了解GaN器件热分析

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了解GaN器件热分析 [复制链接]

想要知道如何评估 GaN 产品的生命周期？这篇博客文章中含有一则指导视频，可以帮助您分析和确定您的产品设计中的 GaN 热考量。 

您的工作是否涉及有源/无源微电子电路和设计？如果涉及，您可能非常了解高温会对这些器件产生哪些不利影响。高工作温度会导致性能下降，服务寿命缩短。因此，工程师应始终考虑热因素的影响，以消除器件设计中的潜在问题。 

在人们眼中，氮化镓 (GaN) 仍然是一种相对较新的半导体技术。因为性能出色，它被越来越多地用于以前主要采用传统技术的市场领域。GaN 超越现有技术的一个领域是热管理。简而言之，GaN 比其他半导体技术“更能散热”。 

这篇博客文章和视频名为“了解 GaN 热分析”，就如何采用 GaN 实现合理的热设计提供一些实用技巧。

如何确定 GaN 的可靠性

对于半导体的可靠性，部分是通过估算器件的最高信道温度 (T_CH,MAX)，进而估算器件的生命周期来确定的。这些数值是通过测量热阻、功耗和热传递，并据此建模来获取的。

- GaN 的可靠性和热阻

- 计算器件的功耗

- 估算器件的信道温度和使用寿命

红外 (IR) 显微镜使用广泛，通过寻找半导体器件中的热点来确定故障位置。但是，空间分辨率限制、反射面成像困难和芯片的表面结构（空气桥）限制了红外成像在测量 GaN 信道温度时的作用。此外，即使通过红外测试获得了完全准确的数值，但实际的最高信道温度实际上是器件栅级下方某个位置的值。 

尽管使用红外技术存在局限性，它仍然是测量器件温度的常用技术。Qorvo 除了红外成像外，还采取了几个额外的步骤来准确确定 GaN T_CH,MAX。我们将 3D 热模型（也称为有限元分析 (FEA)）技术与显微拉曼热成像技术结合起来使用，然后将得出的结果与 RF 测试和红外成像结果比较。采用这个组合数据集，我们为封装器件开发了一个 FEA 模型，以提供准确的 T_CH,MAX 值。 

 

 

确定器件的最大 TCH 和 FEA 可靠性估值的两个主要步骤

01

找到器件的红外表面 TCH

• 首先，必须确定器件的基本温度。

• 无论该器件是裸片形式或封装形式，基本温度的测量方式都相同，一般是使用热电偶测量。

 

 

• 一旦基本温度确定，下一步就是计算功耗。

• 使用 Qorvo 的在线 PAE/P_diss/T_j 计算器，帮助确定您的器件功耗。

• 您也可以使用这个计算器来确定最高信道温度。

02

确定 FEA 器件的平均无故障时间

• 如之前所述，GaN 器件的实际最大 T_CH 通常是器件栅级下方表面下的温度，具体请参见 GaN 器件信道温度、热阻和可靠性估值。 

• 在已知红外表面温度值的情况下，您可以使用 FEA 模型温度估值与红外估值图表（如下所示）来确定 FEA 模型的 T_CH 和 GaN 器件生命周期估值。

• 然后使用 FEA 模型的 T_CH 值和 Qorvo GaN 器件的可靠性图表来确定生命周期预测。

 

 

想要了解更多内容，可以点击“视频推荐｜了解GaN器件热分析”里面还有视频助力讲解啊，帮您真正了解GaN的热考量。