1.热路图

     晶体管散热器等效热路图如图13-1-1所示。

 

 

 

                                  图13-1-1晶体管散热器的等效热路

                        （a）       等效热路（b）简化等效热路

Tj——半导体器件结温，℃；Tc——半导体器件的壳温，℃；Tf——散热器最高温度

点的温度,℃；Ta——环境温度，℃；Ri——半导体器件内热阻，℃/W；Rc——半导

体器件与散热器之间介质的接触热阻，℃/W；Rf——散热器热阻，℃/W；PTp——加散

热器后半导体器件管壳的自然散热热阻，℃/W；Pc——半导体器件耗散功率，W

2.热阻计算公式

总热阻为

              RT=Ri+Rc+Rf=(Tj-Ta)/Pc  (13-1)

              Ri=(Tj-Tc)/Pc            (13-2)

              Rc=(Tc-Tf)/Pc            (13-3)

               Rf=(Tf-Ta)/Pc          （13-4）

从上述公式中可以看出，要想测出散热器热阻，只要测出Tf和Ta以及器件耗散的功率Pc，代入式（13-4）就可以计算出散热器的热阻。

3.测试设备

（1）满足测试所需功率并有自动保护装置的直流稳压电源1台；

（2）可变电阻器2只；

（3）0.5级直流电流表1只

（4）精度0.5级、内阻不小于200 /V的直流电压表1只；

（5）带光电检流计的电位差计1台；

（6）测量温度在0~160℃范围、误差不超过+0.5℃、线径0.2mm的铜-康铜热点偶3根；

（7）水银温度计1只；

（8）用于提供热偶冷端0℃恒温的保温瓶1只。

4．测试方法与步骤

（1）在散热器热阻测试系统中，半导体器件施加功率后，应视为一个等效热源。因此，它可以是半导体功率三极管，也可以是整流二极管，或晶闸管等半导体器件。在使用半导体功率三极管作为等效热源时，其施加功率及测试功率的电路如图13-1-2和图13-1-3所示。

（2）将半导体器件紧固在散热器的安装平面上。

（3）将测量半导体器件壳温（Tc）的热电偶热端，埋置在管壳底座最小径向距离的侧面处。

（4）将测量散热器最高温度点温度（Tf）的热电偶热端，埋置在散热器对应于管壳安装面的背面处。

 

 

          图13-1-2功率测试电路（PNP型）             图13-1-3功率测试电路（NPN型）

（5）将装上半导体器件和埋置好热电偶的散热器，用绝热细线悬挂在不小于350mm*350mm*3500mm的空间，此范围内的风速应不超过0.1m/s。

（6）将测量环境温度（Ta）的热电偶热端固定在离散热器水平距离15cm处。

（7）将3根热电偶的冷端置于保温瓶内的冰水中，并在保温瓶内插1根水银温度计，作为0℃指示。

（8）将3根热电偶的热电势输出端通过转换开关接到电位差计的输入端。

（9）按图13-1-2或图13-1-3接好电路。将直流电流表和直流电压表的量程拨在所需的挡位上。上边可变电阻器应旋在最大位置，下边可变电阻器应旋在最小位置。

（10）接通直流稳压电源，调节电压至所需要的值。

（11）调节可变电阻器，使集电极电流为所需要的值。

（12）给半导体器件加上电压、电流之后15min，就可以从电位差计中读取对应于Tc、Tf、Ta三个温度的热电势值，再根据实现校准的铜-康热电偶的温度与热电势曲线查出温度值。然后每隔10min读取一次，待前后两次温度变化不超过1℃时，则认为达到热平衡，并记下最后一次读数，即为所测得的Tc、Tf、Ta 三个温度值。

（13）按照热阻计算公式计算出散热器的热阻。

注意：（1）测量Tc、Tf的热电偶热端引出线应紧贴热体平面3~5mm，以防止热电偶导线传导热量引起测量误差。

（2）在整个测量过程中应注意随时调节半导体器件的电流和电压读数保持恒定。

（3）给半导体器件施加功率时应注意Tf不要超过器件手册的规定值，以免烧坏器件。

 

资料来源：《电子散热器技术手册》