一种并联碳化硅MOSFET均流筛选方法

本技术涉及，具体涉及一种并联碳化硅mosfet均流筛选方法。

背景技术：

1、由于碳化硅优越的材料性能，与硅基绝缘栅双极晶体管相比，碳化硅基功率金属氧化物半导体场效应管具有更低的开关损耗、更高的工作频率、更快的开关速度等优点，这些特性使得碳化硅mosfet广泛地应用于各类高频和高容量的电力电子变换器。

2、然而，对于大容量应用如电动汽车和光伏而言，单个功率器件的电流容量不大，不能满足系统对大电流的需求，因此亟需并联多个分立器件或模块以突破电流瓶颈。对于多芯片并联应用，电流分配不均衡一直是一个重要的问题。由于碳化硅mosfet中sic/sio2体系的界面态密度显著高于si/sio2体系，而碳化硅材料又具有较低的势垒高度。当器件长期受到高温和电场应力时，在并联模块中，器件之间的退化程度存在离散性，会引起并联电流不均衡。电流不平衡通常分为静态不平衡和瞬态不平衡；其中瞬态电流分布不均匀会导致器件电流超调，造成超出安全操作区域的风险。此外，电流分配差异也会导致并联器件之间的温升不一致，从而可能诱发热失控的情况。

3、近些年来，许多学者都对并联器件电流分流的影响因素进行了探究，影响因素主要分为器件参数、功率回路参数和驱动回路参数三类。其中器件参数对并联器件电流分流的影响虽然研究较多，但仍存在一些缺点。许多学者针对初始阈值电压失配对并联器件电流分流的影响进行了研究，并据此提出了筛选阈值电压接近的芯片进行并联，以减少初始阈值电压差对并联分流影响的方法。这种分类虽然有效，但基于器件参数保持不变的假设，这在实践中是不合理的，电应力与热应力会导致器件栅极氧化层发生老化，进而改变器件参数。现有主流并联器件筛选方案仅依托初始阈值电压、转移特性等静态参数，或仅补充短期老化后的阈值漂移量开展聚类分选，无法完整表征器件长期并联运行下的动态均流演化规律，导致分选匹配效果存在明显局限性。

技术实现思路

1、本技术针对现有技术存在的问题，提供了一种同时纳入栅氧老化诱发的阈值电压漂移与

ciss-

vg曲线偏移两类退化特征的并联碳化硅mosfet均流筛选方法，克服现有研究仅单独分析单一参数影响的局限，分选匹配效果好，经筛选后碳化硅mosfet退化程度离散性低，并联使用且在长期受到高温和电场应力时，可以降低并联电流不均衡，以及因瞬态电流分布不均匀导致的器件电流超调，降低器件超出安全操作区域的风险，同时降低并联器件因电流分配差异导致的温升不一致、而诱发热失控的风险。

2、为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种并联碳化硅mosfet均流筛选方法，获取待筛选器件集，待筛选器件集表征待筛选的碳化硅mosfet的集合；分别获取使用工况、电压区间和距离阈值；

3、分别获取待筛选器件集中每个器件的阈值电压和容压曲线，容压曲线表征栅极输入电容随栅极电压变化的曲线；

4、在待筛选器件集中基于电压区间筛选阈值电压、以及基于距离阈值筛选容压曲线获得分类筛选器件集；

5、基于分类筛选器件集分别获取每个器件的阈值电压变化量和容压曲线变化量，阈值电压变化量表征器件老化状态与未老化状态的阈值电压的差值，容压曲线变化量表征器件老化状态与未老化状态的容压曲线的平均偏移量；

6、基于使用工况、阈值电压变化量和容压曲线变化量，采用聚类分析对分类筛选器件集中的器件进行分类获得并联器件组。

7、在其中一些实施例中，电压区间包括第一电压区间和第二电压区间，第二电压区间位于第一电压区间内；距离阈值包括第一距离阈值和第二距离阈值，第二距离阈值小于第一距离阈值；

8、在待筛选器件集中基于电压区间筛选阈值电压、以及基于距离阈值筛选容压曲线获得分类筛选器件集，包括：

9、分别获取待筛选器件集中每个器件的第一阈值电压和第一容压曲线，第一阈值电压表征未老化状态下的阈值电压，第一容压曲线表征未老化状态下的容压曲线；

10、在待筛选器件集中基于第一电压区间筛选第一阈值电压、以及基于第一距离阈值筛选第一容压曲线、并取交集获得中间筛选器件集；

11、分别对中间筛选器件集中每个器件施加短期栅极应力、并获取每个器件的第二阈值电压和第二容压曲线，第二阈值电压表征施加短期栅极应力后的阈值电压，第二容压曲线表征施加短期栅极应力后的容压曲线；

12、在中间筛选器件集中基于第二电压区间筛选第二阈值电压、以及基于第二距离阈值筛选第二容压曲线、并取交集获得分类筛选器件集。

13、在其中一些实施例中，基于分类筛选器件集分别获取每个器件的阈值电压变化量，包括：

14、在分类筛选器件集中，将每个器件的第二阈值电压与第一阈值电压之差作为对应器件的阈值电压变化量。

15、在其中一些实施例中，基于分类筛选器件集分别获取每个器件的容压曲线变化量，包括：

16、在分类筛选器件集中，将每个器件的第二容压曲线相对于第一容压曲线的平均偏移量作为对应器件的容压曲线变化量。

17、在其中一些实施例中，第一电压区间的范围包括0.1v~0.3v。

18、在其中一些实施例中，第二电压区间的范围包括0.001v~0.2v。

19、在其中一些实施例中，第一距离阈值为0.01。

20、在其中一些实施例中，第二距离阈值为0.002。

21、在其中一些实施例中，基于使用工况、阈值电压变化量和容压曲线变化量，采用聚类分析对分类筛选器件集中的器件进行分类获得并联器件组，包括：

22、基于分类筛选器件集、阈值电压变化量和容压曲线变化量生成样本数据集，样本数据集表征样本数据的集合，每个器件的阈值电压变化量和容压曲线变化量作为一个样本数据；

23、将分类筛选器件集中每个样本数据均作为一个初始簇；

24、将初始簇作为当前簇；

25、分别计算任意两个当前簇之间的欧式距离获得簇间距离；

26、将簇间距离差值最小对应的当前簇进行合并获得更新簇和当前聚类谱系树；

27、判断更新簇的数量是否为1；

28、当更新簇的数量不为1时，将更新簇作为当前簇，并重复执行分别计算任意两个当前簇之间的欧式距离获得簇间距离；

29、当更新簇的数量为1时，将当前聚类谱系树作为输出聚类谱系树；

30、基于使用工况获得阈值电压变化量步长和容压曲线变化量步长；

31、根据阈值电压变化量步长和容压曲线变化量步长获得合并距离阈值；

32、根据合并距离阈值横切输出聚类谱系树获得至少一个并联器件组。

33、在其中一些实施例中，基于使用工况、阈值电压变化量和容压曲线变化量，采用聚类分析对分类筛选器件集中的器件进行分类获得并联器件组，包括：

34、基于使用工况获得阈值电压变化量步长和容压曲线变化量步长；

35、根据阈值电压变化量步长和容压曲线变化量步长获得合并距离阈值；

36、基于分类筛选器件集、阈值电压变化量和容压曲线变化量生成样本数据集，样本数据集表征样本数据的集合，每个器件的阈值电压变化量和容压曲线变化量作为一个样本数据；

37、将分类筛选器件集中每个样本数据均作为一个初始簇；

38、将初始簇作为当前簇；

39、分别计算任意两个当前簇之间的欧式距离获得簇间距离；

40、判断任意簇间距离是否均大于合并距离阈值；

41、当任一簇间距离不大于合并距离阈值时，将欧式距离差值最小的当前簇进行合并获得更新簇将更新簇作为当前簇，并重复执行分别计算任意两个当前簇之间的欧式距离获得簇间距离；

42、当任意簇间距离均大于合并距离阈值时，将当前簇对应的器件的组件作为并联器件组。

43、相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：

44、1.本技术在并联碳化硅mosfet均流筛选时同时纳入栅氧老化诱发的阈值电压漂移与

ciss-

vg曲线偏移两类退化特征，克服现有研究仅单独分析单一参数影响的局限，并联器件之间的退化程度离散性低，分选匹配效果好。

45、2.采用本技术所提并联碳化硅mosfet均流筛选方法获得的并联器件在并联应用时，在长期受到高温和电场应力时，可以降低并联电流不均衡，以及因瞬态电流分布不均匀导致的器件电流超调，降低器件超出安全操作区域的风险，同时降低并联器件因电流分配差异导致的温升不一致、而诱发热失控的风险。