|
DOI: 10.14489/td.2026.07.pp.010-017
Сурайкин А. И., Беспалов Н. Н., Кудряшов А. Д.
МЕТОД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МАЛОМОЩНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ НА ОСНОВЕ ПОЛУЭМПИРИЧЕСКОЙ МАТРИЧНОЙ МОДЕЛИ
(c. 10-17)
Аннотация. Представлены результаты исследования и анализа теплового сопротивления полупроводниковых приборов на основе перспективной аналитической модели. Показано, как влияет взаимосвязь температурного коэффициента прямого напряжения смещения p-n-перехода и температуры кристалла полупроводникового прибора на его тепловое сопротивление. Предложена полуэмпирическая модель, позволяющая провести анализ тепловых процессов в полупроводниковых приборах и расчет их теплового сопротивления. Получены характеристики, позволяющие с приемлемой точностью вычислять тепловое сопротивление маломощных полупроводниковых при-боров.
Ключевые слова: тепловое сопротивление, температурный коэффициент прямого напряжения смещения p-n-перехода, тепловой процесс, модель.
Suraykin A. I., Bespalov N. N., Kudriashov A. D.
METHOD OF NON-DESTRUCTIVE TESTING OF THERMAL RESISTANCE OF LOW-POWER SEMICONDUCTOR DEVICES BASED ON A SEMI-EMPIRICAL MATRIX MODEL
(pp. 10-17)
Abstract. The article presents an investigation of the thermal resistance of semiconductor devices using an advanced analytical approach. The analysis demonstrates how the interplay between the temperature coefficient of the forward voltage drop across the p–n junction and the crystal temperature influences the device’s thermal resistance. A semi-empirical model is introduced to enable systematic analysis of thermal processes in semiconductor structures and facilitate the calculation of their thermal resistance. The proposed approach provides characteristics that allow reliable estimation of the thermal resistance of low-power semiconductor devices with practical accuracy.
Keywords: thermal resistance, temperature coefficient of the forward voltage drop across the p-n junction, thermal process, model.
А. И. Сурайкин, Н. Н. Беспалов, А. Д. Кудряшов (Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, Саранск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. I. Suraykin, N. N. Bespalov, A. D. Kudriashov (National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Тугов Н. М., Глебов Б. А., Чарыков Н. А. Полупроводниковые приборы: учеб. для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1990. С. 501 – 547.
2. Sze S. M., Ng K. K. Physics of Semiconductor Devices. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 2007. P. 744 – 749.
3. Górecki K., Ptak P., Górecki P., Data A. Set-up for Measuring Thermal Parameters of Power Semiconductor Devices // Electronics. 2024. Vol. 13, No. 9. Art. 1636.
4. Dziarski K., Hulewicz A., Kuwałek P., Wiczyński G. Methods of Measurement of Die Temperature of Semiconductor Elements: A Review // Energies. 2023. Vol. 16, No. 6. Art. 2559.
5. Measurement method and Usage of Thermal Resistance RthJC: Application Note / ROHM Semiconductor [Электронный ресурс]. URL: https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/applinote/discrete/common/rthjc_measurement_and_usage_an-e.pdf (дата обращения: 05.11.2025).
6. Смирнов В. И., Сергеев В. А., Гавриков А. А. Методы и средства измерения теплового сопротивления полупроводниковых приборов и интегральных схем // Радиоэлектронная отрасль: проблемы и их решения. 2021. № 1. С. 22 – 27.
7. ОСТ 11 073.073–82. Контроль неразрушающий. Методы контроля температуры биполярных транзисторов и интегральных схем. Л.: ВНИИ «Электронстандарт», 1983.
8. ОСТ 11 0944–96. Микросхемы интегральные и полупроводниковые приборы. Методы расчета, измерения и контроля теплового сопротивления. М.: ГУП НПП «Пульсар», 1997. С. 30 – 34.
9. Смирнов В. И., Сергеев В. А., Гавриков А. А. и др. Сравнительный анализ стандартного и модуляционного методов измерения теплового сопротивления мощных биполярных транзисторов // Журнал радиоэлектроники. 2019. № 1. Ст. 6.
10. Вавилов В. П. Тепловые методы неразрушающего контроля. М.: Радио и связь, 1984. С. 200 – 204.
11. Юдин В. В., Сергеев В. А. Определение теплового сопротивления КМОП цифровых интегральных микросхем // Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем. 2014. № 9. С. 159 – 163.
12. Беспалов Н. Н., Сурайкин А. И., Кудряшов А. Д. Моделирование схемы определения теплового сопротивления «кристалл–окружающая среда» интегральных схем в программе Multisim // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: матер. XVI Всерос. науч.-техн. конф. / под ред. Г. А. Белова, Н. М. Лазаревой, Г. В. Малинина. Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И. Н. Улья¬нова, 2025. С. 153–154.
13. Górecki K., Zarębski J., Górecki P., Ptak P. Compact Thermal Models of Semiconductor Devices: A Review // International Journal of Electronics and Telecommunications. 2019. Vol. 65, No. 2. P. 151 ‒ 158.
14. Беклемишев Д. В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры: учеб. пособие. М.: Физматлит, 2006. С. 114 – 158.
1. Tugov, N. M., Glebov, B. A., & Charykov, N. A. (1990). Semiconductor devices: Textbook for universities (pp. 501–547). Energoatomizdat. [in Russian language].
2. Sze, S. M., & Ng, K. K. (2007). Physics of semiconductor devices (3rd ed., pp. 744–749). John Wiley & Sons.
3. Górecki, K., Ptak, P., Górecki, P., & Data, A. (2024). Set-up for measuring thermal parameters of power semiconductor devices. Electronics, 13(9), Article 1636.
4. Dziarski, K., Hulewicz, A., Kuwałek, P., & Wiczyński, G. (2023). Methods of measurement of die temperature of semiconductor elements: A review. Energies, 16(6), Article 2559.
5. ROHM Semiconductor. (n.d.). Measurement method and usage of thermal resistance RthJC [Application note]. Retrieved November 5, 2025, from https://fscdn.rohm.com/en/products/databook/applinote/discrete/common/rthjc_measurement_and_usage_an-e.pdf
6. Smirnov, V. I., Sergeev, V. A., & Gavrikov, A. A. (2021). Methods and means for measuring the thermal resistance of semiconductor devices and integrated circuits. Radioelektronnaya otrasl': problemy i ikh resheniya, (1), 22–27. [in Russian language].
7. OST 11 073.073-82: Non-destructive testing. Methods for temperature control of bipolar transistors and integrated circuits. (1983). VNII “Elektronstandart”. [in Russian language].
8. OST 11 0944-96: Integrated circuits and semiconductor devices. Methods for calculation, measurement and control of thermal resistance. (1997). SUE NPP “Pulsar”. [in Russian language].
9. Smirnov, V. I., Sergeev, V. A., Gavrikov, A. A., et al. (2019). Comparative analysis of standard and modulation methods for measuring the thermal resistance of high power bipolar transistors. Zhurnal radioelektroniki, (1), Article 6. [in Russian language].
10. Vavilov, V. P. (1984). Thermal methods of non destructive testing (pp. 200–204). Radio i svyaz'. [in Russian language].
11. Yudin, V. V., & Sergeev, V. A. (2014). Determination of the thermal resistance of CMOS digital integrated circuits. Sovremennye problemy proektirovaniya, proizvodstva i ekspluatatsii radiotekhnicheskikh system, (9), 159–163. [in Russian language].
12. Bespalov, N. N., Suraikin, A. I., & Kudryashov, A. D. (2025). Modelling of a circuit for determining the “junction to ambient” thermal resistance of integrated circuits in the Multisim program. In G. A. Belov, N. M. Lazareva, & G. V. Malinin (Eds.), Dinamika nelineinykh diskretnykh elektrotekhnicheskikh i elektronnykh system: Materialy XVI Vserossiiskoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii (pp. 153–154). Chuvash State University. [in Russian language].
13. Górecki, K., Zarębski, J., Górecki, P., & Ptak, P. (2019). Compact thermal models of semiconductor devices: A review. International Journal of Electronics and Telecommunications, 65(2), 151–158.
14. Beklemishev, D. V. (2006). Course of analytic geometry and linear algebra: Textbook (pp. 114–158). Fizmatlit. [in Russian language].
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2026.07.pp.010-017
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2026.07.pp.010-017
and fill out the form
.
|
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»