功率芯片热阻测试方法的研究与测试系统设计

摘要

热阻是电子器件设计与生产中的一项重要指标，对功率器件来说尤为重要。在实际使用中，热阻不仅决定了电子器件工作的额定功率，还决定了使其能正常工作的环境温度条件，并在一定程度上决定了电子器件的寿命。因此，倘若能够快速便捷准确地测量器件的热阻值，不仅可以帮助人们更合理地规范器件的使用方法，同时也可以对器件的设计者进行反馈，以达到优化性能的目的。
　　本文首先通过研读国内外和电子器件热特性测试有关的论文，对功率器件的热特性测试方法进行了研究。并以此为出发点，针对功率芯片的特点对热特性测试方法进行了改进，同时设计并制作了以单片机为控制核心的功率芯片专用热阻测试开发板。基于该热阻测试板对实际功率芯片进行了热特性测试，得到了芯片的热阻值，绘制出芯片的热阻抗曲线，并通过对测试结果的数据处理，推导出器件不同占空比下的热阻抗曲线和结构函数。同时提出了适用于三维空间的新型热传导分析方法——热传导高斯定理，以此理论为基础，结合测试结果和热传导高斯定理，提出了新的热阻模型，成功地解释了在热特性测试中影响精度的原因。最后，本文提出了功率芯片热特性测试方法的改进方案，使得不同测试者的测试结果更具有可比性，同时还提出了优化功率芯片热特性的方法。
　　本文设计并制作的热阻测试板可以成功地对功率芯片进行热特性测试，可以得到包括热阻值、热阻抗曲线、不同占空比下的热阻抗曲线和结构函数等与热特性相关的数据。热阻值和热阻抗的测试误差均在15％以内，达到了设计指标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题主要工作

1．4 论文组织

第二章 热阻测试方法的理论研究

2．1 JEDEC规范化的热阻测试方法

2．2 热阻抗的测试原理

2．3 结构函数

2．4 热传导高斯定理及其应用

2．5 本章小结

第三章 功率芯片热特性测试系统的研制

3．1 功率芯片的热特性测试方法

3．2 热阻测试系统的设计与制作

3．3 基于示波器的热阻测试程序

3．4 本章小结

第四章 功率芯片的热特性测试与分析

4．1 功率芯片的热特性测试流程

4．2 功率芯片的热特性测试

4．3 功率芯片的热特性分析方法

4．4 功率芯片的热特性建模及改善方法

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

硕士期间发表论文情况

附录