由于現代電路設計要求越來越高,電路設計工程師對每一個元器件的溫度,功率都提出了新的
要求,在這種情況下,結合測試工作,我們發現越來越多的二極管生產企業對產品的熱電阻的測量 提出了要求。
二極管的熱阻抗與普通意義上的電阻不同,它用來表示二極管在溫度升高的條件下功率耗散的情況。從對企業的調查和了解可以發現,大多數企業對于這一參數并不是十分了解,專用的測量儀
器比較昂貴而且數量稀少,只有少數臺資廠從臺灣專門購置了設備用于該參數的測量,從而使得產品的參數在面對客戶時有了更強的競爭力,這一點也促使其競爭對手對于二極管熱電阻的測量有了更強的需求。
通過對標準的研究可以發現,二極管熱電阻的測量原理并不困難,本文結合安全實驗室的現有
設備,闡述了在目前情況下測量二極管熱電阻的方法,經過與企業的儀器進行比對,測量精度,準 確度的誤差在 3%以內,基本可以滿足企業對該參數測量的需求。
θ:二極管熱電阻。它表示了二極管在當前的封裝模式和散熱條件下散發熱量的能力,同時,
它也給二極管運行的安全功率等級提供了參考。通常的商業用技術規格書中,會給出二極管的一般
參數,但是對于電路設計人員來說,熱電阻這個參數是必不可少的。二極管熱電阻表示了功率耗散 和溫度間的關系,其計算公式為:
θ=(Tjunction-Texternal)/Pdiss (1),
其中,Tjunction 為結溫,Texternal 為環境溫度,Pdiss 為耗散功率。
由公式(1)可以看出,對于熱電阻的計算,有以下幾個變量需要測量,一個是二極管的溫度,
其中又包括結溫和環境溫度;一個是二極管的耗散功率。對于二極管來說,Pdiss 即為二極管的電 壓以及對應的通過二極管的電流的乘積。而結溫是指二極管的 PN 結的溫度,由于工藝關系,成品 的二極管都已經完成了封裝,在不破壞二極管的條件下,這個參數對于我們來說難以直接測量,必
須通過其他的間接方法進行。
經過試驗可以發現,二極管的結溫與其導通電壓是呈線性關系的,其比值可以用 K 來表示。 由于無法直接測量到二極管內部溫度,在實際測試中,只能通過改變環境溫度,用環境溫度的變化 來模擬結溫的變化情況。試驗中,將二極管置于高溫箱中,進行較長時間(長于 1 小時)的預處理, 使二極管的溫度盡可能的與外界環境溫度達到均衡,然后直接在高溫箱內對其在不同溫度下的導通
電壓進行測量。經過選取等多個溫度點下對于導通電壓的測量,可以得出結論,二極管的導通電壓
與與溫度呈反比關系,如圖 1 所示。
則表示結溫與電壓的參數 K 可以近似的表示為
K=|(V2-V1)/(T2-T1)| (2),應當注意,測量應盡可能的,以達到繪制出平滑的
K 值曲線目的。
通過多次的試驗以及與工廠專用測量儀器的比對,發現在以下的幾個方面的測量對測量結果
的有較大的影響。
1. K 曲線的繪制,這一步可以說直接關系到整個測量的準確性,為了提高正確率,在 進行溫度處理時,應將預處理時間延長,使二極管的溫度與環境溫度保持一致。另 外,繪制曲線時對同一型號同一批次的二極管進行多次測量,對比 K 值,可以得到較滿意的結果。
2. IH 和 I M 的使用,要盡可能保證 2 套恒流源之間的切換能夠快速完成,尤其是 IH 向 I
M 切換的過程中,時間越短,則結溫的測量越準確。在試驗中,選取一個單刀雙擲 開關就可以基本滿足需求。