圖24和圖25顯示了MOSFET在沒有頂部散熱器的情況下和頂部散熱器時的溫度變化。 在更高的電流下，沒有散熱器的低側MOSFET比帶有頂部散熱器的MOSFET更熱。 低側MOSFET為20在 0A 下使用 60mm 散熱器比不使用散熱器時低約 30°C。 同樣，與沒有散熱器的MOSFET相比，帶有25mm散熱片的MOSFET的溫度要低22°C。
圖24帶和不帶頂部散熱器的低側MOSFET溫度變化。
高側MOSFET為20在 0A 下使用 60mm 散熱器比不使用散熱器時低約 33°C。 同樣，與不帶散熱器的MOSFET相比，使用25mm散熱器時，MOSFET的溫度要低26°C。
圖25帶和不帶頂部散熱器的高階MOSFET溫度變化。
圖 26 和 27 顯示了 MOSFET 在沒有和有背面散熱器的情況下的溫度變化。 在較高電流下，不帶散熱器的低側MOSFET比帶背面散熱器的MOSFET更熱。 低側MOSFET為20在 0A 下使用 60mm 散熱器比不使用散熱器時低約 29°C。 同樣，與沒有散熱器的MOSFET相比，帶有25mm散熱器的MOSFET的溫度降低了23°C。
圖26低側MOSFET溫度變化，帶或不帶底側散熱器。
高側MOSFET為20在 0A 下使用 60mm 散熱器比不使用散熱器低約 31°C。 同樣，帶有 25mm 散熱器的 MOSFET 比沒有散熱器的溫度低 25°C。
圖27帶和不帶底部散熱器的高階MOSFET溫度變化。
對於 60 公釐散熱器，以下測量值為 20使用 3W （m·k） 和 6W （m·k） 間隙焊盤在 0A 負載電流下記錄，以了解間隙焊盤厚度對熱效能的影響。 兩種不同的間隙墊是 KeraFlol 86 300 Softtherm 和 86 600 SoftTherm，如本 *** 開頭的表 2 所示。
當頂部散熱器將間隙焊盤從3W（m·k）更改為6W（m·k）（熱阻約為原始的一半）時，觀察到低側MOSFET的溫度下降了1分鐘6%，高側MOSFET溫度降低35%（表15）。
表15帶頂部散熱器的間隙墊。
使用底部散熱器時，測得低側MOSFET的溫度會降低約76%，高側MOSFET溫度降低約66%（表16）。
表16帶底部散熱片的間隙墊。
如前所述，PCB針對良好的導熱性和散熱性進行了優化，並可作為MOSFET的非常有效的散熱器。 在存在多個熱源且 PCB 的散熱能力有限的實際應用中，這種方法通常是不可取的。 首選的散熱方法是通過與PCB熱連線的ECU外殼。 採用“頂部冷卻”封裝的MOSFET在熱源（MOSFET）和散熱器（外殼）之間實現了最低的熱阻，允許在頂部MOSFET的裸露焊盤和散熱器之間實現直接熱連線，同時最大限度地減少熱量流入PCB。
具有相同晶元但採用不同封裝的MOSFET需要直接比較其熱效能。 之前的所有測量都使用了NVMFS5C460NL，但該MOSFET在“頂部冷卻”封裝變體中不可用。 因此，選擇NVMFS5C450N（SO-8FL裸露焊盤）和NVMJST3D3N04C（頂部散熱封裝，頂部裸露焊盤）進行以下測量。
NVMJST3D3N04C僅作為標準級器件提供，而NVMFS5C460NL是邏輯級器件。 在此應用中，標準級器件的效率預計略低於邏輯級器件。 儘管如此，由於損失並不大，因此只能比較熱效能、NVMFS5C450N和NVMJST3D3N04C的差異。
表17包概述。
SO-8FL中NVMFS5C450N頂面的塑料表面積為317mm2，用塑料表面的底面NVMJS3D3N04C LFPAK10 TC（270mm2）。 兩款器件的裸露焊盤尺寸大致相同。
高度為 25mm 的散熱器用於以下測量，以避免散熱器的任何限制，並最大限度地提高熱效能以優化加熱時的任何差異。
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表 18 和 19 顯示了帶和不帶散熱器的高壓側和低壓側 MOSFET （NVMFS5C450N） 的溫度。 散熱器安裝在MOSFET（塑料外殼）的頂面上。
表18NVMFS5C450N - 無散熱器。
表19NVMFS5C450N - 頂部 25 公釐散熱片。
圖28NVMFS5C450N - 帶和不帶散熱器的低側MOSFET溫度。
圖29NVMFS5C450N - 帶和不帶散熱器的高階MOSFET溫度。
圖 28 和圖 29 顯示了使用安裝在 MOSFET 塑料頂面上的散熱器來改善低側和高側 MOSFET 的散熱。
在 5在0A負載電流下，低側MOSFET的溫度比沒有散熱器的溫度低約6°C，而高側MOSFET的溫度則低約8°C。 而在 20 年在0A負載電流下，低側MOSFET的溫度比沒有散熱器的溫度低約40°C，而高側MOSFET的溫度低約37°C。
兩種測量的熱效能都在預期範圍內，散熱器可以顯著降低MOSFET溫度。 通常，由於柵極電荷較高，NVMFS5C450N開關速度較慢，因此溫度高於之前使用NVMFS5C460NL測量的溫度。 甚至導通電阻也略低。
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表 20 和表 21 顯示了帶和不帶散熱器的高壓側和低壓側 MOSFET （NVMJS3D3N04C） 的溫度。 散熱器安裝在MOSFET（裸露焊盤）的頂面上。
表20NVMJST3D3N04C - 沒有散熱器。
表21NVMJST3D3N04C - 頂部表面有 25 公釐散熱器。
圖30NVMJS3D3N04C - 帶和不帶散熱器的低側MOSFET溫度。
圖31NVMJS3D3N04C - 帶和不帶散熱器的高階MOSFET溫度。
圖30和圖31顯示了使用安裝在MOSFET頂部裸露焊盤上的散熱器來改善低側和高側MOSFET的散熱。
在 5在0A負載電流下，低側MOSFET的溫度比沒有散熱器的溫度低約8°C，而高側MOSFET的溫度低約10°C。 而在 20 年在0A負載電流下，低側MOSFET的溫度比沒有散熱器的溫度低約40°C，而高側MOSFET的溫度低約37°C。
此外，在此測量中，熱效能符合預期。 由於NVMJS3D3N04C和NVMFS5C450N使用相同的晶元，因此損耗和發熱高於以前用NVMFS5C460NL測量的損耗，這是由於較高的柵極充電器導致的開關損耗更高。
圖32比較了底部（NVMFS5C450N）和頂部（NVMJS3D3N04C）裸露焊盤與頂部散熱器的低側MOSFET溫度。
圖32NVMFS5C450N和NVMJS3D3N04C - 帶散熱器的低側MOSFET溫度
圖33比較了底部（NVMFS5C450N）和頂部（NVMJS3D3N04C）裸露焊盤與頂部散熱器的高階MOSFET溫度。
圖33NVMFS5C450N 和 NVMJST3D3N04C
高階MOSFET溫度（帶散熱器）。
一般來說，無論使用底部還是頂部帶有裸露焊盤的MOSFET，以及MOSFET封裝頂部的散熱器，這種特定PCB和設定的熱效能都非常相似。 對於低側MOSFET，底部裸露焊盤封裝的效能略好於頂部裸露焊盤，反之亦然。
對於背面有裸露焊盤的MOSFET，大量的熱量流入PCB，經過優化後成為有效的散熱器。 MOSFET頂部塑料表面的散熱器也有助於降低MOSFET溫度。
頂部帶有裸露焊盤的MOSFET在PCB和底面的塑料表面之間的熱耦合相對較差。 然而，焊接到 PCB 上的引線也會讓熱量流入 PCB。 MOSFET頂部的裸露焊盤連線到散熱器，可有效散熱。
兩種配置均通過MOSFET封裝的底部和頂部進行熱耗散。 對於裸底封裝，MOSFET和PCB之間的熱阻低於MOSFET和散熱器之間的熱阻。 對於頂部裸封裝，反之亦然; MOSFET和散熱器之間的熱阻很低。 這導致在完全不同的配置下實現相似的熱效能，並且可以對兩種型別的封裝實現有效的散熱。
不同的測量和比較顯示了連線到電源的散熱器對MOSFET溫度的影響。 根據結果，可以得出以下結論，這些結論對給定環境有效：
如果使用帶有裸露底面焊盤的MOSFET，並使用熱優化的PCB進行導熱和散熱，則無論是安裝PCB的底面還是MOSFET的頂面，散熱片的MOSFET溫度相差都小於3°C。
MOSFET溫度取決於散熱器尺寸。
在20在 0A 負載電流下，使用 60mm 散熱器的 MOSFET 溫度比不帶散熱器的設定低約 30°C。
與沒有任何散熱器的設定相比，當使用25mm散熱器時，MOSFET的溫度降低了約15至20°C。
使用10mm散熱器時，MOSFET比沒有任何散熱器的設定低10°C。
這種溫度變化與三個散熱器的熱阻成正比。 它還表明，如果使用熱優化的PCB布局，散熱器需要一定的質量和導熱性才能顯著降低溫度。
25mm 和 60mm 散熱片 at 20在0A負載電流下，MOSFET的溫差為6°C，低於最初預期。
不超過 15在0A負載電流下，25mm和60mm散熱片之間的MOSFET溫差相對較低，只有2°C左右。 負載電流高於15在0A時，溫差最多增加約6°C。
這表明需要基於優點的散熱器選擇，以更好地平衡成本和熱效能改進。
具有裸露頂部焊盤和散熱器的MOSFET可實現與具有裸露底部焊盤的MOSFET相似的熱效能，該MOSFET安裝在熱優化PCB上，散熱器位於封裝頂部。 如果要最大限度地減少流入 PCB 的熱量，則頂部帶有裸露焊盤的 MOSFET 是正確的選擇，因為它們對安裝在封裝頂部的散熱器的熱阻最小。
所有測量都是一致的、可重複的，並且符合一般的理論預期。 這證明電氣和機械設定都正常可靠地執行。
當然，測試設定與實際應用相去甚遠，例如在帶有散熱器的定製鋁製外殼內，其中電源是複雜ECU的一部分。 但是，它解釋了不同引數的影響，例如散熱器的熱阻或間隙焊盤厚度對MOSFET溫度的影響。 它還清楚地表明，通過將散熱器安裝在熱源的頂部（在本例中為 MOSFET）或 PCB 的另一側（假設 PCB 布局經過熱優化，所有層上都有散熱孔和更大的銅面積以允許散熱流過 PCB），可以實現類似的效能。
如果要最大程度地減少流入 PCB 的熱量，則應使用連線到散熱器的 MOSFET，並帶有裸露的頂部焊盤。
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