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1、关于电子元器件热阻的计算【概念解释】Ta（Temperature Ambient-）环境温度Tc（Temperature Case）外壳温度Tj（Temperature Junction）节点温度热阻Rja：芯片的热源结（junction）到周围冷却空气（ambient）的总热阻，乘以其发热量即获得器件温升。热阻Rjc：芯片的热源结到封装外壳间的热阻，乘以发热量即获得结与壳的温差。热阻Rjb：芯片的结与PCB板间的热阻，乘以通过单板导热的散热量即获得结与单板间的温差。【电子元件热阻的计算】通用公式：Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa)【1】散热片（heat sink）足够大而
2、且接触足够良好的情况下：热阻公式Tcmax =Tj - P*Rjc【2】散热片（heat sink）不大或者接触足够一般/较差的情况下：热阻公式Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa)其中，Rjc表示芯片内部至外壳的热阻，Rcs表示外壳至散热片的热阻，Rsa表示散热片的热阻.【3】没有散热片情况下：（1）大功率半导体器件热阻公式Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rca)，其中，Rca表示外壳至空气的热阻。（2）小功率半导体器件热阻公式Tc =Tj - P*Rja，其中Rja:结到环境之间的热阻。注意：厂家规格书一般会给出Rjc，P等参数。一般P是在25度时的功耗.当温度大于2
3、5度时，会有一个降额指标。实例:（1）三极管2N5551（以下计算是在加有足够大的散热片而且接触足够良好的情况下）规格书中给出25度(Tc)时的功率是1.5W(P)，Rjc是83.3度/W。此代入公式有:25=Tj-1.5*83.3可以从中推出Tj为150度。芯片最高温度一般是不变的。所以有Tc=150-Ptc*83.3，其中Ptc表示温度为Tc时的功耗。假设管子的功耗为1W，那么，Tc=150-1*83.3=66.7度。注意，此管子25度(Tc)时的功率是1.5W，如果壳温高于25度，功率就要降额（降低使用功率）使用。规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度)。我们可以用公式来验证
4、这个结论.假设温度为Tc，那么，功率降额为0.012*(Tc-25).则此时最大总功耗为1.5-0.012*(Tc-25)。把此时的条件代入公式得出: Tc=150-(1.5-0.012*(Tc-25)83.3，公式成立。一般情况下没办法测Tj，可以经过测Tc的方法来估算Ttj，公式变为: Tj=Tc+P*Rjc。同样以2N5551为例。假设实际使用功率为1.2W，测得壳温为60度，那么: Tj=60+1.2*83.3=159.96此时已经超出了管子的最高结温150度了!按照降额0.012W/度的原则，60度时的降额为(60-25)0.012=0.42W，1.5-0.42=1.08W。也就是说
5、，壳温60度时功率必须小于1.08W，否则超出最高结温。假设规格书没有给出Rjc的值：可以如此计算: Rjc=(Tj-Tc)/P，如果也没有给出Tj数据，那么一般硅管的Tj最大为150至175度。同样以2N5551为例.知道25度时的功率为1.5W，假设Tj为150，那么代入上面的公式: Rjc=(150-25)/1.5=83.3如果Tj取175度则Rjc=(175-25)/1.5=96.6所以这个器件的Rjc在83.3至96.6之间。如果厂家没有给出25度时的功率：那么可以自己加一定的功率加到使其壳温达到允许的最大壳温时，再把数据代入: Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P有给Tj最好，没
6、有时，一般硅管的Tj取150度。我们把半导体器件分为功率器件和小功率器件。大功率半导体器件大功率半导体器件的额定功率一般是指带散热器时的功率，散热器足够大时且散热良好时，可以认为其表面到环境之间的热阻为0，所以理想状态时壳温即等于环境温度。功率器件由于采用了特殊的工艺，所以其最高允许结温有的可以达到175度.但是为了保险起见，一律可以按150度来计算.适用公式:Tc =Tj - P*Rjc。设计时，Tj最大值为150，Rjc已知，假设环境温度也确定，根据壳温即等于环境温度，那么此时允许的P也就随之确定。注：大功率半导体器件一般是指电压等级在1200V以上，电流在300A以上的开关器件，包括大功
7、率二极管、晶闸管、GTO、IGBT、IGCT、ETO等，900V以上的mosfet也可称为大功率器件，但是要看相应的电流等级。这些器件基本上是以硅材料为基础，经过不同的工艺生产条件生产出来。按照其功能分类，可为全控型器件和半控型器件，全控型如IGBT、IGCT、ETO等，就是通过门极可以控制器件的开通与关断，半控型器件的代表就是晶闸管，只能控制开通，而不能控制关断。小功率半导体器件小功率半导体器件，比如小晶体管，IC，一般使用时是不带散热器的.所以这时就要考虑器件壳体到空气之间的热阻了.一般厂家规格书中会给出Rja，即结到环境之间的热阻.(Rja=Rjc+Rca)。同样以三极管2N5551为例
8、，其最大使用功率1.5W是在其壳温25度时取得的。假设此时环境温度恰好是25度，又要消耗1.5W的功率，还要保证壳温也是25度，唯一的可能就是它得到足够良好的散热!但是一般像2N5551这样TO-92封装的三极管，是不可能带散热器使用的。所以此时，小功率半导体器件要用到的公式是:Tc =Tj - P*Rja，Rja:结到环境之间的热阻.一般小功率半导体器件的厂家会在规格书中给出这个参数. 2N5551的Rja厂家给的值是200度/W.已知其最高结温是150度，那么其壳温为25度时，允许的功耗可以把上述数据代入Tc =Tj - P*Rja得到: 25=150-P*200，得到，P=0.625W.
9、事实上，规格书中就是0.625W.因为2N5551不会加散热器使用，所以我们平常说的2N5551的功率是0.625W而不是1.5W还有要注意，SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据是在焊接到规定的焊盘(有一定的散热功能)上时测得的。其实一般规格书中的最大允许储存温度其实也是最大允许结温，.最大允许操作温度其实也就是最大允许壳温。最大允许储存温度时，功率P为0，所以公式变为Tcmax =Tjmax - 0*Rjc，即Tcmax =Tjmax。最大允许操作温度，一般民用级(商业级)为70度，工业级的为80度。普通产品用的都是民用级的器件，工业级的一般贵很多。【总结】【1】散热片（heat sink）足够大而且接触足够良好的情况下：热阻公式Tcmax =Tj - P*Rjc【2】散热片（heat sink）不大或者接触足够一般/较差的情况下：热阻公式Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa)【3】没有散热片情况下：（1）大功率半导体器件热阻公式Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rca)，其中，Rca表示外壳至空气的热阻。（2）小功率半导体器件（我们平时用的贴片芯片就用这种公式计算）热阻公式Tc =Tj - P*Rja，其中Rja:结到环境之间的热阻。2行稳致远b