
MOSFET等功率器件可實現高效的電力轉換與控制,因此被廣泛應用于工業設備、汽車及能源等諸多領域。這些設備在運行時會產生功率損耗,因此通過合理的熱設計,能夠最大限度地發揮其性能并長期確保其可靠性。本應用手冊著重探討采用直插型TO系(Transistor Outline)封裝的功率器件,闡述各設計階段中推薦的結溫推測方法與散熱器的選型方法。
TO系封裝適用于直插器件(THD:Through Hole Device)和表面貼裝器件(SMD:Surface Mount Device)。
直插器件的代表案例
直插型分立半導體器件的代表性封裝包括圖1所示的TO-220和TO-247等。MOSFET等功率器件會采用可安裝散熱片的直插型TO系封裝,通過加裝散熱片能夠大幅提升器件的散熱性能。

圖1. 用于直插型半導體分立器件的代表性TO系封裝
(括號內的標注為羅姆公司的封裝代碼)
貼片器件的代表案例
盡管本應用筆記不做贅述,但作為參考:貼片型分立半導體器件中,具有代表性的封裝包括圖2所示的TO-252(DPAK)與TO-263(D2PAK)等。此類封裝底部配備散熱片,熱量需通過散熱片向PCB板進行散出,因此其散熱性能在部分情況下會低于直插型器件。此外,近年來如圖3所示,一款在封裝頂部配備散熱片的表面貼裝器件也已研發問世。該類型器件可像通直插器件一樣加裝散熱器,散熱性能也隨之得到大幅提升。

圖2. 用于貼片型半導體分立器件的代表性TO系封裝
(括號內的標注為羅姆公司的封裝代碼)

圖3. 羅姆公司用于貼片型半導體分立器件的頂部散熱封裝
在系統設計的初期階段進行熱設計時,由于印制電路板(PCB:Printed Circuit Board)尚未定型,需采用產品規格書中記載的熱阻參數與RthJC,通過理論計算來推測器件的結溫Tj。
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若散熱片未正確安裝,可能無法實現預期的散熱性能,導致功率器件損壞。以下是將功率器件安裝至散熱片時的通用注意事項:
· 確保散熱片的平整度
· 散熱器的螺絲孔徑
· 緊固扭矩
· 螺絲的安裝
· 硅脂
· 安裝順序
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