热阻测试中的热电偶法_参考点温度

这里介绍了热电偶法测试，其中热电偶法的计算式如下：

Tjmax是待测器件加热到稳态后测量得到的最大结温；Tref为待测器件加热达到稳态后测量参考点温度，分为壳温Tc、散热器Ts、环境温度Ta。其中环境温度Ta一般指的是冷却液温度Tf，VCE为待测器件测量时两端压降，IL为负载电流。

所以，热电偶法需要测量三个量，最大结温Tjmax、参考点温度Tref、功率损耗Ploss。

前面这篇推送已经描述了最大结温Tjmax，下面对参考点温度进行介绍。

参考点温度Tref

参考点温度的测量误差相较于结温测量和功率损耗的测量是最大的，这主要是散热器或壳表面存在着温度分布，温度并不相同。

IEC标准和MIL标准的热阻测量方法都是基于热电偶法测量参考点温度（如壳温）。但是这两个标准都没有对壳温做出准确定义，这就导致了业界各家对参考点温度都有自己的标准。后续，欧洲电力电子中心（ECPE）发布了AG324标准，其针对IEC标准中未定义参考点温度做出了明确规定。其详细规定了壳温、散热器温度、冷却液温度测量点位置，并对挖孔要求做了详细规定。

AQG324标准中的参考点温度测试要求和测温难度对比如下：

所以，只要保证热电偶和散热器或者冷却液接触良好，结到散热器热阻Rth(j-s)和结到冷却液热阻Rth(j-f)测量误差较小，且测量难度较小。

对于大功率器件，壳温并不均匀，壳温测量点稍微偏差都会影响结果的准确性。因为即使热电偶处于芯片最下方的维持，测试得到的温度往往介于壳温和散热器表面温度之间；其次，如果因为二者发生滑动，位置出现偏差，导致热电偶感温区不在芯片正下方，将会产生更大的误差，因此如果想要精准测试结到壳热阻Rth(j-c)难度不小。

根据AQG324标准，在散热器挖孔侧壳温还会影响到器件内部散热路径，无形中给壳温测量带来了误差。对于无底板器件，这种误差会更大。

下图给出了在散热器表面刻槽和挖孔两种方式对壳温测量误差的影响，可以看出，刻槽放置热电偶比挖孔放置对温度场的破坏作用小，测量结果与理想热阻值更加接近，且随着孔径越大，挖孔测试得到的热阻偏差越大。

实际中，高压大功率模块往往都是由多个芯片并联而成，但是截至目前，没有任何机构和组织对多芯片并联器件的壳温进行定义。赛米控手册中对这个情况有所说明，其规定了每个芯片下正下方的壳温都需要测量，将各处壳温平均值定义为壳温，热阻计算公式如下：

对于多芯片并联器件，多个芯片往往只能通过温敏电参数法得到一个平均结温，无法得到每个芯片的结温值。此外壳结温测量点越多，误差越大，多芯片并联器件热阻测试比单芯片测试更具挑战性。

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