオフ段階中のミラープラトー段階によって形成された複数のエッジと相関する複数のパルスを取得するために、ゲート−エミッタ電圧（ＶＧＥ）の特性を区別することと、
−前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記スイッチオフ段階中の前記ミラープラトー段階の開始と終了とを示す、前記取得された複数のパルス間の時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）を測定することと、
−前記測定された時間遅延（ｔｄｅｌａｙ）に基づいて、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度（Ｔｊ）及び／又は前記残りの寿命を決定することと、
を含む、方法。
[８]  更に、コレクタ−エミッタ電圧とＩＧＢＴデバイスの電流とに基づいて、前記ＩＧＢＴデバイス（１２）の前記接合部温度を決定する、前記[７]に記載の方法。
【符号の説明】
【００４０】
１          ＩＧＢＴドライバモジュール  
２          制御ユニット  
１１        ハーフブリッジ  
１２        第１のＩＧＢＴデバイス  
１３        第２のＩＧＢＴデバイス  
１４        フリーホイールダイオード
２１        差動ユニット  
２２        比較器ユニット  
２３        タイマユニット  
２４        信号振幅検出器ユニット  
２５        接合部温度計算ユニット  
Ｕ、Ｖ、Ｗ  出力相  
Ｃ          コレクタ端子  
Ｇ          ゲート端子  
Ｅ          エミッタ端子  
Ｔｊ        接合部温度  
ＶＨ、ＶＬ    高、低供給電位  
ＶＧＥ        ゲート−エミッタ電圧  
ｔｄｅｌａｙ    時間遅延  
Ｕｒｅｆ      基準スイッチ電圧  
【図１】
0005675855.tif 000002
【図２】
0005675855.tif 000003
【図３】
0005675855.tif 000004
【図４】
0005675855.tif 000005
【図５】
0005675855.tif 000006
【図６】
0005675855.tif 000007