大多数半导体组件结温的核算进程很多人都知道。一般情况下，外壳或接脚温度已知。量测裸片的功率耗散，并乘以裸片至封装的热阻(用theta或θ表明)，以核算外壳至结点的温升。这种办法适用于一切单裸片封装，包括双极结晶体管(BJT)、MOSFET、二极管及晶闸管。但对多裸片绝缘栅双极晶体管(IGBT)而言，这种办法被证明不足以担任。
某些IGBT是单裸片组件，要么结合单片二极管作，要么不结合二极管；但是，大多数IGBT结合了联合封装的二极管。大多数制作商供给单个θ值，用于核算结点至外壳热阻抗。这是一种简化的裸片温度核算办法，会导致涉及到的两个结点温度剖析不正确。关于多裸片组件而言，θ值一般不同，两个裸片的功率耗散也不同，各自要求独自核算。此外，每个裸片相互供给热能，故有必要顾及到这种交互影响。
本文将阐释怎样量测两个组件的功率耗散，运用IGBT及二极管的θ值核算均匀结温及峰值结温。
图1：贴装在TO-247封装引线框上的IGBT及二极管。功率核算
电压与电流波形有必要相乘然后作积分运算以量测功率。尽管电压和电流简略相乘就能够给出瞬时功率，但无法运用这种办法简略地推导出均匀功率，故运用了积分来将它转换为能量。然后，运用不同损耗的能量之和以核算波形的均匀功率。
在开端核算之前界说导通、导电及封闭损耗的鸿沟很重要，由于假如波形的某些区域遗漏了或者是某些区域被重复了，它们或许会给量测成果带来差错。本文的剖析中将运用10%这个点；但是，由于这是一种常见办法，也能够运用其他点，如5%或20%，只需它们适用于损耗的悉数成分。
正常情况下截取的是正在构成的正弦波的峰值波形。这便是峰值功率耗散。均匀功率是峰值的50%(均匀电压是峰值电压除以√2，均匀电流是峰值电流除以√2)。
一般来说，在电压波形的峰值，IGBT将导电，而二极管不导电。为了量测二极管损耗，要求像电机这样的无功负载，且需求捕获电流处于无功状况(如被馈送回电源)时的波形。
图2：IGBT导通波形。
导通时，应当量测起于%&&&&&%电平10%总算10% VCE点的损耗。这些电平等级适当规范，尽管这样说也有些主观性。假如需求的话，也能够运用其他点。不管挑选何种电平来量测不同距离，重要的是保持一致，使从不同 组件获取的数据能够依据相同的条件来比较。功率依据示波器波形来核算。由于它并非稳定不变，且要求均匀功率，就有必要核算电源波形的积分，如波形迹线的底部 所示，本事例中为674.3 μW(或焦耳)。
图3：IGBT封闭波形。
与之相似，封闭损耗的量测如下图所示。
图4：IGBT导电损耗波形。
导电损耗的量测方法相似。它们应当起于导通损耗结尾，总算封闭损耗起点。这或许难于准确量测，由于导电损耗的时刻刻度远大于开关损耗。
图5：二极管封闭波形。
有必要获取在开关周期的部分时段(此刻电流为无功形式使二极管导电)时的二极管导通损耗材料。一般量测峰值、负及反向导电电流10%点的材料。
图6：二极管导电损耗波形。
二极管导电损耗是核算IGBT封装总损耗所要求的最终一个损耗成分。当核算出一切损耗之后，它们需求应用于以作业形式时长为根底的整体波形。当添加并顾及到这些能量之后，它们能够一同相加，并乘以开关频率，以取得二极管及IGBT功率损耗。裸片温度核算
为了准确核算封装中 两个裸片的温度，重要的是核算两个裸片之间的本身发热导致的热相互影响。这要求3个常数：IGBT的θ值、IGBT的θ值，以及裸片交互影响ψ(Psi)。某些制作商会发布封装的单个θ值，其间裸片温度仅为估计值，实际上精度或许差异极大。
安森美半导体IGBT组件的数据表中包括IGBT及二极管θ值图表。稳态θ值如图7及图8中的图表所示。IGBT的θ值为0.470 °C/W，二极管为1.06 °C/W。核算中还要求另一项热系数，即两个裸片之间的热交互影响常数ψ。测验显现关于TO-247、TO-220及相似封装而言，此常数约为0.15 °C/W，下面的示例中将运用此常数。
图7：IGBT瞬时热阻抗。
图8：二极管瞬态热阻抗。
IGBT裸片温度
IGBT的裸片温度能够依据下述等式来核算：
假定下列条件：
TC= 82°C
RΘJC-IGBT= 0.470 °C/W
PD-IGBT= 65 W
PD-DIODE= 35 W
Psi交互影响= 0.15°C/W
IGBT的裸片温度便是：
二极管裸片温度
RΘJC-diode= 1.06°C/W
相似的是，二极管裸片温度为：
峰值裸片温度
上述剖析中核算的温度针对的是均匀裸片温度。此温度在开关周期内不断改变，而峰值裸片温度能够运用图7和图8中的热瞬时曲线来核算。为了核算，有必要从曲线 中读取瞬时信息。假如交流电频率为60 Hz，半个周期便是时长便是8.3 ms。因而，运用8.3 ms时长内的50%占空比曲线，就能够核算Psi值：
IGBT 0.36 °C/W
二极管 0.70 °C/W
IGBT裸片的峰值温度就会是：
二极管裸片峰值温度便是：
定论
评价多裸片封装内的半导体裸片温度，在单裸片组件适用技能根底上，要求更多的剖析技能。有必要取得两个裸片供给的直流及瞬时热信息，以核算裸片温度。还有必要量测两个组件的功率耗散，剖析完好半正弦波规模抽的损耗。此剖析将增强用户决心，即体系中的半导体组件将以安全可靠的温度作业，供给最优的体系功能。
