半导体电路集成电路中,器件的结温是由什么决定的

半导体电路集成电路中,器件的结温是由什么决定的,第1张

半导体器件产生的热量来源于芯片的功耗,热量的累积必定导致半导体结点温度的升高,随着结点温度的提高,半导体器件性能将会下降,因此芯片厂家都有规定半导体器件的结点温度。在普通数字电路中,由于低速电路的功耗较小,在正常的散热条件下,芯片的温升不会太大,所以不用考虑芯片的散热问题。而在高速电路中,芯片的功耗较大,在正常条件下的散热不能保证芯片的结点温度不超过允许工作温度,因此需要考虑芯片的散热问题。半导体电路集成电路中,器件的结温是由产热与散热的诸因素决定的。

结温是处于电子设备中实际半导体芯片(晶圆、裸片)的最高温度。它通常高于外壳温度和器件表面温度。结温可以衡量从半导体晶圆到封装器件外壳间的散热所需时间以及热阻。\x0d\x0a\x0d\x0a最高结温(Maximum junction \x0d\x0atemperature)\x0d\x0a最高结温会在器件的datasheet数据表中给出,可以用来计算在给定功耗下器件外壳至环境的热阻。这可以用来选定合适的散热装置。如果器件工作温度超过最高结温,器件中的晶体管就可能会被破坏,器件也随即失效,所以应采取各种途径降低结温或是让结温产生的热量尽快散发至环境中。 \x0d\x0a\x0d\x0a结温为:热阻×输入电力+环境温度,因此如果提高接合温度的最大额定值,即使环境温度非常高,也能正常工作。 \x0d\x0a\x0d\x0a一个芯片结温的估计值Tj,可以从下面的公式中计算出来: \x0d\x0a\x0d\x0aTj=Ta+( R θJA × PD ) \x0d\x0a\x0d\x0aTa = 封装的环境温度 ( º C ) \x0d\x0a\x0d\x0aR θJA = P-N结至环境的热阻 ( º C / W ) \x0d\x0a\x0d\x0aPD = 封装的功耗 (W)

晶闸管也叫可控硅,是一种双极型半导体器件。现在的晶闸管一般是由硅材料制造的。晶闸管具有三个PN结。PN结是半导体的一个重要概念,它是P型半导体和N型半导体结合的地方形成的一个势垒区,具有单向导电性,它是半导体器件工作的主要凭据。半导体器件工作时,由于载流子(电子和空穴)的运动,PN结会发热造成温度上升。这时候PN结的温度就叫结温。当PN的结温高到一定的温度时,因为P型和N型半导体的变化会使PN结的势垒区消失,也就是使得半导体器件失去其正常的功能。这时候的结温就叫半导体器件的最高结温。对硅材料半导体来说,最高结温一般在150度左右。对大功率的半导体器件,为了工作的更可靠,一般到要想办法提高它的散热性能(比如加装散热片等),尽量降低其结温,避免超过最高结温而不能正常工作。注意,结温和半导体器件的外表温度是不同的,前者要比后者高。


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