利用熱分析預測IC的瞬態效應并避免過熱

　　電容電壓與管芯、環氧樹脂和封裝的溫度直接相關。任何SPICE工具包均可方便地仿真RC電路。若已知具體芯片模型的R1、R2、R3、C1、C2和C3的適當參數，即可對該電路進行仿真，并直接以電容C1電壓的形式讀取管芯溫度。

圖4. 該RC網絡用于仿真內部產生熱量時芯片的瞬態熱特性。

　　現在，我們可以確定具體芯片的無源元件值(R1、R2、R3、C1、C2和C3)。通過測量管芯最終的穩態溫度，利用式5 (以下改寫為式25)得到系統的熱阻(θJA)：

(式25)

　　其中：TJ為管芯的穩態結溫；TA為環境溫度；PG為管芯的耗散功率。

　　工作在與式25相同的耗散功率(PG)下，從時間0開始，不同時間測量的管芯溫度可以構成反映管芯瞬時溫度變化的一組數據。然后，根據以下約束條件，對于實測數據進行曲線擬合，可以確定R1、R2、R3、C1、C2和C3值。

(式26)

　　測量管芯溫度

　　有幾種測量集成電路管芯溫度的方法3。這里，我們將采用ESD二極管正向壓降測量法確定芯片溫度，因為這一方法簡單且不會引入大的誤差。但是，為了保證測量誤差在可以接受的范圍內，需要針對具體芯片謹慎選擇管芯溫度的測量技術。實踐證明，遵循以下原則非常關鍵3。

　　1.確保選擇用于測量的ESD二極管沒有很大的寄生電阻，也不會流過大電流，以免造成二極管壓降讀數偏差。最好與IC制造商討論確定內部焊線和金屬電阻的最大估算值。

　　2.還要確定ESD二極管接近芯片熱源或處于實際考慮管芯溫度的區域內。這種配置能夠更好地估算溫度，獲得更準確的結果。

　　3.若選擇FET的導通電阻估算溫度指示，請確保FET在測試溫度下完全導通，并處于最小壓降

利用ESD二極管正向壓降進行測量時，需要芯片上的二極管作用了正向偏壓，對其電壓進行測量。大多數芯片很容易做到這點，將ESD二極管連接在引腳與電源電壓之間即可。因為實測數據為二極管壓降，還必須考慮二極管電壓與溫度之間的關系式4。

圖5. 固定電流偏置下，二極管正向壓降隨溫度的變化關系。

　　二極管電壓以接近恒定的斜率下降，偏差可以忽略不計。如果繪制隨溫度變化的曲線，可以得到類似于圖5的結果。圖5中，TA為環境溫度，VDA為環境溫度下的二極管電壓，由此，我們得到曲線上的一個點及斜率。在溫控爐內不同溫度點對二極管電壓進行測量，即可得到斜率。或采用一個常見數值：2mV/°K，該值在各種二極管電流范圍都有效，誤差很小4。這些數值同樣適用其它芯片，但出于準確度的考慮，最好測量對應于二極管偏置電流的斜率。至此，可以利用二級管電壓表示任何溫度：

　　為了恰當地將RC網絡用于實測二極管電壓瞬態數據的曲線擬合，我們只需將電流源的幅值設置為：IS = sPG (式33)

　　由于s 0，通過將電流源反向并將其幅值設置為|sPG|即可實現式33。

　　RC網絡的實驗測定和驗證