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功率器件热设计及散热计算

资料介绍
功率器件热设计及散热计算
功率器件热设计及散热计算
摘  要:本文介绍了功率器件的热性能参数,并根据实际工作经验,阐述了功率器件的热设
计方法和散热器的合理选择.
关键词:热设计;功率器件;散热计算;散热器选择
引言
    当前,电子设备的主要失效形式就是热失效.据统计,电子设备的失效有55%是温度超
过规定值引起的,随着温度的增加,电子设备的失效率呈指数增长.所以,功率器件热设计
是电子设备结构设计中不可忽略的一个环节,直接决定了产品的成功与否,良好的热设计
是保证设备运行稳定可靠的基础.
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功率器件热性能的主要参数
    功率器件受到的热应力可来自器件内部,也可来自器件外部.若器件的散热能力有限
,则功率的耗散就会造成器件内部芯片有源区温度上升及结温升高,使得器件可靠性降低
,无法安全工作.表征功率器件热能力的参数主要有结温和热阻.
    器件的有源区可以是结型器件(如晶体管)的PN结区、场效应器件的沟道区,也可以是
集成电路的扩散电阻或薄膜电阻等.当结温Tj高于周围环境温度Ta时,热量通过温差形成
扩散热流,由芯片通过管壳向外散发,散发出的热量随着温差(Tj-
Ta)的增大而增大.为了保证器件能够长期正常工作,必须规定一个最高允许结温 Tj
max.Tj max的大小是根据器件的芯片材料、封装材料和可靠性要求确定的.
    功率器件的散热能力通常用热阻表征,记为Rt,热阻越大,则散热能力越差.热阻又分
为内热阻和外热阻:内热阻是器件自身固有的热阻,与管芯、外壳材料的导热率、厚度和
截面积以及加工工艺等有关;外热阻则与管壳封装的形式有关.一般来说,管壳面积越大,
则外热阻越小.金属管壳的外热阻明显低于塑封管壳的外热阻.
    当功率器件的功率耗散达到一定程度时,器件的结温升高,系统的可靠性降低,为了提
高可靠性,应进行功率器件的热设计.
功率器件热设计
    功率器件热设……
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