[发明专利]电装置及用于制造电装置的方法以及用于车辆的控制装置

说明书

本发明提出半导体结构元件(10)，尤其功率MOSFET，它具有源极接通部(12)，漏极区域(14)及场板(20)，其中为了测量漏极与场板(20)之间的电容量设有与场板(20)电连接的场板端子(26)。场板(20)与源极接通部(12)无电连接。求取的电容量C_ds可被换算成通过半导体结构元件(10)流过的电流I_ds。还提出了用于测量从半导体结构元件(10)的源极到漏极的电流的方法，其中由激励及测量电路(28)在场板端子(26)上施加小激励电压及由系统响应求取电流强度I_ds。此外还提出具有所述的半导体结构元件(10)的用于车辆的控制装置。

技术领域

本发明涉及一种电装置，优选地涉及一种功率MOSFET元件，还涉及一种用于制造电装置的方法以及一种用于车辆的控制装置。

背景技术

在例如用于马达操控的功率电子系统中，用于系统调节的相电流具有决定性的作用。在开关过程期间过高的电流可导致元件击穿并可导致其损坏。因此在许多情况下例如通过分路器(Shunt)来测量电流。如果借助分路器测量相电流，则为此需要在DBC(DirectBonded Copper：直接敷铜板)上或在冲压格栅(Stanzgitter)上的附加面积。此外与分路器一起需要另一部件，这也引起成本的增加。

因此发展出一些思路：直接在载流的半导体上测量电流。例如由US2008/0088355A1公知了：将一些晶体管单元与功能负载区域分开并且这些所谓“传感区域”仅用于确定流过晶体管的电流。

另一可能性在于：不仅精确地测量栅极电压而且精确地测量漏极电压。与结构元件的特性曲线一起同样可以确定电流。这些方法的问题在于：通过结构及连接技术(AVT)上的例如基于垂直损伤(Lotzerrüttung)随时间可能出现的变化，芯片接通电阻(Chip-On-Widerstand)(R_on)随着时间而改变。精确的电流测量则不再可能实现。

发明内容

根据本发明提供一种电装置，所述电装置包括半导体结构元件和测量电路，该半导体结构元件具有半导体衬底、至少一个源极元件、至少一个漏极元件、至少一个栅极元件及至少一个场板。根据本发明的半导体结构元件的特征在于：至少一个场板与至少一个源极元件电绝缘并且可由该半导体结构元件的外部通过场板端子电接通。

该半导体结构元件例如可以是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管，英语：Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)。该半导体衬底例如可以是硅、另一半导体衬底或绝缘体上硅(Silicon-on-Insulator：SOI)衬底。

场板及其在半导体结构元件中的使用已由现有技术普遍公知。场板涉及与有源半导体区电绝缘的、通常与源极电极短接的、由导电材料——如金属或多晶硅构成的元件。场板通常在空间上紧邻飘移区。场板用于飘移区中的电荷补偿并且通过场板的掺杂来影响飘移区中的载流子浓度。场板能够实现飘移区中的较高掺杂，这使结构元件在接通状态中的电阻下降，但同时维持高的击穿电压，这对于半导体结构元件的可靠运行是必需的。

根据本发明的半导体结构元件尤其适合于实现车辆的控制装置。

根据本发明的用于测量从半导体结构元件的源极到漏极的电流的方法基本上包括以下步骤：

a.通过将电压施加到与场板相连接的场板端子上来激励半导体结构元件的场板，

b.求取半导体结构元件的场板与半导体结构元件的漏极元件之间的取决于时间的电容C_ds，

c.借助所求取的电容C_ds求取在该半导体结构元件的源极元件与漏极元件之间流动的电流I_ds。

本发明的优点