Škálovateľný teplotní model pouzdra tranzistoru
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Diplomová práca popisuje problematiku simulovania ohrievania diskrétnej súčiastky tranzistoru v rámci jeho vlastného zapuzdrenia. V práci boli popísané dve metódy merania teplotného odporu na základe informácií z noriem organizácie JEDEC. Model tranzistoru bol simulovaný pomocou metódy konečných prvkov v programe Ansys ICEPAK so sledovaním teploty spoju voči teplote puzdra. Časovou simuláciou ohrievania v kombinácií s menením parametrov bola vytvorená sada ohrievacích kriviek pre všetky konfigurácie tranzistoru. Ohrievacie krivky boli transformované na spektrum časových konštánt na základe algoritmov popísaných v normách JEDEC. Tieto algoritmy boli pre účely diplomovej práce implementované v programovacom jazyku Python. Jednotlivé časové spektrá boli zjednodušené do dvoj-prvkovej teplotnej siete v prevedení Foster-typu. Všetky tieto teplotné siete boli ďalej transformované do teplotnej siete Cauer-typu. Pre každý parameter v parametrickej simulácii boli vytvorené interpolačné funkcie hodnôt teplotných sietí. Na základe interpolačných funkcií bol vytvorený škálovateľný teplotný model, ktorý bol následne simulovaný v programe LTSpice a jeho výsledky porovnané s výsledkami zo simulácie metódy konečných prvkov.
This diploma thesis describes methods for simulating the self-heating of a discrete transistor component inside it’s package. Two methods of measuring thermal resistance are described using information from JEDEC standards. Model of a transistor package is simulated using Ansys ICEPAK FEA in a configuration described as Junction to Case heating. Using transient temperature simulation with parametric sweeping a dataset of heating curves was created for every transistor configuration. The heating curves were transformed to their time-constant spectrum representation using algorithms described in JEDEC standards implemented in Python for diploma thesis’s purpose. The time constant spectrum of each heating curve was simplified into two element Foster network and converted to Cauer ladder. For each parameter sweeping, an interpolation function of the ladder element was fitted. The scalable thermal model was constructed using the interpolation functions and simulated in LTSpice. The results from LTSpice simulation were compared against the FEA simulations.
This diploma thesis describes methods for simulating the self-heating of a discrete transistor component inside it’s package. Two methods of measuring thermal resistance are described using information from JEDEC standards. Model of a transistor package is simulated using Ansys ICEPAK FEA in a configuration described as Junction to Case heating. Using transient temperature simulation with parametric sweeping a dataset of heating curves was created for every transistor configuration. The heating curves were transformed to their time-constant spectrum representation using algorithms described in JEDEC standards implemented in Python for diploma thesis’s purpose. The time constant spectrum of each heating curve was simplified into two element Foster network and converted to Cauer ladder. For each parameter sweeping, an interpolation function of the ladder element was fitted. The scalable thermal model was constructed using the interpolation functions and simulated in LTSpice. The results from LTSpice simulation were compared against the FEA simulations.
Description
Citation
KLEMENT, M. Škálovateľný teplotní model pouzdra tranzistoru [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (předseda)
doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jan Leuchter, Ph.D. (člen)
Ing. Břetislav Mikel, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Josef Šandera, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-06
Defence
Student seznámil komisi s výsledky svojí doplomové práce. Prezentována byla teplotní simulace, ekvivalentní teplotní obvod. Dále student představil výsledky dílčích částí své práce. Zkomaná byla plocha, tloušťka čipu a tloušťka bondovacích drátků. Prezentovaná byla také metoda vytvoření teplotního modelu. Hlavni prinos je vytvoření škálovatelného modelu pro další simulace, dále automatizace extrakce obvodu. Dále student zodpověděl otázky oponenta.
Dále byli zodpovězeny dotazy komise: Která čast opuzdra má zásadní vliv na odvod tepla? Jaký vliv má změna velikosti chladiče?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení