電氣設計只是電子產品的開始，散熱是任何可靠設計都要考慮的重要部分。這篇有關散熱設計的文章對老練的工程師來說是溫故知新，對菜鳥級工程師來說則是一個新的概念。

半導體達不到100％的效率，功耗會以熱能形式散發和轉移。由于半導體是靠電能才能工作的器件，散熱無論在性能和產品使用壽命方面都起著重要作用。不管是模擬還是數字器件，情況都一樣。開關功耗與頻率有關，隨著半導體和電子產品速度的提升，功耗隨之增加。因此，了解器件會產生多少熱能以及如何有效散熱是很有裨益的。

我們在開始討論半導體結溫議題之前，需要先了解熱抗和熱阻這兩個概念。熱抗跟時間有關，而熱阻跟穩態工作有關。想象一下在電烤爐上給平底鍋加熱的情況。需要一段時間才會熱起來，對不對？半導體結溫也是一樣的道理。而熱量從半導體結散掉也需要一點時間。明白這個原理是避免器件被燒壞的關鍵。

功耗主要是由于同時存在電壓和電流的傳導、開關和瞬態動作所導致。功耗的單位是瓦特。電壓乘以電流等于功率（瓦特=伏特×安培）。計算一小段時間的功率，就能得出瞬態熱溫。然后計算出一段時間內的平均值，就可以得到半導體結的穩態溫升數值。

計算功耗是以瓦特為單位，而熱阻就是以每瓦特多少攝氏度（℃/W）來衡量。使用因子標簽方法，借用由Diodes公司提出的方法和數學公式，我們可以得到：

Rth（JX Θ ） = （Tj –Tx） / P

其中P是從半導體結流向“X”點的耗散功率（熱量）。理想情況下，在這個測量過程中，接近100％的功耗應該從結流向“X”點。該數值只取決于熱流路徑的物理屬性，而與功耗大小及該器件所在的電路板尺寸無關。

請注意，希臘字符“theta（θ）”是以℃/W表示的熱阻。借助維基百科來查證，我們可以看到熱導通路的熱阻無非就是一系列串聯的電阻，如圖1所示。

圖1：熱導通路的熱阻無非就是一系列串聯的電阻。

現在我們對通路上的溫升或溫降應該有了基本概念。當然，也有受到外部環境影響的情況，例如高環境溫度、空氣流動或窒塞，甚至周圍器件的發熱等。然而，這個公式還是可以讓我們了解半導體器件在某些點的溫度，這就可以解釋為什么表面貼裝器件不會直接焊接在印刷電路板（PCB）上。

在電氣分析中，電阻是不具有時變特性的組件。但是，從以上分析我們知道，半導體器件的阻抗是變化的。為了達到均衡電阻的目的，電氣工程師將電容與電阻并聯，由此產生指數曲線以抵消由簡單的數學公式計算出的電阻變化。從某種意義上說，我認為這是電氣工程師由于學不好那些煩人的熱力學課程而對機械工程師的報復。

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