junction temperature是什麼意思,junction temperature的意思翻譯、用法、同義詞、例句
常用詞典
[電子] 結溫;接點溫度;接面溫度
例句
Device operational range is limited by the maximum junction temperature.
裝置的運作範圍是有限的最高結溫。
In this study, we have set up a system to measure LED junction temperature.
在本研究中,我們建立了一套量測發光二極體接面溫度的系統。
The junction temperature (TJ) can be determined using the thermal diode in the processor core.
使用處理器器核心中的熱敏二極管可以判斷交叉點溫度(TJ)。
Moreover, we design our owned unique heat sink to sure our junction temperature is lower than 45 degree.
此外,我們設計我們擁有獨特的散熱片,以确保我們的交界處的溫度低于45度。
When a transistor dissipates power on work, its junction temperature distribution is commonly non-uniform.
晶體管在耗散功率時,結溫分布一般不均勻。
專業解析
結溫(Junction Temperature) 是電子工程,尤其是半導體器件設計與應用中的核心概念,指半導體器件内部有源區域(通常是PN結或晶體管溝道區域)在工作時産生的實際溫度。這個溫度直接關系到器件的性能、可靠性和壽命。
其詳細含義可從以下關鍵點理解:
-
物理位置與産生原因:
- 位置:特指芯片内部最關鍵的發熱點溫度,如功率晶體管的集電結-發射結區域、二極管的PN結區域或集成電路中最熱的晶體管節點。
- 産生原因:當電流流經半導體材料時,由于材料本身的電阻(導通電阻 Rds(on)、正向壓降 Vf 等)以及開關過程中的能量損耗,電能會轉化為熱能。這些熱量在芯片内部産生,導緻結溫升高。
-
與外殼/環境溫度的區别:
- 結溫 (Tj) 遠高于器件封裝外殼的表面溫度 (Tc) 以及器件周圍的環境溫度 (Ta)。熱量從芯片内部結區産生後,需要經過芯片材料、焊料、封裝材料等多層熱路徑才能散發到環境中。因此,Tj 是器件内部最高的溫度點。它們之間的關系可以用熱阻模型來描述:
$$T_j = T_a + (Pd times R{theta ja})$$
或更精确地(當測量外殼溫度時):
$$T_j = T_c + (Pd times R{theta jc})$$
其中:
- Tj = 結溫
- Ta = 環境溫度
- Tc = 外殼溫度
- Pd = 器件耗散功率
- Rθja = 結到環境的熱阻
- Rθjc = 結到外殼的熱阻
-
重要性:
- 性能:半導體器件的許多關鍵參數(如導通電阻、開關速度、阈值電壓、電流增益)會隨結溫變化而變化。高溫可能導緻性能下降或不穩定。
- 可靠性:結溫是影響器件長期可靠性的最主要因素之一。過高的結溫會加速器件内部材料的退化過程(如電遷移、熱載流子效應、鍵合線疲勞等),顯著縮短器件壽命。通常,結溫每升高 10°C - 15°C,器件的失效率可能翻倍(阿倫紐斯模型)。
- 安全工作區:功率器件的最大允許工作電流和電壓與其結溫密切相關。數據手冊中給出的安全工作區曲線通常是在特定結溫下定義的。
- 熱失控風險:對于某些器件(如雙極型晶體管),過高的結溫可能導緻電流增益增大,進而導緻功耗進一步增加,形成正反饋循環(熱失控),最終燒毀器件。
-
測量與控制:
- 直接測量:由于結位于芯片内部,直接測量極其困難。通常使用間接方法:
- 電學法:利用半導體 PN 結的正向壓降 (Vf) 與溫度之間的線性關系(溫度敏感參數 TSP)。在已知工作電流下,通過測量 Vf 的變化可以推算出結溫。這是最常用的線上或離線測量方法。
- 紅外熱成像:對于特殊設計的開窗封裝或裸芯片,可用紅外熱像儀進行非接觸測量。
- 熱測試芯片:在芯片内部集成溫度傳感器(如熱敏二極管)。
- 控制:确保器件在規定的最大結溫 (Tj max) 以下工作是設計的關鍵目标。這主要通過:
- 優化器件設計:降低導通電阻/壓降,減少損耗。
- 高效散熱設計:使用散熱器、優化 PCB 銅箔設計(熱焊盤)、強制風冷/液冷等,以降低從結到環境的總熱阻 (Rθja)。
- 降額使用:在高溫環境或高可靠性要求場合,主動降低器件的功率負載或工作電流,使實際結溫遠低于 Tj max。
參考資料:
- Texas Instruments (TI) - 提供關于半導體熱參數(如結溫、熱阻)的詳細定義和重要性解釋: https://www.ti.com/lit/an/slva462a/slva462a.pdf
- Infineon Technologies - 讨論功率半導體模塊的熱行為、結溫計算及其對可靠性的影響: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AN2008-03_Thermal_equivalent_circuit_models-ApplicationNotes-v01_00-EN.pdf
- JEDEC Solid State Technology Association - 制定半導體器件結溫測試的标準方法(如 JESD51-1, JESD51-14): https://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd51-1
- MIT OpenCourseWare - 提供電子器件散熱基礎知識的課程材料,涵蓋熱阻模型和結溫概念: https://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-012-microelectronic-devices-and-circuits-fall-2009/lecture-notes/MIT6_012F09_lec26.pdf
網絡擴展資料
結溫(Junction Temperature)是半導體器件中核心芯片(如晶圓、裸片)内部PN結的實際工作溫度,通常高于外殼溫度(Case Temperature)和環境溫度(Ambient Temperature)。以下是詳細解釋:
1.基本定義
- 結溫反映了半導體芯片在運行時的發熱狀态,是衡量器件散熱性能的關鍵指标。其數值可通過熱阻公式計算:
$$
T_j = Tc + (P times R{th})
$$
其中,( T_j )為結溫,( Tc )為外殼溫度,( P )為功率損耗,( R{th} )為熱阻。
2.重要性
- 最高結溫限制:器件數據表中會标注最高結溫(Maximum Junction Temperature),超過此溫度可能導緻晶體管損壞或失效。
- 散熱設計依據:通過結溫和熱阻參數,可計算所需散熱裝置的規格,确保器件穩定工作。
3.相關參數
- 外殼溫度(( T_c )):器件封裝表面的溫度,通常通過傳感器測量。
- 環境溫度(( T_a )):器件周圍空氣的溫度,與散熱條件密切相關。
4.測量方法
- 正向電壓法:在恒定電流下,利用PN結正向電壓與結溫的線性關系間接測量。
5.應用場景
- 在功率器件(如MOSFET)中,結溫直接影響器件壽命和可靠性,需通過優化散熱設計(如散熱片、風冷/液冷)控制結溫。
如需進一步了解熱阻計算或具體器件的結溫參數,可參考相關數據表或工程手冊。
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