半导体结点（从IC中数以百万计的晶体管到完成高亮度LED的大面积复合结点）或许由于不断产生的热而在前期产生毛病。当特征尺度缩小且电流要求进步时，这将成为一个十分严峻的问题，乃至正常操作也或许聚积热量，使结点温度升高。温度上升或许添加结点内的缺点数量，然后导致器材的功能下降、生命周期缩短。
因而，需求一种精确的温度丈量办法来丈量半导体器材的温度，以防止产生或许导致毛病的高温。有一种办法很简略，即丈量结点温度。它能够运用常用测验和丈量仪器，丈量成果可被用来监督特定器材的作业状况。丈量结点温度的抱负办法是在尽或许离热源近的当地监督器材温度。流过半导体结点的电流产生热，这些热量经过结点资料流向外部国际。
另一种办法是将温度传感器
放在十分挨近半导体结点的方位，而且丈量传感器的输出信号。跟着热量流向外部区域，外部区域和传感器的温度升高。虽然这是一个很直接的进程，但由于传感器尺度有限，所以该办法具有许多物理上的约束。在许多情况下，传感器自身比要丈量的结点的尺度大，这就会给体系添加很多的热，一起带来额定的丈量差错，然后下降丈量精确度。因而，这种办法简直对大多数运用都没有用。
图1：在测验设置中，SMU被用来描绘半导体的正向压降与结点温度的联系。
一种更好的解决办法是运用结点自身作为温度传感器。对大多数资料来说，结点正向压降和结点温度之间都存在亲近的相关性。什么时候结点正向压降与结点温度呈非线性联系取决于结点的资料和规划。在温度高达80°C至100°C的正常作业环境中，假定大多数资料的结点正向压降与结点温度为线性是安全的。非线性特性能够经过实验办法来确认，即在更高的环境温度下丈量电压，直到结点正向压降与结点温度为非线性。关于大多数器材而言，这种联系挨近线性联系，能够用数学公式表达如下：
TJ=（m×VF）+T0 （1）
其间，TJ=结点温度（单位：°C）；m=斜率（与器材相关的参数，单位：°C/V）；VF=正向压降；T0=截距（与器材相关的参数，单位：°C）。
因而，在给定温度下（TJ）下，半导体结点的正向压降（VF）是必定的。假如咱们在两种不同的温度下丈量VF，则能够核算出某个结点的斜率（m）以及截距（T0）。由于这是一种线性联系，所以咱们只需丈量VF，就能够运用式（1）核算不同状况下的结点温度。
假如知道不同作业状况和封装的器材的TJ，咱们就能够核算出不同封装类型和规划的热参数，比方热阻。这在规划特定作业条件以确保器材运用寿命最长时显得尤为重要，由于热效应是前期器材毛病的主要原因。
图2：四线丈量办法能减少引脚电阻导致的差错。
测验办法
在这个测验办法中，待测器材（DUT）被放置在温度实验箱内并与驱动设备和丈量设备相连。驱动设备或许是可编程电流源和伏特计，但其它仪器能够一起供给电流和丈量电压，这些仪器一般被称为源丈量单元（SMU），它们可大大简化丈量仪器（图1）。
接下来，选用四线丈量办法或许Kelvin丈量办法将SMU与器材相衔接。经过感应DUT周围而不是SMU输入端的电压，四线电压丈量能下降电压丈量中由引线电阻导致的差错。图2是四线丈量的具体衔接图。
将DUT放置在环境实验箱内，并将该实验箱设定到初始温度。初始点一般在25 °C下丈量，然后让DUT到达热平衡。可经过实验来确认到达热平衡所需的停靠时刻（dwell time），但关于大多数封装来说，10分钟应该满足。
一旦结点到达热平衡，就供给DUT一个继续时刻短的电流，并丈量压降。电流脉冲的继续时刻和振幅十分重要，功率较大（电流过大或许脉冲过长）或许会使结点发热，然后使成果产生差错。
许多情况下，待测结点的为硅或许复合二极管。关于这些类型的器材，以几毫安的驱动电流和1 ms的源电流为实验起点比较好。假如还不太确认，则运用具有极短脉冲（小于1ms）的源，用实验的办法确认结点的自发热。然后改动脉冲宽度并比较每个脉冲继续时刻的电压进行实验。1mV至2mV的电压差一般表明结点温度有1 °C的改动，这个丈量电压是TJ1 （25 °C ）温度下的VF1。
然后温度升高到一个更高的值（例如50°C），让DUT到达热平衡，并再次给予电流脉冲。这个温度下的电压被标为TJ2温度（此例中为50°C ）下的VF2。
选用多个不同的值重复这些过程，然后制作电压与结点温度的联系图（图3）。在剖析中，至少运用三个温度对近似值的任何差异进行检查。现在能够运用式（1）核算出这条直线的斜率（m）和截距：
TJ=（m × VF）+TO
TJ2-TJ1= m（VF2-VF1） （式1的点斜式）
m=（TJ2-TJ1）/（ VF2-VF1） （2）
然后经过外推法核算出TO：
TJ2-TJ1=m（VF2-VF1） （式1的点斜式）
将VF2设为0，则式2则变为：
TJ2=TJ1-m VF1
这儿的TJ2等于截距，或TO。
TO=TJ2=TJ1-mVF1
运用实例：高亮度LED
这个例将开发一种新的高亮度LED裸片。该器材被规划成能比曾经单元承载更多电流，还需确保较高的热流量以使结点温度最低。这将确保在一些要求更高的运用中，该器材具有满足长的运用寿命。
当衔接LED裸片正极或负极的接合线断掉时，一般会产生LED毛病。断线的常见原因是接合线的温度循环，这是由散热缺乏导致结点温度升高而引起的。
将LED裸片放置在恒温箱中并依照如前所述的测验方案进行测验，可得如下成果：
温度为TJ1 （25 °C ）时，VF1=1.01V
温度为TJ2 （50 °C ）时，VF2=0.78 V
m=（50-25 ）°C /（0.78-1.01）V=-108.70 °C/V
TO=TJ1-mVF1=25 °C-（-108.70°C/V）×（1.01V）=134.79 °C
因而，描绘该器材的结点温度与前向电压联系的一阶等式为：
TJ=（-108.70°C/V）×VF）+134.79°C
现在，咱们改动其它参数，如作业电流、环境温度和封装，并只丈量VF就可确认实践的结点温度。
图3：结点温度与正向压降的线性联系。
差错本源
丈量差错的最大本源在于环境实验箱中丈量温度的不确认性。这种丈量一般选用热电偶，而热电偶的差错为±2 °C乃至更高。将热敏电阻或许电阻温度检测器（RTD）等更精确的热丈量传感器放置在DUT邻近，而且运用独自的数字万用表来丈量温度，可进步丈量的精确度。
当核算结点温度时，电压丈量的不确认性也会添加差错。挑选具有高精确性和分辨率的仪器进行电压丈量是尽量减小这种差错的要害。
结点温度丈量中的差错还将影响其它的热核算，如热阻抗和热电阻。因而，最小化这些差错的要害是获取精确的丈量成果。
从这个丈量半导体结点温度的简略办法中收集到的数据，能够被用来剖析给定结点的热耗费、环境和源状况的效应。
