運算放大器的溫度特性

工作溫度范圍

工作溫度范圍是指可維持IC所期待的功能，進行正常工作的范圍。

IC的特性會因溫度的不同而發(fā)生變動。

因此，未作特別指定時，25℃環(huán)境下規(guī)定的規(guī)格值不能保證不變。

作為保證溫度范圍的項目，有全溫度范圍保證項目。

這是工作溫度范圍內(nèi)考慮了IC特性變動的規(guī)格值。

最大接合部溫度和保存溫度范圍

最大接合部溫度是指半導(dǎo)體工作的最大溫度。 另外，接合是指PN接合。

芯片溫度高于規(guī)定的最大接合溫度時，在半導(dǎo)體結(jié)晶中生成多個電子孔對，芯片再不可作為元件正常工作。

因此，使用和進行熱設(shè)計時，需要考慮IC消耗的功率引起的散熱或環(huán)境溫度。

最大接合部溫度由制造工藝決定。

保存溫度范圍表示IC在不工作的狀態(tài)，即無消耗功率的狀態(tài)下保存環(huán)境的最大溫度。

一般與最大接合部溫度的值相同。

容許損耗（總損耗）

容許損耗（總損耗）PD表示環(huán)境溫度Ta=25℃(常溫)時IC可消耗的功率。 IC消耗功率時會自發(fā)熱，因此芯片溫度比環(huán)境溫度高。

由于芯片容許溫度由最大接合部溫度決定，因此，可消耗功率受減熱曲線（降額曲線）限制。

封裝內(nèi)的IC芯片在25℃環(huán)境下的容許損耗由容許溫度（最大接合部溫度）與封裝的熱電阻（散熱性）決定。

而接合溫度的最大值由制造工藝決定。

IC的功率消耗產(chǎn)生的熱通過封裝的模具樹脂或引線框等散熱。

表示該散熱性（散熱難易度）的參數(shù)被稱為熱電阻，用符號θj-a[℃/W]表示。

可根據(jù)該熱電阻推測封裝內(nèi)部的IC溫度。

下圖表示封裝的熱電阻模型。θj-a表示芯片-外殼（封裝）間的熱電阻θj-c與外殼(封裝)-外部間的熱電阻θc-a之和。

只要知道了熱電阻θj-a、環(huán)境溫度Ta、消耗功率P的值，就可通過下式求出接合溫度。

Tj = Ta + θj-a × P [W]

下圖表示減熱曲線（降額曲線）的示例。

該曲線是表示在某環(huán)境溫度下IC可消耗多少功率的圖，表示IC芯片在不超出容許溫度的范圍內(nèi)可消耗的功率。

例如可考慮MSOP8的芯片溫度。

該IC的保存溫度范圍為-55[℃]～150[℃]，因此芯片的最大容許溫度為150[℃]。MSOP8的熱電阻為θj-a≒212.8[℃/W]，該IC在Ta=25[℃]，消耗0.58[mW]的功率時，接合溫度為

Tj = 25[℃] + 212.8[℃/W] × 0.58[W] ≒ 150[℃]

可以發(fā)現(xiàn)，由于已達到芯片的最大容許溫度，因此不能消耗更大的功率。 減熱曲線的每1[℃]的減少值由熱電阻的倒數(shù)決定。
此處，SOP8 ： 5.5[mW/℃] SSOP-B8 ： 5.0[mW/℃]
MSOP8 ： 4.7[mW/℃]。

文章來源：羅姆半導(dǎo)體

審核編輯：湯梓紅