5- Определяем перегреи НЗ отсека 2:

Af>32 = 54 - 1,15 - 0,67 . 1,07 X X 0,98 1,0 - 0,97 0,92 X X 0,99 = 38,5 К.

6 Перегревы НЗ отсеков 3 к 4 равны соответственно перегревам НЗ отсеков 1 и 2:

&33 = 28,6 К и з = 38,5 К.

13.5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ И МИКРОСБОРОК

Общие положения *

Параметрами теплового режима полупроводниковых приборов ППП, интегральных микросхем ИС и микросборок МС являются: температура 6, К; рассеиваемая мощность Ф, Вт; тепловое сопротивление г, К/Вт. Обозначение температуры 6 конкретизируется с помощью индексов: п - р-п-переход (кристалл), к - корпус, т -- внешний теплоотвод, с -окружающая среда (воздух). Предельно допустимые значения 6 и Ф получают дополнительный индекс прд. Например, бц - температура р-п-перехода, бк црд - предельно допустимая температура корпуса Обозначения теплового сопротивле ния при необходимости конкретиза ции получают следующим образом ПС - р-п-переход - среда (полное) ПК - р.-и-переход - корпус (внут реннее г), кс - корпус - среда (внешнее г), пт - /?-я-переход - внешний теплоотвод, кт - корпус-внешний теплоотвод (г контакта). Например, Гпс и /- с - тепловые сопротивления р-п-переход-среда и корпус-среда.

Если параметр зависит от времени, то к его обозначению добавляется символ t. Например, r{t) ~ переходное тепловое сопротивление, Оп (О - мгновенная температура р~й-перехода.

Полное, внутреннее, внешнее и контактное тепловые сопротивления связаны следующими соотношениями;

пс = Ь / кс!

Гпт - пк + Гит

(13 86)

Прк измерении Гп у ППП, ИС и МС малой и средней мощности измеряют Гпт и принимают Гпк - / пт. ибо внутреннее тепловое сопротивление как правило значительно превышает

г кт-

Для многокристальных ИС тепловое сопротивление t-го кристалла г,- определяется так:

1=1.1Ф1 / т/ + (Я-П/г/т.

где Фг и Ф- - мощности, рассеиваемые i-M и /-М кристаллами; Ф - мощность, рассеиваемая всеми кристаллами; - тепловое сопротивление одного кристалла без учета подогрева остальными кристаллами; rjjT - тепловое сопротивление фона, определяющее разогрев кристалла 1, мощностью, рассеиваемой кристаллом /; гг т - среднее значение г-; п - число кристаллов в корпусе.

ППП, ИС и МС малой мощности обычно рассеивают тепло в воздух. По.9тому определяющим параметром их теплового режима, выбираемым в соответствии с ожидаемыми условиями эксплуатации, является предельно-допустимая температура окружающей среды. В технической документации на ППП, ИС и МС приводятся значения Гпс. а для некоторых типов и значения Ф.

Температура кристалла

бп = ©с + ГасФ,

(13.88, а)

а условия обеспечения теплового режима:

6п=еспрд+ ГпсФ < бппрд (13.88,6) или

- бкпрд- Дополни-и иногда Ф

ППП, ИС и МС большой мощности обычно охлаждаются с помощью внешнего теплоотвода. Поэтому определяющим параметром их теплового режима является предельно допустимая температура внешнего теплоотвода, которая (как и бспрд) выбирается в зависимости от условий эксплуатации. При этом принимается, что ©тпри тельно задаются Гпк Температура кристалла:

еп=ек + Гг,кФ, (13.89, а)

а условия обеспечения теплового режима:

Оп = Ок прд + икФ < и ирд

(13.89,6)

Фпрл < (6п прл - 6,1 итрп)-Тпк.

(13.89, в)

При расчете мгновенной температуры ППП, ИС и МС, работающих в импульсном режиме, используют формулы (13.88) и (13.89), заменяя стационарные значения мощности и теплового сопротивления мгновен-

Расчет тепловых режимов ППП, ИС и МС *

Определение п мых значений.

1едельно допусти-еличины Од прд и

6к прд выбираются из стандартизированного ряда температур, причем, как правило, выполняется условие 343 К < бс прд < 398 К. Для транзисторов по известному значению Фпрд на семействе выходных вольт-амперных характеристик строится область безопасной работы.

Таблица 13.3

Тепловые сопротивления транзисторов 9 корпусах с воздушным охлаждением

Таблица 13.4

Тепловые сопротивления транзисторов в корпусах с кондуктивным охлаждением

ными значениями. При этом необходимо учитывать, что у мощных транзисторов при коротких импульсах возможно увеличение за счет кумуляции тока. При эксплуатации ППП, ИС и МС рекомендуется иметь запасы по температуре и рассеиваемой мощности (коэффициент запаса по Ф для транзисторов равен 0,8 ... ... 0,9). В табл. 13.3 ... 13.5 даны тепловые сопротивления для характерных ППП и ИС. Дополнительные сведения по тепловым параметрам ППП даны в И, 13, 18, 34 и 36J.

Предельно допустимая температу-. ра кристалла определяется на .основе накопленного опыта при эксплуатации сходных конструкций, в соответствии с требованиями по надежности и нормами на значения электрических. параметров. Значение бц прд обычно лежит в пределах 358 ... 373 К для германиевых и 423 ... 473 К для кремниевых ППП. В некоторых ППП физические пррг цессы в наиболее слабых участках конструкции приводят к необходимости снижать значение бппрд-

Например, для ИС в пластмассовых корпусах 6j, рд, определенная по температуре стеклования пл:стмас-сы, равна 398 К, для некоторых ИС ЭСЛ-типа бп прд. определенная уменьшением помехозащищенности, равна 383 К.

Расчет тепловых сопротивлений ППП, ИС н МС. Точный расчет тепловых сопротивлений для некоторых типов конструкций, ичложенный в 116, 17], является трудоемким процессом, требующим применения ЭВМ. С помощью простых методов можно

Т аб л и п а 13.5

Тепловые сопротивления ИС