半导体芯片学习笔记-热特性02

上次了解了热阻，我们知道了热阻类似电阻，可以看成表征导热快慢的物理量，热阻Rth=温度差ΔT/功率P，单位是开尔文每瓦：K/W，可以直接理解成1瓦热流对应的温度变化，对于芯片而言，比如最大结温150，冷却水温度70，温度差80度，那么热阻越小，功率P就可以越大，芯片电流输出能力越高，所以，对于IGBT/MOSFET这类功率器件而言，热阻是越小越好，在相同的温度下热阻越小意味着热流越大，每秒能带走的热量越多。

了解了热阻，我们来介绍下热容。听起来和电容很熟悉，对的，理解起来也是十分的相似。

热容的定义是Cth=热量变化ΔQth/温度变化ΔT，单位是J/K，理解起来也很简单，温度升高或者降低1度时需要吸收或者释放的热量大小就是热容。

热容体现的是物质储存热量的能力。那么对于功率模块而言，各部分的热容各不相同，芯片由于体积小，热容较小，又是热源，而散热铜基板很大，因此热容较大，因此在通过相同的热量时，芯片的温度变化就比铜基板大得多，温度波动更明显，因为热容小，一点点的热量就能导致很大的温升。

这张图把电学和热学中的几个物理量做了对应，这样我们就可以用电学的规律来研究热学

电阻R对应热阻Rth

电容C对应热容Cth

电压降ΔV对应温度差ΔT（电势对应内能）

电流I对应热功率（热流）P

电荷守恒对应能量守恒：C·ΔV=ΔQ对应Cth·ΔT=ΔQth

电路欧姆定律对应热欧姆定律：R=ΔV/I对应Rth=ΔT/P

对于理想的功率模块，我们希望，芯片的热容越大越好，热阻越小越好，热容越大，芯片温度波动就越平缓，热阻越小，芯片散热功率（能力）就越大，芯片温度就降得快。