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Thermal Considerations On Power Semiconductors
The so-called “Arrhenius law” states — in short — that every 10 K increase in temperature reduces the service life of a physical device by 50%. Thermal considerations are therefore essential for power semiconductors. This application note shows how to correctly measure and calculate the junction temperature, provides tips on the correct application of thermal paste, and explains how components must be mounted correctly on the heat sink.
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保障混合动力/电动汽车在压力下保持冷静——冷却泵由Diotec的65 A / 80 V功率MOSFET管DI065N08D1-AQ(D-PAK封装)驱动
着电动汽车的不断发展,对其热管理系统的要求也愈加严苛。快速充电、高性能动力总成以及多电机配置都会产生大量热量,必须对其进行有效控制,以确保效率和寿命。此过程中的一个关键部件是冷却液泵——它由无刷直流(BLDC)电机驱动,在12V至48V系统中可提供120W至300W的功率。
这些BLDC电机驱动的核心是功率级,这里对效率、可靠性和鲁棒性的要求最高。这正是德欧泰克半导体的DI065N08D1-AQ表现出众之处。
专为严苛汽车环境设计
DI065N08D1-AQ是一款65A/80V的功率MOSFET管,采用紧凑型TO-252AA(D-PAK)封装,专为高性能汽车应用而开发,例如冷却液泵、风扇驱动器、电池管理系统和DC-DC转换器。
该MOSFET管具有典型的5.5mΩ低导通电阻、低栅极电荷和逻辑电平栅极驱动能力,能提供出色的效率和快速的开关性能——是现代电机控制策略的理想选择。其175°C的最高结温额定值和雪崩鲁棒性,即使在严酷的热和电气应力下也能确保长期可靠性。
With a typical RDS(on) of just 5.5 mΩ, low gate charge, and logic-level gate drive, this MOSFET offers excellent efficiency and fast switching behavior—ideal for modern motor control strategies. Its 175°C maximum junction temperature rating and avalanche robustness ensure long-term reliability, even under harsh thermal and electrical stress.
主要特性:
- 逻辑电平栅极驱动,简化控制
- 极低的导通电阻,实现高效率
- 快速开关时间,优化电机控制
- 低栅极电荷,最大限度减少驱动器功率损耗
- 优异的热性能
- 具有雪崩额定值,适合严苛的实际工况
应用领域:
- BLDC电机控制器(例如,电动汽车冷却液泵和辅助驱动)
- 电池管理系统(BMS)
- DC-DC转换器
- 开关电源
- 通用高效开关应用
技术规格(摘要):
- 漏源电压(VDSS):80V
- 连续漏极电流(ID):65A
- 典型导通电阻(RDS(on)):5.5mΩ
- 漏源漏电流(IDSS):1µA
- 总功耗(Ptot):62.5W
- 峰值漏极电流(IDM):300A
- 连续体二极管电流(IS):52A
- 峰值体二极管电流(ISM):100A
- 单脉冲雪崩能量(EAS):25.6mJ
- 结壳热阻(RthC):< 2.4K/W
- 最大工作结温范围(Tj):-55°C 至 +175°C
紧凑强劲,高性能表现:LDI51-4.0EN-AQ超低压差线性稳压器
德欧泰克 推出的 LDI51-4.0EN-AQ 是一款高性能、固定输出 +4.0 V 的低压差(LDO)线性稳压器,旨在提供高达 500 mA 的输出电流,并具备卓越的稳定性和效率。它采用紧凑的 SOT-23-5 封装,提供超低的静态电流和极低的压差电压,并内置了热过载和短路保护功能,即使在严苛环境中也能确保可靠的性能。
这款高性价比的电源调节解决方案适用于各类汽车系统。典型应用包括汽车仪表盘、电池备份稳压电源、天线馈电以及 DC-DC 转换器的后级稳压。
主要特性:
- 超低压差工作
- 极低静态电流
- 严格的输出电压精度(±2%)
- 集成热过载与短路保护
- 低功耗
- 使能(ON/OFF)功能
典型应用:
- 汽车仪表盘
- 电池备份电源系统
- RF 与天线供电
规格参数:
- 输入电压:最高 18 V
- 输出电流:最高 500 mA
- 压差电压:在 100 mA 时仅为 120 mV
- 静态电流:低至 1 µA
- 封装形式:紧凑型 SOT-23-5
NUP3105L-AQ:面向汽车CAN和LIN总线系统的可靠ESD保护
面向汽车CAN和LIN总线系统的可靠ESD保护
Diotec推出的NUP3105L-AQ是一款高性能ESD保护二极管,专为保护汽车通信网络(如CAN和LIN总线系统)中的敏感数据线而设计。其电容值极低,仅为30 pF,并提供高达30 kV的ESD防护,在确保信号完整性的同时,为静电放电事件提供稳健的保护。
NUP3105L-AQ为每条数据线提供双向保护,具备295 W(8/20 µs)的峰值脉冲功率能力,并保持极低的反向漏电流(<1 µA)。该器件采用紧凑的SOT-23封装,通过了AEC-Q101认证且具备PPAP能力,是要求长期可靠性的汽车和工业设计的理想选择。
主要特性:
- 汽车级ESD保护二极管
- 为数据线和I/O端口提供双向保护
- 超低电容(30 pF),保持信号完整性
- 极低的反向漏电流(<1 µA)
- 峰值功耗高达295 W(8/20 µs)
- 通过AEC-Q101认证,符合RoHS、REACH及冲突矿产法规要求
典型应用:
- CAN和LIN总线保护
- 数据线及I/O端口ESD保护
- 汽车网关模块
- USB、HDMI、以太网及传感器接口保护
- 基于微控制器的系统
关键规格:
- 钳位电压(VWM):32 V
- ESD抗扰度:±30 kV
- 最高结温(Tj max):125℃
- 最大反向电流(IR):1 µA
BAV99L-AQ: 面向48V通信与(混合)电动汽车电池系统的高速双小信号二极管
Diotec推出的BAV99L-AQ是一款双小信号二极管,专为48V电信备用电源系统以及(混合)电动汽车([H]EV)电池管理系统(BMS)中的通用应用而设计。该器件具有小于4纳秒的开关时间、100 V的峰值反向电压以及2×125 mA的正向电流,可在实现可靠高速逻辑路径的同时,保护敏感元件。
电池管理系统在多电芯配置中起着至关重要的作用,可最大限度地提升安全性、可靠性和电池寿命。
BMS负责监控电荷状态(SOC)和健康状态(SOH),防止热风险、过压/欠压、过流、短路及过热问题,并管理电芯均衡、控制充放电过程以及与充电器或控制单元进行通信。
BAV99L-AQ非常适合以下任务:
- 在钳位电路配置中将快速瞬态导向地或电源轨
- 保护微控制器、传感器和MOSFET免受电压尖峰冲击
- 为小型继电器线圈提供续流(正向浪涌能力:1 A持续1 ms)
- 在传感器输出或网关端口隔离反向电流信号
其低电容(<2 pF)和超快开关特性使其成为分配逻辑、报警限值和状态标志等应用的理想选择。完全通过AEC-Q101认证的BAV99L-AQ可大批量供货,为汽车和电信应用提供可靠的高性能解决方案。
主要特性:
- 串联配置的双二极管结构
- 高速开关(<4 ns)
- 通过AEC-Q101认证
应用领域:
- 汽车电子与数字仪表盘
- 信息娱乐系统
- 电信备用电源
- 照明控制
技术规格:
- 重复反向电压(VRRM):100 V
- 直流阻断电压(VDC):75 V
- 平均正向电流:双二极管均负载时为125 mA,单二极管负载时可达250 mA
- 典型正向电压(VF):<0.855 V(测试条件:10 mA,25°C)
- 封装:SOT-23
BC846S: 采用紧凑型SOT-363封装的双NPN晶体管,适用于通用开关与放大应用
德欧泰克 推出的 BC846S 是一款双 NPN 晶体管,在节省空间的 SOT-363 封装中,延续了行业标准 BC846 的可靠性能。两个晶体管均支持 100 mA 的连续集电极电流、200 mA 的峰值电流,以及 45 V 的最大集电极-发射极电压,其典型直流电流增益为 290。这使其非常适合放大微弱输入信号以及各类开关应用。
凭借其单一紧凑封装中的双路设计,BC846S 有助于节省宝贵的 PCB 空间,同时保持强劲性能。典型应用包括 LED 照明、消费类电子,以及吸尘器、吹风机、电动剃须刀、电动工具和厨房电器等家用电器。
主要特性:
- 单封装集成双 NPN 晶体管
- 采用节省空间的 SOT-363 封装外形
- 符合行业标准 BC846 参数
- 适用于通用放大与开关场景
应用领域:
- LED 照明系统
- 消费类电子设备
- 吸尘器、吹风机、电动剃须刀
- 电动工具
- 厨房电器
关键规格:
- 集电极电流(IC):标称 100 mA,峰值 200 mA
- 集电极-发射极电压(VCEO):45 V
- 直流电流增益(hFE):典型值 290(测试条件 2 mA / 5 V
- 总功耗(Ptot):150 mW(环境温度 25°C)
- 封装形式:SOT-363
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PCN098: Replacement of Single Inline Bridge Rectifiers BxxCxxx-xxxA/B and GBS4xx by KBP3xxG
Replacement of Single Inline Bridge Rectifiers BxxCxxx-xxxA/B and GBS4xx by KBP3xxG
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PCN097: Replacement of Single Inline Bridge Rectifiers BxxCxxx-xxxA by GBI20
Replacement of Single Inline Bridge Rectifiers BxxCxxx-xxxA by GBI20
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研究发现热界面应用中的微小变化可导致电源转换器长期效率损失
最新工业电源转换系统可靠性评估显示,热界面材料应用不一致会导致可测量的效率损失与长期热降解。尽管散热问题常被归咎于电路布局或负载条件,但是工程师们逐渐发现根本的症结其实隐藏在散热器组件内部。
根据多领域制造现场的实测数据,散热膏厚度与分布状态的微小差异可能引发低至0.1 K/W的热阻变化——该量级足以导致设备性能随时间产生渐进式偏移。这些偏差在初始测试阶段可能并不明显,但会在持续热循环过程中不断累积。
常见影响因素:
- 过量或不足的热膏体积
- 接触表面的不均匀涂布
- 缺失或错位的界面层
“这些是微小的制造环节,但会带来系统级的影响,”参与分析的Diotec工程师指出。“稳定的热路径不仅取决于元器件的选型,还取决于元器件与散热器之间接触面的均匀性。”
Diotec对功率肖特基二极管进行了一项引人注目的对比测试,这些二极管均经历了高温反向偏压测试(HTRB)。在部件与散热器之间未使用散热膏的情况下,仅135小时后就有36/77个样品发生失效,且反向电流(Ir)出现热失控。而正确涂抹散热膏时,0/77个样品失效,反向电流在超过1000小时后仍保持稳定数值。
这些发现突显了电子产品可靠性中一个更广泛的原则:性能不仅由材料或设计决定,还由连接它们与环境界面的稳定性决定。
德欧泰克——制造可靠性测试仪——采用自主元件
品质之路上,我们不止于测试,更致力于创新。
以高温反向偏压(HTRB)测试系统为例:该设备对验证二极管、晶体管、MOSFET和IGBT等半导体元器件在高压高温极端工况下的长期可靠性至关重要。
可靠性测试既是新产品认证的核心环节,也是日常生产质控的关键步骤。而德欧泰克在此领域实现了双重突破:
- 自主设计制造专用测试设备,精准匹配产品特性
- 控制电路均采用德欧泰克自产元器件,在严苛环境中完成"实景验证"
以下是嵌入HTRB测试系统主控板的部分德欧泰克元器件:
- 1N4148WS - 小信号二极管, SOD-323F, 100V, 0.15A, 150°C
- SM4007 - 二极管, MelfF, 1000V, 1A, 175°C
- BZT52B15 - 齐纳二极管, SOD-123F, 15V, 0.5W, ±2%
- SL1M - 二极管, SOD-123FL, 1000V, 1A, 150°C
- ZMD15B - 齐纳二极管, MiniMelf, 15V, 1W, ±2%
- MM3Z4B7 - 齐纳二极管, SOD-323F, 4.7V, 0.3W, ±5%, AEC-Q101
- Z1SMA6.8 - 齐纳二极管, SMA, 6.8V, 1.5W, ±5%
- BC807-25 - 双极晶体管, SOT-23, 45V, 800mA, PNP, 0.31W, 150°C
- BC817-25 - 双极晶体管, SOT-23, 45V, 800mA, NPN, 0.31W, 150°C
- BCM847BS - 双极晶体管, SOT-363, 45V, 100mA, NPN, 0.25W, 150°C
- DI78L12UAB - 稳压器, SOT-89, 35V, 11.5V, 12.5V, 125°C, 6mA
当我们宣称"可靠性验证"时,意味着从芯片到系统全程植入德欧泰克的技术基因。