芯片的温度之结温和工作温度的区别分析

今天和大家分享芯片的两个概念，一个是工作温度，一个是结温，二者的定义和区别，以及应用时的关注点。

首先我们知道一颗芯片的热性能是十分关键的参数，在任何一个经验丰富的工程师都不会忽略这个参数，很简单，温度变化会导致芯片工作的性能下降，参数变化，甚至影响产品失效。这是一个合格产品尤其是批量生产的产品所不能接受的，因此在芯片选型时，一般都会关注温度这个参数。

1.关于温度等级的划分

芯片温度参数在设计产品时都会规定，不同类型行业的产品一般有不同的行业需求，如

商业级芯片：0度到+70度;

工业级芯片：-40到+85度;

汽车级芯片：-40到+125度;

军用级芯片：-55到+125度。

2.芯片温度参数示例：

常见的芯片手册都会规定芯片的工作温度，一般在开头或者在芯片的丝印编号会给出芯片的温度范围，如下图的例子：

3.芯片工作温度和工作性能相关示例：

在STM32F429芯片中明确规定，在供电范围不同时，芯片所能承受的温度是不同的，这也从侧面印证在设计芯片的应用时，工程师必须关注芯片的工作温度。

4.芯片结温(Tj)：

结温(Junction Temperature)是芯片中开关MOS管等器件的实际工作温度。芯片内部是由于一堆材料做成的各种微小的元器件，有微小的MOS，二极管，集成电阻，电容等等，它们在经过电流时，也会发热，尤其在一些过大电流的功率芯片的应用中，结温就成了一个必须考虑的参数，超过了就会使这些内部元器件损坏，由于这些内部的结构器件距离芯片外部还有封装隔离，因此它通常高于外壳温度(Case Temperature)高。也就是会高于芯片标定的工作温度。如下图：

5.温度和芯片应用的关系：

一般我们说的温度都是指芯片的工作温度，这样在使用时，我们就知道了我们的产品在什么温度下，芯片不会损坏，在严格要求的场合，如汽车，军工等苛刻的应用场景，还会进行热分析等计算，这时候就需要判定在产品工作温度极限下，芯片的结温不能被损坏。

另外在设计试验环境时，一般都会以芯片的工作温度作为输入参数，也就是说到-40到85度的芯片，产品在试验时极限到达85度高温时，是没有问题，而如果使用结温TJ作为最高试验参数，则会导致芯片损坏，因此在使用时，二者不可混淆。

而在严格的产品应用中，二者均要关注，也是工程师能力的一个体现，尤其对于功率器件，如果设计导致芯片个体发热严重，也会造成产品的损坏。因此也不能说芯片满足工作环境，就一定不会损害产品。还是和设计者的设计有很大关系的。

审核编辑：汤梓红