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功率器件热阻的测量分析

作　者: 滕为荣
导　师: 李富华
学　校: 苏州大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 功率器件结温热阻 Rthja Rthjc
分类号: TN407
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

功率器件是集成电路的重要组成部分,由于自身特点,较大的驱动电流将产生很大的热量。随着温度的升高,器件的可靠性和失效率将大大增加,使用寿命也大大缩短,所以器件的散热能力尤为重要。本文着重讨论了器件表征散热能力的参数:热阻。以MOSFET为例,主要以电学参数法研究了功率器件的散热模型、热阻的测量分析以及与其他相关因素的影响关系,在对测试中所用的方波信号的研究中,发现对于不同占空比的方波测试条件下,得到的热阻的特征曲线有所不同。在相同的脉冲宽度下,较大的占空比由于脉冲周期比较短且加热时间比较长,测试得到的热阻值相对比较大,在脉冲宽度足够长时,则测试结果不受占空比的影响,测得的热阻值趋于稳定,即为稳定条件下得热阻值。在对周围环境影响的研究中,发现环境空气的风俗对于热阻的测试有明显的影响,环境风速越大,测得的热阻值则越小。这是因为风速相当于给器件并联了一个热阻,使得整体热阻值下降。最后在对于同一封装形式下,不同芯片尺寸对于接触性热阻的影响研究中,发现随着芯片尺寸的增大,热阻值会相应下降,这是因为芯片尺寸的增大会使得散热面积也增加,散热能力也增强。通过芯片尺寸与热阻的影响关系的研究,可以大致推出已知封装条件下,不同芯片尺寸的器件的接触性热阻,这为预估器件的最大承受电流以及器件的能力创造了条件。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章绪论  7-17
  1.1 功率半导体器件的发展简介  7-11
  1.2 MOSFET 器件的技术简介  11-15
  1.3 本文研究的意义  15-17
第二章功率器件散热失效研究  17-23
  2.1 器件散热能力对于器件能力的影响  17-18
  2.2 MOSFET 功率器件的工作原理及发热机制  18-20
  2.3 热阻定义  20-23
第三章热阻的测试原理  23-26
  3.1 热阻的基本测试方法  23-24
  3.2 结温的校验测试  24-26
第四章 R_(thja) 与R_(thjc) 的测试  26-30
  4.1 R_(thja) 的测试  26-28
  4.2 R_(thjc) 的测试  28-30
第五章热阻测试的研究  30-37
  5.1 热阻测试与方波信号的关系研究  30-32
  5.2 R_(thja) 热阻测试与空气风速的关系研究  32-34
  5.3 R_(thjc) 热阻与芯片尺寸的关系研究  34-37
第六章结论  37-39
参考文献  39-41
攻读硕士学位期间公开发表的论文  41-42
致谢  42-43

功率器件热阻的测量分析

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