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《熱阻和結(jié)溫詳細(xì)概念和設(shè)計指導(dǎo).doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、結(jié)溫（junctiontemperature）結(jié)溫（junctiontemperature）是處于電子設(shè)備中實際半導(dǎo)體芯片（晶圓、裸片）的最高溫度。它通常高于外殼溫度和器件表面溫度。結(jié)溫可以衡量從半導(dǎo)體晶圓到封裝器件外殼間的散熱所需時間以及熱阻。2最高結(jié)溫最高結(jié)溫會在器件的datasheet數(shù)據(jù)表中給出，可以用來計算在給定功耗下器件外殼至環(huán)境的熱阻。這可以用來選定合適的散熱裝置。如果器件工作溫度超過最高結(jié)溫，器件中的晶體管就可能會被破壞，器件也隨即失效，所以應(yīng)采取各種途徑降低工作溫度或是讓結(jié)溫產(chǎn)生的熱量盡快散發(fā)至環(huán)境中。結(jié)溫為：熱阻×輸入電力+環(huán)境溫度,因此如果提高接合溫度的最大額定
2、值,即使環(huán)境溫度非常高,也能正常工作。一個芯片結(jié)溫的估計值Tj，可以從下面的公式中計算出來：Tj=Ta+(RθJA×PD)Ta=封裝的環(huán)境溫度(ºC)RθJA=P-N結(jié)至環(huán)境的熱阻(ºC/W)PD=封裝的功耗(W)3降低結(jié)溫的途徑1、減少器件本身的熱阻；2、良好的二次散熱機構(gòu)；3、減少器件與二次散熱機構(gòu)安裝介面之間的熱阻；4、控制額定輸入功率；5、降低環(huán)境溫度；熱阻thermalresistance熱量在熱流路徑上遇到的阻力，反映介質(zhì)或介質(zhì)間的傳熱能力的大小，表明了1W熱量所引起的溫升大小，單位為℃/W或K/W。用熱功耗乘以熱阻，即可獲得該傳熱路徑上的溫升?？梢杂?/p>
3、一個簡單的類比來解釋熱阻的意義，換熱量相當(dāng)于電流，溫差相當(dāng)于電壓，則熱阻相當(dāng)于電阻。熱阻Rja：芯片的熱源結(jié)（junction）到周圍冷卻空氣（ambient）的總熱阻，乘以其發(fā)熱量即獲得器件溫升。熱阻Rjc：芯片的熱源結(jié)到封裝外殼間的熱阻，乘以發(fā)熱量即獲得結(jié)與殼的溫差。熱阻Rjb：芯片的結(jié)與PCB板間的熱阻，乘以通過單板導(dǎo)熱的散熱量即獲得結(jié)與單板間的溫差。熱阻公式一般，熱阻公式中，Tcmax=Tj-P*Rjc的公式是在假設(shè)散熱片足夠大而且接觸足夠良好的情況下才成立的，否則還應(yīng)該寫成Tcmax=Tj-P*(Rjc+Rcs+Rsa).Rjc表示芯片內(nèi)部至外殼的熱阻，Rcs表示外殼至散熱
4、片的熱阻，Rsa表示散熱片的熱阻，沒有散熱片時，Tcmax=Tj-P*(Rjc+Rca)。Rca表示外殼至空氣的熱阻.一般使用條件用Tc=Tj-P*Rjc的公式近似。廠家規(guī)格書一般會給出Rjc，P等參數(shù)。一般P是在25度時的功耗.當(dāng)溫度大于25度時，會有一個降額指標(biāo)。實例舉個實例：一、三級管2N5551規(guī)格書中給出25度（Tc）時的功率是1.5W(P)，Rjc是83.3℃/W。此代入公式有：25=Tj-1.5*83.3，可以從中推出Tj為150度。芯片最高溫度一般是不變的。所以有Tc=150-Ptc*83.3，其中Ptc表示溫度為Tc時的功耗.假設(shè)管子的功耗為1W，那么，Tc=150
5、-1*83.3=66.7度。注意，此管子25度（Tc）時的功率是1.5W，如果殼溫高于25度，功率就要降額使用.規(guī)格書中給出的降額為12mW/度（0.012W/度）。我們可以用公式來驗證這個結(jié)論.假設(shè)溫度為Tc，那么，功率降額為0.012*(Tc-25）。則此時最大總功耗為1.5-0.012*(Tc-25）。把此時的條件代入公式得出：Tc=150-（1.5-0.012*(Tc-25））×83.3，公式成立.一般情況下沒辦法測Tj，可以經(jīng)過測Tc的方法來估算Ttj，公式變?yōu)椋篢j=Tc+P*Rjc。同樣以2N5551為例.假設(shè)實際使用功率為1.2W，測得殼溫為60度，那么：Tj=60+
6、1.2*83.3=159.96此時已經(jīng)超出了管子的最高結(jié)溫150度了！按照降額0.012W/度的原則，60度時的降額為（60-25）×0.012=0.42W,1.5-0.42=1.08W.也就是說，殼溫60度時功率必須小于1.08W，否則超出最高結(jié)溫.假設(shè)規(guī)格書沒有給出Rjc的值，可以如此計算：Rjc=(Tj-Tc)/P，如果也沒有給出Tj數(shù)據(jù)，那么一般硅管的Tj最大為150至175度.同樣以2N5551為例。知道25度時的功率為1.5W，假設(shè)Tj為150，那么代入上面的公式：Rjc=（150-25）/1.5=83.3如果Tj取175度則Rjc=（175-25）/1.5=96.6所以
7、這個器件的Rjc在83.3至96.6之間.如果廠家沒有給出25度時的功率.那么可以自己加一定的功率加到使其殼溫達(dá)到允許的最大殼溫時，再把數(shù)據(jù)代入：Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P有給Tj最好，沒有時，一般硅管的Tj取150度。補充說明我還要作一下補充說明。可以把半導(dǎo)體器件分為大功率器件和小功率器件。1、大功率器件的額定功率一般是指帶散熱器時的功率，散熱器足夠大時且散熱良好時，可以認(rèn)為其表面到環(huán)境之間的熱阻為0，所以理想狀態(tài)時殼溫即等于環(huán)境溫度.功率器
