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任何芯片要工作,必须满足一个温度范围,这个温度是指硅片上的温度,通常称之为结温(junction temperature)。, E4 q0 D" X) t5 G, u4 B
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# T6 [- K. Q" N# \- q) Y) N' J- BALTERA的FPGA分为商用级(commercial)和工业级(induatrial)两种,商用级的芯片可以正常工作的结温范围为0~85摄氏度,而工业级芯片的范围是-40~100摄氏度。在实际电路中,我们必须保证芯片的结温在其可以承受的范围之内。
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) g1 [, ?9 Z6 h5 n6 F9 Z, h! m2 j随着芯片的功耗越来越大,在工作的时候就会产生越来越多的热量。如果要维持芯片的结温在正常的范围以内,就需要采取一定的方法使得芯片产生的热量迅速发散到环境中去。
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( Y, N6 c3 Y5 v/ Q* q. `% I学过中学物理的人都知道,热量传递主要采用三种方法,即传导、对流和辐射,芯片向外散热同样是采用这几种方式。
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. S) X( N; q. @0 P- ~( L2 D3 {下图所示为一个芯片散热的简化模型。图中芯片产生的热量主要传给芯片外封装,如果没有贴散热片,就由芯片封装外壳直接散布到环境中去;如果加了散热片,热量就会由芯片的外封装通过散热片胶传到散热片上,再由散热片传到环境中。一般来说,散热片的表面积都做的相当大,与空气的接触面就大,这样有利于传热。在平时的实践中已经发现,绝大多数散热片都是黑色的,由于黑色物体容易向外辐射热量,这样也有利于热量向外散发。而且散热片表面的风速越快,散热越好。
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