验证多通道功率器件的3个基本见解

高效的热管理对于确保功率半导体器件的可靠性和安全性至关重要，特别是在汽车应用中的短路应力条件下。这些先进的器件在动态条件下运行，电流和温度会在故障事件期间发生快速波动。因此，精准的热分布图不可或缺，可提供有关热量产生、热点演变和保护激活的实时分析。
这非常有用，因为没有任何仿真器可以提供有关不同通道间潜在热点或不平衡电流路径的可靠信息。
这些热点和路径可能会形成焦点，导致热漂移，从而触发器件关断保护，造成故障甚至失效。

最后，热验证需要详细的空间和时间温度分析，而不只是简单的结温测量。对于汽车智能多通道驱动器和智能保险丝，强大的热管理可确保：

 - 长期耐用性

 - 符合安全标准的要求

 - 整体系统可靠性

对于工程师来说，由于以下几个原因，准确了解热行为至关重要：
 

• 设计优化
  它使工程师能够通过识别关键的热应力点来优化系统设计，从而确保组件在安全的温度范围内运行。
• 可靠性保证
  了解动态热行为有助于预测过热导致的潜在失效模式，从而提高器件的可靠性并延长其使用寿命。
• 保护策略制定
  通过了解温度峰值的时间和位置，工程师可以微调保护机制，从而避免意外关断或灾难性故障。
• 系统集成
  它支持在多个通道和组件之间存在热相互作用的复杂汽车系统中进行精确的热建模和验证。
• 合规性和安全性
  通过在实际故障条件下验证热性能，确保产品符合严格的汽车安全标准。

虽然许多人关注结温限值，但热验证涉及更多方面：了解热点的精确位置、热量如何在芯片上传播，以及器件的保护机制（如热关断 (TSD)）如何动态响应。
 

VNF9Q20F隶属我们的STi²Fuse系列产品，是一款4通道高性能智能开关，专为要求严苛的汽车应用而设计，这些应用特别需要强大的热管理能力。为了全面表征其热行为并评估智能保护在严苛汽车应用中的有效性，我们在极具挑战性的负载短路 (LSC) 条件下对该器件进行了分析。当负载和电源之间存在电感路径时就会出现相应的情况，导致电流突增。

使用高分辨率红外传感器捕获每个位置的详细50x50红外发射矩阵，然后将其转换为空间分辨率约为30 μm的温度值。
 

这种方法细致呈现了器件在短路脉冲期间的热分布，使工程师能够以极高的精度分析温度分布和演变规律。

高空间分辨率是检测关键热点的关键。VNF9Q20F的热分布图功能扫描了约2500个点，能够准确识别局部发热区域，若未能及时发现，这些区域可能导致故障。

热行为是动态变化的。通过应用短脉冲 (5 ms) 和延长脉冲 (150 ms)，VNF9Q20F研究跟踪了热点和热传感器位置处温度随时间的变化情况。此分析揭示了该器件的快速发热特性以及相应的保护机制激活过程。 

了解短路脉冲期间的温度变化情况对客户工程师至关重要，这有助于优化设计、确保可靠性并在汽车功率器件中精确实施保护策略。

发射率变化、引线键合和包括模塑残留物在内的表面条件可能导致红外温度测量出现偏差。认识到这些影响因素对于准确解读热分布图至关重要。