电子器件的热损耗理论计算(二)

今天我们来分享一下典型有源器件的热损耗理论计算方法。在正式介绍之前,先普及一下两个名词。什么是有源器件?什么是无源器件?

电子器件的热损耗理论计算(二)的图1

简单地讲,需要电能(源)的器件叫有源器件,无需电能(源)的器件就是无源器件。有源器件一般用来信号放大、变换等,无源器件用来进行信号传输,或者通过方向性进行“信号放大”。容、阻、感都是无源器件,IC、模块等都是有源器件。(或者说,需要电能才能显示其特性的就是有源器件,如三极管。而不用电能就能显示其特性的就叫无源器件) 

(1)CMOS器件

双极元件的热损耗是一个频率相关的常数。CMOS器件的热损耗是频率的一阶函数和器件几何尺寸的二阶函数。CMOS器件的转换功率占总热损耗的70%~90%。转换功率由下式确定:

电子器件的热损耗理论计算(二)的图2

晶体管门电路在转换状态时产生的短路功率占总耗散功率的10%~30%。为了确定短路时的热损耗,必须知道晶体管的门电路数。短路功率的单位通常为【μW/MHz门(电路)】,则热损耗为:

电子器件的热损耗理论计算(二)的图3

(2)面结型场效应管(JunctionFET)

       面结型场效应管有三种工作状态:开、关和线性转换。当面结型场效应管处于开状态时,热损耗为

电子器件的热损耗理论计算(二)的图4

在线性转换和关状态时,热损耗为VI。

(3)Power MOSFET器件

       Power MOSFET的热损耗由5部分电流损失组成:

电子器件的热损耗理论计算(二)的图5

Power MOSFET栅损失由电容性负载和一些电阻组成,则栅结构的耗散功率计算式为

电子器件的热损耗理论计算(二)的图6

以上就是今天分享的有源器件热损耗理论计算。实际工程应用中,很多热损耗是可以从规格书里查到的,如果查不到,可以用这些理论公式计算。

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