半導體結點（從IC中數以百萬計的晶體管到實現高亮度LED的大面積復合結點）可能由于不斷產生的熱而在早期發生故障。當特征尺寸縮小且電流要求提高時，這將成為一個非常嚴重的問題，甚至正常操作也可能聚積熱量，使結點溫度升高。溫度上升可能增加結點內的缺陷數量，從而導致器件的性能下降、生命周期縮短。

　　因此，需要一種準確的溫度測量方法來測量半導體器件的溫度，以避免產生可能導致故障的高溫。有一種方法很簡單，即測量結點溫度。它可以使用常用測試和測量儀器，測量結果可被用來監視特定器件的工作狀況。測量結點溫度的理想方法是在盡可能離熱源近的地方監視器件溫度。流過半導體結點的電流產生熱，這些熱量經過結點材料流向外部世界。

　　另一種方法是將溫度傳感器放在非常靠近半導體結點的位置，并且測量傳感器的輸出信號。隨著熱量流向外部區域，外部區域和傳感器的溫度升高。盡管這是一個很直接的過程，但由于傳感器尺寸有限，所以該方法具有許多物理上的限制。在很多情況下，傳感器本身比要測量的結點的尺寸大，這就會給系統增加大量的熱，同時帶來額外的測量誤差，從而降低測量準確度。因此，這種方法幾乎對大多數應用都沒有用。

　　圖1：在測試設置中，SMU被用來描述半導體的正向壓降與結點溫度的關系。

　　一種更好的解決方法是利用結點本身作為溫度傳感器。對大多數材料來說，結點正向壓降和結點溫度之間都存在密切的相關性。什么時候結點正向壓降與結點溫度呈非線性關系取決于結點的材料和設計。在溫度高達80°C至100°C的正常工作環境中，假設大多數材料的結點正向壓降與結點溫度為線性是安全的。非線性特性可以通過實驗方法來確定，即在更高的環境溫度下測量電壓，直到結點正向壓降與結點溫度為非線性。對于大多數器件而言，這種關系接近線性關系，可以用數學公式表達如下：

　　TJ=（m×VF）+T0 （1）

　　其中，TJ=結點溫度（單位：°C）；m=斜率（與器件相關的參數，單位：°C/V）；VF=正向壓降；T0=截距（與器件相關的參數，單位：°C）。

　　因此，在給定溫度下（TJ）下，半導體結點的正向壓降（VF）是一定的。如果我們在兩種不同的溫度下測量VF，則可以計算出某個結點的斜率（m）以及截距（T0）。由于這是一種線性關系，所以我們只需測量VF，就可以利用式（1）計算不同狀態下的結點溫度。

　　如果知道不同工作狀態和封裝的器件的TJ，我們就能夠計算出不同封裝類型和設計的熱參數，比如熱阻。這在設計特定工作條件以確保器件使用壽命最長時顯得尤為重要，因為熱效應是早期器件故障的主要原因。

　　圖2：四線測量方法能減少引腳電阻導致的誤差。