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। चूँकि ऑपरेशन में यह स्थिति तापमान और भाग के बाहरी तापमान से अधिक है। इस प्रकार अंतर जंक्शन से स्थिति तक स्थानांतरित ताप की मात्रा के समान्तर है जो जंक्शन-दर-स्थिति थर्मल प्रतिरोध से गुणा किया जाता है। | '''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। चूँकि ऑपरेशन, में यह स्थिति तापमान और भाग के बाहरी तापमान से अधिक है। इस प्रकार अंतर जंक्शन से स्थिति तक स्थानांतरित ताप की मात्रा के समान्तर है जो जंक्शन-दर-स्थिति 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 सम्मिलित है। अतः निम्न अंत में क्रायोजेनिक शीतलक द्वारा सेंसर डायोड | 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। अतः निम्न अंत में क्रायोजेनिक शीतलक द्वारा सेंसर डायोड रव को कम किया जा सकता है। इस प्रकार उच्च अंत में स्थानीय विद्युत अपव्यय में परिणामी वृद्धि से थर्मल पलायक 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 ''' | '''अधिकतम जंक्शन तापमान''' (कभी-कभी संक्षिप्त '''टीजे मैक्स''') 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 तब उपयुक्त [[ ताप सिंक |ताप सिंक]] का चयन करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। इस प्रकार अन्य शीतलन विधियों में [[थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग|ताप विद्युत शीतलक]] और [[शीतलक]] सम्मिलित हैं। | ||
[[Intel]], [[Advanced Micro Devices]], [[Qualcomm]] जैसे निर्माता के आधुनिक प्रक्रमक में, मुख्य तापमान सेंसर के नेटवर्क द्वारा मापा जाता है। प्रत्येक 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 प्रक्रमक को जंक्शन तापमान से नीचे रहने के लिए पर्याप्त क्षतिपूर्ति नहीं कर रहे हैं तब स्थायी क्षति को रोकने के लिए उपकरण 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> | [[Intel|इंटेल]], [[Advanced Micro Devices|उन्नत लघु उपकरण]], [[Qualcomm|क्वालकॉम]] जैसे निर्माता के आधुनिक प्रक्रमक में, मुख्य तापमान सेंसर के नेटवर्क द्वारा मापा जाता है। प्रत्येक 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 प्रक्रमक को जंक्शन तापमान से नीचे रहने के लिए पर्याप्त क्षतिपूर्ति नहीं कर रहे हैं तब स्थायी क्षति को रोकने के लिए उपकरण 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> | 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> | ||
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<math>P_D</math>= पैकेज (डब्ल्यू) में विद्युत अपव्यय | <math>P_D</math>= पैकेज (डब्ल्यू) में विद्युत अपव्यय | ||
== जंक्शन तापमान मापना ( | == जंक्शन तापमान मापना (T<sub>J</sub>) == | ||
अनेक अर्धचालक और उनके आस-पास के प्रकाशिकी छोटे होते हैं | सामान्यतः अनेक अर्धचालक और उनके आस-पास के प्रकाशिकी छोटे होते हैं जिससे जंक्शन तापमान को [[थर्मोकपल]] और [[थर्मोग्राफिक कैमरा]] जैसे प्रत्यक्ष विधियों से मापने में कठिनाई हो जाती है। | ||
उपकरण के अंतर्निहित वोल्टेज/तापमान निर्भरता विशेषता का उपयोग करके जंक्शन तापमान को अप्रत्यक्ष रूप से मापा जा सकता है। | उपकरण के अंतर्निहित वोल्टेज/तापमान निर्भरता विशेषता का उपयोग करके जंक्शन तापमान को अप्रत्यक्ष रूप से मापा जा सकता है। इस प्रकार जेईएसडी 51-1 और जेईएसडी 51-51 जैसी संयुक्त इलेक्ट्रॉन उपकरण इंजीनियरिंग परिषद (जेईडीईसी) विधि के साथ संयुक्त <math>T_J</math> माप यह विधि है जो त्रुटिहीन उत्पादन करती है। चूंकि उच्च सामान्य मोड वोल्टेज और तेज, उच्च कर्तव्य चक्र वर्तमान दालों की आवश्यकता के कारण बहु-एलईडी श्रृंखला और समांतर परिपथ में इस माप विधि को प्रयुक्त करना कठिन होता है। अतः हाई-स्पीड सैंपलिंग डिजिटल मल्टीमीटर और तेज़ उच्च-अनुपालन स्पंदित [[वर्तमान स्रोत|वर्तमान स्रोतों]] 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> | ||
जंक्शन तापमान ज्ञात होने के पश्चात् अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर, थर्मल प्रतिरोध (Rθ), निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके गणना की जा सकती है। | |||
<math>R_\theta = \frac{\Delta T}{V_f I_f}</math> | <math>R_\theta = \frac{\Delta T}{V_f I_f}</math> | ||
=== एल ई डी और लेजर डायोड का जंक्शन तापमान === | === एल ई डी और लेजर डायोड का जंक्शन तापमान === | ||
[[प्रकाश उत्सर्जक डायोड]] या | [[प्रकाश उत्सर्जक डायोड]] या लेजर डायोड का जंक्शन तापमान (<math>T_J</math>) दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए प्राथमिक निर्धारक है। यह फोटोमेट्री (प्रकाशिकी) 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, उत्तरी अमेरिका की रोशन इंजीनियरिंग संस्था (आईईएसएनए) के [https://www.ies.org/store/measurement-testing/electrical-and-photometric-measurements-of-high-power-leds/ एलएम-85] जैसे एलईडी मापन मानकों के लिए आवश्यक है कि फोटोमेट्रिक (प्रकाश मापन-संबंधी) माप करते समय जंक्शन तापमान निर्धारित किया जाता है।<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> | ||
एलएम-85 में सतत नाड़ी परीक्षण विधि का उपयोग करके इन उपकरणों में जंक्शन ताप को कम किया जा सकता है। इस प्रकार [[ओसराम ऑप्टो सेमीकंडक्टर्स जीएमबीएच|ओसराम ऑप्टो अर्धचालक जीएमबीएच]] पीला एलईडी के साथ किए गए एल-आई स्वीप से अनुमान लगाया जाता है कि एकल नाड़ी परीक्षण विधि मापन से [[ चमकदार प्रवाह |चमकदार प्रवाह]] आउटपुट में 25% की गिरावट आती है और [[एकदिश धारा]] टेस्ट विधि 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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Latest revision as of 10:03, 1 May 2023
जंक्शन तापमान, ट्रांजिस्टर जंक्शन तापमान के लिए छोटा,[1] इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में वास्तविक अर्धचालक का उच्चतम ऑपरेटिंग तापमान है। चूँकि ऑपरेशन, में यह स्थिति तापमान और भाग के बाहरी तापमान से अधिक है। इस प्रकार अंतर जंक्शन से स्थिति तक स्थानांतरित ताप की मात्रा के समान्तर है जो जंक्शन-दर-स्थिति 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। अतः निम्न अंत में क्रायोजेनिक शीतलक द्वारा सेंसर डायोड रव को कम किया जा सकता है। इस प्रकार उच्च अंत में स्थानीय विद्युत अपव्यय में परिणामी वृद्धि से थर्मल पलायक हो सकता है जो क्षणिक या स्थायी उपकरण विफलता का कारण बन सकता है।
अधिकतम जंक्शन तापमान गणना
अधिकतम जंक्शन तापमान (कभी-कभी संक्षिप्त टीजे मैक्स) 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 तब उपयुक्त ताप सिंक का चयन करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। इस प्रकार अन्य शीतलन विधियों में ताप विद्युत शीतलक और शीतलक सम्मिलित हैं।
इंटेल, उन्नत लघु उपकरण, क्वालकॉम जैसे निर्माता के आधुनिक प्रक्रमक में, मुख्य तापमान सेंसर के नेटवर्क द्वारा मापा जाता है। प्रत्येक 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 प्रक्रमक को जंक्शन तापमान से नीचे रहने के लिए पर्याप्त क्षतिपूर्ति नहीं कर रहे हैं तब स्थायी क्षति को रोकने के लिए उपकरण बंद हो सकता है।[2]
चिप-जंक्शन तापमान का अनुमान, , निम्नलिखित समीकरण से प्राप्त किया जा सकता है।[3]
जहाँ: = 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 (TJ)
सामान्यतः अनेक अर्धचालक और उनके आस-पास के प्रकाशिकी छोटे होते हैं जिससे जंक्शन तापमान को थर्मोकपल और थर्मोग्राफिक कैमरा जैसे प्रत्यक्ष विधियों से मापने में कठिनाई हो जाती है।
उपकरण के अंतर्निहित वोल्टेज/तापमान निर्भरता विशेषता का उपयोग करके जंक्शन तापमान को अप्रत्यक्ष रूप से मापा जा सकता है। इस प्रकार जेईएसडी 51-1 और जेईएसडी 51-51 जैसी संयुक्त इलेक्ट्रॉन उपकरण इंजीनियरिंग परिषद (जेईडीईसी) विधि के साथ संयुक्त माप यह विधि है जो त्रुटिहीन उत्पादन करती है। चूंकि उच्च सामान्य मोड वोल्टेज और तेज, उच्च कर्तव्य चक्र वर्तमान दालों की आवश्यकता के कारण बहु-एलईडी श्रृंखला और समांतर परिपथ में इस माप विधि को प्रयुक्त करना कठिन होता है। अतः हाई-स्पीड सैंपलिंग डिजिटल मल्टीमीटर और तेज़ उच्च-अनुपालन स्पंदित वर्तमान स्रोतों के संयोजन से इस कठिनाई को दूर किया जा सकता है।[4]
जंक्शन तापमान ज्ञात होने के पश्चात् अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर, 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 का जंक्शन तापमान () दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए प्राथमिक निर्धारक है। यह फोटोमेट्री (प्रकाशिकी) 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, उत्तरी अमेरिका की रोशन इंजीनियरिंग संस्था (आईईएसएनए) के एलएम-85 जैसे एलईडी मापन मानकों के लिए आवश्यक है कि फोटोमेट्रिक (प्रकाश मापन-संबंधी) माप करते समय जंक्शन तापमान निर्धारित किया जाता है।[5]
एलएम-85 में सतत नाड़ी परीक्षण विधि का उपयोग करके इन उपकरणों में जंक्शन ताप को कम किया जा सकता है। इस प्रकार ओसराम ऑप्टो अर्धचालक जीएमबीएच पीला एलईडी के साथ किए गए एल-आई स्वीप से अनुमान लगाया जाता है कि एकल नाड़ी परीक्षण विधि मापन से चमकदार प्रवाह आउटपुट में 25% की गिरावट आती है और एकदिश धारा टेस्ट विधि माप से 70% की गिरावट आती है।[6]
यह भी देखें
- सुरक्षित संचालन क्षेत्र
- पी-एन जंक्शन
- धातु अर्धचालक 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.
