(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910127850.0
(22)申请日 2019.02.20
(71)申请人 华中科技大学
地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路
1037号
(72)发明人 刘文中　凌子文　杜中州　皮仕强　
(74)专利代理机构 华中科技大学专利中心
42201
代理人 李智　曹葆青
(51)Int.Cl.
G01R 31/26(2014.01)
(54)发明名称
一种基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法
(57)摘要
本发明公开了一种基于磁纳米粒子的IGBT
结温测量方法，包括：将磁纳米粒子布置在IGBT
芯片外壳背部的中心区域，构建IGBT结、IGBT芯
片外壳与工作环境的二阶传热模型；构建均匀的
交流激励磁场，将带有磁纳米粒子的IGBT芯片放
置于所述磁场后，提取磁纳米粒子响应信号的一
次谐波幅值；根据一次谐波幅值，计算IGBT芯片
外壳背部温度；根据IGBT芯片外壳背部温度、工
作环境温度和二阶传热模型，计算IGBT结温。

本
发明使磁纳米粒子接近IGBT结处，提高IGBT结温
测量的精度；利用磁纳米粒子磁化强度的温度敏
感特性，测量磁纳米粒子交流磁化强度的一次谐
波幅值，得到外壳背部温度，无需破坏IGBT芯片
的现有封装，实现非侵入式温度测量；通过二阶
热容热阻传热模型，
实现IGBT结温的实时测量。

权利要求书2页 说明书7页 附图5页CN 109946578 A 2019.06.28
C N 109946578
A
1.一种基于磁纳米粒子的IGBT结温测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1.将磁纳米粒子布置在IGBT芯片外壳背部的中心区域，构建IGBT结、IGBT芯片外壳与工作环境的二阶传热模型；
S2.构建均匀的交流激励磁场，将带有磁纳米粒子的IGBT芯片放置于所述磁场后，提取磁纳米粒子响应信号的一次谐波幅值；
S3.根据提取到的一次谐波幅值，计算IGBT芯片外壳背部温度；
S4.根据计算得到的IGBT芯片外壳背部温度、工作环境温度和二阶传热模型，计算IGBT 结温。

2.如权利要求1所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，所述磁纳米粒子的粒径为5～30nm。

3.如权利要求1所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，IGBT芯片的传热模型看作R1和C1组成的一阶RC网络，散热片看作R2和C2构成的一阶RC网络，从而构建二阶传热模型。

4.如权利要求3所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，
所述二阶模型的状态方程为：其中，T j 为IGBT结温，T c 为外壳背部温度，T a 为工作环境温度，I为IGBT耗散功率，t为时间。

5.如权利要求3所述的IGBT结温测量方法，其特征在于，IGBT结温T j 的阶跃响应方程如
下：
IGBT芯片外壳背部温度T c
的阶跃响应方程如下：
权　利　要　求　书1/2页2CN 109946578 A。