半導體芯片學習筆記-熱特性02

上次了解了熱阻，我們知道了熱阻類似電阻，可以看成表征導熱快慢的物理量，熱阻Rth=溫度差ΔT/功率P，單位是開爾文每瓦：K/W，可以直接理解成1瓦熱流對應的溫度變化，對于芯片而言，比如最大結溫150，冷卻水溫度70，溫度差80度，那么熱阻越小，功率P就可以越大，芯片電流輸出能力越高，所以，對于IGBT/MOSFET這類功率器件而言，熱阻是越小越好，在相同的溫度下熱阻越小意味著熱流越大，每秒能帶走的熱量越多。

了解了熱阻，我們來介紹下熱容。聽起來和電容很熟悉，對的，理解起來也是十分的相似。

熱容的定義是Cth=熱量變化ΔQth/溫度變化ΔT，單位是J/K，理解起來也很簡單，溫度升高或者降低1度時需要吸收或者釋放的熱量大小就是熱容。

熱容體現(xiàn)的是物質(zhì)儲存熱量的能力。那么對于功率模塊而言，各部分的熱容各不相同，芯片由于體積小，熱容較小，又是熱源，而散熱銅基板很大，因此熱容較大，因此在通過相同的熱量時，芯片的溫度變化就比銅基板大得多，溫度波動更明顯，因為熱容小，一點點的熱量就能導致很大的溫升。

這張圖把電學和熱學中的幾個物理量做了對應，這樣我們就可以用電學的規(guī)律來研究熱學

電阻R對應熱阻Rth

電容C對應熱容Cth

電壓降ΔV對應溫度差ΔT（電勢對應內(nèi)能）

電流I對應熱功率（熱流）P

電荷守恒對應能量守恒：C·ΔV=ΔQ對應Cth·ΔT=ΔQth

電路歐姆定律對應熱歐姆定律：R=ΔV/I對應Rth=ΔT/P

對于理想的功率模塊，我們希望，芯片的熱容越大越好，熱阻越小越好，熱容越大，芯片溫度波動就越平緩，熱阻越小，芯片散熱功率（能力）就越大，芯片溫度就降得快。