Zth-Messung (SiC)

Beispiele

In der Leistungselektronik geht der Trend immer mehr in Richtung Siliziumkarbid (SiC) als Halbleitermaterial. Leistungshalbleiter aus Siliziumkarbid haben

dank überlegener Materialeigenschaften gegenüber Silizium mehrere Vorteile wie niedrigere Schaltverluste, höhere Schaltgeschwindigkeiten, eine bessere

thermische Leitfähigkeit sowie eine höhere Durchbruchfeldstärke.

Das nachfolgende Beispiel zeigt eine Zth-Messung an einem SiC Power MOSFET.

Beispiel: Zth-Messung an einem 90A/1200V SiC Power MOSFET

Zth-Steuerprotokoll (40A-Zth Meßplatz)

Datum: 28.01.2019 Uhrzeit: 14:11:51

Zth-Messung an einem 90A/1200V SiC Power MOSFET

Heizen: Body-Diode

Messen: Body-Diode

Kühlkörper: geschlossener Wasserkühler

Wärmeleitschicht: mit Grafit gefüllte Hochleistungs-Silikonfolie, Dicke: 200µm

Kühlmedium: Hauskühlwasser

Datei: 90A-SiC-MOSFET.dat

Aufheizzeit: 30sec Abkühl-Meßzeit: 30sec

Pv = 100,011W Ulast = 4,050V Ilast = 24,70A

Imess = 0,04568A Ug = -10,006V

Abkühlphase:

Kanal 5: Anpreßkraft = 99,86N

Kanal 6: Wasserdurchfluß = 15,25l/min

Almemo: Tcase = 6,40°C

Aufheizphase:

Kanal 5: Anpreßkraft = 99,91N

Kanal 6: Wasserdurchfluß = 15,25l/min

Almemo: Tcase = 23,17°C

Kalibrierwert: T = 6,40°C U = 2,6532V

Kalibrierwert: T = 31,53°C U = 2,5931V

Kalibrierwert: T = 56,67°C U = 2,5357V

Zth-Auswertprotokoll

Datum: 28.01.2019 Uhrzeit: 17:21:19

Kurve von Datei: 90A-SiC-MOSFET.dat

Spannung/Temperatur-Umrechnung:
Tabelle von Datei: 90A-SiC-MOSFET.pk1

Verlustleistung (therm. Gleichgewicht) = 100,011W

Ta(Meßk.) = 6,37°C                    Ta(Auswertk.) = 6,37°C
Tj(Meßk.) = 54,04°C                  Tj(Auswertk.) = 54,10°C

Rthja(Meßk.) = 0,476703K/W      Rthja(Auswertk.) = 0,477240K/W
Rthca(Meßk.) = 0,167682K/W      Rthca(Auswertk.) = 0,167682K/W
Rthjc(Meßk.) = 0,309022K/W      Rthjc(Auswertk.) = 0,309559K/W

Erster Meßpunkt = 9,5400e-06s,   letzter Meßpunkt = 3,0000e01s

Partialbruch-Netzwerk (Foster):
Rj, Cj, und Tau-Werte ab t(0)
Rj (K/W)            Cj (Ws/K)           Tau (s)
0,005112101      0,017681602      0,000090390
0,058032216      0,016462422      0,000955351
0,063596560      0,061387473      0,003904032
0,107753821      0,224079046      0,024145373
0,115536616      0,966232553      0,111635240
0,102589523      4,609384487      0,472874558
0,023241496      92,38472272      2,147159208
0,001378006      8363,157546      11,52447732

äquivalentes Kettenbruch-Netzwerk (Cauer):
Rj, Cj, und Tau-Werte ab t(0)
Rj (K/W)            Cj (Ws/K)           Tau (s)
0,027981337      0,007177932      0,000200848
0,081157047      0,007010224      0,000568929
0,076992853      0,057176949      0,004402216
0,118928719      0,178525533      0,021231813
0,102076545      1,043926870      0,106560448
0,056742233      7,099203403      0,402824655
0,012545742      162,8499781      2,043073737
0,000815863      13914,44479      11,35228689

Vom Steuerprogramm erzeugte Protokolldatei 90A-SiC-MOSFET.pk1 Vom Auswertprogramm erzeugte Protokolldatei 90A-SiC-MOSFET.pk2

Die aufgenommene Usd-Kurve nach Abschalten des Laststromes bei einem Messstrom von 46mA

Aus der Usd-Kurve und den Kalibrierwerten (Datei 90A-SiC-MOSFET.pk1) umgerechnete T(Junction-Ambient)-Abkühlkurve

Gemessene Abkühlkurve ΔTja (Meßkurve blau) im Vergleich zum Auswertergebnis (Auswertkurve rot) aus der Partialbruch-Netzwerk-Tabelle

(Datei 90A-SiC-MOSFET.pk2)

Zth-Diagramm: Zth=f(tp), Parameter D=tp/T

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