功率器件的应力和可靠性:一项创新的预估器件寿命的热分析方法

在自动化领域中,估计功率分立器件的寿命值的工作十分受到重视。用户要求对器件寿命给予尽可能精确的表征,以保证满足他们的需要。本文指出:正确的寿命估计工作中应重视分析在器件施加功率期间,器件结温的变化。本文的目的,首先是对当前评估硅片中温度变化的各种方法进行简要的评述;然后针对如何能精确预估各种布局的异质结器件的真实温度分布状况提出一个新方法。新方法是在用户的EDA(电子设计自动化)流程的基础上,对分立功率器件经常处于的开通/关断工作条件,收集非常精确的热的有关信息。本文对ST微电子公司生产的功率MOSFET器件进行了深入的热研究。研究指出,器件的布局是如何影响有源区内的电流分布的。因此,以往采用的通过平均温度进行评估的方法是不合用了,因为该评估方法的结论仅取决于在器件引出端上所获取的电流数据和电压数据。

包含热模型的大功率MOSFET新型电路模型

功率转换器的功率密度越来越高,发热问题越来越严重,这种功率转换器的设计对现代大功率半导体技术提出了新的挑战;因而,热问题的优化设计和核实变得比大功率器件的电模型更加重要,本文提出一种新的PSPICE模型,可以利用它计算MOSFET芯片在瞬变过程中的温度。其中的热阻可以从制造商提供的产品使用说明书得到。本文介绍的模型提供发热和电气参数之间的动态关系。它建立了与许可的热环境的关系,例如,栅极驱动电路、负载、以及散热器的分析与优化设计。利用这个模型可以改善散热器的设计。由于决定功率损耗的参数是分布在一定范围内,受生产制造的影响很大,因而散热器的设计往往由于无法预先知道功率损耗而无法进行。