Zth-Vergleich Heizen SiC-MOS/Bodydiode

Beispiele

Bei der Zth-Messung an einem MOSFET kann man den Prüfling über zwei verschiedene Arten aufheizen. Entweder erfolgt die Stromeinspeisung über den
Drain-Source-Kanal oder über die Bodydiode. Die zwei nachfolgenden Zth-Messungen an einem SiC-MOSFET bei Pv = 800W zeigen den Unterschied.

Stromeinspeisung: Drain-Source-Kanal Stromeinspeisung: Bodydiode

Zth-Messung an einem SiC-MOSFET, Stromeinspeisung über Drain-Source-Kanal

Zth-Steuerprotokoll (1000A-Zth Meßplatz)

Datum: 24.03.2022 Uhrzeit: 11:08:52

Zth-Messung an einem SiC-MOSFET

Heizen: Drain-Source-Kanal
Messen: Bodydiode

Kühlkörper: Flüssigkeitskühler
Kühlmedium: Wasser/Glykol-Gemisch

Datei: SiC-MOSFET=800W.dat

Aufheizzeit: 100sec   Abkühl-Meßzeit: 100sec

Pv = 800,552W    Ulast = 1,700V    Ilast = 470,78A

Imess = 0,04616A    Ug = +15V / -10,005V

Abkühlphase:
Kanal 6: Wasserdurchfluß = 10,05l/min

Aufheizphase:
Kanal 6: Wasserdurchfluß = 10,07l/min

Kalibrierwert: T = 20,03°C   U = 2,44870V
Kalibrierwert: T = 58,36°C   U = 2,36164V
Kalibrierwert: T = 96,04°C   U = 2,27374V

Zth-Auswertprotokoll

Datum: 26.03.2022 Uhrzeit: 12:02:50

Kurve von Datei: SiC-MOSFET=800W.dat

Spannung/Temperatur-Umrechnung:
Tabelle von Datei: SiC-MOSFET=800W.pk1

Verlustleistung (therm. Gleichgewicht) = 800,552W

Ta(Meßk.) = 19,99°C                 Ta(Auswertk.) = 20,00°C
Tj(Meßk.) = 95,68°C                  Tj(Auswertk.) = 95,94°C

Rthja(Meßk.) = 0,094550K/W      Rthja(Auswertk.) = 0,094863K/W

Erster Meßpunkt = 2,1000e-05s   letzter Meßpunkt = 1,0000e02s

Partialbruch-Netzwerk (Foster):
Rj, Cj, und Tau-Werte ab t(0)
Rj (K/W)            Cj (Ws/K)           Tau (s)
0,002176061      0,090790395      0,000197565
0,005465413      0,350944562      0,001918057
0,017532561      0,572232992      0,010032710
0,026950943      1,486274984      0,040056513
0,018796475      15,78003076      0,296608949
0,020125561      43,12648053      0,867944598
0,002675084      1402,271352      3,751193161
0,001154304      19279,16664      22,25402102

äquivalentes Kettenbruch-Netzwerk (Cauer):
Rj, Cj, und Tau-Werte ab t(0)
Rj (K/W)            Cj (Ws/K)           Tau (s)
0,004667230      0,061081681      0,000285082
0,015747138      0,150902357      0,002376280
0,022509778      0,358450574      0,008068643
0,018070721      1,873777143      0,033860504
0,024021287      13,01033772      0,312525061
0,007548320      95,00166207      0,717102974
0,001613607      2436,674091      3,931834818
0,000698320      28736,92755      20,06756413

Vom Steuerprogramm erzeugte Protokolldatei SiC-MOSFET=800W.pk1 Vom Auswertprogramm erzeugte Protokolldatei SiC-MOSFET=800W.pk2

Abkühlkurve ΔTja (blau) mit Auswertung von SiC-MOSFET=800W.pk2 (rot)

Zth-Messung an einem SiC-MOSFET, Stromeinspeisung über Bodydiode

Zth-Steuerprotokoll (1000A-Zth Meßplatz)

Datum: 25.03.2022 Uhrzeit: 11:07:54

Zth-Messung an einem SiC-MOSFET

Heizen: Bodydiode
Messen: Bodydiode

Kühlkörper: Flüssigkeitskühler
Kühlmedium: Wasser/Glykol-Gemisch

Datei: Bodydiode=800W.dat

Aufheizzeit: 100sec   Abkühl-Meßzeit: 100sec

Pv = 800,742W    Ulast = 3,955V    Ilast = 202,47A

Imess = 0,04610A    Ug = -10,003V

Abkühlphase:
Kanal 6: Wasserdurchfluß = 10,03l/min

Aufheizphase:
Kanal 6: Wasserdurchfluß = 10,06l/min

Kalibrierwert: T = 20,01°C   U = 2,45039V
Kalibrierwert: T = 59,88°C   U = 2,36088V
Kalibrierwert: T = 96,58°C   U = 2,27470V

Zth-Auswertprotokoll

Datum: 26.03.2022 Uhrzeit: 12:25:51

Kurve von Datei: Bodydiode=800W.dat

Spannung/Temperatur-Umrechnung:
Tabelle von Datei: Bodydiode=800W.pk1

Verlustleistung (therm. Gleichgewicht) = 800,742W

Ta(Meßk.) = 20,01°C        Ta(Auswertk.) = 20,02°C
Tj(Meßk.) = 96,47°C        Tj(Auswertk.) = 96,68°C

Rthja(Meßk.) = 0,095483K/W Rthja(Auswertk.) = 0,095732K/W

Erster Meßpunkt = 2,1000e-05s, letzter Meßpunkt = 1,0000e02s

Partialbruch-Netzwerk (Foster):
Rj, Cj, und Tau-Werte ab t(0)
Rj (K/W)            Cj (Ws/K)           Tau (s)
0,002170139      0,064739312      0,000140493
0,004956391      0,300715118      0,001490462
0,013547666      0,623673105      0,008449315
0,028560182      1,058954561      0,030243935
0,015114689      11,89310581      0,179760593
0,026946168      25,74698348      0,693782541
0,003091441      1040,226575      3,215799441
0,001358444      15882,65669      21,57569241

äquivalentes Kettenbruch-Netzwerk (Cauer):
Rj, Cj, und Tau-Werte ab t(0)
Rj (K/W)            Cj (Ws/K)           Tau (s)
0,004091093      0,046633853      0,000190783
0,013647325      0,140929134      0,001923306
0,024110024      0,314089057      0,007572695
0,016934072      1,400762710      0,023720617
0,021880764      9,585396064      0,209735786
0,012201185      41,10017007      0,501470797
0,001992780      1699,903906      3,387535356
0,000887875      22206,92498      19,71697491

Vom Steuerprogramm erzeugte Protokolldatei Bodydiode=800W.pk1 Vom Auswertprogramm erzeugte Protokolldatei Bodydiode=800W.pk2

Abkühlkurve ΔTja (blau) mit Auswertung von Bodydiode=800W.pk2 (rot)

Achtung: bei der roten Abkühlkurve muss beachtet werden, dass Heizort nicht gleich Messort ist (Heizen: MOS-Kanäle, Messen: pn-Übergang).

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