功率器件顶部为金属表面，如何用红外热成像仪测量温度?

智能手机电池包PCM通常使用功率MOSFET作充放电管理，功率MOSFET的工作的温度是非常重要的一个性能指明标，AOCR38232和器件2都是针对这个应用的二个功率MOSFET，其中，AOCR38232顶部材料为硅，器件2顶部材料为金属，如图1所示，相关参数如表1所示。

表1：功率MOSFET参数 

(a) AOCR38232        (b) 器件2

图1：功率MOSFET的顶部

将器件装配在PCB上，Vgs=3.0V，通过电流为9.4A，工作10分钟，然后用红外热成像仪分别测量它们的顶部温度，结果如图2所示。

(a) AOCR38232顶部温度：50.7℃

(b) 器件2顶部温度：46.5℃

图2：功率MOSFET的顶部温度

AOCR38232的导通电阻明显的比器件2要小，为什么在同样的条件下，AOCR38232的温度反而高呢？

不同的材料的热辐射系数不一样，热辐射系数高的材料通过辐射可以发出更多的热量，因此，红外热成像仪适合测量具有高的热辐射系数的物体表面。

表1:常用材料的热辐射系数

注：硅的热辐射系数为 0.7。

在上述测量中，由于器件2的表面为金属，金属的热辐射系数比硅的热辐射系数小得多，即便是在仪器中设置相关热辐射系数，直接测量，所得到的结果误差也非常大。

因此，使用红外热成像仪测量金属或其它光亮表面的温度，通常建议在表面使用黑色涂层，这样所得到的结果才更接近实际的温度。

(a) AOCR38232顶部加黑色涂层

(b) 器件2顶部加黑色涂层

图3：功率MOSFET的顶部加黑色涂层

同样的测量条件：Vgs=3.0V，通过电流为9.4A，工作10分钟，然后用红外热成像仪分别测量它们的顶部温度，结果如图4所示。

(a) AOCR38232顶部温度加黑色涂层：52℃

(b) 器件2顶部加黑色涂层：57.8℃

图4：功率MOSFET的顶部加黑色涂层温度

二个器件顶部使用同样材料的黑色涂层，热辐射系数基本相同，这样测量的温度和热性能结果才具有可比性。