जंक्शन तापमान: Difference between revisions
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जंक्शन तापमान, [[ट्रांजिस्टर]] जंक्शन तापमान के लिए छोटा,<ref>{{cite book |last=Sabatier |first=Jocelyn |date=2015-05-06 |title=Fractional Order Differentiation and Robust Control Design: CRONE, H-infinity and Motion Control |url=https://books.google.com/books?id=c78lCQAAQBAJ&pg=PA47 |publisher=Springer |page=47 |isbn=9789401798075 }}</ref> इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में वास्तविक [[अर्धचालक]] का उच्चतम ऑपरेटिंग तापमान है। ऑपरेशन में, यह केस तापमान और भाग के बाहरी तापमान से अधिक है। अंतर जंक्शन से केस तक स्थानांतरित गर्मी की मात्रा के | जंक्शन तापमान, [[ट्रांजिस्टर]] जंक्शन तापमान के लिए छोटा,<ref>{{cite book |last=Sabatier |first=Jocelyn |date=2015-05-06 |title=Fractional Order Differentiation and Robust Control Design: CRONE, H-infinity and Motion Control |url=https://books.google.com/books?id=c78lCQAAQBAJ&pg=PA47 |publisher=Springer |page=47 |isbn=9789401798075 }}</ref> इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में वास्तविक [[अर्धचालक]] का उच्चतम ऑपरेटिंग तापमान है। ऑपरेशन में, यह केस तापमान और भाग के बाहरी तापमान से अधिक है। अंतर जंक्शन से केस तक स्थानांतरित गर्मी की मात्रा के समान्तर है जो जंक्शन-टू-केस थर्मल प्रतिरोध से गुणा किया जाता है। | ||
== सूक्ष्म प्रभाव == | == सूक्ष्म प्रभाव == | ||
अर्धचालक पदार्थों के विभिन्न भौतिक गुण तापमान पर निर्भर होते हैं। इनमें डोपेंट तत्वों की प्रसार दर, [[इलेक्ट्रॉन गतिशीलता]] और आवेश वाहकों का तापीय उत्पादन | अर्धचालक पदार्थों के विभिन्न भौतिक गुण तापमान पर निर्भर होते हैं। इनमें डोपेंट तत्वों की प्रसार दर, [[इलेक्ट्रॉन गतिशीलता]] और आवेश वाहकों का तापीय उत्पादन सम्मिलित है। कम अंत में, क्रायोजेनिक शीतलक द्वारा सेंसर डायोड शोर को कम किया जा सकता है। उच्च अंत में, स्थानीय विद्युत अपव्यय में परिणामी वृद्धि से थर्मल भगोड़ा हो सकता है जो क्षणिक या स्थायी उपकरण विफलता का कारण बन सकता है। | ||
== अधिकतम जंक्शन तापमान गणना == | == अधिकतम जंक्शन तापमान गणना == | ||
अधिकतम जंक्शन तापमान (कभी-कभी संक्षिप्त TJMax) | अधिकतम जंक्शन तापमान (कभी-कभी संक्षिप्त TJMax) भाग के डेटाशीट में निर्दिष्ट किया जाता है और इसका उपयोग किसी दिए गए विद्युत अपव्यय के लिए आवश्यक केस-टू-एम्बिएंट थर्मल प्रतिरोध की गणना करते समय किया जाता है। यदि प्रयुक्त हो तो उपयुक्त [[ ताप सिंक |ताप सिंक]] का चयन करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। अन्य शीतलन विधियों में [[थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग|थर्मोइलेक्ट्रिक शीतलक]] और [[शीतलक]] सम्मिलित हैं। | ||
[[Intel]], [[Advanced Micro Devices]], [[Qualcomm]] जैसे निर्माता के आधुनिक प्रोसेसर में, कोर तापमान सेंसर के नेटवर्क द्वारा मापा जाता है। हर बार तापमान संवेदन नेटवर्क निर्धारित करता है कि निर्दिष्ट जंक्शन तापमान से ऊपर वृद्धि (<math>T_J</math>), आसन्न है, तापमान को और बढ़ने से रोकने के लिए क्लॉक गेटिंग, क्लॉक स्ट्रेचिंग, क्लॉक स्पीड में कमी और अन्य ( | [[Intel]], [[Advanced Micro Devices]], [[Qualcomm]] जैसे निर्माता के आधुनिक प्रोसेसर में, कोर तापमान सेंसर के नेटवर्क द्वारा मापा जाता है। हर बार तापमान संवेदन नेटवर्क निर्धारित करता है कि निर्दिष्ट जंक्शन तापमान से ऊपर वृद्धि (<math>T_J</math>), आसन्न है, तापमान को और बढ़ने से रोकने के लिए क्लॉक गेटिंग, क्लॉक स्ट्रेचिंग, क्लॉक स्पीड में कमी और अन्य (सामान्यतः थर्मल थ्रॉटलिंग के रूप में संदर्भित) जैसे उपायों को प्रयुक्त किया जाता है। यदि प्रयुक्त तंत्र प्रोसेसर को जंक्शन तापमान से नीचे रहने के लिए पर्याप्त क्षतिपूर्ति नहीं कर रहे हैं, तो स्थायी क्षति को रोकने के लिए डिवाइस बंद हो सकता है।<ref>[https://www.kernel.org/doc/Documentation/hwmon/coretemp Rudolf Marek, "Datasheet: Intel 64 and IA-32 Architectures", ''Software Developer's Manual'' Vol.3A: System Programming Guide]</ref> | ||
चिप-जंक्शन तापमान का अनुमान, <math>T_J</math>, निम्नलिखित समीकरण से प्राप्त किया जा सकता है:<ref>{{cite book|title=इंटीग्रेटेड सर्किट का थर्मल और पावर मैनेजमेंट|series=Integrated Circuits and Systems|last1=Vassighi|first1=Arman|last2=Sachdev|first2=Manoj|date=2006|isbn=9780387257624}}</ref><!-- page 32 --> | चिप-जंक्शन तापमान का अनुमान, <math>T_J</math>, निम्नलिखित समीकरण से प्राप्त किया जा सकता है:<ref>{{cite book|title=इंटीग्रेटेड सर्किट का थर्मल और पावर मैनेजमेंट|series=Integrated Circuits and Systems|last1=Vassighi|first1=Arman|last2=Sachdev|first2=Manoj|date=2006|isbn=9780387257624}}</ref><!-- page 32 --> | ||
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== जंक्शन तापमान मापना (टी<sub>J</sub>) == | == जंक्शन तापमान मापना (टी<sub>J</sub>) == | ||
अनेक अर्धचालक और उनके आस-पास के प्रकाशिकी छोटे होते हैं, जिससे जंक्शन तापमान को [[थर्मोकपल]] और [[थर्मोग्राफिक कैमरा]] जैसे प्रत्यक्ष विधियों से मापना कठिनाई हो जाता है। | |||
डिवाइस के अंतर्निहित वोल्टेज/तापमान निर्भरता विशेषता का उपयोग करके जंक्शन तापमान को अप्रत्यक्ष रूप से मापा जा सकता है। [[JEDEC]] | ज्वाइंट इलेक्ट्रॉन डिवाइस इंजीनियरिंग काउंसिल (JEDEC) तकनीक जैसे JESD 51-1 और JESD 51-51 के साथ संयुक्त, यह विधि | डिवाइस के अंतर्निहित वोल्टेज/तापमान निर्भरता विशेषता का उपयोग करके जंक्शन तापमान को अप्रत्यक्ष रूप से मापा जा सकता है। [[JEDEC]] | ज्वाइंट इलेक्ट्रॉन डिवाइस इंजीनियरिंग काउंसिल (JEDEC) तकनीक जैसे JESD 51-1 और JESD 51-51 के साथ संयुक्त, यह विधि त्रुटिहीन उत्पादन करेगी <math>T_J</math> माप। चूंकि, उच्च सामान्य मोड वोल्टेज और तेज, उच्च कर्तव्य चक्र वर्तमान दालों की आवश्यकता के कारण बहु-एलईडी श्रृंखला और समांतर सर्किट में इस माप तकनीक को प्रयुक्त करना कठिनाई है। हाई-स्पीड सैंपलिंग डिजिटल मल्टीमीटर और तेज़ उच्च-अनुपालन स्पंदित [[वर्तमान स्रोत]]ों के संयोजन से इस कठिनाई को दूर किया जा सकता है।<ref>{{Cite news|url=https://www.vektrex.com/news-articles/measuring-led-junction-temperature-tj/|title=मापने एलईडी जंक्शन तापमान (टीजे) - वेक्ट्रेक्स|date=2017-01-06|work=Vektrex|access-date=2017-10-17|language=en-US}}</ref> | ||
बार जंक्शन तापमान ज्ञात हो जाने पर, अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर, थर्मल प्रतिरोध|थर्मल प्रतिरोध (Rθ), निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके गणना की जा सकती है: | |||
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=== एल ई डी और लेजर डायोड का जंक्शन तापमान === | === एल ई डी और लेजर डायोड का जंक्शन तापमान === | ||
[[प्रकाश उत्सर्जक डायोड]] या लेजर डायोड | लेजर डायोड का जंक्शन तापमान (Tj) दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए प्राथमिक निर्धारक है; यह फोटोमेट्री (ऑप्टिक्स) के लिए भी महत्वपूर्ण कारक है। उदाहरण के लिए, जंक्शन तापमान में 50 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए विशिष्ट सफेद एलईडी उत्पादन 20% घट जाता है। इस तापमान संवेदनशीलता के कारण, एलईडी मापन मानक, जैसे उत्तरी अमेरिका की इल्यूमिनेटिंग इंजीनियरिंग सोसाइटी [https://www.ies.org/store/measurement-testing/electrical-and-photometric-measurements-of-high-power-leds/ LM-85], आवश्यक है कि फोटोमेट्रिक माप करते समय जंक्शन तापमान निर्धारित किया जाए।<ref>{{Cite news|url=https://www.vektrex.com/solutions/thermal-measurements/|title=थर्मल मापन उत्पाद और समाधान - वेक्ट्रेक्स|work=Vektrex|access-date=2017-10-17|language=en-US}}</ref> | |||
LM-85 में निर्दिष्ट कंटीन्यूअस पल्स टेस्ट मेथड का उपयोग करके इन उपकरणों में जंक्शन | LM-85 में निर्दिष्ट कंटीन्यूअस पल्स टेस्ट मेथड का उपयोग करके इन उपकरणों में जंक्शन ताप को कम किया जा सकता है। [[ओसराम ऑप्टो सेमीकंडक्टर्स जीएमबीएच]] येलो एलईडी के साथ किए गए एल-आई स्वीप से पता चलता है कि सिंगल पल्स टेस्ट मेथड मापन से [[ चमकदार प्रवाह |चमकदार प्रवाह]] आउटपुट में 25% की गिरावट आती है और [[एकदिश धारा]] टेस्ट मेथड माप से 70% की गिरावट आती है।<ref>{{Cite news|url=https://www.vektrex.com/3-steps-improved-led-light-measurements-accuracy/|title=3 Steps to Improved LED Light Measurements: Accuracy - Vektrex|work=Vektrex|access-date=2017-10-17|language=en-US}}</ref> | ||
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Revision as of 20:00, 26 April 2023
जंक्शन तापमान, ट्रांजिस्टर जंक्शन तापमान के लिए छोटा,[1] इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में वास्तविक अर्धचालक का उच्चतम ऑपरेटिंग तापमान है। ऑपरेशन में, यह केस तापमान और भाग के बाहरी तापमान से अधिक है। अंतर जंक्शन से केस तक स्थानांतरित गर्मी की मात्रा के समान्तर है जो जंक्शन-टू-केस थर्मल प्रतिरोध से गुणा किया जाता है।
सूक्ष्म प्रभाव
अर्धचालक पदार्थों के विभिन्न भौतिक गुण तापमान पर निर्भर होते हैं। इनमें डोपेंट तत्वों की प्रसार दर, इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और आवेश वाहकों का तापीय उत्पादन सम्मिलित है। कम अंत में, क्रायोजेनिक शीतलक द्वारा सेंसर डायोड शोर को कम किया जा सकता है। उच्च अंत में, स्थानीय विद्युत अपव्यय में परिणामी वृद्धि से थर्मल भगोड़ा हो सकता है जो क्षणिक या स्थायी उपकरण विफलता का कारण बन सकता है।
अधिकतम जंक्शन तापमान गणना
अधिकतम जंक्शन तापमान (कभी-कभी संक्षिप्त TJMax) भाग के डेटाशीट में निर्दिष्ट किया जाता है और इसका उपयोग किसी दिए गए विद्युत अपव्यय के लिए आवश्यक केस-टू-एम्बिएंट थर्मल प्रतिरोध की गणना करते समय किया जाता है। यदि प्रयुक्त हो तो उपयुक्त ताप सिंक का चयन करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। अन्य शीतलन विधियों में थर्मोइलेक्ट्रिक शीतलक और शीतलक सम्मिलित हैं।
Intel, Advanced Micro Devices, Qualcomm जैसे निर्माता के आधुनिक प्रोसेसर में, कोर तापमान सेंसर के नेटवर्क द्वारा मापा जाता है। हर बार तापमान संवेदन नेटवर्क निर्धारित करता है कि निर्दिष्ट जंक्शन तापमान से ऊपर वृद्धि (), आसन्न है, तापमान को और बढ़ने से रोकने के लिए क्लॉक गेटिंग, क्लॉक स्ट्रेचिंग, क्लॉक स्पीड में कमी और अन्य (सामान्यतः थर्मल थ्रॉटलिंग के रूप में संदर्भित) जैसे उपायों को प्रयुक्त किया जाता है। यदि प्रयुक्त तंत्र प्रोसेसर को जंक्शन तापमान से नीचे रहने के लिए पर्याप्त क्षतिपूर्ति नहीं कर रहे हैं, तो स्थायी क्षति को रोकने के लिए डिवाइस बंद हो सकता है।[2] चिप-जंक्शन तापमान का अनुमान, , निम्नलिखित समीकरण से प्राप्त किया जा सकता है:[3]
कहाँ: = पैकेज के लिए परिवेश का तापमान (डिग्री सेल्सियस)
= परिवेश थर्मल प्रतिरोध के लिए जंक्शन (डिग्री सेल्सियस / डब्ल्यू)
= पैकेज (डब्ल्यू) में विद्युत अपव्यय
जंक्शन तापमान मापना (टीJ)
अनेक अर्धचालक और उनके आस-पास के प्रकाशिकी छोटे होते हैं, जिससे जंक्शन तापमान को थर्मोकपल और थर्मोग्राफिक कैमरा जैसे प्रत्यक्ष विधियों से मापना कठिनाई हो जाता है।
डिवाइस के अंतर्निहित वोल्टेज/तापमान निर्भरता विशेषता का उपयोग करके जंक्शन तापमान को अप्रत्यक्ष रूप से मापा जा सकता है। JEDEC | ज्वाइंट इलेक्ट्रॉन डिवाइस इंजीनियरिंग काउंसिल (JEDEC) तकनीक जैसे JESD 51-1 और JESD 51-51 के साथ संयुक्त, यह विधि त्रुटिहीन उत्पादन करेगी माप। चूंकि, उच्च सामान्य मोड वोल्टेज और तेज, उच्च कर्तव्य चक्र वर्तमान दालों की आवश्यकता के कारण बहु-एलईडी श्रृंखला और समांतर सर्किट में इस माप तकनीक को प्रयुक्त करना कठिनाई है। हाई-स्पीड सैंपलिंग डिजिटल मल्टीमीटर और तेज़ उच्च-अनुपालन स्पंदित वर्तमान स्रोतों के संयोजन से इस कठिनाई को दूर किया जा सकता है।[4] बार जंक्शन तापमान ज्ञात हो जाने पर, अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर, थर्मल प्रतिरोध|थर्मल प्रतिरोध (Rθ), निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके गणना की जा सकती है:
एल ई डी और लेजर डायोड का जंक्शन तापमान
प्रकाश उत्सर्जक डायोड या लेजर डायोड | लेजर डायोड का जंक्शन तापमान (Tj) दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए प्राथमिक निर्धारक है; यह फोटोमेट्री (ऑप्टिक्स) के लिए भी महत्वपूर्ण कारक है। उदाहरण के लिए, जंक्शन तापमान में 50 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए विशिष्ट सफेद एलईडी उत्पादन 20% घट जाता है। इस तापमान संवेदनशीलता के कारण, एलईडी मापन मानक, जैसे उत्तरी अमेरिका की इल्यूमिनेटिंग इंजीनियरिंग सोसाइटी LM-85, आवश्यक है कि फोटोमेट्रिक माप करते समय जंक्शन तापमान निर्धारित किया जाए।[5] LM-85 में निर्दिष्ट कंटीन्यूअस पल्स टेस्ट मेथड का उपयोग करके इन उपकरणों में जंक्शन ताप को कम किया जा सकता है। ओसराम ऑप्टो सेमीकंडक्टर्स जीएमबीएच येलो एलईडी के साथ किए गए एल-आई स्वीप से पता चलता है कि सिंगल पल्स टेस्ट मेथड मापन से चमकदार प्रवाह आउटपुट में 25% की गिरावट आती है और एकदिश धारा टेस्ट मेथड माप से 70% की गिरावट आती है।[6]
यह भी देखें
- सुरक्षित संचालन क्षेत्र
- पी-एन_जंक्शन | पी-एन जंक्शन
- मेटल-सेमीकंडक्टर_जंक्शन
संदर्भ
- ↑ Sabatier, Jocelyn (2015-05-06). Fractional Order Differentiation and Robust Control Design: CRONE, H-infinity and Motion Control. Springer. p. 47. ISBN 9789401798075.
- ↑ Rudolf Marek, "Datasheet: Intel 64 and IA-32 Architectures", Software Developer's Manual Vol.3A: System Programming Guide
- ↑ Vassighi, Arman; Sachdev, Manoj (2006). इंटीग्रेटेड सर्किट का थर्मल और पावर मैनेजमेंट. Integrated Circuits and Systems. ISBN 9780387257624.
- ↑ "मापने एलईडी जंक्शन तापमान (टीजे) - वेक्ट्रेक्स". Vektrex (in English). 2017-01-06. Retrieved 2017-10-17.
- ↑ "थर्मल मापन उत्पाद और समाधान - वेक्ट्रेक्स". Vektrex (in English). Retrieved 2017-10-17.
- ↑ "3 Steps to Improved LED Light Measurements: Accuracy - Vektrex". Vektrex (in English). Retrieved 2017-10-17.
