Температура перехода - Junction temperature

Температура перехода, Короче для транзистор температура перехода,[1] самый высокий Рабочая Температура фактических полупроводник в электронном устройстве. В процессе эксплуатации она выше температуры корпуса и температуры внешней части детали. Разница равна количеству тепла, передаваемому от соединения к корпусу, умноженному на количество тепла от соединения к корпусу. термическое сопротивление.

Микроскопические эффекты

Различные физические свойства полупроводниковых материалов зависят от температуры. К ним относятся скорость диффузии присадка элементы мобильность носителей и термическое производство носители заряда. На нижнем уровне шум диода сенсора можно уменьшить за счет криогенного охлаждения. На верхнем конце результирующее увеличение локального рассеивания мощности может привести к тепловой разгон это может вызвать временный или постоянный отказ устройства.

Расчет максимальной температуры перехода

Максимальная температура перехода (иногда сокращенно TJMax) указывается в техническом описании детали и используется при расчете необходимого теплового сопротивления корпуса к окружающей среде для заданной рассеиваемой мощности. Это, в свою очередь, используется для выбора подходящего радиатор если это применимо. Другие методы охлаждения включают: термоэлектрическое охлаждение и охлаждающие жидкости.

В современных процессорах от таких производителей, как Intel, AMD, Qualcomm, внутренняя температура измеряется сетью датчиков. Каждый раз, когда сеть датчиков температуры определяет, что повышение температуры выше TJ неизбежно, для предотвращения дальнейшего повышения температуры применяются такие меры, как синхронизация, растяжение тактовой частоты, снижение тактовой частоты и другие (обычно называемые термическим дросселированием). Если применяемые механизмы недостаточно компенсируют, чтобы процессор оставался ниже температуры перехода, устройство может отключиться, чтобы предотвратить необратимое повреждение.[2]

Оценка температуры перехода кристалла, TJ, можно получить из следующего уравнения:[3]

ТJ = TА + (R θJA × PD )...

где: TА = температура окружающей среды для упаковки (° C)

р θJA = переход к тепловому сопротивлению окружающей среды (° C / Вт)

пD = рассеиваемая мощность в корпусе (Вт)

Температура измерительного перехода (ТJ)

Многие полупроводники и окружающая их оптика имеют небольшие размеры, что затрудняет измерение температуры перехода прямыми методами, такими как термопары и инфракрасные камеры.

Температуру перехода можно измерить косвенно, используя собственную характеристику зависимости напряжения / температуры устройства. В сочетании с Объединенный совет по разработке электронных устройств (JEDEC) такой метод, как JESD 51-1 и JESD 51-51, этот метод дает точные измерения Tj. Однако этот метод измерения сложно реализовать в мульти-светодиодном последовательные цепи из-за высоких синфазных напряжений и необходимости быстрого, высокого рабочий цикл импульсы тока. Эту трудность можно преодолеть, объединив высокоскоростные цифровые мультиметры с дискретизацией проб и быстрые импульсные текущие источники.[4]

Как только температура перехода известна, появляется еще один важный параметр, тепловое сопротивление (Rθ), можно рассчитать по следующему уравнению:

Rθ = ΔT / (Vж*Яж)

Температура перехода светодиодов и лазерных диодов

An ВЕЛ или же лазерный диод температура перехода (Tj) является основным фактором, определяющим долгосрочную надежность; это также ключевой фактор для фотометрия. Например, типичный выход белого светодиода снижается на 20% при повышении температуры перехода на 50 ° C. Из-за этой температурной чувствительности стандарты измерения светодиодов, например IESNA С LM-85, требуют определения температуры перехода при фотометрических измерениях.[5]

Нагрев перехода в этих устройствах можно минимизировать с помощью метода непрерывного импульсного тестирования, указанного в LM-85. L-I развертка, проведенная Osram Желтый светодиод показывает, что измерения методом одиночного импульса дают снижение на 25%. световой поток выход и ОКРУГ КОЛУМБИЯ Измерения, проведенные методом испытаний, дают падение на 70%.[6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Сабатье, Джоселин (2015-05-06). Дифференциация дробного порядка и надежная конструкция управления: CRONE, H-infinity и управление движением. Springer. п. 47. ISBN  9789401798075.
  2. ^ Рудольф Марек, "Техническое описание: архитектуры Intel 64 и IA-32", Руководство разработчика программного обеспечения Том 3A: Руководство по системному программированию
  3. ^ Васиги, Арман; Сачдев, Манодж (2006). Управление температурой и питанием интегральных схем. Интегральные схемы и системы. ISBN  9780387257624.
  4. ^ «Измерение температуры перехода светодиода (Tj) - Vektrex». Вектрекс. 2017-01-06. Получено 2017-10-17.
  5. ^ «Продукты и решения для тепловых измерений - Vektrex». Вектрекс. Получено 2017-10-17.
  6. ^ «3 шага к улучшению измерений светодиодного освещения: точность - Vektrex». Вектрекс. Получено 2017-10-17.