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二極管熱電阻的測(cè)量方法
2010-1-17 閱讀(4711)
由于現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)要求越來越高，電路設(shè)計(jì)工程師對(duì)每一個(gè)元器件的溫度，功率都提出了新的
要求，在這種情況下，結(jié)合測(cè)試工作，我們發(fā)現(xiàn)越來越多的二極管生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的熱電阻的測(cè)量 提出了要求。
二極管的熱阻抗與普通意義上的電阻不同，它用來表示二極管在溫度升高的條件下功率耗散的情況。從對(duì)企業(yè)的調(diào)查和了解可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)企業(yè)對(duì)于這一參數(shù)并不是十分了解，專用的測(cè)量儀
器比較昂貴而且數(shù)量稀少，只有少數(shù)臺(tái)資廠從臺(tái)灣專門購置了設(shè)備用于該參數(shù)的測(cè)量，從而使得產(chǎn)品的參數(shù)在面對(duì)客戶時(shí)有了更強(qiáng)的競(jìng)爭力，這一點(diǎn)也促使其競(jìng)爭對(duì)手對(duì)于二極管熱電阻的測(cè)量有了更強(qiáng)的需求。
通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的研究可以發(fā)現(xiàn)，二極管熱電阻的測(cè)量原理并不困難，本文結(jié)合安全實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有
設(shè)備，闡述了在目前情況下測(cè)量二極管熱電阻的方法，經(jīng)過與企業(yè)的儀器進(jìn)行比對(duì)，測(cè)量精度，準(zhǔn) 確度的誤差在 3%以內(nèi)，基本可以滿足企業(yè)對(duì)該參數(shù)測(cè)量的需求。
θ：二極管熱電阻。它表示了二極管在當(dāng)前的封裝模式和散熱條件下散發(fā)熱量的能力，同時(shí)，
它也給二極管運(yùn)行的安全功率等級(jí)提供了參考。通常的商業(yè)用技術(shù)規(guī)格書中，會(huì)給出二極管的一般
參數(shù)，但是對(duì)于電路設(shè)計(jì)人員來說，熱電阻這個(gè)參數(shù)是必不可少的。二極管熱電阻表示了功率耗散 和溫度間的關(guān)系，其計(jì)算公式為：
θ=（Tjunction-Texternal）/Pdiss （1），
其中，Tjunction 為結(jié)溫，Texternal 為環(huán)境溫度，Pdiss 為耗散功率。
由公式（1）可以看出，對(duì)于熱電阻的計(jì)算，有以下幾個(gè)變量需要測(cè)量，一個(gè)是二極管的溫度，
其中又包括結(jié)溫和環(huán)境溫度；一個(gè)是二極管的耗散功率。對(duì)于二極管來說，Pdiss 即為二極管的電 壓以及對(duì)應(yīng)的通過二極管的電流的乘積。而結(jié)溫是指二極管的 PN 結(jié)的溫度，由于工藝關(guān)系，成品 的二極管都已經(jīng)完成了封裝，在不破壞二極管的條件下，這個(gè)參數(shù)對(duì)于我們來說難以直接測(cè)量，必
須通過其他的間接方法進(jìn)行。
經(jīng)過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，二極管的結(jié)溫與其導(dǎo)通電壓是呈線性關(guān)系的，其比值可以用 K 來表示。 由于無法直接測(cè)量到二極管內(nèi)部溫度，在實(shí)際測(cè)試中，只能通過改變環(huán)境溫度，用環(huán)境溫度的變化 來模擬結(jié)溫的變化情況。試驗(yàn)中，將二極管置于高溫箱中，進(jìn)行較長時(shí)間（長于 1 小時(shí)）的預(yù)處理， 使二極管的溫度盡可能的與外界環(huán)境溫度達(dá)到均衡，然后直接在高溫箱內(nèi)對(duì)其在不同溫度下的導(dǎo)通
電壓進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)過選取等多個(gè)溫度點(diǎn)下對(duì)于導(dǎo)通電壓的測(cè)量，可以得出結(jié)論，二極管的導(dǎo)通電壓
與與溫度呈反比關(guān)系,如圖 1 所示。
則表示結(jié)溫與電壓的參數(shù) K 可以近似的表示為
K=|（V2-V1）/（T2-T1）| （2）,應(yīng)當(dāng)注意，測(cè)量應(yīng)盡可能的，以達(dá)到繪制出平滑的
K 值曲線目的。
通過多次的試驗(yàn)以及與工廠專用測(cè)量儀器的比對(duì)，發(fā)現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面的測(cè)量對(duì)測(cè)量結(jié)果
的有較大的影響。
1. K 曲線的繪制，這一步可以說直接關(guān)系到整個(gè)測(cè)量的準(zhǔn)確性，為了提高正確率，在 進(jìn)行溫度處理時(shí)，應(yīng)將預(yù)處理時(shí)間延長，使二極管的溫度與環(huán)境溫度保持一致。另 外，繪制曲線時(shí)對(duì)同一型號(hào)同一批次的二極管進(jìn)行多次測(cè)量，對(duì)比 K 值，可以得到較滿意的結(jié)果。
2. IH 和 I M 的使用，要盡可能保證 2 套恒流源之間的切換能夠快速完成，尤其是 IH 向 I
M 切換的過程中，時(shí)間越短，則結(jié)溫的測(cè)量越準(zhǔn)確。在試驗(yàn)中，選取一個(gè)單刀雙擲 開關(guān)就可以基本滿足需求。
