新闻动态   News
你的位置: > 技术

【原创分享】mos管的热阻

时间:2024-07-25 00:07:07  来源:  作者: 点击统计:

电子产品里面半导体器件是非常常见的,半导体器件的应用是会产生热量的,比如说我们的手机芯片在玩游戏的时候发热比较厉害,如果温度高了手机可能会死机等,为了不让手机死机,工程师们就只能解决功耗与扇热的问题,那么功耗与散热的问题就需要关注一个叫热阻的东西。

经常查看半导体的规格书的时候,几乎都会有关于热阻的参数,经常看到的是Rja,Rjc,Rjb这三个参数,对于这三个参数很多人都搞不清楚,在实际运用中不知道用那一个参数来计算。

首先我们先来了解几个基本概念。

Ta(Temperature Ambient)环境温度Tc(Temperature Case )  外壳温度Tj(Temperature Junction) 结点温度Ta 环境温度就是指开关管的周围环境温度,一般规格书里面给出来的都是25℃一个我们的电子产品里面经常会用到的室温环境温度。

Tc 外壳温度就是指半导体器件的封装表面的温度,而对于MOSFET我们经常看到有塑封与铁封的封装,如果是铁封的封装这个TC一般都是指可以靠散热器的一面金属片上的温度,这个温度一般我们都能测试到。

Tj 结点温度是指半导体的内部晶圆的温度。

规格书上的Rja、Rjc、Rjb的概念。

Rja是指半导体晶圆到环境的总热阻,就是结点到环境温度的热阻Rjc是指半导体晶圆到外壳的的热阻。

Rjb是指半导体晶圆到PCB的总热阻。

知道Rja,Rjc,Rjb的概念后,在实际的应用中就知道怎么去应用了,对于开关电源中的半导体比如二极管,三极管,MOSFET等通过电流就会有损耗产生,有损耗产生就会发热,热量是由晶圆内部向外传导的,晶圆的温度是最高的,所以功率半导体器件经常要去计算最大温度,因为晶圆温度是不能超过最大的结点温度,一般半导体的结点温度在规格书里面会给出来是150℃。

那么不同封装的半导体计算时用的不一样,比如To-220封装的mos管,如果不用散热器的情况,就是晶圆通过外壳向周围的空气散热,所以计算温度的时候就用Rja,计算公式是Ta=Tj-P×Rja,如果MOS管的总损耗是知道,那就能计算出晶圆的温度是多少,比如Rja 是62℃/W  如果损耗是1.2W 环境温度是65℃,那么MOSFET的结温是多就可以计算出来了,Tj=Ta+P×Rja=65℃+1.2×62℃/W=139.4℃反过来结温是不能超150℃,如果最大环境温度是65℃,没有加散热器的情况,Rja=62℃/WMOS管上的最大损耗  P≤(Tj-Ta)/Rja=1.37W, 通过计算最大损耗不能超过1.37W。

如果是加散热器的要分两种情况:1、加的散热器非常大并且接触足够良好接触热阻非常小可以忽略,Tj=Tc+P×Rjc 那么这个时候的TC就是半导体的外壳表面的温度。

Rjc=0.6℃/W,如果测试外壳温度是25℃,那么最大的功率P=(Tj-Ta)/Rjc= (150-25)/0.6=208W,这个在规格书里面有标注最大功率就是这样计算出来的。

下面我们来看降额曲线图我们看降额曲线图,外壳温度在25℃以上功率就开始降额了,这个降额曲线图是根据最大结温150℃与Rjc与外壳表面温度Tc的关系,最大功率是208W  Rjc是0.6℃/W  降额曲线图的公式  P=(Tj-Tc)/Rjc  Ta≥25℃  ,P=Pmax  Tc<25℃。

2、加了散热器但是散热器是有限的情况,并且接触MOSFET与散热器接触是有热阻的情况,这种情况下  Tj=Ta+P×(Rjc+Rcs+Rsa)  ,这里的Rcs 是指MOS管与散热器接触的热阻,Rsa是散热器对环境温度热阻。

而实际用于中我们经常是散热器有限,接触的时候经常是有绝缘片的,所以我们在高温里面测试开关管的温度的时候,经常是要求最高温度在120℃-130℃,因为这里Rjc+Rcs+Rcs>0.6℃W的原因。

如果表面温度高了,里面的结温就会超过150℃。

  • 20KW双向充电桩电源模块
    0KW双向充电桩电源模块一、目标参数体机: 5U*2U*10U (220mm*88mm*440mm)2,功率: ACDC主功率NPC三电平单模块20kw DCDC主功率三电平单模块20kw参数:800V25A/400V50A二、功能要
  • 有奖线上研讨会|业界超强的MPS多相控制器电源方案 助力英特网/物联网腾飞
    有奖线上研讨会|业界超强的MPS多相控制器电源方案 助力英特网/物联网腾飞[复制链接] 芯源系统有限公司(Monolithic Power Systems,简称MPS)是一家全球知名的高性能模拟和混合信号半导体公司,MPS具有三大核心竞争优势:多年来的系统和应用级技术积累、卓越的模拟集成电路设计能力以及自主创新的工艺技术。 这些核心竞争优势使公司...
  • 使用IAR ETM Trace调试功能的要求
    使用IARETMTrace调试功能的要求[复制链接]在某些情况下,应用代码可能突然跑飞或者产生异常中断,此时导致问题的原因可能难以发现。 调试这类问题时,可以考虑使用IAR所支持的ETMTrace调试功能,ETMTrace调试功能可以分析ETM嵌入式跟踪宏单元所记录的跑飞前后一段时间内MCU执行的所有指令,在查找此类复杂问题的原因时非常有帮助。  ...