功率器件热阻的测量分析

论文摘要

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。

论文目录

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