功率器件结暖和壳顶温度差别阐发-KIA MOS管

开关电源、机电驱动和一些电力电子变更器凡是会利用功率器件，在设想进程中要丈量功率MOSFET或IGBT结温，保障其在公道宁静的任务规模，因为功率器件结温与其宁静性、靠得住性间接相干。

功率器件的热阻

功率器件散热特征和其热阻特征间接相干，如图1所示。RJC是结到壳（底部铜片）的热阻，若是功率器件底部不铜片，那末便是结到和硅片衬底毗连的管脚的热阻RJL。

功率器件外部热量首要经由进程底部铜片和塑料壳这二条途径散热，RJT为结到塑料壳的热阻，RTA为塑料壳到氛围的热阻，RCA为底部铜片到氛围的热阻。

现实上，因为RJT+RTA远弘远于RJC+ RCA，只要很少局部热量从塑料壳导出，塑料壳顶部温度和结温差值比拟小，现实利用中，红外热成像测温仪丈量功率器件塑料外壳顶温度，凡是把塑料外壳顶的温度类似为器件结温。

为了更加切确获得塑料外壳顶温度和现实器件结温的差别，利用尝试丈量体例，停止定量阐发，同时，研讨塑料外壳封装范例和芯片尺寸巨细，对温度差别的影响。

图1 功率器件的热阻

图2 红外热成像仪丈量温度

芯片结温校核曲线丈量

功率器件外部凡是会有寄生PN结二极管，如功率MOSFET反并联寄生体二极管，就相称于一个温度传感器，必然温度对应着必然二极管压降。每一个硅器件都对应着特定的校准曲线。

一旦肯定，在静态前提下，能够丈量功率器件外部寄生二极管的压降，经由进程校核的结温曲线，获得响应的外部芯片结温。

将热电偶装置在器件底部袒露铜皮上，而后将器件放在搅动热液体油中，器件热均衡后，全部器件温度会坚持分歧；而后，器件寄生体二极管流过牢固的小电流，电流巨细为10mA，丈量寄生体二极管正向压降VF；

同时，经由进程热电偶丈量器件底部袒露铜皮温度，也便是结温，就能够获得器件寄生体二极管正向压降VF和结温变更的校核曲线。

注重到，器件热均衡后，坚持稳态时，器件的全体温度都不异。在油温度低于100度时，能够同时利用温度计进一步校核油的温度和热电偶丈量温度，让它们坚持分歧。校核时，温度计尽能够接近器件。丈量器件寄生二极管压降时，利用KELVIN毗连法。

图3 VF和结温校核曲线，IF=10mA

器件塑料外壳顶部温度和芯片结温丈量

器件塑料外壳顶温度和芯片结温丈量体系的表示图，如图4所示，每一个器件别离装置在差别焊盘铜皮尺寸的PCB板上，如图6所示，PCB为2层板，覆铜厚度2OZ。

图4 丈量体系的表示图

图5 器件装置的PCB

丈量的步骤以下：

（1）将器件装置在PCB板上，设定功率回路的电流值，如1A，连通功率回路和丈量回路，器件寄生体二极管中经由进程约1A电流，寄生体二级管的功耗加热器件，利用红外热成像测温仪，丈量器件塑料外壳顶部温度，当其温度不变后，记实响应功耗和对应的器件塑料外壳顶温度。

（2）断开步骤1中功率回路，仅坚持10mA丈量回路的连通，10mA电流持续流过器件寄生体二极管，丈量寄生体二极管的电压，在器件的结温校核曲线中，由二极管的电压获得响应的芯片结温。凡是，此进程的丈量时候很是短，同时因为器件热容的影响，外部芯片结温根基不会下降。

（3）转变功率回路的电流值，反复步骤1和步骤2，实现器件的丈量。

小结：

（1）芯片塑料壳顶部和结温的差别，受封装影响大，差别封锁范例、差别外壳资料等身分城市影响到这个差值。顶部塑料壳越厚，温差越大。

（2）贴片范例封装，芯片塑料壳顶部和结温的温差，经历值凡是取5-10℃摆布。

（3）一样情况温度前提下，热阻RJA（结到情况）跟着结温的增添而增大，热阻RJT（结到顶部）跟着结温的增添而减小。

（4）芯片塑料壳顶部和结温的差别，跟着情况温度的增添而减小。

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