晶体管(或半导体)的热阻与温度、功耗之间的关系
半导体电阻率和温度的关系在实际中的应用
半导体电阻率和温度的关系在实际中的应用
半导体的电阻率与温度有一定的关系，通常可以表示为：
ρ = ρ0 * exp(α(T - T0))
其中，ρ为半导体的电阻率，ρ0为常数，α为温度系数，T为
温度，T0为参考温度。
这一关系在实际中有以下应用：
1. 温度传感器：利用半导体的温度系数，可以制作温度传感器，即根据半导体电阻率随温度变化的特性，来测量环境的温度。
例如，根据硅的温度系数制作的热敏电阻和热敏电阻器，常用于温度测量和控制。
2. 温度补偿：半导体器件的性能会随温度的变化而发生变化，使用半导体的温度系数可以进行温度补偿，从而提高器件的稳定性和精度。
例如，在电子电路设计中，通过测量半导体电阻率的变化来进行温度补偿，以确保电路的稳定工作。
3. 热敏元件：半导体的电阻率与温度的关系可以用于制作热敏元件，例如热敏电阻、热敏电流源等。
这些热敏元件可以根据温度的变化来控制电路中的电流、电压等参数。
4. 热管理：半导体电阻率与温度的关系可以用于热管理，即通过监测半导体器件的温度变化，来控制散热风扇、热散片等散热设备的工作状态，以保持器件在安全温度范围内工作。
总之，半导体电阻率与温度的关系在实际中具有广泛的应用，包括温度传感器、温度补偿、热敏元件和热管理等领域。
半导体热阻问题深度解析Tcc
半导体热阻问题深度解析T c c集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]半导体热阻问题深度解析(Tc,Ta,Tj,Pc) 此博文包含图片(2011-08-1315:28:16)标签：宋体热阻降额额定功率散热器杂谈分类：器件参数解析本文是将我以前的《有关热阻问题》的文章重新梳理，按更严密的逻辑来讲解。
晶体管(或半导体)的热阻与温度、功耗之间的关系为：Ta=Tj-*P(Rjc Rcs Rsa)=Tj-P*Rja下图是等效热路图：半导体热阻问题深度解析(Tc,Ta,Tj,Pc)公式中，Ta表示环境温度，Tj表示晶体管的结温， P表示功耗，Rjc表示结壳间的热阻，Rcs表示晶体管外壳与散热器间的热阻，Rsa表示散热器与环境间的热阻。
Rja表示结与环境间的热阻。
当功率晶体管的散热片足够大而且接触足够良好时，壳温Tc=Ta，晶体管外壳与环境间的热阻 Rca=Rcs Rsa=0。
此时 Ta=Tj-*P(Rjc Rcs Rsa)演化成公式Ta=Tc=Tj-P*Rjc。
厂家规格书一般会给出，最大允许功耗Pcm、Rjc及(或) Rja等参数。
一般Pcm是指在Tc=25℃或Ta=25℃时的最大允许功耗。
当使用温度大于25℃时，会有一个降额指标。
以ON公司的为例三级管2N5551举个实例：2N5551规格书中给出壳温Tc=25℃时的最大允许功耗是1.5W，Rjc是83.3度/W。
代入公式Tc=Tj- P*Rjc有：25=Tj-1.5*83.3可以从中推出最大允许结温Tj为150度。
一般芯片最大允许结温是确定的。
所以，2N5551的允许壳温与允许功耗之间的关系为：Tc=150-P*83.3。
比如，假设管子的功耗为1W，那么，允许的壳温Tc=150-1*83.3=66.7度。
注意，此管子Tc =25℃时的最大允许功耗是1.5W，如果壳温高于25℃,功率就要降额使用。
规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度）。
mosfet热阻k系数
mosfet热阻k系数MOSFET热阻是指MOSFET器件在工作中消耗的功率与其温度之间的关系，通常用热阻系数K来表示。
这个系数是一个重要的参数，能够帮助工程师评估和优化MOSFET器件的热管理和散热设计。
本文将详细介绍MOSFET热阻的概念、计算方法、影响因素以及如何优化热阻等相关内容。
首先，让我们了解一下MOSFET热阻的基本概念。
热阻是指两个接触表面之间的温度差与单位时间内的热流之间的比率。
对于MOSFET来说，热阻是指外部环境与MOSFET芯片之间的温度差与MOSFET芯片所消耗的功率之间的比率。
根据这个定义，我们可以用以下公式来计算MOSFET芯片的热阻：热阻= (Tj - Ta) / P其中，Tj表示MOSFET芯片的温度，Ta表示外部环境的温度，P表示MOSFET芯片所消耗的功率。
热阻的单位通常是摄氏度/瓦特（°C/W）。
MOSFET热阻系数K的值可以通过上述公式进行计算。
热阻系数K是指在单位温度差下，MOSFET芯片所消耗的功率的变化量。
它表示了MOSFET芯片的散热效率，数值越小表示散热效率越高，MOSFET芯片的温度上升越小。
计算热阻系数K的方法通常有两种：直流静态方法和交流动态方法。
直流静态方法是指在MOSFET器件处于恒定工作状态下，通过测量MOSFET芯片的温度和功率来计算热阻系数K。
交流动态方法是指在MOSFET器件处于动态工作状态下，通过测量MOSFET芯片的瞬时功率和温度响应来计算热阻系数K。
在实际应用中，进行热阻系数K的测量通常需要一些专用的测试仪器和方法。
根据测试的具体要求和条件，可以选择不同的测试方法和测试工具。
一般情况下，工程师可以使用热敏电阻、红外线测温仪、热像仪等设备来测试MOSFET芯片的温度。
同时，还需要测量MOSFET器件的电流和电压来计算功率。
除了直接测量，还可以通过模拟仿真来估算MOSFET芯片的热阻系数K。
利用电热耦合模型和热传导原理，可以建立MOSFET芯片的等效电路模型，并进行电热耦合仿真分析。
晶体管参数与温度的关系PPT课件
P
IF
+
–
内电场 外电场
N
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － + + + + + + + + + + + + + + + + + +
自由电子
本征半导体的导电机理 当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现 两部分电流 (1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流 自由电子和空穴都称为载流子。 自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。 在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡， 半导体中载流子便维持一定的数目。 注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性 能也就愈好。所以，温度对半导体器件性能影响很大。
P
–
反向特性
外加电压大于反向击 穿电压二极管被击穿， 失去单向导电性。
根据半导体的物理原理，可从理论上分析得到PN 结的伏安特性的表达式，此式通常称为二极管方程， 即： U
I I S (e
UT
1)
IS为反向饱和电流
UT为温度的电压当量，在常温（300K）下， UT26mV。
当U>0时，且U>>UT,则电流I与U基本成指数关系。
导通 截止 若二极管是理想的，正向导通时正向管压降为零， 反向截止时二极管相当于断开。
功率MOSFET封装热阻的分析及改进
栅氧化层隔离，Ｓ１０２绝缘，栅极漏电流只有１０ｈＡ数量级。栅极电压驱动漏 极电流，开启电压较低．驱动电路简单，驱动功率较小。
（３）安全工作区宽。 ＳＯＡ对器件工作时漏极电压和电流的瞬时值设置了限制，以使其避免二次击
穿的危险，工作安全，可靠性高。 （４）热稳定性高。
ＶＭＯＳ器件由导通电阻决定最小导通电压，特别是低压器件的导通电阻一般
瞳
图１．２
一Ｌｏ瞒ａＳＯｅ Ｎ孑
ＭＯＳＦＥＴ作为降压转换器
２）中档ＭＯＳＦＥＴ用于汽车电路及类似的升压应用。ＭＯＳＦＥＴ晶体管特别适 合下一代４２ Ｖ的汽车电气系统使用。但是这些器件必须适应汽车的使用环境， 这样才能达到市场所期望的功能、效率和可靠性。在使用这些新的器件和封装技 术的情况下，汽车的主要部件，例如阀门控制和转向系统，可以用下一代电动控 制和电动转向系统取而代之，从而节省费用、减轻重量和燃油的消耗，这样汽车
随着消费电子、计算机等领域的快速发展，对于功率器件产品的需求也呈现快速 增长的趋势。而产品的小型化也使得高可靠性、节能、高性能、小尺寸、符合 Ｒｏｌｌｓ指令成为功率器件未来的发展趋势ｌｌ】。
由于全球市场的激烈竞争，各功率半导体器件制造商正投入大量资金发展新
的设计、改进新的工艺、开发新的产品，产品的更新换代几乎到了令人眼花缭乱
都主要以代工厂为主，拥有自主产品的本土企业很少。
ｋｅｙ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｔｈｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｌｌｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ
ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ
ｍａｎｙ ａｓｐｅｃｔｓ ｔｏ
《半导体器件物理》复习题2012
( 1 ) p-n 结势垒区中存在有空间电荷和强的电场。
(V)( 2 )单边突变的 p+ -n 结的势垒区主要是在掺杂浓度较高的 p+型一边。
(× )( 3 )热平衡、非简并 p-n 结(同质结)的势垒高度可以超过半导体的禁带宽度。
( ×)(4)突变 p-n 结因为是由均匀掺杂的 n 型半导体和 p 型半导体构成的，所以势垒区中的电场分布也是均匀的。
(×)( 5 )因为在反向电压下 p-n 结势垒区中存在有较强的电场，所以通过 p-n 结的反向电流主要是多数载流子的漂移电流。
( × )( 6 ) p-n 结所包含的主要区域是势垒区及其两边的少数载流子扩散区。
(V)( 7 ) p-n 结两边准费米能级之差就等于 p-n 结上所加电压的大小。
( V )( 8 ) 金属与半导体接触一般都形成具有整流特性的 Schottky 势垒，但如果金属与较高掺杂的半导体接触却可以实现欧姆接触。
(V)(9)BJT 的共基极直流电流增益α0，是除去集电极反向饱和电流之外的集电极电流与发射极电流之比。
( V )( 10 ) BJT 的特征频率 f T 决定于发射结的充电时间、载流子渡越中性基区的时间、集电结的充电时间和载流子渡越集电结势垒区的时间。
(V)( 11 )集电极最大允许工作电流 I CM 是对应于晶体管的最高结温时的集电极电流。
(×)( 12 )使 BJT 由截止状态转换为临界饱和状态，是由于驱动电流 I BS =I CS/β≈V CC/βR L 的作用；而进一步要进入过驱动饱和状态，则还需要人为地在集电极上加正向电压。
( ×)( 13 )在过驱动饱和状态下工作的 BJT ，除了需要考虑基区中的少数载流子存储效应以外，还需要考虑集电区中的少数载流子存储效应。
(V)( 14 ) 异质结双极型晶体管 (HBT)，由于采用了宽禁带的发射区，使得注射效率与发射结两边的掺杂浓度关系不大，所以即使基区掺杂浓度较高，也可以获得很高的放大系数和很高的特征频率。
功率管热阻
功率管热阻功率管热阻（Thermal Resistance of Power Transistors）是指功率管在工作过程中产生的热量与温度之间的关系，通常用来描述功率管的散热性能。
功率管是电子设备中常用的电子器件，用于控制和放大电信号。
由于功率管在工作时会产生大量的热量，散热不及时会导致器件温度过高，进而影响其正常工作甚至损坏。
功率管热阻的计算方法为：Rth = (Tj - Ta) / P其中，Rth表示热阻，Tj表示功率管的结温，Ta表示环境温度，P表示功率管的功耗。
该公式表明，功率管热阻是由功率管产生的热量和环境温度之间的差值除以功率管的功耗得出的。
知道了功率管热阻的计算公式，在设计和选择功率管时，我们需要考虑以下几个因素：1. 功率管的最大温度和环境温度：根据电路的工作环境和要求，我们需要确定功率管可以承受的最大温度和工作环境的温度范围。
这些信息将用于计算功率管的热阻。
2. 功率管的功耗：根据电路的功率需求和功率管的额定参数，我们可以确定功率管的功耗。
功耗越高，功率管产生的热量也就越大，热阻也相应增加。
3. 热设计：通过分析电路的散热布局和散热元件的选择，可以改善功率管的散热性能。
散热布局应考虑到功率管的位置，散热片的面积大小等因素，以提高散热效果，降低功率管的热阻。
值得注意的是，功率管的热阻并不是一个固定的数值，而是和工作条件相关的。
同一款功率管在不同的工作条件（如温度、功率等）下，其热阻也会有所不同。
因此，在实际设计中，我们需要根据具体的工作条件来计算功率管的热阻。
另外，为了提高功率管的散热性能，我们还可以采取一些措施，如增加散热片的面积、使用散热胶或散热膏提高散热效果、增加散热风扇等。
这些方法都可以降低功率管的热阻，提高散热效果，保证功率管正常工作。
总之，功率管热阻是功率管散热性能的重要参数，它可以帮助我们评估功率管的散热能力，并根据具体的工作条件来选择和设计合适的散热方案，确保功率管在工作过程中不会因为温度过高而受到损坏。
mos管功耗温度换算
mos管功耗温度换算摘要：1.简介2.MOS 管功耗的计算方法3.温度对MOS 管功耗的影响4.功耗与温度的换算关系5.结论正文：MOS 管（金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管）广泛应用于各种电子设备中，如电源、放大器等。
在设计和使用MOS 管时，了解其功耗与温度之间的关系十分重要。
本文将详细介绍MOS 管功耗温度换算的相关知识。
首先，我们需要了解MOS 管功耗的计算方法。
MOS 管的功耗可以通过以下公式计算：P = C * V^2 / R其中，P 表示功耗，C 表示MOS 管的电容量，V 表示电压，R 表示电阻。
但在实际应用中，为了简化计算，常常采用另一种估算方法：P = A * V^2其中，P 表示功耗，A 表示MOS 管的导通电阻与栅源电压平方的乘积。
接下来，我们探讨温度对MOS 管功耗的影响。
随着温度的升高，MOS 管的导通电阻会减小，从而导致功耗增加。
这是因为高温会加速载流子运动，增加电流，从而产生更多的热量。
反之，低温则会使导通电阻增大，功耗降低。
为了更直观地了解功耗与温度的关系，我们可以通过实验测量得到它们之间的换算关系。
实验表明，功耗与温度的关系可以用以下公式表示：P(T) = P(T0) * (1 + A * (T - T0))其中，P(T) 表示温度为T 时的功耗，P(T0) 表示参考温度（如室温）时的功耗，A 表示温度系数，T 表示实际温度。
通过以上分析，我们可以得出结论：MOS 管的功耗受温度影响较大，随着温度的升高，功耗会增加。
因此，在设计和使用MOS 管时，应充分考虑温度对功耗的影响，以确保电子设备的稳定运行。
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晶体管(或半导体)的热阻与温度、功耗之间的关系为：
Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)=Tj-P*Rja
下图是等效热路图：
公式中，Ta表示环境温度，Tj表示晶体管的结温， P表示功耗，Rjc表示结壳间的热阻，Rcs表示晶体管外壳与散热器间的热阻，Rsa表示散热器与环境间的热阻。
Rja表示结与环境间的热阻。
当功率晶体管的散热片足够大而且接触足够良好时，壳温Tc=Ta，晶体管外壳与环境间的热阻Rca=Rcs+Rsa=0。
此时Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)演化成公式
Ta=Tc=Tj-P*Rjc。
厂家规格书一般会给出，最大允许功耗Pcm、Rjc及(或) Rja等参数。
一般Pcm是指在Tc=25℃或Ta=25℃时的最大允许功耗。
当使用温度大于25℃时，会有一个降额指标。
以ON公司的为例三级管2N5551举个实例：
2N5551规格书中给出壳温Tc=25℃时的最大允许功耗是1.5W，Rjc是83.3度/W。
代入公式Tc=Tj- P*Rjc有：25=Tj-1.5*83.3可以从中推出最大允许结温Tj 为150度。
一般芯片最大允许结温是确定的。
所以，2N5551的允许壳温与允许功耗之间的关系为：Tc=150-P*83.3。
比如，假设管子的功耗为1W，那么，允许的壳温Tc=150-1*83.3=66.7度。
注意，此管子Tc =25℃时的最大允许功耗是1.5W，如果壳温高于25℃,功率就要降额使用。
规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度）。
我们可以用公式来验证这个结论。
假设壳温为Tc，那么，功率降额为0.012*(Tc-25)。
则此时最大总功耗为1.5-0.012*(Tc-25)。
把此时的条件代入公式Tc=Tj- P*Rjc得出：
Tc=150-(1.5-0.012*(Tc-25))*83.3，公式成立。
一般情况下没办法测Tj，可以经过测Tc的方法来估算Tj。
公式变为：
Tj=Tc+P*Rjc
同样以2N5551为例。
假设实际使用功率为1.2W，测得壳温为60℃，那么，Tj=60+1.2*83.3=159.96此时已经超出了管子的最高结温150度了！
按照降额0.012W/℃的原则，60℃时的降额为(60-25)*0.012=0.42W，
1.5-0.42=1.08W。
也就是说，壳温60℃时功率必须小于1.08W，否则超出最高结温。
假设规格书没有给出Rjc的值，可以如此计算：Rjc=(Tj-Tc)/P，如果也没有给出Tj数据，那么一般硅管的Tj最大为150℃。
同样以2N5551为例。
知道25度时的功率为1.5W，假设Tj为150，那么代入上面的公式：
Rjc=(150-25)/1.5=83.3℃/W，恰好等于规格书给出的实际热阻。
如果厂家没有给出25℃时的功率。
那么可以自己加一定的功率加到使其壳温达到允许的最大壳温时（比如民品级的器件为70℃），再把数据代入：
Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P。
有给Tj最好，没有时，一般硅管的Tj取150℃。
我还要作一下补充说明。
一、可以把半导体器件分为功率器件和小功率器件。
1、(大)功率器件的额定功率一般是指带散热器时的功率，散热器足够大时且散热良好时，可以认为其外壳到环境之间的热阻为0，所以理想状态时壳温即等于环境温度。
功率器件由于采用了特殊的工艺，所以其最高允许结温有的可以达到175℃。
但是为了保险起见，一律可以按150℃来计算。
适用公式：
Ta=Tc=Tj-P*Rjc。
设计时，Tj最大值为150℃，Rjc已知，假设环境温度也确定，根据壳温即等于环境温度，那么此时允许的P也就随之确定。
2、小功率半导体器件，比如小功率晶体管，小功率IC，一般使用时是不带散热器的。
所以这时就要考虑器件壳体到空气之间的热阻了。
一般厂家规格书中会给出Rja，即结到环境之间的热阻。
（Rja=Rjc+Rca)。
同样以三级管2N5551为例，其最大使用功率1.5W是在其壳温Tc =25℃时取得的。
假设此时环境温度恰好是25℃，又要消耗1.5W的功率，还要保证壳温也是25℃，唯一的可能就是它得到足够良好的散热！但是一般像2N5551这样TO-92封装的三极管，是不可能带散热器使用的。
所以，不带散热器的小功率半导体器件要用到的公式是Ta=Tj-P*Rja。
一般小功率半导体器件的厂家会在规格书中给出Rja这个参数。
2N5551的Rja厂家给的值是200℃/W。
已知其最高结温是150℃，环境温度为25℃时，求允许的功耗，可以把上述数据代入Ta=Tj-P*Rja,得:25=150-P*200,从而得到，P=0.625W。
事实上，规格书中就是0.625W。
因为2N5551不会加散热器使用，所以我们平常说的2N5551的功率是0.625W而不是1.5W！
还有要注意，SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据是在焊接到规定的焊盘（有一定的散热功能）上时测得的。
3、大功率晶体管的额定功率一般是指带散热器散热器足够大时且散热良好时的功率。
有时应用中大功率晶体管不带散热器来使用，那么此时其最大功率如何求呢？
以ON公司的BU406为例。
BU406的额定功率为60W(Tc=25℃)。
BU406的Rja为70℃/W，最大结温为150℃。
由Ta= Tj-P*Rja变形为P=(Tj-Ta)/Rja，把上述数据代人此公式可得，P=(150-Ta)/70。
比如环境温度为25℃时，其最大允许功耗为P=(150-25)/70=1.786W。
如果机器的最高使用温度为70℃，此时最大允许功耗为P=(150-70)/70=1.14W。
可见，尽管BU406的额定功率为60W，但是如果不加散热片使用，其在常温下时的功率不过才1.786W！
Maximum Recurrent Peak Reverse Voltage = 最大反向峰值电压
Maximum RMS（均方根）vltage = 最大反向有效值电压
反激式变换器当开关管导通时，能量存储在励磁电感与漏感中，当开关管截止时，存储在励磁电感的能量传递到副边，而漏感中的能量无法传递到副边，而是损耗在开关管和RCD箝位电路上。
开关管S关断时，原边电流给开关管的寄生电容C S 充电，此时副边二极管D截止，如图2 a)所示。
当开关管寄生电容C S两端电压为V in时，开关管S截止，副边二极管D导通，副边电压反射到原边电压V OR，原边漏感电流瞬间给C S充电，同时对箝位电容C 1充电，如图2 b)所示
当漏感L S中能量完全释放后箝位电容C 1充电完毕，此时二极管D1截止，电容C 1、电阻R 1构成回路，存储在电容中的能量通过箝位电阻消耗掉，此时开关管S 截止，如图2 c)所示
当开关管S导通时，C 1继续通过R 1放电，副边二极管D截止，如图2 d)所示。