MOSFET热阻参数解读

来源：半导体功率社

一、定义

MOSFET的热阻（Rth）用来表征器件散热的能力，即芯片在工作时内部结产生的热量沿着表面金属及塑封料等材料向散热器或者环境传递过程中所遇到的阻力，单位是℃/W，其值越小越好。

Rthj-a（Juntion-to-Ambience）

表示芯片内部PN结到外部环境的热阻，散热方式为热辐射和热对流，如下图：

Rthj-c（Junction-to-case）

表示芯片内部PN结到封装外壳表面的热阻，散热方式为接触热传导，如下图：

二、理解

热学参数与电学参数有着完美的对应关系，如下表：

意味着热阻与电阻也有着相似的决定式和定义式。

决定式

λ是介质的热导率；d是介质的厚度；A是介质的横截面积；

根据决定式，MOSFET器件热阻主要与以下因素有关：

芯片面积

芯片的面积越大，热阻越低。例如，一个较大面积的MOSFET芯片，相同封装外形其热阻通常会比面积小的芯片低。

芯片厚度

芯片越薄，热量从内部（PN结处）传递到表面的距离越短，热阻就越小。

芯片材料

不同的半导体材料热导率λ不同，热导率越高热阻越小。例如，硅（Si）的热导率比碳化硅（SiC）低，因此硅材料制成的MOSFET芯片，相比于碳化硅热阻较高。

封装外形

不同的封装外形其热传导路径、散热面积、材料特性及结构设计不同，热阻也就不同。

定义式

△T是介质两侧温差；P是流过介质的热流；

在MOSFET器件中，P表示电流流过器件时产生的功耗，可以根据定义式进行热阻的测量。

三、意义

功率MOSFET器件通常工作在大电压、大电流下，很容易发热，如果这些热量不能及时的散发出去，就会导致器件内部温度升高，严重时会造成永久性的损坏。因此，提高其散热能力、降低器件的热阻对于器件的正常工作非常重要。