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即使当器件在电路中工作时，许多聪明的半导体制造商都会自己测量内核本身温度，他们用的是一片IC 的每个输入、输出和控制脚上都有的 ESD（静电放电）二极管（图11）。你可以将这种方法用于有复位或 CS（片选）脚的IC，也可以用多个其它脚作测量。由于二极管的正向压降与电流成正比，你可以将芯片放入烤箱，使小电流通过 ESD 二极管。业内很多人认为，100mA 的电流不会造成二极管的任何自热现象。你不需要为部件加电来测量二极管电压，你可以用电源脚上或接地脚下的任何输入或输出脚。管脚内部的 ESD 二极管会将该脚箝位在大约 0.6V。如果是复位脚，它需要在部件工作时保持高电平，则将该脚上拉到电源脚。当烤箱温度上升时，ESD 二极管的正向压降从大约 0.7 V降到 0.53V。同样，如果多余管脚是片选脚，它必须在 IC 工作时保持为低电平，则可以将该脚拉低到接地脚，并从 ESD 二极管获得数据。如果该脚是输出脚，则要与制造商联络，以确认没有外部电流会妨碍全部 100mA 电流穿过二极管。你必须对每种 IC 测量这个数据，不同工艺有不同的电压/过温关系。当你准备对电路中运行IC作测量时，在管脚注入100mA使其升至V_CC以上，或从该脚拉出 100mA，将其降到接地以下。然后，就可以测量电压差，并推算内核的温度。

ESD方法虽有价值，但也有限制。如果IC提供数百毫安电流，则在V_CC或接地的金属线和连接线内部就会有电压降。这些电压降可能对ESD二极管电压的测量值有增、减作用。你应该向应用小组，甚至 IC 设计者咨询是否会出现这种情况。为抵消电压降，可以在测量时停止供电。注意硅片的发热时间常数是微秒级，因此你必须用一台快速示波器或采集系统测量，保证测到的不是二极管已经冷却后的ESD二极管正向电压。

有关ESD二极管方法的另一个担心是，IC芯片并不是等温的，即它们在空间和时间上都不具备相等或恒定温度。测量ESD二极管时并不能永远保证测到的是内核的最热点。这里关注的是ESD二极管，它总是在芯片的边沿，低于输出晶体管的温度。你可以获得IC工作时的IR热成像图（图12）。图中明亮的白点比ESD 二极管所在的内核边沿高 25℃。当器件工作在高温下时，可能需要降级使用（参考文献8）。在 150℃时，器件可能不能满足电路的要求。

还有一种与 ESD 二极管技术等值的方法，可测量 FET 的温度，即使 FET 正在工作。这种方法利用了一种现象，即 FET 导通电阻与其温度成正比。FET 的温度越高，导通电阻就越大。通过记录各种温度下的导通电阻，就可以在 FET 工作在导通状态时测量其上的电压和通过的电流，从而推算出 FET 的温度。这种方法甚至可以用于电源芯片中集成的 FET。记住自热总是电子电路中的一个隐蔽的现象，因此，当在烤箱中获取导通电阻数据的时候，必须为 FET 加一个短暂的快速上升脉冲电流，以保证内核与烤箱有相同的温度。

做测量只是检查真实情况，验证自己的假设与估算的一个部分。如果没有可用的环境温度，你还必须自己创造出来。汽车公司会在亚利桑那州和加拿大做跟踪测试，对于电子测试，采用台面测试室或温度强制系统，如Thermonics的T-2500E型（图13）。要确保使用的电缆和测试线可以承受热量。Brown BNC电缆有较高的额定温度，优于更常用的黑色U58型线（参考文献9）。热风枪的快速气流就可以加热 IC，但要小心，IC 可能很容易被热风枪毁坏。制冷喷雾器某种程度上比较安全，但也有在电路上结霜造成电路短路的缺点。测试室可以建立大气环境，包括温度、压力和湿度，你需要用这三方面来完全模拟实际的环境。

总之，必须在设计电子系统时牢记热设计的危险，小心可以毁掉设计的外部影响。与增加自有电路的其它工程师作交流，这些电路会增加或减少你电路中的热量。同样重要的是与小组中的机械工程师交流热问题。他们可能是你确保良好热设计的最佳伙伴。如果经理准备去掉风扇，并将外壳从金属改为塑料时，你应该准备好热电偶和测试室，向他表明这不是个好主意。

参考文献
1. Pease, Bob, "What's All This VBE Stuff, Anyhow?".
2. "What Causes Semiconductor Devices to Fail?" Test & Measurement World, Nov 1, 1999.
3. Osterman, Michael, PhD, "We still have a headache with Arrhenius," Electronics Cooling.
4. Williams, Jim, "Measurement techniques help hit the 1-ppm mark," EDN, April 26, 2001, pg 117.
5. Rako, Paul, "Beyond Spice," EDN, Jan 18, 2007, pg 41.
6. Stoller, Gary, "Doomed plane's gaming system exposes holes in FAA oversight," USA Today, Feb 16, 2003.
7. www.x26.com/irpaper_emissivity.htm.
8. "Thermal Techniques, Apex AN11," Apex Microtechnology.
9. Kirkwood, A, and Eric Albrecht, "Coaxial Cable Types".