那么实际应用中如何估算器件的大概测试温升和温度(哈哈,还在摸索中……)
结温Tj:电子设备中半导体器件的实际工作温度,实际上比器件封装外壳温度高。
IGBT散热:通过铜底板传导至散热器,散热方向上的热阻越小越好,以用高热导率
的高导热陶瓷材料,或者同时通过焊接工艺技术增强散热器的导热可靠性。
先了解下概念
1.
结温=环境温度+热阻*输入功率(Tj=Ta+Rθja*Pdiss)
结温Tj (℃):芯片主要热源;Ta (℃):芯片环境温度;Pdiss (W):器件总功耗
Rθja (℃/W):热阻值,与散热效率相关;热阻值小,散热效率高;热阻值大,散热效率低。
Rθjc是与外壳表面之间的热阻,适用于芯片的散热功率,通过器件封装的单表面(壳体顶部或底部)传导。
Rθja 是对环境的热阻,总热量分布的空气中,适用于封装体传导
2.(图一)
还有一个参数不容忽视——Tcase,芯片的贴面温度,虽然Tcase与结温相差几度,通常比结温低
3.
结温范围(一般规定):
消费级Si芯片产品--结温范围0℃-70℃
工业级Si芯片产品--结温范围-20℃-85℃
军/车规级Si芯片产品--结温范围-40℃-125℃
结温降额等级:(图2)
最高结温:
Si器件最高结温为150℃~200℃,SiC器件最高结温为175℃,Ge器件最高结温为85℃~125℃,
LED最高结温125℃,普通SCR最高结温125℃,高温SCR最高结温150℃,IGBT2最高结温125℃
IGBT3/4最高结温150℃,IGBT5最高结温175℃
4.
实际上应用中最终测试到的可能是表面的壳温(热电偶测量到表面温度,红外热成像测量到芯片最高温度),但又不是单纯的壳温,受到不同传导方向的温度影响,得出不同的温度、温升,这虽然可能测试出来温度,并不是想要的温度。
现在也有另一种概念来呈现芯片封装热指标——热表征参数(ΨJT&ΨJB)
相应的结温计算:
5.试验现象和数据分析(热电偶测量)
根据以往经历的实验数据,分析得出电子器件温升值通常为定值(固定一定范围的值,误差很小),不受实验环境变化影响,即使有散热风扇、风道参与影响,在同等条件下单一差异的,电子器件温升的值都基本维持一定范围,数值误差范围0℃-3℃。