功率晶体管结温测量与器件筛选条件拟定.doc

2012-07-19################张2奕0轩121, -2,07孔-学1东92###2#0#1#2#-#07-19######## ( 1. 广东工业大学材料与能源学院, 广东 广州 510090; 2. 信息产业部电子第五研究所, 广东 广州 510610) 摘 要: 概述了功率晶体管结温测量的意义及常用的双极晶体管模型。常用的结温测量方法有两种: 红外扫 描法和热敏参数法。由于热敏参数法只能得到器件的平均结温, 不能用于准确地评价电子器件的可靠性, 因此, 红外扫描法优于热敏参数法。红外扫描法用于拟定器件筛选条件时必须满足 3 个必要条件, 这样既不会发生应 力不足, 又能避免过应力失效。 关键词: 功率晶体管; 结温测量; 器件筛选; 红外热像仪 中图分类号: TN323+.4 文献标识码: A 文章编号: 1672- 5468 ( 2007) 03- 0011- 04 J unction- temper atur e Measur ement and Scr eening Condition Deter mination of Power Tr ansistor ZHANG Yi- xuan1, KONG Xue- dong2 2, ( 1. Guangdong University of Technology, Guangzhou 510090, China; 2. CEPREI, Guangzhou 510610, China) Abstr act : The meaning of junction- temperature measurement for power transistor, and common BJT models were summarized. There are two common methods for junction - temperature measure- ment: the infrared scanning method and the temperature - sensitive electrical parameter ( TSP) method. TSP can only obtain the average temperature, so it can’t be used to accurately evaluate electronic device’s reliability, and the infrared scanning method is better. Three conditions must be satisfied when using the infrared scanning method in order to avoid applying insufficient stress or causing failure due to overstress. Key wor ds: power transistor; junction- temperature measuremeat; device screen; infrascope 1 引言 器件结温是影响功率管特别是微波功率管可靠 命试验已经证实, 结温每降低 12 ℃, 微波功率 晶体管的平均寿命就延长一倍。在测试器件热阻的 过程中, 只有器件处于工作状态, 测得的结温才 是严格有效的。器件热阻不是一个恒量, 而是随 性和电性能的主要因素之一。因此, 在器件设计 和系统设计中, 准确测定结温就很重要。射频寿 2012-07-19################2012-07-19###2#0#1#2#-#07-19######## 发射极条 条宽 x z 集电极结 y 热沉 图 1 多发射极晶体管模型 A 结 温 B 位 置 图 2 双极晶体管理想结温假设与实际情况对比 一 个 额 定 功 率 20 W 的 晶 体 管 的 显 微 红 外 热 图 , 在 3 种不同工作条件下, 每种都是耗散功率 16 W。 ( a) Ic=0.8 A, Vce=20 V; ( b) Ic=0.4 A, Vce=40 V; ( c) Ic=267 mA, Vce=60 V。 图 3 等功率条件下功率晶体管热像图对比 ) 功率=20 W 1 - W · ℃ / R ( 阻 热 集电极电流 ( I/A) 图 4 等功率条件下热阻随集电极电流的变化 典 型 的 多 发 射 极 晶 体 管 模 型