结温的危害及计算公式

二极管结温的计算与应用技巧二极管是一种常用的半导体器件，它具有单向导电的特性，广泛应用于电子电路中。

二极管在工作时会产生热量，导致其内部的PN结温度升高，这就是所谓的结温。

结温是影响二极管性能和寿命的重要因素，过高的结温会导致二极管的参数变化、性能下降、甚至损坏。

因此，正确地计算和控制二极管的结温是保证电路正常工作和提高可靠性的必要条件。

本文主要介绍了二极管结温的概念、计算方法、影响因素和降低措施，以及如何利用热特性曲线和数据手册来进行结温分析和设计。

本文旨在帮助读者了解二极管结温的基本知识和应用技巧，为电子电路设计提供参考。

一、二极管结温的概念1.1 什么是结温结温（Junction Temperature）是指二极管内部PN结的实际工作温度。

它通常高于外壳温度（Case Temperature）和器件表面温度（Surface Temperature）。

结温可以衡量从半导体芯片到封装外壳间的散热效率和热阻。

1.2 结温的产生机制二极管在工作时，由于其内部存在正向压降（Forward Voltage Drop）和反向漏电流（Reverse Leakage Current），会消耗一定的功率（Power Dissipation），从而产生热量。

这些热量主要集中在PN结区域，导致其温度升高。

同时，由于封装材料、引线和散热装置等对热量传导有一定的阻碍，使得PN结区域的热量不能及时散发到环境中，形成了一个热平衡状态。

这个状态下的PN结温度就是结温。

二、二极管结温的计算方法2.1 结温的基本公式根据热平衡原理，可以得到二极管结温的基本公式：T j=T a+P d×Rθja其中：T j是结温，单位为摄氏度（℃）；T a是环境温度，单位为摄氏度（℃）；P d是功耗，单位为瓦特（W）；Rθja是从PN结到环境的热阻，单位为摄氏度每瓦特（℃/W）。

这个公式表明，结温与环境温度、功耗和热阻三个因素有关。

其中，环境温度是外部给定的条件，功耗是由电路参数决定的，而热阻则与器件本身的封装形式、材料、尺寸以及散热装置等有关。

C结温（Junction Temperature）定义和计算公式
结温（Junction Temperature）
结温是处于电子设备中实际半导体芯片（晶圆、裸片）的最高温度。

它通常高于外壳温度和器件表面温度。

结温可以衡量从半导体晶圆到封装器件外壳间的散热所需时间以及热阻。

最高结温（Maximum junction temperature）
最高结温会在器件的datasheet数据表中给出，可以用来计算在给定功耗下器件外壳至
环境的热阻。

这可以用来选定合适的散热装置。

如果器件工作温度超过最高结温，器件中的晶体管就可能会被破坏，器件也随即失效，所以应采取各种途径降低结温或是让结温产生的热量尽快散发至环境中。

结温为：热阻×输入功率+环境温度,因此如果提高接合温度的最大额定值,即使环境温度非常高,也能正常工作。

一个芯片结温的估计值Tj，可以从下面的公式中计算出来：
Tj=Ta+( R θJA × PD )
Ta = 封装的环境温度( º℃)
R θJA = P-N结至环境的热阻( º℃ / W )
PD = 封装的功耗(W)
降低结温的途径：
1、减少器件本身的热阻；
2、良好的二次散热机构；
3、减少器件与二次散热机构安装介面之间的热阻；
4、控制额定输入功率；
5、降低环境温度。

bw k p g f CG t t k l t •-=∆)(热水供热管道的温降1.计算基本公式 温损计算公式为：式中：gk —管道单位长度传热系数C m w ο⋅/p t—管内热媒的平均温度C ︒kt —环境温度C ︒G —热媒质量流量s Kg /C —热水质量比热容C Kg J ︒⋅/l ——管道长度m 由于计算结果为每米温降，所以L 取1m.管道传热系数为∑=+++=ni w w i i i n n g d a d d d a k 111ln 2111ππλπ式中：na ，wa —分别为管道内外表面的换了系数C m w ο⋅2/nd ，wd —分别为管道（含保温层）内外径mi λ—管道各层材料的导热系数C m w ο⋅/（金属的导热系数很高，自身热阻很小，可以忽略不计）。

i d—管道各层材料到管道中心的距离m内表面换热系数的计算根据的研究结果，管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算：42.075.0Pr)180(Re037.0-≈=λnn n d a NPr 为普朗特常数查表可得，本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得：90摄氏度时Pr=;在75摄氏度时Pr=;外表面换热系数的计算由于采用为直埋方式，管道对土壤的换热系数有：]1)2(2ln[22-+=wt wtwtw d h d h d a λ式中： t λ—管道埋设处的导热系数。

th —管道中心到地面的距离。

3.假设条件：A. 管道材料为碳钢（%5.1≈w ）B. 查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数λ都趋近于C m w ο⋅/C.土壤的导热系数t λ=C m w ο⋅/ D. 由于本文涉及到的最大管径为，所以取th =E.保温材料为：聚氨酯，取λ=C m w ο⋅/F. 保温层外包皮材料是：PVC，取λ=Cmwο⋅/G.在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小，可以忽略不计。

4.电厂实测数据为：管径为300mm时，保温层厚度为：50mm，保温外包皮厚度为：7mm；管径为400mm时，保温层厚度为：51mm，保温外包皮厚度为：；管径为500mm时，保温层厚度为：52mm，保温外包皮厚度为：9mm；管径为600mm时，保温层厚度为：54mm，保温外包皮厚度为：12mm；蒸汽管道损失理论计算及分析1、蒸汽管道热损失公式推导稳态条件下，通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量是相同的。

和半导体器件一样，发光二极管(LED)早期失效原因分析是可靠性工作的重要部分，是提高LED可靠性的积极主动的方法。

LED失效分析步骤必须遵循先进行非破坏性、可逆、可重复的试验，再做半破坏性、不可重复的试验，最后进行破坏性试验的原则。

采用合适的分析方法，最大限度地防止把被分析器件(DUA)的真正失效因素、迹象丢失或引入新的失效因素，以期得到客观的分析结论。

针对LED所具有的光电性能、树脂实心及透明封装等特点，在LED早期失效分析过程中，已总结出一套行之有效的失效分析新方法。

2 LED失效分析方法2.1 减薄树脂光学透视法在LED失效非破坏性分析技术中，目视检验是使用最方便、所需资源最少的方法，具有适当检验技能的人员无论在任何地方均能实施，所以它是最广泛地用于进行非破坏检验失效LED的方法。

除外观缺陷外，还可以透过封装树脂观察内部情况，对于高聚光效果的封装，由于器件本身光学聚光效果的影响，往往看不清楚，因此在保持电性能未受破坏的条件下，可去除聚光部分，并减薄封装树脂，再进行抛光，这样在显微镜下就很容易观察LED芯片和封装工艺的质量。

诸如树脂中是否存在气泡或杂质;固晶和键合位置是否准确无误;支架、芯片、树脂是否发生色变以及芯片破裂等失效现象，都可以清楚地观察到了。

2.2 半腐蚀解剖法对于LED单灯，其两根引脚是靠树脂固定的，解剖时，如果将器件整体浸入酸液中，强酸腐蚀祛除树脂后，芯片和支架引脚等就完全裸露出来，引脚失去树脂的固定，芯片与引脚的连接受到破坏，这样的解剖方法，只能分析DUA的芯片问题，而难于分析DUA引线连接方面的缺陷。

因此我们采用半腐蚀解剖法，只将LED DUA单灯顶部浸入酸液中，并精确控制腐蚀深度，去除LED DUA单灯顶部的树脂，保留底部树脂，使芯片和支架引脚等完全裸露出来，完好保持引线连接情况，以便对DUA全面分析。

图1所示为半腐蚀解剖前后的φ5LED，可方便进行通电测试、观察和分析等试验。

大功率LED的散热设计关键字：LED散热结构结温散热措施TJ散热面积关系曲线大功率允许温度正向压降大功率LED的散热设计近年来，大功率LED发展较快，在结构和性能上都有较大的改进，产量上升、价格下降；还开发出单颗功率为100W的超大功率白光LED。

与前几年相比较，在发光效率上有长足的进步。

例如，Edison公司前几年的20W白光LED，其光通量为700lm，发光效率为35lm/W。

2007年开发的100W白光LED，其光通量为6000lm，发光效率为60lm/W。

又例如，Lumiled公司最近开发的K2白光LED，与其Ⅰ、Ⅲ系列同类产品比较如表1所示。

从表中可以看出：K2白光LED在光通量、最大结温、热阻及外廓尺寸上都有较大的改进。

Cree公司新推出的XLamp XR～E冷白光LED，其最高亮度挡QS在350mA时光通量可达107～114lm。

这些性能良好的大功率LED给开发LED白光照明灯具创造了条件。

前几年，各种白光LED照明灯具主要是采用小功率Φ5白光LED来做的。

如1～5W 的灯泡、15～20W的管灯及40～60W的路灯、投射灯等。

这些灯具使用了几十到几百个Φ5白光LED，生产工艺复杂、可靠性差、故障率高、外壳尺寸大，并且亮度不足。

为改进上述缺点，这几年逐步采用大功率白光LED来替代Φ5白光LED来设计新型灯具。

例如，用18个2W的白光LED做成的街灯，若采用Φ5白光LED则要几百个。

另外，用一个1.25W的K2系列白光LED，可做成光通量为65lm的强光手电筒，照射距离可达几十米。

若采用Φ5白光LED来做则是不可能的。

图1 结温TJ与相对出光率关系图用大功率LED做的灯具其价格比白炽灯、日光灯、节能灯要高得多，但它的节能效果及寿命比其他灯具也高的多。

如果在路灯系统及候机大厅、大型百货商场或超市、高级宾馆大堂等用电大户的公共场所全部采用LED灯具，其一次性投资较高，但长期的节电效果及经济性都是值得期待的。

LED的结温计算LED的PN结结温主要影响LED光通量和寿命，本文用电压法对直插LED，食人鱼LED和大功率LED的结温和热阻进行了实验研究。

在测量LED结温的同时，研究它的光谱变化，色光LED峰值波长的偏移与其结温存在线性关系，白光LED 的总能量和蓝光能量比率（W/B）的变化与结温也存在线性的关系。

LED存在发热现象，随着LED的工作时间和工作电流的增加，其发光强度和光通量会下降，寿命降低，对白光还会导致激发效率的下降，这主要是由于LED结温升高导致的。

对于白光LED，随着结温的增加，LED发出黄光和蓝光的强度以不同的速率下降,白光LED的总能量和蓝光能量比率（W/B）与结温存在关系。

首先对LED的结温进行研究，由此可得到LED的热阻。

然后在测量结温的同时，测量LED光谱变化，可以得出LED的PN结结温与色光LED峰值波长或白光LED的白色/蓝色能量比（W/B）之间存在一定的关系。

因此可以采用非接触式方法来进行结温的测量。

测量原理LED的结温是影响发光二极管各项性能指标的一个重要因素，测量LED结温的方法可用通过测量在不同环境温度下LED的正向电压的大小来得到。

实验原理如图1所示，被测LED置于积分球内，积分球放在恒温箱的中间，积分球内的光经石英光纤导入SSP3112快速光谱分析仪，可以快速测取LED的峰值波长或W/B比率。

将热电偶与LED管脚紧密接触，用测温仪读取不同加热电流和不同环境温度下的管脚温度。

恒温箱的温度范围为0℃-150℃，精度 1℃。

PC机通过高速开关控制对LED的加热电流(IF)和参考电流(IFR)，并测量IF和IFR下的VF 和VFR。

热是从温度高处向温度低处散热。

大功率LED 主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气。

若LED 的结温为T J ，环境空气的温度为T A ,散热垫底部的温度为T c （T J ＞T c ＞T A 。

在热的传导过程中，各种材料的导热性能不同，即有不同的热阻。

bw k p g f C G t t k l t •-=∆)(热水供热管道的温降1.计算基本公式1.1温损计算公式为：式中： g k —管道单位长度传热系数C m w ο⋅/p t —管内热媒的平均温度C ︒ k t —环境温度C ︒G —热媒质量流量s Kg /C —热水质量比热容C Kg J ︒⋅/ l ——管道长度m 由于计算结果为每米温降，所以L 取1m 1.2.管道传热系数为式中：n a ，w a —分别为管道内外表面的换了系数C m w ο⋅2/ n d ，wd —分别为管道（含保温层）内外径m i λ—管道各层材料的导热系数C m w ο⋅/（金属的导热系数很高，自身热阻很小，可以忽略不计）。

i d —管道各层材料到管道中心的距离m2.1内表面换热系数的计算根据H.Hansen 的研究结果，管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算：Pr 为普朗特常数查表可得，本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得： 90摄氏度时Pr=1.95;在75摄氏度时Pr=2.38;2.2外表面换热系数的计算由于采用为直埋方式，管道对土壤的换热系数有：式中：t λ—管道埋设处的导热系数。

t h —管道中心到地面的距离。

3.假设条件：A. 管道材料为碳钢（%5.1≈w ）B. 查表得：碳钢在75和90摄氏度时的导热系数λ都趋近于36.7C m w ο⋅/ C.土壤的导热系数t λ=0.6C m w ο⋅/ D. 由于本文涉及到的最大管径为0.6m ，所以取t h =1.8mE.保温材料为：聚氨酯，取λ=0.03C m w ο⋅/ F. 保温层外包皮材料是：PVC ，取λ=0.042C m w ο⋅/ G.在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小，可以忽略不计。

4.电厂实测数据为：管径为300mm 时，保温层厚度为：50mm ，保温外包皮厚度为：7mm ；管径为400mm 时，保温层厚度为：51mm ，保温外包皮厚度为：7.8mm ；管径为500mm 时，保温层厚度为：52mm ，保温外包皮厚度为：9mm ；管径为600mm 时，保温层厚度为：54mm ，保温外包皮厚度为：12mm ；蒸汽管道损失理论计算及分析1、蒸汽管道热损失公式推导稳态条件下，通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量q 1是相同的。

结温计算公式范文结温（Stagnation temperature）是指流体在经过压缩成高速流动时，压力能全部转换成内能的温度，也可以是流体受到剪切应力作用时将全部外能转化为内能的温度。

结温的计算非常重要，它可以帮助我们分析流体的热力学性质，同时也可以用于设计和评估燃气轮机、喷气发动机、火箭等高速气流设备。

结温的计算公式主要有两种，分别是气密流体和等熵流体的计算公式。

对于气密流体，结温的计算公式如下：Tt=T+(V^2/(2*Cp))其中，Tt表示结温，T表示原始温度，V表示流体的速度，Cp表示流体在恒压下的比热容。

对于等熵流体，结温的计算公式如下：Tt=T*(1+((γ-1)/2)*Ma^2)其中，Tt表示结温，T表示原始温度，γ表示气体的比热比，Ma表示马赫数。

这两个公式的应用场景略有不同，需要根据具体情况来选择使用哪个计算公式。

一般来说，对于低速流动的流体，可以使用气密流体的结温计算公式；而对于高速流动的流体，可以使用等熵流体的结温计算公式。

这些计算公式并不是万能的，实际应用中还需要考虑一些修正因素。

比如，在高速气流中，会产生压力波，从而影响结温的计算结果。

此时，需要使用更加精确的计算模型来修正计算结果。

此外，结温的计算结果也会受到流体的性质和外界环境的影响。

比如，流体的比热容随着温度的增加而变化，并且不同的气体具有不同的比热容值。

因此，在实际应用中，需要根据具体情况来选择合适的比热容值。

总之，结温的计算公式是流体力学和热力学研究的基础，它可以帮助我们深入理解热气流的特性，并用于设计和评估高速气流设备。

在实际应用中，需要根据具体情况来选择合适的计算公式，并考虑修正因素和流体性质的影响。

结温环温
结温环温是农业生产中用来描述生长环境的两个重要参数，以及
它们对植物的作用。

结温和环温对于某些植物的生长和发育至关重要，因此了解这些参数对于农业生产是不可或缺的。

一、结温
结温是指植物表面出现结霜的温度或低于结霜点的最低温度。

在
自然条件下，结温通常出现在早晨、夜间和冬季，如果植物长期处于
低温环境下，结温将对植物产生不利影响。

结温对植物的影响有以下几个方面：
1.抑制植物的生长发育，尤其是幼嫩的芽、叶片等部位。

2.引起植物细胞膜脆性增加、细胞壁增厚等变化，从而影响细胞
的正常代谢活动，甚至导致植株死亡。

3.促使植物休眠，延缓植物的生长发育。

二、环温
环温指在一定时间内，某一地区某一高度的大气温度平均值。

环
温与结温不同，它是指长时间的平均值，它对植物的生长发育影响较大。

环温对植物的影响从以下几个参数分析：
1.促进植物生长：环温适宜时，可促进植物的生长，提高产量。

2.影响植物品质：环温高低对某些作物的品质有影响，例如高温
可能会导致农作物的营养价值下降、废弃物的增加、产量的减少，而
低温有利于提高品质，但会延缓成熟。

3.影响植物适应性：环温因素与植物品种有关，同一作物在不同
的环境下生长可能会表现出不同的适应能力。

因此，了解结温和环温两个参数是农业生产中非常重要的。

植物
的生长离不开合适的生长环境，结温和环温这两个参数有助于农民科
学种植、调控温度，提高农作物产量和品质，在推进农业现代化的过
程中也显得非常重要。