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。
功率损耗
功率损耗的测量误差主要来源于饱和压降的测量误差,发热功率是器件饱和压降和负载电流的乘积,器件的饱和压降包括芯片饱和压降和封装电阻上的压降:
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Ploss是用来计算热阻的功率损耗,Vpackage为封装电阻带来的压降,Vchip为芯片两端压降,IL为负载电流。
因为很多模块封装并不存在开尔文端子,试验中无法在不开封的条件下直接测试得到芯片两端压降,因此在热阻测试时应尽可能减少封装电阻带来额外功率损耗的影响。
过往有研究报道,使用功率端子测量得到的瞬态热阻抗明显低于信号端子测试的结果,也就是说,使用功率端子测量得到的损耗高于使用信号端子的测量。这是因为,相较于信号端子,使用功率端子测量的压降路径更长,引入了更大的封装电阻,所以测量得到的功率损耗更大。

因此在热阻测量时尽量采用功率端子加热,信号端子测量压降。如果封装中具有开尔文端子,能最大程度减少封装电阻带来的功率损耗测量误差的影响。
总结
综合最大结温、参考点温度、功率损耗三个方面,热电偶法测量器件热阻的需要考虑三个方面:
a.采用小电流下饱和压降法或阈值电压法进行结温测量,并记录好负载电流、饱和压降、测量延时等。
b.对于参考点温度测量,需要遵循AQG324标准中关于参考点温度位置的定义,对于壳温测量误差,可通过多次测量取平均值来减少误差;
c.采用模块封装中的信号端子测量饱和压降,如果存在开尔文端子,应使用开尔文端子来减少功率损耗误差。
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