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功率器件热阻测试方法:JEDEC标准下新型热阻测量方法_瞬态双界面法

2026-09-10 09:07:07

固态技术协会(JEDEC)推出的JESD51-142010标准中也对热阻测试进行定义。这里提出了一种称为“瞬态双界面法”的新型热阻测试方法,它无需对参考点温度进行测量,消除了因参考点温度测量误差导致的最终结果的偏差,具有高度可重复测试的优点。

此标准下的热阻测试瞬态阻抗时也与IEC标准类似,采用直流加热模式。

将待测器件加热至稳定状态,这里的负载电流要尽可能的大(在确保结温不超过器件最大允许工作结温的情况下),然后切断负载电流,等待一段延迟时间后,测量并记录结温随时间变化过程,直至结温降至环境温度不再变化,然后根据公式可得结到环境的瞬态热阻抗:

针对MIL标准中提到的延迟时间引起的结温测量误差,此标准下厨的应用根号t法进行修正,以获得实际零点时刻的结温,如下图:

瞬态双界面法的特点在于,改变壳和散热器之间的界面状态,测量改变前后的结到环境的瞬态热阻抗曲线,但是两次测量环境温度需要保持恒定。因为热量从芯片到散热器的导热路径只在器件壳表面与散热器接触界面间有差异,所以两条热阻抗曲线从结到壳这部分完全重合,在接触界面处发生分离,分离点对应的热阻抗即为器件结到壳的热阻值。如下图

一般的分离点难以用肉眼直接确定,结果可能会随测试人员的不同而不同。因此,这个分离点的合理确定直接影响着最终结到壳的热阻值。

此标准中提到了两种确定分离点的方法,微分差值法和结构函数法。结构函数法适用于结到壳热阻较大的情况(1K/W),微分差值法则是适用结到壳热阻较小的情况(1K/W)。对于功率器件而言,结到壳热阻一般小于0.5K/W,高压器件多是低于0.1K/W,所以微分差值法在功率器件中更合适。

微分差值法是通过一系列的数学处理,准确地得到两条瞬态热阻抗曲线的分离点:

首先对两条瞬态热阻抗曲线进行变量替换,如下式:

然后再对变量替换后的两条曲线进行微分处理,为了避免稳态热阻差对结果的干扰,再对微分差进行归一化,如下式:

最后合理选择判据ε即可得到较为准确的器件结到壳的热阻:

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作者: 深圳市亿伟世科技有限公司
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