計算元器件的結溫及熱阻值的分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-01-09
θJA是熱阻的單位，用來表示空氣到結溫的阻值，單位是℃/W或Ｋ/W。做電路設計都需要用到以下的公式來計算元器件的結溫：
TJ=TA+θJA·PH
式子中：TJ表示元器件的結溫，單位是℃；
TA表示環境的溫度，單位是℃；
PH表示元器件的功耗，單位是W；
現在讓我們來仔細研究一下這些參數值，看看它們是如何在數據手冊中欺騙了你這么多年。
首先來看TA。TA是指元器件所處的環境溫度，這個值在半導體制造商處的定義如圖1所示。然而，在實際的產品中是不可能有這樣的環境來滿足TA測試條件的。
在哪里測試TA其實并沒有好的定義，TA不可能是控制器外的空氣溫度，因為元器件的溫度明顯取決于元器件周圍的空氣。
那么，就需要確定測試點離元器件的距離和具體點的位置。但是，在實際的工程中沒有任何一家公司對如何測量給出確切的定義，因而這個值首先就是不確定的。
圖1：半導體制造商關于環境溫度的測試描述。
再看θJA。這是指器件從環境到結溫所處的溫升阻值。和TA的定義類似，這也是一個理想狀態下的值。以TLE42754為例，TLE42754是一顆在汽車電源中廣泛使用的LDO，主要將系統的12V電源轉換成5V。圖2為以TO-252-5封裝為例的TLE42754的熱阻值。
圖2：TLE42754的熱阻值。
TLE42754的熱阻值到底等于多少？以TO-252-5封裝的數據手冊為例，數據手冊中給出了4個值（27℃/W、42℃/W、57℃/W、110℃/W）。這里假設選擇27℃/W為最接近設計實例的情況來計算。
按照12V輸入、5V輸出、最大輸出電流450mA，那么TLE42754的最大功率為3.15Ｗ，溫升約為85℃（27℃/W·3.15W）。但事實真的如此嗎？太簡單的認真，其實可能是錯誤的。
熱阻值在數據手冊的定義為芯片結（junction）到空氣（ambient）的熱阻。當芯片的功耗和環境溫度已知的時候，可以通過公式來計算芯片的結溫。
但數據手冊給出的熱阻，并非在實際工程中會出現的熱阻，例如TLE42754關于27℃/W的條件備注（即圖2的第2條備注）。因而，這又是一個不確定的量。
最后來看TJ結溫。結是晶體管中的術語，當P型半導體和N型半導體形成PN結的時候叫做結。從半導體誕生開始，這個名詞一直沿用至今，從而產生了誤導。
現在的器件上有幾十甚至上百萬個結點在一個核心區域，按照科學嚴謹的稱呼，叫做核心溫度是不是更加貼切和準確呢？
從以上對于計算公式中的三個參數（TA、θJA、TJ）的分析，可以看到，每個參數給出值的同時都帶特定的條件和要求，因而不能簡單的套用公式來給出答案。
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