Hőmérsékleti tranziens görbe nagypontosságú előállítása termikus tranziens mérés és szimuláció segítségével

Készítette: Szél Attila, BSc IV. évf.

Tanszéki konzulens: Dr. Ress Sándor, BME-EET

Vállalati konzulens: Vass-Várnai András, Mentor Graphics

Napjainkban az elektronikai ipar nagy ütemű fejlődése miatt az elektronikus eszközökön rohamos méretcsökkenés ment végbe. Viszont az eszközök teljesítményfelvétele nem változott, így az eszközök melegedési problémájának megoldása gyorsan a középpontba került. Másrészt az elektronikus eszközök alkatrész sűrűsége is nagymértékben megnőtt, emiatt az eszközön belüli teljesítmény sűrűségek is jelentősen megemelkedtek. Az iparban így fontos szerepet kapott az eszközök termikus viselkedésének a vizsgálata, hűtésük minden eddiginél gondosabb tervezést igényel. Az elektronikus eszközök termikus mérésének azonban több nehézsége is akad, mivel a tervezők általában a termikus tesztelhetőségre való tervezést nem kezelik elsődleges szempontként.

A szakmai gyakorlatom során megismerkedtem egy olyan mérési módszerrel, mely képes megmérni egy félvezető átmenet melegedésének időfüggését, a félvezető saját elektromos paramétereinek hőfüggését felhasználva. Az elkészült mérésből számítással képezhető egy ú.n. struktúra függvény, mely a termikus rendszert egy hőellenállás-hőkapacitás hálóval írja le. Sajnos a hőmérsékleti tranziens görbe elején minden esetben egy elektromos hatás figyelhető meg, mely a műszer két teljesítmény szintje közötti kapcsoláskor jelenik meg. Ez az elektromos tranziens eltakarja a termikus tranziens kezdeti szakaszát, mely ismerete nélkül az eszköz pontos hőmérséklete nem határozható meg. Az iparban elterjedt módszerek általában egyszerű vágással korrigálják a termikus mérés első szakaszát, ez pontatlan, valamint a korrekció manuális lépést igényel és emiatt bizonytalan.

A TDK munkám célja kidolgozni egy olyan módszert, mely megmutatja hogy érdemes a mért görbét korrigálni úgy, hogy a valósághoz legközelebb álló eredményt kapjuk. Ezt a problémát a hiányzó termikus tranziens szakasz szimulációjával, valamint ennek a mért görbéhez való illesztésével közelítettem meg. Azt tudjuk, hogy a mért görbénk második fele biztosan a valóságot tükrözi. Így feltételezhetjük - ha a mérést a megfelelő peremfeltételek mellett szimuláljuk - hogy a mért eredménnyel megegyező válaszfüggvényt kell kapjunk. Szimuláció esetén természetesen nincs elektromos tranziens, így megvizsgálhatjuk, hogy mi történt az eszközzel a mérés azon időtartományában, melyet nem láttunk. Ha az így kapott szimulációs görbét és a mért görbét összeillesztjük a megfelelő helyen, akkor kapunk egy olyan kombinált válaszfüggvényt, melynek kezdeti szakasza a szimulációs görbe elejével, míg a másik fele a mért görbével egyezik meg. A szimuláció elvégzéséhez elegendő az eszköz geometriai felépítésének és az alkalmazott anyagok ismerete.

Ezt az elvet a TDK munkám során sikerült kísérletileg igazolnom.

szerző

• 
  Szél Attila
  villamosmérnöki
  nappali

konzulensek

• 
  Vass-Várnai András
  Termékmenedzser, Mentor Graphics Magyarország Kft. (külső)
• 
  Dr. Ress Sándor
  docens, Elektronikus Eszközök Tanszék

helyezés