功率開關元件的溫度考量
溫度考量的主要目標是晶圓溫度
釐清一下一個觀念，一個電源應用工程師在零件參數上的基本觀念：
- PD 是功率開關最大的消耗功率
- 此外，這個功率的大小是由不同溫度條件來決定的，它並不是定值
- 而一般功率元件是以環境溫度 25°C，來定義 Datasheet 內的標示值
使用傳統開關時，你無法得知內部實際晶圓溫度，廠商只好將相關要注意的值都標示上來，只好利用外在條件來做晶圓的溫度估算。而其主要目標只是希望讓內部晶圓接面 (Junction) 溫度，使用時不超過絕對最大額定值限制：
- 晶圓 junction 溫度指的是 PN junction，或者更簡單的說，就是芯片 (chip)
熱阻與功耗的關係
- TA：環境（大氣）溫度
- TJ：接面溫 (Junction Temp.)
- TC：封裝背面溫度
- TT：封裝標記面 - 表面溫度
- RthJA (θJA)：接面與環境（大氣）之間的熱阻
- RthJC (θJC)：接面和封裝背面之間的熱阻
- 可用於不同封裝之間的散熱性能比較
PD 和熱阻 RthJC 關聯為以下公式：
- JEDEC Standard 規定了熱阻的測試方式
PD = (TJ - TC)/ RthJC [°C / W]
Example
對於 TJ，使用 150°C 的絕對最大額定值，對於 TC，使用 25°C，這是功耗的條件。對於 RthJC，代入最大值 1.1°C/W。參考 PD 裡的 TC = 25°C 時。
你會發現計算結果約為 113.5 W，如同表中出現的 PD 值。
PD = (TJ - TC)/ RthJC = (150 - 25)/1.1 = 113.6 W
參考 PD 在 TC = 100°C$ 條件下的值：
PD = (TJ - TC)/ RthJC = (150 - 100)/1.1 = 45.45 W
一目了然。
傳統開關及 PI 高集成
傳統開關無法絕對保證晶圓溫度安全：
- 傳統開關，無法得知溫度，只能透過設計前做好使用前評估
- 如產生散熱不良事端，無從得知
Power Integrations 擅長 IC 高度集成，特別是集成高壓開關：
- 同時內部直接偵測晶圓接面溫度，同時做到過溫度保護
- 不必擔心接面溫度，超過絕對最大額定值限制
- 散熱不良及早發現
- 同時擁有開關電流偵測
- 更完整的保護
高功率模組已具備溫度偵測：
- IGBT 以及 SiC MOSFET Module 內部已含 NTC 溫度偵測
- 直接提供晶圓溫度偵測訊息
- 或同時有電流偵測
- 提供更完整的電流偵測訊息
