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測量小型封裝芯片溫度的4個方法

日期:2020/8/26 10:23:09
摘要:從半導體物理學的角度,我們知道在 PN 結上施加恒流源后,結電壓隨著溫度的變化大約是 -1 mV/°C ~ -2 mV/°C。描繪二極管電壓隨著溫度的變化特征可以使用戶測量二極管電壓,并很容易地確定芯片溫度。其中的竅門找到可以在運算放大器中作為傳感器的二極管。

測量小型封裝的運算放大器或類似器件芯片溫度的最佳辦法是什么?

測量結溫或芯片溫度的方法有幾種,某些方法較優。今天小編給大家介紹了 4 種方法——

01 使用經典結溫方程

下面給出的是經典結溫方程:

TJ = TA + PD?JA

結溫 TJ 等于環境溫度 TA 加上器件功耗 PD 與器件熱阻 θJA 的乘積。根據我的經驗,這種計算相當保守,得到的結溫大約比實際結溫高出 30%~50%,具體情況取決于制造商。

02 使用熱電偶

對于較大型封裝來說,這種測量方法較為準確;但在較小型封裝器件使用時就會遇到問題。例如,SC70 或 SOT 等小型封裝貼敷熱電偶的面積較小。即使您能在一個封裝上貼敷熱電偶,熱電偶的熱質量實際上起到散熱器的作用,從器件上吸走部分熱量,從而給測量結果帶來誤差。

03 使用紅外照相機

這種方法實際上是測量封裝外部的殼溫,能夠準確地測量較小型封裝的芯片溫度。在大多數情況下,殼溫與結溫之差只是幾度。這種方法的缺陷是紅外照相機價格往往相當高,大約是數萬美元。

04 利用片上二極管作為溫度傳感器

這是一種最經濟且最準確的方法。從半導體物理學的角度,我們知道在 PN 結上施加恒流源后,結電壓隨著溫度的變化大約是 -1 mV/°C ~ -2 mV/°C。描繪二極管電壓隨著溫度的變化特征可以使用戶測量二極管電壓,并很容易地確定芯片溫度。其中的竅門找到可以在運算放大器中作為傳感器的二極管。大多數運算放大器無法提供專門的測溫二極管,但您可以使現有二極管履行測溫功能。

如今的大多數放大器,如果不是全部,都內置靜電放電(ESD)保護二極管以及輸入保護二極管。ESD 二極管連接放大器的輸入端與輸出端,以提供擺幅。因此,可以連接這些二極管,并利用它們作為輪廓(outlined)測量運算放大器的芯片溫度。

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