运算放大器的温度特性

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工作温度范围

工作温度范围是指可维持IC所期待的功能,进行正常工作的范围。

IC的特性会因温度的不同而发生变动。

因此,未作特别指定时,25℃环境下规定的规格值不能保证不变。

作为保证温度范围的项目,有全温度范围保证项目。

这是工作温度范围内考虑了IC特性变动的规格值。

最大接合部温度和保存温度范围

最大接合部温度是指半导体工作的最大温度。 另外,接合是指PN接合。

芯片温度高于规定的最大接合温度时,在半导体结晶中生成多个电子孔对,芯片再不可作为元件正常工作。

因此,使用和进行热设计时,需要考虑IC消耗的功率引起的散热或环境温度。

最大接合部温度由制造工艺决定。

保存温度范围表示IC在不工作的状态,即无消耗功率的状态下保存环境的最大温度。

一般与最大接合部温度的值相同。

容许损耗(总损耗)

容许损耗(总损耗)PD表示环境温度Ta=25℃(常温)时IC可消耗的功率。 IC消耗功率时会自发热,因此芯片温度比环境温度高。

由于芯片容许温度由最大接合部温度决定,因此,可消耗功率受减热曲线(降额曲线)限制。

封装内的IC芯片在25℃环境下的容许损耗由容许温度(最大接合部温度)与封装的热电阻(散热性)决定。

而接合温度的最大值由制造工艺决定。

IC的功率消耗产生的热通过封装的模具树脂或引线框等散热。

表示该散热性(散热难易度)的参数被称为热电阻,用符号θj-a[℃/W]表示。

可根据该热电阻推测封装内部的IC温度。

下图表示封装的热电阻模型。θj-a表示芯片-外壳(封装)间的热电阻θj-c与外壳(封装)-外部间的热电阻θc-a之和。

只要知道了热电阻θj-a、环境温度Ta、消耗功率P的值,就可通过下式求出接合温度。

Tj = Ta + θj-a × P [W]

下图表示减热曲线(降额曲线)的示例。

该曲线是表示在某环境温度下IC可消耗多少功率的图,表示IC芯片在不超出容许温度的范围内可消耗的功率。

例如可考虑MSOP8的芯片温度。

该IC的保存温度范围为-55[℃]~150[℃],因此芯片的最大容许温度为150[℃]。MSOP8的热电阻为θj-a≒212.8[℃/W],该IC在Ta=25[℃],消耗0.58[mW]的功率时,接合温度为

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

可以发现,由于已达到芯片的最大容许温度,因此不能消耗更大的功率。 减热曲线的每1[℃]的减少值由热电阻的倒数决定。
此处,SOP8 : 5.5[mW/℃] SSOP-B8 : 5.0[mW/℃]
MSOP8 : 4.7[mW/℃]。

温度特性

文章来源:罗姆半导体

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