核算大多数半导体器材结温的进程广为人知。一般情况下，外壳或引脚温度已知。丈量裸片的功率耗散，并乘以裸片至封装的热阻(用theta或θ表明)，以核算外壳至结点的温升。这种办法适用于一切单裸片封裝，包括双极结晶体管(BJT)、MOSFET、二极管及晶闸管。但对多裸片绝缘门双极晶体管(IGBT)而言，这种办法被证明不足以担任。
某些IGBT是单裸片器材，要么结合单片二极管作，要么不结合二极管;但是，大多数IGBT结合了联合封装的二极管。大多数制作商供给单个θ值，用于核算结点至外壳热阻抗。这是一种简化的裸片温度核算办法，会导致涉及到的两个结点温度剖析不正确。关于多裸片器材而言，θ值一般不同，两个裸片的功率耗散也不同，各自要求独自核算。此外，每个裸片相互供给热能，故有必要顾及到这种交互影响。
本文将阐释怎样丈量两个元件的功率耗散，运用IGBT及二极管的θ值核算均匀结温及峰值结温。
图1： 贴装在TO-247封裝引线框上的IGBT及二极管。
(图中文字说明：Gate wire 门极连线;Emitter wires 射极连线;Diode 二极管)
电压与电流波形有必要相乘然后作积分运算以丈量功率。尽管电压和电流简略相乘就能够给出瞬时功率，但无法运用这种办法简略地推导出均匀功率，故运用了积分来将它转换为能量。然后，运用不同损耗的能量之和以核算波形的均匀功率。
在开端核算之前界说导通、导电及封闭损耗的鸿沟很重要，由于假如波形的某些区域遗漏了或者是某些区域被重复了，它们或许会给丈量成果带来差错。本文的剖析中将运用10%这个点;但是，由于这是一种常见办法，也能够运用其它点，如5%或20%，只需它们适用于损耗的悉数成分。
正常情况下截取的是正在构成的正弦波的峰值波形。这便是峰值功率耗散。均匀功率是峰值的50%(均匀电压是峰值电压除以√2，均匀电流是峰值电流除以√2)。
一般来说，在电压波形的峰值，IGBT将导电，而二极管不导电。为了丈量二极管损耗，要求像电机这样的无功负载，且需求捕获电流处于无功状况(如被馈送回电源)时的波形。
图2：IGBT导通波形。
导通时，应当丈量起于%&&&&&%电平10%总算10% VCE点的损耗。这些电平等级适当规范，尽管这样说也有些主观性。假如需求的话，也能够运用其它点。不管挑选何种电平来丈量不同距离，重要的是保持一致，使从不同器材获取的数据能够依据相同的条件来比较。功率依据示波器波形来核算。由于它并非稳定不变，且要求均匀功率，就有必要核算电源波形的积分，如波形迹线的底部所示，本事例中为674.3 μW(或焦耳)。
图3：IGBT封闭波形。
与之相似，封闭损耗的丈量如下图所示。
图4：IGBT导电损耗波形。
导电损耗的丈量方法相似。它们应当起于导通损耗结尾，总算封闭损耗起点。这或许难于准确丈量，由于导电损耗的时刻刻度远大于开关损耗。
图5：二极管封闭波形
有必要获取在开关周期的部分时段(此刻电流为无功形式使二极管导电)时的二极管导通损耗数据。一般丈量峰值、负及反向导电电流10%点的数据。
图6：二极管导电损耗波形。
二极管导电损耗是核算IGBT封装总损耗所要求的最终一个损耗成分。当核算出一切损耗之后，它们需求运用于以作业形式时长为根底的整体波形。安森美半导体运用注释AND9140中对此进行了具体介绍。当添加并顾及到这些能量之后，它们能够一同相加，并乘以开关频率，以取得二极管及IGBT功率损耗。
裸片温度核算
为了准确核算封装中两个裸片的温度，重要的是核算两个裸片之间的本身发热导致的热相互影响。这要求3个常数：IGBT的θ值、二极管的θ值，以及裸片交互影响ψ(Psi)。某些制作商会发布封裝的单个θ值，其间裸片温度仅为估计值，实际上精度或许差异极大。
安森美半导体IGBT器材的数据表中包括IGBT及二极管θ值图表。稳态θ值如图7及图8中的图表所示。IGBT的θ值为0.470℃/W，二极管为1.06℃/W。核算中还要求另一项热系数，即两个裸片之间的热交互影响常数ψ。测验显现关于TO-247、TO-220及相似封装而言，此常数约为0.15 ℃/W，下面的示例中将运用此常数。
图7：IGBT瞬态热阻抗。
图8：二极管瞬态热阻抗。
IGBT裸片温度
IGBT的裸片温度能够依据下述等式来核算：
二极管裸片温度
峰值裸片温度
上述剖析中核算的温度针对的是均匀裸片温度。此温度在开关周期内不断改变，而峰值裸片温度能够运用图7和图8中的热瞬态曲线来核算。为了核算，有必要从曲线中读取瞬态信息。假如交流电频率为60 Hz，半个周期便是时长便是8.3 ms。因而，运用8.3 ms时长内的50%占空比曲线，就能够核算Psi值：
评价多裸片封装内的半导体裸片温度，在单裸片器材适用技能根底上，要求更多的剖析技能。有必要取得两个裸片供给的直流及瞬态热信息，以核算裸片温度。还有必要丈量两个器材的功率耗散，剖析完好半正弦波规模抽的损耗。此剖析将增强运用者决心，即体系中的半导体器材将以安全可靠的温度作业，供给最优的体系功能。
