由于現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)要求越來越高,電路設(shè)計(jì)工程師對每一個(gè)元器件的溫度,功率都提出了新的
要求,在這種情況下,結(jié)合測試工作,我們發(fā)現(xiàn)越來越多的二極管生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)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(yè)的調(diào)查和了解可以發(fā)現(xiàn),大多數(shù)企業(yè)對于這一參數(shù)并不是十分了解,專用的測量儀
器比較昂貴而且數(shù)量稀少,只有少數(shù)臺資廠從臺灣專門購置了設(shè)備用于該參數(shù)的測量,從而使得產(chǎn)品的參數(shù)在面對客戶時(shí)有了更強(qiáng)的競爭力,這一點(diǎn)也促使其競爭對手對于二極管熱電阻的測量有了更強(qiáng)的需求。
通過對標(biāo)準(zhǔn)的研究可以發(fā)現(xiàn),二極管熱電阻的測量原理并不困難,本文結(jié)合安全實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有
設(shè)備,闡述了在目前情況下測量二極管熱電阻的方法,經(jīng)過與企業(yè)的儀器進(jìn)行比對,測量精度,準(zhǔn) 確度的誤差在 3%以內(nèi),基本可以滿足企業(yè)對該參數(shù)測量的需求。
θ:二極管熱電阻。它表示了二極管在當(dāng)前的封裝模式和散熱條件下散發(fā)熱量的能力,同時(shí),
它也給二極管運(yùn)行的安全功率等級提供了參考。通常的商業(yè)用技術(shù)規(guī)格書中,會給出二極管的一般
參數(shù),但是對于電路設(shè)計(jì)人員來說,熱電阻這個(gè)參數(shù)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(guān)系,其計(jì)算公式為:
θ=(Tjunction-Texternal)/Pdiss (1),
其中,Tjunction 為結(jié)溫,Texternal 為環(huán)境溫度,Pdiss 為耗散功率。
由公式(1)可以看出,對于熱電阻的計(jì)算,有以下幾個(gè)變量需要測量,一個(gè)是二極管的溫度,
其中又包括結(jié)溫和環(huán)境溫度;一個(gè)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(yīng)的通過二極管的電流的乘積。而結(jié)溫是指二極管的 PN 結(jié)的溫度,由于工藝關(guān)系,成品 的二極管都已經(jīng)完成了封裝,在不破壞二極管的條件下,這個(gè)參數(shù)對于我們來說難以直接測量,必
須通過其他的間接方法進(jìn)行。
經(jīng)過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),二極管的結(jié)溫與其導(dǎo)通電壓是呈線性關(guān)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(nèi)部溫度,在實(shí)際測試中,只能通過改變環(huán)境溫度,用環(huán)境溫度的變化 來模擬結(jié)溫的變化情況。試驗(yàn)中,將二極管置于高溫箱中,進(jìn)行較長時(shí)間(長于 1 小時(shí))的預(yù)處理, 使二極管的溫度盡可能的與外界環(huán)境溫度達(dá)到均衡,然后直接在高溫箱內(nèi)對其在不同溫度下的導(dǎo)通
電壓進(jìn)行測量。經(jīng)過選取等多個(gè)溫度點(diǎn)下對于導(dǎo)通電壓的測量,可以得出結(jié)論,二極管的導(dǎo)通電壓
與與溫度呈反比關(guān)系,如圖 1 所示。
則表示結(jié)溫與電壓的參數(shù) K 可以近似的表示為
K=|(V2-V1)/(T2-T1)| (2),應(yīng)當(dāng)注意,測量應(yīng)盡可能的,以達(dá)到繪制出平滑的
K 值曲線目的。
通過多次的試驗(yàn)以及與工廠專用測量儀器的比對,發(fā)現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面的測量對測量結(jié)果
的有較大的影響。
1. K 曲線的繪制,這一步可以說直接關(guān)系到整個(gè)測量的準(zhǔn)確性,為了提高正確率,在 進(jìn)行溫度處理時(shí),應(yīng)將預(yù)處理時(shí)間延長,使二極管的溫度與環(huán)境溫度保持一致。另 外,繪制曲線時(shí)對同一型號同一批次的二極管進(jìn)行多次測量,對比 K 值,可以得到較滿意的結(jié)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(shí)間越短,則結(jié)溫的測量越準(zhǔn)確。在試驗(yàn)中,選取一個(gè)單刀雙擲 開關(guān)就可以基本滿足需求。