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Indirekte Ermittlung der Hot-Spot Temperatur eines Smart Power-Schalters durch zwei Temperaturmessungen am DMOS-Rand und in der Chipmitte

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018471D
Original Publication Date: 2002-Sep-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 542K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Michael Glavanovics: AUTHOR

Abstract

Der Kurzschlussschutz von Smart Power DMOS (Diffusion Metal Oxide Semiconductor)-Schaltern erfordert eine schnelle, genaue Temperaturmessung, um den DMOS-Schalter über einen mit dem Tempe- ratursensor verbundenen Komparator abzuschalten, wenn die zulässige Spitzentemperatur (durch über- mäßige Verlustleistung) überschritten wird. Bei der Platzierung des Temperatursensors muss man je nach Technologie einen Kompromiss eingehen. Einerseits wäre es optimal, den Temperatursensor an der hei- ßesten Stelle (Hot Spot), also in der Mitte, anzuord- nen; andererseits wird dadurch die nutzbare DMOS- Fläche reduziert und durch die Sensorzuleitungen wird die DMOS-Metallisierung unterbrochen, was den On-Widerstand und die Stromtragfähigkeit ver- schlechtert.

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Energie

Indirekte Ermittlung der Hot-SpotTemperatur eines Smart Power-Schalters durch zwei Temperatur-messungen am DMOS-Rand und inder Chipmitte

Idee: Dr. Michael Glavanovics, AT–Villach

Der  Kurzschlussschutz  von  Smart  Power  DMOS(Diffusion  Metal  Oxide  Semiconductor)-Schalternerfordert eine schnelle, genaue Temperaturmessung,um den DMOS-Schalter über einen mit dem Tempe-ratursensor verbundenen  Komparator  abzuschalten,wenn die zulässige Spitzentemperatur (durch über-mäßige Verlustleistung) überschritten wird. Bei derPlatzierung des Temperatursensors muss man je nachTechnologie einen Kompromiss  eingehen. Einerseitswäre es optimal, den Temperatursensor an der hei-ßesten Stelle (Hot Spot), also in der Mitte, anzuord-nen; andererseits wird dadurch die nutzbare DMOS-Fläche  reduziert  und durch die Sensorzuleitungenwird  die  DMOS-Metallisierung  unterbrochen,  wasden On-Widerstand und die Stromtragfähigkeit ver-schlechtert.

Bei großen DMOS-Schaltern in Smart Technologiewird der Temperatursensor in der Mitte platziert. Inder „Smart Power Technology“ (SPT4) positioniertman den Sensor am DMOS-Rand, an dem etwa 50%der Hot Spot  Übertemperatur  relativ  zur  Gehäuse-temperatur (Case-Temperatur) messbar sind (Abbil-dung 1). Bei großer Verlustleistung und/oder äußererKühlung führt diese Methode jedoch zu einer einge-schränkten Kurzschlussfestigkeit, wie folgendesBeispiel zeigt:

Szenario 1:

T Case  = 125°CTSensor = 180°C (Abschaltschwelle = 50% der Hot

Spot Übertemperatur)THotSpot = 235°C (ausreichend für sicheres Abschal-ten im Kurzschlussfall)

Szenario 2:

T Case  = 25°CTSensor = 180°C (Abschaltschwelle = 50% der Hot

Spot Übertemperatur)THotSpot = 335°C (Zerstörungsgrenze)

Abb.  1:  Ergebnis...