• GaN Systems提供RC熱阻模型，使客戶能夠使用SPICE進行詳細的熱模擬。
• 模型基于有限元分析（FEA）熱模擬創建，并已由GaN Systems驗證。
• 選擇了考爾（Cauer）模型，使客戶能夠通過添加界面材料和散熱片將其熱模型擴展到其系統中。
  

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基于RC熱阻SPICE模型的GaNPX?和PDFN封裝的熱特性建模總結

一、概述

• ?目的?：提供RC熱阻模型，使客戶能夠使用SPICE進行詳細的熱仿真。
• ?模型基礎?：基于有限元分析(FEA)熱仿真創建，并經GaN Systems驗證。
• ?模型選擇?：采用考爾(Cauer)模型，允許客戶通過添加界面材料和散熱片來擴展熱模型至其系統。
• ?獲取途徑?：GaN Systems器件的RC熱阻模型可在數據表中獲取。

二、RC網絡定義

• ? 熱阻(Rθ) ?和? 熱容(Cθ) ?的計算公式：
  • Rθ = L / (k·A) 或 Rθ = ?T / P
  • Cθ = CP·ρ·L·A
  • 其中，L為層厚度，k為熱導率，A為層面積，A_active為器件有效面積，T為溫度，CP為壓力比熱容，ρ為密度。
• ?類比?：電氣參數（電壓、電流、電阻、電容）與熱參數（溫度、熱阻、熱容）之間的類比。

三、GaNPX?和PDFN封裝的RC模型結構

• ?GaNPX?封裝?：由4層材料構成，包括GaN層、Si層、附著層和Cu基層。各層熱阻和熱容根據公式計算得出。
• ?PDFN封裝?：熱阻網絡同樣由多層構成，重點優化焊盤與PCB之間的界面熱阻。
• ?模型應用?：考爾模型反映了設備的真實物理結構，允許添加額外的Rθ和Cθ來模擬熱界面材料(TIM)或散熱片。

四、如何在SPICE仿真中使用RC模型

• ?SPICE網表示例?：
  textCopy Code
  Rth_1 T11 TJ {0.011} Cth_1 0 TJ {4.25e-5} Rth_2 T22 T11 {0.231} Cth_2 0 T11 {2.96e-3} ...
• ?連接?：將TC連接到等于外殼溫度的電壓源，讀取V(TJ)以測量結溫。

五、SPICE仿真示例

• ?驗證功能?：使用簡單的升壓轉換器電路驗證RC熱模型的功能。
• ?波形展示?：瞬態熱仿真顯示結溫和外殼溫度的時間常數。
• ?開關瞬態?：展示在開通和關斷期間，VDS、ID、TJ和外殼溫度的變化。

六、結論

• 通過FEA瞬態熱仿真和SPICE仿真之間的比較，驗證了RC熱阻模型的有效性。
• 提供了詳細的熱特性建模方法，有助于優化GaNPX?和PDFN封裝的熱設計。

此總結涵蓋了基于RC熱阻SPICE模型的GaNPX?和PDFN封裝的熱特性建模的關鍵信息，旨在為讀者提供一個清晰、有條理的框架，以理解和應用該文件中的知識。