Das gibt es viele Weg, mal einfach und nur grob, mal aufwändig dafür
präzise.
Die Sperrschichttemperatur kann man IMHO recht genau bestimmen, wenn man
die Temperatur direkt am Kühlkörper des MOSFETs messen kann. Dann kann
man über die hoffentlich bekannte Verlustleistung und den
Wärmewiderstand auf die Sperrschicht hochrechnen. Nachteil: Man muss an
der zentralen Stelle, wo die Wärme auf den Kühlkörper übergeht, den
Sensor anbringen. Nicht einfach.
Eine andere Methode arbeitet "rückwärts". Man bestimmt im realen Aufbau
die Temperatur des Halbleitergehäuses, das kann ruhig der Kunststoffteil
sein, indem man durch den MOSFET rückwärts eine definierte Leistung
einspeist. Die Bodydiode verheizt diese. Damit kann man auch später im
realen Aufbau die Korellation zwischen Temperatur und Verlustleistung
herstellen. Will man dann noch exakt die Sperrschichttemperatur wissen,
muss man die Flußspannung der Bodydiode messen. Dazu schaltet man kurz
(<<1s) den Laststrom zur Erwärmung auf einen konstanten Messtrom von
beispielsweise 1mA um (Konstantstromquelle!) und misst die
Flußspannung. Die kann man einfach über die thermische Kennlinie der
Diode auf die Temperatur umrechnen, so um die -2mV/K. Das ist aber nur
grob, denn jeder Dioden/MOSFET Typ hat einen andernen Koeffizienten.
Die Rückrechung auf die Temperatur kann man genau nur nach einer
Kalibrierung machen. D.h. man legt das Bauteil in den Wärmeofen und
lässt es temperieren und misst die Flussspanunung in Abhängigkeit der
Umgebungstemperatur, natürlich auch wieder mit dem konstanten Messtrom.
Über diese Kennlinie kann man sehr genau die Sperrschichttemperatur
ermitteln.
Mit der Methode haben wir schon verschiedene Baugruppen auf ihr
Kühlverhalten hin untersucht. Erst in den Klimaschrank, Kennlinie
ausmessen. Dann inverse Speisung von aussen und Messung der
Flussspannung. Damit kann man recht genau den realen
Gesamtwärmewiderstand von der Sperrschicht der Leistungshalbleiter zur
Rest der Welt messen.
MfG
Falk
