芯片的溫度之結溫和工作溫度的區(qū)別分析

今天和大家分享芯片的兩個概念，一個是工作溫度，一個是結溫，二者的定義和區(qū)別，以及應用時的關注點。

首先我們知道一顆芯片的熱性能是十分關鍵的參數(shù)，在任何一個經(jīng)驗豐富的工程師都不會忽略這個參數(shù)，很簡單，溫度變化會導致芯片工作的性能下降，參數(shù)變化，甚至影響產(chǎn)品失效。這是一個合格產(chǎn)品尤其是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品所不能接受的，因此在芯片選型時，一般都會關注溫度這個參數(shù)。

1.關于溫度等級的劃分

芯片溫度參數(shù)在設計產(chǎn)品時都會規(guī)定，不同類型行業(yè)的產(chǎn)品一般有不同的行業(yè)需求，如

商業(yè)級芯片：0度到+70度;

工業(yè)級芯片：-40到+85度;

汽車級芯片：-40到+125度;

軍用級芯片：-55到+125度。

2.芯片溫度參數(shù)示例：

常見的芯片手冊都會規(guī)定芯片的工作溫度，一般在開頭或者在芯片的絲印編號會給出芯片的溫度范圍，如下圖的例子：

3.芯片工作溫度和工作性能相關示例：

在STM32F429芯片中明確規(guī)定，在供電范圍不同時，芯片所能承受的溫度是不同的，這也從側面印證在設計芯片的應用時，工程師必須關注芯片的工作溫度。

4.芯片結溫(Tj)：

結溫(Junction Temperature)是芯片中開關MOS管等器件的實際工作溫度。芯片內(nèi)部是由于一堆材料做成的各種微小的元器件，有微小的MOS，二極管，集成電阻，電容等等，它們在經(jīng)過電流時，也會發(fā)熱，尤其在一些過大電流的功率芯片的應用中，結溫就成了一個必須考慮的參數(shù)，超過了就會使這些內(nèi)部元器件損壞，由于這些內(nèi)部的結構器件距離芯片外部還有封裝隔離，因此它通常高于外殼溫度(Case Temperature)高。也就是會高于芯片標定的工作溫度。如下圖：

5.溫度和芯片應用的關系：

一般我們說的溫度都是指芯片的工作溫度，這樣在使用時，我們就知道了我們的產(chǎn)品在什么溫度下，芯片不會損壞，在嚴格要求的場合，如汽車，軍工等苛刻的應用場景，還會進行熱分析等計算，這時候就需要判定在產(chǎn)品工作溫度極限下，芯片的結溫不能被損壞。

另外在設計試驗環(huán)境時，一般都會以芯片的工作溫度作為輸入?yún)?shù)，也就是說到-40到85度的芯片，產(chǎn)品在試驗時極限到達85度高溫時，是沒有問題，而如果使用結溫TJ作為最高試驗參數(shù)，則會導致芯片損壞，因此在使用時，二者不可混淆。

而在嚴格的產(chǎn)品應用中，二者均要關注，也是工程師能力的一個體現(xiàn)，尤其對于功率器件，如果設計導致芯片個體發(fā)熱嚴重，也會造成產(chǎn)品的損壞。因此也不能說芯片滿足工作環(huán)境，就一定不會損害產(chǎn)品。還是和設計者的設計有很大關系的。

審核編輯：湯梓紅