何谓因电流造成的放大器发热.pdfVIP

技術文章 罕見問題 取自ADI 通話紀錄中奇怪但是真實的故事 何謂因電流造成的放大器發熱？ （或是正確的溫度量測…關於溫度的度數） 問：想要對小型封裝的運算放大器或是類似的元件進行晶片溫度的量測，最好的方法為何？ 答：有一些方法可以測得元件上的接點或是晶片的溫度，其中比較好的方法如下。第一種方法是利 用下列的典型接點溫度方程式。 TJ = TA + PD θJA 接點溫度TJ等於周圍溫度（ambient temperature ）TA，加上該元件所消耗掉的功率PD乘以該元件的熱 電阻（thermal resistance ）θJA 。依據個人的經驗，這項計算方法相當的保守，並且會使接點溫度比 實際的接點溫度還要高出大約30 ％至50 ％，視生產廠商而定。 另一個方法是使用熱電偶（thermocouple ），它能夠對較大型的封裝提供良好的結果，但是當使用 於較小型封裝時就會產生問題。舉例來說，像是SC70或是SOT之類的小型封裝，就不會具有許多可 用來連結熱電偶的區域。即使你能夠將一組熱電偶連結至封裝上，熱電偶的熱質量（thermal mass ） 實際上就如同散熱片一樣，會將元件的部分熱量帶走，因而產生錯誤的結果。 第三種方法是使用紅外線（IR ）攝影機。這種方法能夠精確的量測封裝外殼的溫度，並且為較小型 封裝的晶片溫度提供良好的指標。在大多數的情況下，外殼與接點之間的溫度只會有幾度的差異而 已。這種方法的缺點是IR攝影機比較昂貴，價值可達數萬美元之多。 最後一個選擇就是最不昂貴而且又最為精確的晶片溫度量測方法，也就是使用晶片內建的二極體來 作為溫度感測器。從半導體的物理學上來看，我們知道，將恆定的電流使用在PN接點上，接點電壓 將會隨溫度產生大約-1 至 -2 mV/ °C的變化。將二極體電壓隨溫度之變化予以突顯出來，可以讓使 用者量測出二極體電壓，並且輕易的判定晶片的溫度。其中的技巧就是找到一組可以在運算放大器 上作為感測器之用的二極體。大多數的運算放大器都不會具有可以專門作為這項用途的二極體，但 是你可以將既有的二極體重新分配任務以達到這項功能。目前大多數的放大器都具有內建的靜電放 電（ESD ）保護二極體，以及輸入保護二極體。ESD二極體會從運算放大器的輸入與輸出連結至供 應軌上。因此要存取這些二極體並且利用它們作為運算放大器之晶片溫度量測的準據是有可能達成 的。關於要如何達成這種量測的方法，可以直接按下或是進入如下列ADI 的 RAQ網頁超連結，在 「ESD Diode Doubles as Temperature Sensor 」一文中會有更為詳細的說明。 想要瞭解更多有關晶片溫度的資訊 前往造訪http://rbi.ims.ca//5411-100 ESD Diode Doubles as Temperature Sensor By John Ardizzoni [john.ardizzoni@ ] Q: How accurately can the junction temperature of a high-speed amplifier be estimated from the data sheet specifications? Can the junction temperature be easily measured? 技術文章 A: Many years ago, a fellow applications engineer and I talked about the classic method of calculating junction temperature from the ambient temperature (T ), power dissipation (P ), A D and thermal resistance θ ), as shown in equation 1. JA T = T + P θ