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数字电路热设计指南
www.i-tech.com.cn  2013-9-8  上海泰齐科技网
    数字电路散热原理
    半导体器件产生的热量来源于芯片的功耗,热量的累积必定导致半导体结点温度的升高,随着结点温度的提高,半导体器件性能将会下降,因此芯片厂家都有规定半导体器件的结点温度。在普通数字电路中,由于低速电路的功耗较小,在正常的散热条件下,芯片的温升不会太大,所以不用考虑芯片的散热问题。而在高速电路中,芯片的功耗较大,在正常条件下的散热不能保证芯片的结点温度不超过允许工作温度,因此需要考虑芯片的散热问题。
1、热量传递
    在通常条件下,热量的传递通过传导、对流、辐射3种方式进行。传导是通过物体的接触,将热流从高温向低温传递,导热率越好的物体则导热性能越好,一般来说金属导热性能最好;对流是通过物体的流动将热流带走,液体和气体的流速越快,则带走的热量越多;辐射不需要具体的中间媒介,直接将热量发送出去,真空中效果更好。
    散热时需要考虑3种传热方式。例如使用导热率好的材料,如铜、铝及其合金做导热材料,通过增加风扇来加强对流,通过材料处理来增强辐射能力等。
2、简单热量传递模型
    热量分析中引入一个热阻参数,类似于电路中的电阻。如果电路中的电阻计算公式为R=ΔE/I,则对应的热阻对应公式为R=ΔT/P(P表示功耗,单位W, ΔT表示温差,单位℃)。热阻的单位为℃/W,表示功率增加1W时所引起的温升。
    考虑集成芯片的热量传递,可以使用如下图形描述


原作者:scar

来 源:上海泰齐科技

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