器件環境溫度與負荷特性曲線的常見錯誤

我們在設計電路的時候，一般會首先確定設備的運行環境溫度，比如-20℃～+60℃，而如果器件選型的時候，看到datasheet上寫的應用環境溫度是75℃，千萬不要沾沾自喜，已為此器件絕對ok的話，那可能您就大錯而特錯了。60℃那是整機的環境溫度，而器件本身的工作環境可就未必了，比如在散熱片附近工作的電解電容、功率器件附近的電阻都有類似問題。總結為一句話：器件環境溫度≠設備環境溫度。

還有的時候，從一些IC的datasheet上，我們會看到器件的應用溫度范圍很寬，甚至有的達到80℃～150℃，于是，電路設計中就無所顧忌了，如此高的適應溫度范圍，可能因溫度應力而引起器件故障幾乎是不會發生的了。那您就又錯了。

打個比方，一個人，他的運行溫度范圍80℃是沒問題的，也就是說人在80℃的情況下是不會死的，但是，80℃的情況下，跑百米沖刺、算雙重曲面積分的數學題、大段的背誦英語文章、背負100多斤的東西快走，您能做得到嗎？而這些在10來度的時候都是些可以easy完成的事情。這說明了什么？說明了人的使用溫度雖然寬，但在高溫情況下，是不能被滿負荷使用的。于是就有了如下的負荷特性曲線1。圖中T1～Tmax的這一段溫度區間，器件仍然是可以用的，但是不能滿負荷工作，電路設計時要特別注意這一點。而T1-Tmax斜線段的斜率又決定于器件的散熱能力，它是熱阻的倒數。

另外，在電路設計中，器件的功率、電壓等參數都會降額，具體降額方法本人博客中已有其他文章專門介紹。這里補充說的是降額之后的負荷特性曲線也要隨之發生變化(如上圖的曲線2)。電路設計中對器件的使用，在T2～T3的溫度區間中，器件功耗就需要隨溫度升高按一定斜率遞減。做不到這一點，器件的使用可靠性就不能保證了。

這是一個很簡單，但有很容易被忽視的問題。器件廠商也都鬼精鬼精的，在datasheet上他們很少給出這條曲線，但會給出Tmax、Pmax和Rj這三個指標，根據這三個指標，可以描出上圖的負荷特性曲線，不過沒了明確的圖形指示，就容易讓人忽視這一段高溫下的性能下降，從而帶來無端的設計故障。本文謹將此作一個提醒。

作者：武曄卿