Sprzężenie elektrotermiczne w statycznym modelowaniu półprzewodnikowych przyrządów komórkowych

• Autorzy: Woźny J. , Rinaldi N. , Lisik Z. , Langer M.

Warianty tytułu

EN

Electrothermal coupling in steady-state modeling of semiconductor cellular devices

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy opisany jest sposób tworzenia modelu elektrotermicznego przyrządu komórkowego mocy. Prezentowany model jest modelem statycznym. Parametry termiczne określane są na podstawie rozwiązania analitycznego równania przewodnictwa cieplnego, w tym wypadku dla struktury prostopadłościennej z powierzchniowym źródłem ciepła. Wykorzystany został model tranzystora bipolarnego oparty na danych pomiarowych. Algorytm został zaimplementowany w programie MATLAB6.5, który udostępnia gotowe funkcje wyznaczania rozwiązania równań uwikłanych. W pracy skupiono się na pokazaniu potrzeby uwzględniania sprzężenia elektrotermicznego w modelowaniu.

EN

The paper describes a realization of the electrothermal coupling in the cellular power devices. A steady state case is investigated. The presented analysis concerns a silicon parallelepiped with a Surface Heat Source which is a model for active areas the bipolar cellular power device. The thermal model is based on matrix of thermal resistances obtained by evaluating the analytical solution of the heat diffusion differential equation. This equation incorporates physical properties of the system like: dimensions, material properties, boundary conditions. The thermal model is entirely defined by the thermal matrix. Any temperature sensitive model can be used as the electrical model of the transistor. In this work a bipolar transistor model has been utilized. The model was established at the University of Naples "Federico II" on the bases of measurements and was described in [2]. The electrothemal coupling was taken into account in the "while" loop where the thermal and electrical model were called one after another until the convergence criterion was met with. Presented results show that the electrothemal coupling should be considered when cellular devices are studied.

Słowa kluczowe

PL

sprzężenie elektrotermiczne; model tranzystora bipolarnego; półprzewodnikowe przyrządy komórkowe

• Wydawca: Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki
• Czasopismo: Elektronika : prace naukowe
• Rocznik: 2005
• Tom: nr 10
• Strony: 49--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz.

Twórcy

autor

Woźny J.

• Institute of Electronics, Technical Univesty of Lodz, 223 Wólczańska, 90-924, Poland tel. [phone]

autor

Rinaldi N.

• University of Naples "Federico II" Via Claudio 21, 50125 Naples, Italy

autor

Lisik Z.

• Institute of Electronics, Technical Univesty of Lodz, 223 Wólczańska, 90-924, Poland tel. [phone]

autor

Langer M.

• Institute of Electronics, Technical Univesty of Lodz, 223 Wólczańska, 90-924, Poland tel. [phone]

Bibliografia

• [1] W. Barty, C. E. Christoffersen, A. J. Panks, S. David, C. M. Snowden, M. B. Steer Electrothermal CAD of power devices and circuits with fully physical time-dependent compact thermal modeling of complex nonlinear 3-D systems IEEE Trans, on Components and Packaging Technologies, vol. 24, no. 4, pp. 566-590, December 2001.
• [2] M. Macchiaroli, N. Rinaldi, V. d'Alessandro, G. Breglio and P. Spirito, A new Electrothermal Simulation Tool for the Analysis of Bipolar Devices and Circuits, in Proc. 7th THERMal INvestigations of ICs and systems (THERMINIC) Workshop, pp. 281-286, Paris, France, September 2001.
• [3] V. d'Alessandro, N.Rinaldi, P. Spirito Thermal modeling and simulation of multicellular power devices Proceedings of MicroTherm 2003, Lodz 2003.
• [4] V. d'Alessandro, University of Naples "Federico II", private communication
• [5] A. L. Palisoc, C. C. Lee Thermal properties of the multilayer infinite plate source J. Appl. Phis., vol. 64, no. 1, pp. 410-415, July 1989.