MOS管热阻的测量方法

预备知识

1、首先，明确两个概念：

稳态热阻：两处测量点温差△T，单位时间内通过散热面的能量为Pd，热阻RΘ=△T/Pd，单位℃/W。它是一个反映了散热体散热性能的参数。热阻越大，散热越慢。（字面意思理解也很简单，阻碍热量传递的能力）

瞬态热阻：因为电子器件的温升并不一定非常平滑。峰值温度往往比平均温度更加致命。所以峰值温度成为了限制器件工作特性的主要因素。

温度的峰值往往出现在脉冲宽度tp较短，占空比D低的情况下，这说明器件的温升不仅仅与Pd相关了，还和脉冲宽度、脉冲形状（方波、锯齿波、正弦波这种的典型波形）、频率等有关联。稳态热阻的局限性就显现出来了。所以引入了瞬态热阻，用来衡量电路中开关时刻、浪涌时刻等瞬间的与散热相关的能力。

瞬态热阻的定义：在某一时间间隔的末尾，两处测试点的温度变化与引起这一变化的，在该时间间隔开始时按阶跃函数变化的耗散功率之比。ZΘ=r（tp，D）RΘ

 r（tp，D）表示脉冲宽度与占空比之间的一个比例。不难看出瞬态热阻与稳态热阻具有关联性。瞬态热阻反映了散热体在热惯性的作用下，在热传递的过程中对热阻的改变。

2、结温与壳温

3、测试电路

原理图

万用表测得数据记为UR；

Mos体二极管电压、电流记为Uf，If；

电源电压记为U。

测量mos热阻

第一步：将电路板置于温箱中，类似于下图设备。主要是为了保证静态无风状态。加热后，使其内部达到热平衡。即Tj=Tc。这个温度（T1）不能过低，因为温度过低，结温和壳温不可能相同。

电路中使用的电阻R为2KΩ，缓慢调节电源电压U至20.7V时（二极管通态压降为0.6-0.8左右），mos的体二极管电流If达到10mA。

保持U不变，提高温度，记录UR与对应温度。根据Uf=U-UR，得出下表数据：

第二步：将温箱温度调回T1，并放入一个热电偶测量温箱内环境温度Ta，进一步确认数据准确性。再连接一个热电偶至MOS，测量壳温Tc，如下图所示。当然实际测量的mos应该已经焊接在电路板上了。

在保持温箱温度不变的情况下。提升If（提高 U），记录万用表读数Uf。根据Pd=Uf*If得到不同时刻的耗散功率。

第三步，迅速降低If至10mA。即将电源电压U降低至20.7V。记录此时的Uf后，去第一步中收集的表格里，找对应的温度，即Tj。

最终，按照公式计算热阻：

结到壳的热阻RΘjc=(Tj-Tc)/Pd

壳到环境的热阻RΘca=（Tc-Ta）/Pd

结到环境的热阻RΘja=(Tj-Ta)/Pd

写在最后，其实这种方法误差不小，是实验室粗略估计热阻的一种方式。实施起来其实有很多需要微操的地方。比如第三步中，如何迅速降低If。这个时间越短越好。又比如第一步，你如何评判温箱里的MOS结温与壳温达到热平衡呢。所以在需求精度高的情况下，应尽量采购专业设备进行测量。


审核编辑：刘清