一、什么是熱阻？

　　首先，為了讓大家更容易理解，我們可以借用電學的概念，熱阻的概念呢，就是通過類比電阻的概念而引伸出來的，兩者性質的相似度非常高。電阻是指阻礙電流傳導的物理量，那對應地，熱阻就是阻礙熱流傳導的物理量，同樣條件下熱阻越大，熱流就越不容易通過。

　　假如一個熱源上連接有幾個熱阻值不相等的導熱路徑，那么熱流的大小分布就像電流流過不同電阻時的分布一樣，如圖1所示。

　　電流（熱流）分布圖

　　也就是說，如果在兩個等溫點之間存在幾個導熱路徑，其中有一個路徑的熱阻值非常大，而另一個路徑上的熱阻值非常小，那熱量幾乎都會從熱阻值非常小的那個路徑通過，這是下文會引用到的理論基礎。

　　接下來我們再來看熱阻的物理定義，所謂定義就是告訴我們怎樣可以算出熱阻值。前面已提到，熱阻的定義可類比于電阻，電阻是指導體兩端的電壓差△U與通過導體的電流I的比值，那么，我們就可以很容易地理解到熱阻的定義了。熱阻定義為：熱流通道上橫跨材料兩端的溫度差△T與流過該通道的導熱功率P的比值。用公式表達就是

　　熱身完畢，接下來請大家走進JESD51－1標準里看半導體器件的熱阻。

　　1．1熱阻結構

　　半導體器件的熱阻在JESD51－1標準里有詳細的定義，

　　我們可以看出（式2）其實是（式1）的補充形式，用（式2）來分析如LED這種半導體器件的結構會顯得相當的直觀和方便。

　　LED封裝結構截面圖

　　以圖2常見LED的封裝結構為例，假設熱源產生的熱量從PN結一直往下傳導，途經芯片－固晶層—器件支架—導熱膏—散熱器為止，而且認為散熱器與環境溫度達到熱平衡，那么如何知道PN結到器件支架底部的準確熱阻值呢？我們來介紹一種新的分析方法——結構函數法。

　　1．2結構函數

　　我們把能夠描述半導體器件內部材料的熱阻熱容結構的函數簡稱為結構函數。在結構函數里每一種材料的熱阻熱容特性都能直觀地表達出來，如圖3所示，如階梯一樣，從左往右依次是芯片、固晶層、支架、導熱膏、散熱器。

　　器件結構與結構函數

　　提到這里，順便請各位讀者再溫習下，上一篇文章我們提到，無論是二極管、三極管、場效應管還是IGBT，這些半導體器件的結溫和熱阻都可利用T3ster進行測量。而且經數學運算后還可以把熱傳導路徑上的每層結構的熱阻解析出來，找出散熱瓶頸。這里所說的其實就是結構函數的厲害之處。假如某個器件內部的其中一層的材料（例如固晶層）出現了問題，在結構函數函數里就可以明顯地表示出來，如圖4所示。

　　固晶異常在結構函數里的區分（實線為固晶正常樣品，虛線為固晶異常樣品）

　　固晶異常表現為固晶層的熱阻增大，于是位于固晶下方的結構都平移到正常樣品曲線的右邊。通過結構函數我們不需要把樣品破壞就能把器件內部肉眼看不到的異常給揪出來，就像X－ray一樣！有了結構函數，不管你是想知道哪一個界面到哪一個界面的熱阻，我們都可以一層一層地劃分出來，前面提到的想知道PN結到器件支架底部的熱阻值更是不在話下。

　　好，我們通過結構函數得到了我們想知道的PN結到器件支架底部的熱阻（稱為），一般器件的規格書上給出的器件熱阻值嚴格意義上就是這個。現在我們來回答文初提到的問題：怎么利用這個熱阻值算出結溫。

　　二、利用熱阻計算結溫