Skip to content
RFrftools.io
Thermal

Calculateur de température de jonction

Calculez la température de jonction des semi-conducteurs à partir de la dissipation de puissance et de la chaîne de résistance thermique (θJC + θCS + θSA). Essentiel pour la conception thermique des transistors, des MOSFET et des circuits intégrés.

Loading calculator...

Formule

TJ=TA+PD⋅(θJC+θCS+θSA)T_J = T_A + P_D \cdot (\theta_{JC} + \theta_{CS} + \theta_{SA})
T_J— Température de jonction (°C)
T_A— Température ambiante (°C)
P_D— Dissipation de puissance (W)
θ_JC— Résistance thermique de la jonction au boîtier (°C/W)
θ_CS— Résistance thermique du boîtier au dissipateur thermique (°C/W)
θ_SA— Résistance du dissipateur thermique à la température ambiante (°C/W)

Comment ça marche

Le calculateur de température de jonction calcule la température des puces à semi-conducteurs à partir de la dissipation de puissance et du chemin de résistance thermique, ce qui est essentiel pour l'analyse de fiabilité, la sélection du [dissipateur thermique](/calculators/thermal/heatsink-selection/)et les calculs de déclassement. Les ingénieurs en électronique de puissance, les concepteurs thermiques et les ingénieurs en fiabilité l'utilisent pour prévoir la durée de vie des appareils et prévenir les pannes thermiques. Selon le JEDEC JESD51-1, la température de jonction Tj = Ta + Pd × (θJC + θCS + θSA), o θJC est jonction-boîtier (0,5-5°C/W pour les boîtiers d'alimentation), θCS est boîte-à-dissipateur (0,1-1 °C/W selon l'interface) et θSA est entre le dissipateur et la température ambiante (1-20°C/W pour les dissipateurs thermiques). Le dépassement de Tj (max) de 10 °C réduit de moitié la durée de vie de l'appareil selon l'équation d'Arrhenius ; fonctionner à Tj (max) - 25 °C double la durée de vie de l'appareil. Les emballages TO-220 ont θJC = 1-2°C/W ; D²PAK a θJC = 0,5-1°C/W ; les emballages QFN ont θJC = 2-10°C/W selon la surface exposée du tampon.

Exemple Résolu

Calculez la température de jonction pour la commutation MOSFET IRFZ44N 10 A à 12 V avec un cycle de service de 50 % dans un boîtier TO-220. Extrait de la fiche technique : Rds (activé) = 22mΩ at Tj = 25 °C, θJC = 1°C/W, Tj (max) = 175 °C. Perte de conduction : P_cond = I² × Rds (activé) × D = 10² × 0.022 × 0.5 = 1,1W. Perte de commutation à 100 kHz : P_sw ≈ 0,5 W (estimée à partir de Qg × Vds × f). Pd total = 1,6 W. Avec le clip-on TO-220 dissipateur thermique (θSA = 12°C/W) et une pâte thermique (θCS = 0,5°C/W) : Tj = 40 °C + 1,6 W × (1 + 0,5 + 12) = 40 °C + 21,6 °C = 61,6 °C. C'est 113 °C en dessous de Tj (max), offrant une excellente marge de fiabilité. Remarque : Rds (activé) augmente de 1,5 fois à Tj = 100 °C ; recalculer de manière itérative pour obtenir des résultats précis.

Conseils Pratiques

  • ✓Utilisez Tj (max) - 25 °C comme objectif de conception pour une fiabilité sur 10 ans : selon le JEDEC JEP122H, cela permet d'obtenir une marge de durée de vie multipliée par 2 par rapport à un fonctionnement à Tj (max)
  • ✓Matériaux d'interface thermique : graisse silicone (0,1 °C/W), coussinets thermiques (0,3-1 °C/W), matériaux à changement de phase (0,05 °C/W) — à sélectionner en fonction des exigences d'assemblage
  • ✓Pour les boîtiers SMD sans dissipateur thermique, la fiche technique θJA on s'applique — valeurs typiques : SOT-23 = 250 °C/W, SOIC-8 = 125 °C/W, QFN-16 = 40 °C/W avec pastille exposée soudée

Erreurs Fréquentes

  • ✗L'utilisation de θJA au lieu des θJC + θCS + θSA — θJA suppose qu'il n'y a pas de dissipateur thermique et que de l'air reste immobile ; le trajet thermique réel avec le dissipateur thermique correspond à une résistance beaucoup plus faible
  • ✗Ignorer le θCS (résistance d'interface) : le contact sec est de 0,5 à 1 °C/W ; la pâte thermique est réduite à 0,1 à 0,2 °C/W ; en omettant cela, vous sous-estimez le Tj de 5 à 15 °C
  • ✗Oublier la dépendance à la température de Rds (activé) : les MOSFET ont un tempco positif (1,5 à 2 fois à Tj (max) contre 25 °C) ; un calcul itératif est requis pour des raisons de précision

Foire Aux Questions

Effets immédiats : augmentation du courant de fuite (double par 10 °C), tension de claquage réduite, emballement thermique potentiel. À long terme : électromigration accélérée, dégradation de l'oxyde de grille, fatigue des joints de soudure. Conformément à la norme MIL-HDBK-217F, le taux de défaillance double pour chaque 10 à 15 °C au-dessus de la température nominale. Un dépassement de Tj (max) de 50 °C peut entraîner une destruction immédiate.
Améliorations apportées au dissipateur thermique : surface plus grande (surface 10 × = 3 fois plus faible θSA), ajout d'ailettes, air pulsé (θSA réduit de 3 à 10 fois avec un débit d'air de 1 à 3 m/s). Améliorations de l'interface : graisse thermique (θCS = 0,1°C/W) par rapport à contact sec (0,5°C/W). Choix de l'emballage : les emballages à tampon exposé (QFN, D²PAK) ) ont une teneur 5 à 10 fois inférieure ( θJC ) à celle des emballages au plomb (SOIC, TO-92).
LeθJC (jonction-boîtier) mesure la résistance thermique à la surface du boîtier — fixée par la conception du boîtier (TO-220 : 1 °C/W, D²PAK: 0,5 °C/W) . θJA (jonction-température ambiante) inclut l'intégralité du trajet vers l'air — varie en fonction du PCB, du débit d'air et du dissipateur thermique. Pour les calculs des dissipateurs thermiques, l'utilisation θJC + θCS + θSA. θJA est uniquement utile pour les circuits intégrés à petit signal sans dissipateur thermique.
Méthodes directes : thermographie infrarouge (précision de ± 2 °C), thermocouple sur boîtier (ajouter θJC × Pd pour obtenir Tj). Méthodes indirectes : détection Vbe ou Vds (on) (diode thermique calibrée, ± 3 °C), capteur de température intégré (de nombreux circuits intégrés d'alimentation incluent ce capteur). Selon le JEDEC JESD51-14, la mesure thermique transitoire permet une caractérisation précise en θJC 1.

Articles Connexes

Power Electronics

Fusion thermique LDO : analyse de la tension de chute

Maîtrisez la conception thermique des régulateurs linéaires LDO avec notre calculateur de tension de déchet et évitez les pannes d'alimentation.

Motor Control

Calculs de la résistance d'enroulement du moteur en fonction de

Découvrez comment la température modifie la résistance des enroulements d'un moteur et pourquoi une modélisation thermique précise compte.

Sensors

Capteurs de température PT100 et PT1000 : guide technique

Apprenez à calculer la résistance des sondes PT100/PT1000, à comprendre leur sensibilité à la température et à éviter les erreurs de mesure.

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

Thermal Paste

Thermal paste and grease for heatsink-to-component bonding

Amazon →

Heatsinks (TO-220)

Aluminum heatsinks for TO-220 and similar packages

Amazon →

Thermal Pads

Silicone thermal pads for PCB component cooling

Amazon →

Calculateurs associés

Thermal

Sélection du dissipateur thermique

Calculez la résistance thermique requise du dissipateur thermique (θSA) pour maintenir la jonction d'un appareil en dessous de sa température maximale. Utilisez-le pour sélectionner le dissipateur thermique approprié.

Thermal

Dissipateur thermique

Calculez la résistance thermique et la température de jonction requises pour les appareils électriques

Thermal

Réseau de résistance thermique

Calculez les températures des jonctions, des boîtiers et des dissipateurs thermiques grâce à un réseau de résistances thermiques en série (θJC + θCS + θSA) pour la gestion thermique des composants

Thermal

Trace Temp

Calculez l'augmentation de température des traces de cuivre des PCB sous courant de charge à l'aide de l'ajustement IPC-2221 pour couches externes