即使在IC界摸滚打怕多年，关于芯⽚有关的温度，很多⼈估计也会遇到下⾯的问题：
(1) ⾼低温测试，芯⽚表⾯温度超过了芯⽚规格书上要求的⼯作温度，是否还可以继续使⽤；
(2) 咨询⼚家的FAE，芯⽚的表⾯温度、空⽓温度、结温代表什么意思，FAE也答不清？ (3) 经常和测试部PK，研发认为这个温度是没有问题的，测试部认为是有问题的，但是双⽅都拿不出依据。
(4) 规格书经常给出的是常温下的最⼤功率，怎样折算成⾼温下的最⼤功率？ 通过本⽂，你可以学习到：
(1) 已知芯⽚的实际允许⼯况条件（环境温度和功率），可推算出芯⽚是否超过结温要求。
(2) 给出当前最⾼温度要求下，可以达到的最⼤功率是多少？或者实际功率是否超标。
(3) 功率器件有或者没有散热⽚条件下，规定温度下的最⼤功率是多少。
⼀、与芯⽚温度有关的术语
与芯⽚有关的温度之所以复杂，就是因为专业术语太多了，我们先盘点⼀下这些名词。
芯⽚四个地⽅的温度：内核、封装表⾯、空⽓周边、PCB板：
(1) TJ（Die Junction Temp）：芯⽚的硅核温度，就是芯⽚内部核⼼的温度，从英⽂缩写就可以看出，这是个死亡温度，设计者是绝对不能跨越的。
(2) Ta （Ambient Air Temp）：芯⽚周围的空⽓温度。不⼤散热⽚的⼩功率器件⼀般以这个为计算参数。 (3) Tc（Package Case Temp）：芯⽚封装表⾯温度。带散热⽚的⼤功率器件⼀般以这个为技术参数。
(4) Tb（Ambient board Temp）：安装芯⽚的PCB表⾯温度。
当热量在物体内部以热传导的⽅式传递时，遇到的阻⼒称为导热热阻，热量在热流路径上遇到的阻⼒，反映介质或介质间的传热能⼒的⼤⼩，表明了 1W热量所引起的温升⼤⼩，单位为℃/W。
三个重要的热阻：
(1) 热阻Rja：芯⽚的热源结（junction）到周围冷却空⽓（ambient）的总热阻，
(2) 热阻Rjc：芯⽚的热源结到封装外壳间的热阻，这个是最常⽤和有⽤的热阻。
(3) 热阻Rjb：芯⽚的
结与PCB板间的热阻.
由下图的热阻#模型可以清晰看出，芯⽚内核的发热路径是：核⼼—封装表⾯——PCB——空⽓。
液态金属机器人⼆、热阻的计算公式
了解了上述这么多术语、理论，我们最重要的⽬的是：我们当前设计的功率条件下，当前实测的芯⽚封装温度是否满⾜最⼤结温的要求。读者⼀定要认真读这句话，包含3个含义：
(1) 当前的设计功率：因为我们的设计往往都不是在最⼤功率下，⽽是有降额，例如⼀个NMOS最⼤可以3A，实际我们最⼤是1A，按照当前1A计算功耗的温度才有意义。
(2) 芯⽚的封装温度Tc：因为测试芯⽚温度的⽅法有很多，内核温度Tj测试基本是不可能的，最容易最简单就是直接测试芯⽚封装表⾯或者空⽓的温度，计算热阻的路径也最简单。
(3) 满⾜最⼤结温要求：我们所有的计算⽬的，就是将当前的功率、当前的表⾯温度，折算成芯⽚内部的核⼼温度Tj，⼀般⼚家都会给出Tj，即使不给 Tj，我们可以根据硅管最⼤结温150℃估算。
热阻的重要基本计算公式：
Tc（max） =Tj - P*Rjc；其中： ---------①
Tc（max）：芯⽚封装表⾯允许的最⼤温度；电路板的制作
Tj：结温温度，芯⽚内核允许的最⼤温；
P：芯⽚的实际功耗；
Rjc：芯⽚的内核-封装表⾯的热阻。
双金属螺杆
公式①中提供的是基本的计算公式, 前提条件是散热⽚⾜够⼤并且接触良好才成⽴的,
Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa).---------②
Tc（max）：芯⽚封装表⾯允许的最⼤温度；
Tj：结温温度，芯⽚内核允许的最⼤温；
P：芯⽚的实际功耗；
Rjc：芯⽚的内核----封装表⾯的热阻。含油尼龙衬板
Rcs：表⽰外壳----散热⽚的热阻
Rsa：表⽰散热⽚的热阻
三、热阻的计算举例
为了让读者更加容易理解，我们举⼀个实例，以三级管2N5551 为例。
规格书中有⼏个关键的参数：
25度（Tc）时的功率是1.5W(P)，功率降额是12mW/℃，Rjc是83.3℃/W，RJA是200℃/W，结温是150℃，这些参数后⾯计算都会⽤到。
假设：三极管的实际使⽤功率是1.2W，实际测试到的壳温是60℃，请问温度是否超标？
根据公式Tc（max） =Tj - P*Rjc，Tj=60+1.2*83.3=159.96，芯⽚内核温度超过了芯⽚的结温，设计是不合理的。我们也可以从⼚家的另⼀个参数，功率降额是12mW/℃，60℃时的降额是：60-25）×0.01
2=0.42W，1.5w-0.42W=1.08W，要求芯⽚的最⼤的功率不能超过1.08w，上述的1.2W是超标的。
四、热阻的计算分类
上述科普了热阻的基本计算⽅法，实际应⽤中，业内⽐较认可的计算⽅法有两种：把半导体区分为⼤功率和⼩功率。
⼤功率半导体热阻计算：
功率器件的额定功率⼀般是指带散热器时的功率，散热器⾜够⼤时且散热良好时，可以认为其表⾯到环境之间的热阻为0，所以理想状态时壳温即等于环境温度.功率器件由于采⽤了特殊的⼯艺，所以其最⾼允许结温有的可以达到175度。但是为了保险起见，⼀律可以按150度来计算（规格书有数值是以⼚家数据为准）.适⽤公式：Tc =Tj - P*Rjc.设计时，Tj 最⼤值为150,Rjc已知，假设环境温度也确定，根据壳温即等于环境温度，那么此时允许的P也就随之确定。
⼩功率半导体热阻计算：
⽐如⼩晶体管，IC，⼀般使⽤时是不带散热器的。所以这时就要考虑器件壳体到空⽓之间的热阻了。⼀般⼚家规格书中会给出Rja，即结到环境之间的热阻.(Rja=Rjc+Rca)。⼩功率半导体器件要⽤到的公式是： Tc =Tj - P*Rja。 Rja：结到环境之间的热阻.⼀般⼩功率半导体器件的⼚家会在规格书中给出这
个参数。2N5551的Rja⼚家给的值是200度/W。已知其最⾼结温是150度，那么其壳温为25度时，允许的功耗可以把上述数据代⼊Tc =Tj - P*Rja 得到 25=150-P*200，得到P=0.625W。事实上，规格书中就是0.625W.因为2N5551不会加散热器使⽤，所以我们平常说的2N5551的功率是
0.625W⽽不是1.5W！还有要注意，SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据是在焊接到规定的焊盘（有⼀定的散热功能）上时测得的。
777sao五、热阻的应⽤总结
往复锯片
热阻的的计算的应⽤⼀般可以总结成以下⼏个场景：
(1) 已知结温Tj、热阻Rja、实际运⾏功率，求实际芯⽚表⾯温度是否超标
根据公式 Tc =Tj - P*Rja，可以计算出当前功率条件下允许的最⾼壳温，超过此温度时不符要求。
(2) 假设⼚家没有给出结温Tj，只给出常温25℃最⼤功率，求热阻Rjc
结温Tj⼀般按照硅管结温150℃，可以利⽤公式Rjc=(Tj-Tc)/P，例如三极管2N5551，25℃最⼤功率为1.5W，则
Rjc=（150-25）/1.5=83.3℃/W
(3) 环境降额系数和热阻的关系
降额系数其实就是对应热阻的倒数，例如2N5551在Tc=25℃时的额定功率为0.625W，Rjc=83.3℃/W，其壳温降额系数Kc=1/83.3=0.012W/℃
(4) 环境降额系数和设计降额关系；
上述的环境降额系数是温升计算的系数，实际设计降额，还要和各个公司的设计规范，降额0.5~0.8使⽤。
(5) ⼤功率器件不带散热器使⽤，最⼤允许功率怎么计算
⼤功率器件不带散热器使⽤，只能沿⽤⼩功率器件的计算公式：Tc =Tj - P*Rja。变形得：P=(Tj-Ta)/Rja。举例⼦：BU406的额定功率为60W(Tc=25℃)。Rja为70℃/W，最⼤结温Tj为150℃。25℃时最⼤允许的功率为：P=（150-25）/70=1.78W，可见⼤功率器件不装散热⽚，相同温度下，最⼤允许功率直接从60W降低到1.78W。
(6) 最⼤存储温度和结温的关系
最⼤允许储存温度时，功率P当然为0，所以公式变为Tcmax =Tjmax - 0*Rjc，即Tcmax =Tjmax，即存
储温度等于结温温度，但是实际规格书中，⼚家⼀般为例考虑长期存储的可靠性，对存储温度有很⼤的降额，例如结温可达110℃，要求存储温度才80℃。
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