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Was sind OpAmps?

Absolute Grenzdaten (Temperatureigenschaften)

Betriebstemperaturbereich

Als Betriebstemperaturbereich wird der Bereich bezeichnet, in dem normaler Betrieb sichergestellt wird und in dem erwartete IC-Funktionen aufrechterhalten werden.
Einige IC-Eigenschaften basieren auf Temperatur.
Daher können bei 25C vorgeschriebene Werte, sofern sie nicht anders spezifiziert wurden, nicht garantiert werden.
Es gibt einen Parameter, der einen stabilen Betrieb über den gesamten Temperaturbereich garantiert.
Fluktuationen von IC-Eigenschaften innerhalb der Betriebstemperaturbereichs werden berücksichtigt.

Maximale Sperrschichttemperatur/Lagerungstemperaturbereich

Die maximale Sperrschichttemperatur ist die maximale Temperatur, die der Halbleiter verarbeiten kann. Sperrschicht bezieht sich hier auf eine PN-Sperrschicht.
Wenn die Chip-Temperatur die Nenn-Sperrschichttemperatur übersteigt, werden im Halbleiterkristall Elektron-Dotierung-Paare generiert, was einen normalen Betrieb verhindert.
Daher müssen thermische Designs aufgrund von Stromverbrauch und Umgebungstemperatur die Wärmeentwicklung berücksichtigen.
Die maximale Sperrschichttemperatur wird durch Produktionsprozesse bestimmt.
Der Lagerungstemperaturbereich bezeichnet die maximale Temperatur während der Lagerung, wenn der IC nicht in Betrieb ist und keine Energie verbraucht wird.
Normalerweise ist dies die Entsprechung der maximalen Sperrschichttemperatur.

Höchstzulässiger Verlust (Gesamtverlust)

Höchstzulässiger Verlust (Gesamtverlust) bezeichnet den Strom, den ein IC bei einer Umgebungstemperatur von Ta=25°C verbrauchen kann. Wenn der IC Strom verbraucht, entsteht Hitze und die Chip-Temperatur übersteigt die Umgebungstemperatur.
Die zulässige Chip-Temperatur wird durch die maximale Sperrschichttemperatur bestimmt, wobei der höchstzulässige Stromverbrauch durch die Derating-Kurven begrenzt wird.
Der interne IC-Chip bestimmt den höchstzulässigen Verlust bei 25°C basierend auf der zulässigen Temperatur (maximale Sperrschichttemperatur) und dem thermischen Widerstand des Moduls (Wärmeableitungseigenschaften)
Die maximale Sperrschichttemperatur wird ebenfalls von den Produktionsprozessen beeinflusst.

Hitze, die durch IC-Stromverbrauch entsteht, wird durch die Harzform des Moduls, den Bleirahmen und andere Komponenten abgeleitet.
Der Parameter, der die Wärmeableitungseigenschaften bezeichnet, wird als thermischer Widerstand bezeichnet und folgendermaßen dargestellt: θj-a[℃/W].
Dieser thermische Widerstand ermöglicht die Schätzung der internen IC-Temperatur.
Ein Beispiel für den thermischen Widerstand eines Moduls ist unten dargestellt. θj-a wird bestimmt durch die Summe des thermischen Widerstands θj-c zwischen dem Chip und dem Gehäuse (Modul) sowie dem Gehäuse und der äußeren Umgebung θc-a.
Mit einem thermischen Widerstand θj-a einer Umgebungstemperatur Ta und einem Stromverbrauch P, kann die Sperrschichttemperatur mit der folgenden Gleichung berechnet werden.

Tj = Ta + θj-a × P [W]

Unten sind die thermischen Derating-Kurven dargestellt.
Diese Kurven geben die Menge an Strom an, die vom IC bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen verbraucht werden können, ohne die höchstzulässige Chip-Temperatur zu übersteigen.
Sehen wir uns als Beispiel die Chip-Temperatur von MSOP8 an.
Da der Lagerungstemperaturbereich des ICs von 55°C bis 150°C reicht, beträgt die höchstzulässige Chip-Temperatur 150°C. Mit einem thermischen Widerstand für MSOP8 von θj-a≒212.8℃/W und einem IC-Stromverbrauch von 0.58mW beträgt die Sperrschichttemperatur

Tj = 25[℃] + 212.8[℃/W] × 0.58[W] ≒ 150[℃]

Sobald die höchstzulässige Chip-Temperatur erreicht ist, kann kein Strom mehr verbraucht werden. Der reduzierte Wert pro 1°C der Derating-Kurven wird vom Kehrwert des thermischen Widerstands bestimmt.
Hier sind die thermischen Widerstände von unterschiedlichen Modultypen dargestellt. SOP8: 5.5mW/°C, SSOP-B8: 5.0mW/°C, MSOP8: 4.7mW/°C

Beispiel für thermische Derating-Kurven

Der thermische (Umgebungs-) Widerstand : θj-a=θj-c+θc-a[℃/W]
Hierbei ist θj-c der thermische Widerstand zwischen Sperrschicht und Gehäuse.
θc-a : Thermischer Widerstand zwischen Gehäuse und äußerlich 
Ta : Umgebungstemperatur
Tj : Sperrschichttemperatur
Die Neigung der Derating-Kurve ist der Kehrwert von θj-a

Thermischer Widerstand der Gehäuses
OpAmp/VergleichergrundlagenAnwendungshinweise