目录

1、题目

2、解答

步骤一：明确热阻的相关公式

步骤二：计算二极管的功耗

步骤三：计算二极管的结温

3、相关知识点

一、热阻的定义

二、二极管功耗的计算

三、结温的计算

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【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题-33，（知识点：二极管结温，热阻，二极管功耗计算）

这是一道大疆笔试题

1、题目

某二极管的结到外壳热阻为5.5℃/，二极管上压降为0.6V，流过正向电流为5A，此时测得二极管外壳温度为65℃，则二极管的结温为：

2、解答

本题可根据热阻的定义和相关公式来计算二极管的结温。

步骤一：明确热阻的相关公式

热阻\(R_{th}\)的定义为：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。对于二极管，

结温\(T_j\)、外壳温度\(T_c\)和热阻\(R_{th}\)之间的关系为\(T_j=T_c + P\times R_{th}\)，其中P是二极管的功耗。

步骤二：计算二极管的功耗

二极管的功耗P等于其正向压降V与正向电流I的乘积，即\(P = V\times I\)。 已知二极管上压降\(V = 0.6V\)，流过正向电流\(I = 5A\)，则\(P=0.6V\times5A = 3W\)。

步骤三：计算二极管的结温

已知结到外壳热阻\(R_{th}=5.5^{\circ}C/W\)，外壳温度\(T_c = 65^{\circ}C\)，功耗\(P = 3W\)。 将这些值代入\(T_j=T_c + P\times R_{th}\)可得： \(T_j=65^{\circ}C+3W\times5.5^{\circ}C/W = 65^{\circ}C + 16.5^{\circ}C=81.5^{\circ}C\)

综上，二极管的结温为\(\boldsymbol{81.5^{\circ}C}\)。

3、相关知识点

本题主要考查二极管的热阻相关知识，涉及到的知识点主要有热阻的定义、二极管功耗的计算以及结温的计算等。下面将对这些知识点进行详细讲解：

一、热阻的定义

热阻是衡量热量在物体中传导难易程度的物理量，单位为\(^{\circ}C/W\)。

它表示在单位功率（1W）的热量通过时，物体两端的温度差。

在二极管等电子器件中，热阻反映了器件产生的热量从内部（如结区）传递到外部（如外壳、环境）的能力。热阻越大，热量传递越困难，器件的温度升高越明显。

二、二极管功耗的计算

二极管在正向导通时会消耗功率，其功耗P等于正向压降V与正向电流I的乘积，即\(P = V\times I\)。

这是因为当电流流过二极管时，在二极管的 PN 结上会产生电压降，根据功率的计算公式\(P = UI\)（这里U为正向压降V，I为正向电流），所以二极管的功耗可以用\(P = V\times I\)来计算。

例如，一个二极管正向压降为\(0.7V\)，正向电流为1A，那么它的功耗就是\(0.7V\times1A = 0.7W\)。

三、结温的计算

二极管的结温\(T_j\)是指二极管 PN 结的温度，它是影响二极管性能和可靠性的重要参数。

结温过高会导致二极管的正向压降增大、反向漏电流增加，甚至可能损坏二极管。

结温的计算公式为\(T_j=T_c + P\times R_{th}\)，其中\(T_c\)是二极管外壳的温度，P是二极管的功耗，\(R_{th}\)是结到外壳的热阻。

这个公式的原理是：

二极管在工作时产生的功耗P会使结区的温度升高，热量通过热阻\(R_{th}\)传递到外壳，导致外壳温度升高。

所以结温等于外壳温度加上功耗在热阻上产生的温度升高压降。例如，已知结到外壳热阻\(R_{th}=5^{\circ}C/W\)，外壳温度\(T_c = 50^{\circ}C\)，功耗\(P = 2W\)，那么结温\(T_j=50^{\circ}C+2W\times5^{\circ}C/W = 60^{\circ}C\)。

通过对这些知识点的理解，我们可以更好地分析和解决与二极管热特性相关的问题，在实际应用中，合理控制二极管的功耗和热阻，以保证二极管在合适的结温下工作，提高其可靠性和使用寿命。

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