在电子产品设计中，掌握芯片温度（结温）是一项至关主要的设计指标。那么，如何定义结温呢？
首先，我们须要理解“结”的观点。在半导体中，结指的是电子传导部分与空穴传导部分之间的跃迁区域，个中最具代表性的是PN结。结温，即这一跃迁区域的温度，假设在全体结中温度分布均匀。基于这一观点，我们可以打算出芯片封装的热阻，进而为设计职员和运用职员供应估算实际工况下芯片温度的依据，从而确保芯片在得当的温度范围内事情。
然而，在实际运用中，芯片通电事情时的结温分布并不屈均，且多数情形下无法直接丈量芯片的实际温度。因此，丈量所得的芯片温度每每并非精确值。为办理这一问题，我们引入了Tvj（virtual junction temperature）的观点，即虚拟结温，用于表示丈量得到的芯片温度，并以此为根本打算芯片封装的热阻。
在半导体器件参数表中，常日会看到两个与结温干系的参数：
1. Tvj(op)（Operating Junction Temperature）：事情结温。这一参数规定了芯片能够安全事情的结温范围。常日情形下，芯片的事情结温范围为-40℃至125℃。随着芯片设计与制造工艺的不断提升，部分芯片的最大事情结温可达150℃。
2. Tvj(max)（Maximum Junction Temperature）：最大结温。这一参数表示IGBT或二极管在连续模式下事情时所能承受的最大结温。
结温监控与管理的主要性：
结温的管理在电子产品的设计、生产和运用过程中都起着至关主要的浸染。由于芯片温度的升高可能会导致性能低落、可靠性降落，乃至设备破坏，因此确保结温在许可范围内至关主要。
结温监测技能：
为了有效地掌握和管理结温，须要采取前辈的结温监测技能。这些技能包括利用温度传感器、热成像仪和其他非打仗式温度丈量工具来实时跟踪芯片的温度。此外，还有一些更前辈的预测性技能，如热仿照和仿真，可以帮助设计师预测在不同事情条件下的结温，从而优化产品设计。
热管理与散热策略：
除了监测，有效的热管理和散热策略也是掌握结温的关键。这可能涉及到利用高效的散热片、风扇、液冷或其他冷却技能来确保热量从芯片中有效地散发出去。此外，合理的电路板布局和组件选择也可以提高热效率。
总的来说，结温是电子产品设计与利用中的关键参数。通过有效的监测、热管理和散热策略，我们可以确保芯片在得当的温度范围内事情，从而提高产品的性能、可靠性和稳定性。
接下来我们讲讲结温的丈量方法。
1、光学法
光学法是一种通过红外线感应来丈量芯片温度的方法。在某些特定的测试需求下，若需深入理解模块内部芯片的实际温度分布情形，且芯片可暴露于空气中时，可采取红外热像仪直接丈量芯片温度。只管这种丈量方法的反应速率相对较慢，约为25毫秒，但在知足丈量条件的情形下，其精确度仍旧较高。进行丈量时，需先将模块外壳拆卸，内部灌胶彻底打消，并在丈量区域均匀喷涂一层高发射率黑漆，以优化热成像仪对芯片温度的丈量效果。然而，对付塑封材料包裹的芯片，由于无法方便去除塑封材料，因此无法利用此方法丈量结温。
2、电学法
1） 内置温度传感器（temperature sensor）
为确保对芯片结温的有效监控，芯片设计者在芯片的设计初期便奥妙地集成了温度感应二极管RTD（电阻式温度传感器）。鉴于二极管的正向压降Vf与温度之间存在线性关联，因此，通过大略地监控RTD的Vf变革，便能够实现对芯片结温的精确且方便的间接监测。
该芯片制造工艺采取此种方法，其制程相对繁芜，且需增设引脚以输出温度传感器的旗子暗记，因此本钱有所提升，并在一定程度上捐躯了芯片的有效面积。其余，RTD的设计位置至关主要，若其位置不当，则无法精准反响芯片的实际温度。如图中所示，为某双面水冷模块中IGBT的温度分布图。不雅观察可知，芯片的最大结温位于芯片的右上部。若将温度传感器设计于芯片中央位置，则其测得的温度将远低于芯片实际的最大结温，从而难以准确反响芯片的真实温度状况。因此，为确保温度丈量的准确性，需对RTD的设计位置进行严谨考量。
2） 温度敏感参数TSP(temperature sensitive parameter)通过监测芯片的温度敏感参数，此种方法能够间接测定芯片的结温。这种方法既无需变动封装设计，亦不受封装形式的制约，因而能实时快速地丈量芯片结温，成为业界广泛采纳的结温丈量手段。二极管作为温度传感器表现卓越，仅需通过眇小正向电流，其结温与正向压降便展现出高度线性干系性。设干系系数为K，则可通过此关系进行精确丈量。
∆Tj=K×∆Vf
我们可以通过实验校正来得到K，从而可以通过丈量Vf来间接得到Tj。
I、K值校准：将待测模块置于恒温箱内，该恒温箱具备精确的温度掌握能力。随后，向待测芯片施加正引导通电流Im，该电流的详细数值并非固定，而是需根据芯片尺寸及类型等成分进行相应调度。常用的Im值包括0.1mA、1mA、5mA和10mA等。
接下来，调度恒温箱的温度，其范围常日从室温至约150摄氏度。每调度一次温度值后，需等待恒温箱内部模块及芯片的温度达到稳定状态。此后，记录对应的Vf值。重复这一过程，终极可以获取芯片温度与Vf之间的线性关系。附图展示了通过实验测得的Tj与Vf之间的曲线关系。
经由推导，我们得到了一个关系式：
Tj = -431.6 × Vf + 276.6。
通过此关系式，我们可以利用对Vf的丈量来间接推算出Tj的值。先前，我们引入了Tvj的观点，将利用此方法丈量得出的结温定义为Tvj。然而，须要明确的是，这一丈量方法的适用条件是芯片温度分布均匀。在实际运用中，芯片的温度分布常日呈现梯度特性，因此丈量得出的Tvj并不等同于芯片的实际温度，也并非芯片温度的均匀值。一样平常情形下，Tvj的值会介于芯片温度的均匀值与最大值之间，并随实际情形的变革而颠簸。为更直不雅观地理解这一关系，我们绘制了两种不同功率密度情形下芯片实际温度与Tvj之间的比拟图。
ii结温丈量经由本次测试所得到的结温数据，紧张用于打算模块的稳态热阻（Rthjx）与瞬态热阻（Zthjx）。为确保丈量准确性，我们采取了特定的结温丈量电路。详细操作流程如下：首先，向被测元件施加较大的电流IH，使其因自身功耗而产生热量。随后，立即割断IH电流，并紧接着施加温度测试电流IM，同时网络干系的Vf数据。终极，通过这些数据转换得到准确的结温Tvj。
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