Korsningstemperatur

Junction temperature , kort för transistor junction temperature , är den högsta driftstemperaturen för den faktiska halvledaren i en elektronisk enhet. I drift är den högre än höljets temperatur och temperaturen på delens exteriör. termiska resistansen mellan kopplingspunkten .

Mikroskopiska effekter

Olika fysikaliska egenskaper hos halvledarmaterial är temperaturberoende. Dessa inkluderar diffusionshastigheten för dopningselement , bärarrörlighet och termisk produktion av laddningsbärare . I den lägre delen kan sensordiodbruset reduceras genom kryogen kylning. I den övre delen kan den resulterande ökningen av lokal effektförlust leda till termisk rusning som kan orsaka övergående eller permanent fel på enheten.

Beräkning av maximal korsningstemperatur

Maximal korsningstemperatur (ibland förkortad TJMax ) anges i en dels datablad och används vid beräkning av den nödvändiga termiska resistansen från fall till omgivning för en given effektförlust. Detta används i sin tur för att välja en lämplig kylfläns om tillämpligt. Andra kylningsmetoder inkluderar termoelektrisk kylning och kylmedel .

I moderna processorer från tillverkare som Intel , AMD , Qualcomm , mäts kärntemperaturen av ett nätverk av sensorer. Varje gång temperaturavkänningsnätverket fastställer att en höjning över den angivna korsningstemperaturen ( $T_{J}$ ) är nära förestående, mäter t.ex. klockport, klocksträckning, klockhastighetsminskning och andra (vanligen kallade termisk strypning) används för att förhindra att temperaturen stiger ytterligare. Om de tillämpade mekanismerna inte kompenserar tillräckligt för att processorn ska hålla sig under korsningstemperaturen, kan enheten stängas av för att förhindra permanent skada.

En uppskattning av chip-junction temperaturen, $T_{J}$ , kan erhållas från följande ekvation:

$T_{J}=T_{A}+(R_{\theta JA}P_{D})$

där: $T_{A}$ = omgivningstemperatur för paketet ( °C )

$R_{\theta JA}$ = koppling till omgivningens termiska resistans (°C/W)

$P_{D}$ = effektförlust i paketet (W)

Mätning av korsningstemperatur (T _J )

Många halvledare och deras omgivande optik är små, vilket gör det svårt att mäta korsningstemperaturen med direkta metoder som termoelement och infraröda kameror .

Kopplingstemperaturen kan mätas indirekt med hjälp av enhetens inneboende spännings-/temperaturberoende karakteristik. I kombination med en JEDEC-teknik (Joint Electron Device Engineering Council) som JESD 51-1 och JESD 51-51, kommer denna metod att producera exakta ${\displaystyle T_{J}}-$ mätningar. Emellertid är denna mätteknik svår att implementera i multi-LED- seriekretsar på grund av höga common mode-spänningar och behovet av snabba strömpulser med hög arbetscykel . Denna svårighet kan övervinnas genom att kombinera digitala multimetrar för höghastighetssampling och snabba pulserande strömkällor med hög överensstämmelse .

När korsningstemperaturen väl är känd kan en annan viktig parameter, termisk resistans (Rθ), beräknas med hjälp av följande ekvation:

$R_{\theta }={\frac {\Delta T}{V_{f}I_{f}}}$

Kopplingstemperatur för lysdioder och laserdioder

En lysdiods eller laserdiods korsningstemperatur (Tj) är en primär bestämningsfaktor för långsiktig tillförlitlighet; det är också en nyckelfaktor för fotometri . Till exempel minskar en typisk vit LED-utgång med 20 % för en ökning av kopplingstemperaturen med 50 °C. - mätstandarder, som IESNAs LM-85 , att korsningstemperaturen bestäms vid fotometriska mätningar.

Kopplingsuppvärmning kan minimeras i dessa enheter genom att använda den kontinuerliga pulstestmetoden som specificeras i LM-85. Ett LI-svep utfört med en Osram gul lysdiod visar att mätningar med enkelpulstestmetoden ger en minskning av ljusflödet med 25 % och DC -testmetodens mätningar ger en minskning på 70 %.

Se även