每當(dāng)您需要在PCB布局中放置參考電壓時(shí)，它都必須對溫度波動和外部噪聲具有超穩(wěn)定性。基準(zhǔn)電壓源的漂移會產(chǎn)生較小的電壓誤差，這在某些精密測量系統(tǒng)以及精密穩(wěn)壓器和高分辨率轉(zhuǎn)換器中是無法接受的。參考電壓電路有一個(gè)特定的量，該量定義了溫度循環(huán)如何影響參考電壓，這就是所謂的熱滯。

對于半導(dǎo)體部件，僅由于半導(dǎo)體器件的平面結(jié)構(gòu)，不可避免地存在熱滯后現(xiàn)象。盡管不能完全防止熱滯現(xiàn)象，但是可以通過在將產(chǎn)品部署到最終環(huán)境之前進(jìn)行適當(dāng)?shù)腜CB安裝和電氣測試來抑制它。這是導(dǎo)致熱滯現(xiàn)象的原因，以及在準(zhǔn)備部署新解決方案時(shí)如何消除熱滯現(xiàn)象。

什么是熱滯回？

從技術(shù)上講，由于某些變量或系統(tǒng)參數(shù)（包括溫度和隨溫度變化的量）的變化，任何可物理測量的量在測量過程中都會顯示出滯后現(xiàn)象。通常用含防凍蛋白/糖蛋白的溶液中冰晶的凝固點(diǎn)和熔點(diǎn)的分離來討論熱滯，其中隨著溶液溫度在極限值之間循環(huán)，凝固溫度和熔化溫度將略有變化。從概念上講，可以將熱磁滯與磁滯進(jìn)行比較，其中循環(huán)的磁場會留下一些剩余磁化強(qiáng)度。

電路中的熱滯回

在電子產(chǎn)品中，熱滯現(xiàn)象用于描述參考電壓的精度。這些是精密電路和設(shè)備，用于為某些其他電路中的電壓測量提供穩(wěn)定的比較。需要穩(wěn)定參考電壓的一些電路和組件是：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）：這兩個(gè)電路使用參考電壓來設(shè)置量化值。

低壓差（LDO）調(diào)節(jié)器：基準(zhǔn)電壓用作誤差放大器的一個(gè)輸入，以檢測調(diào)節(jié)器的輸出電壓何時(shí)下降得太低。然后，誤差放大器對MOSFET進(jìn)行調(diào)制，以將輸出電壓校正為所需值。

比較器：基準(zhǔn)電壓源為比較器的高和低閾值及其自身的開關(guān)滯后提供了基礎(chǔ)。這可以由電池，齊納二極管或硅帶隙基準(zhǔn)源提供。

正式定義

熱滯現(xiàn)象的形式正式定義為在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)器件循環(huán)之前和之后，環(huán)境溫度（+25°C）下輸出電壓的變化。電壓基準(zhǔn)電路中的熱滯通常以ppm /°C為單位進(jìn)行測量。這是輸出參考電壓由于在間隔ΔT內(nèi)的溫度循環(huán)而變化的量。實(shí)際上，當(dāng)溫度在整個(gè)ΔT內(nèi)循環(huán)時(shí)，這是參考電壓電路輸出電壓的永久變化。

如果器件在其低溫額定值和高溫額定值之間循環(huán)（例如，許多組件的溫度范圍為-40°C至125°C），則對于典型的帶隙基準(zhǔn)電壓電路，輸出的總變化可達(dá)到?1 mV。正確安裝在PCB上的高精度電路在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)的遲滯值可低至?105 ppm。注意，即使電路的溫度保持恒定，在這些電路中也會發(fā)生長期漂移。

LDO穩(wěn)壓器中使用的參考電壓中的熱滯示例測量。

什么引起熱滯后？

熱滯是由溫度循環(huán)過程中累積在半導(dǎo)體管芯上的機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生的。應(yīng)力分布以及如何從器件釋放應(yīng)力取決于芯片先前是否處于較高或較低的溫度，以及器件中過去的應(yīng)力歷史。由于熱膨脹和收縮，應(yīng)力在模具上的不同位置累積并凝固。

一旦帶有參考電壓電路的設(shè)備脫離生產(chǎn)線，通常會在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)行簡短測試。接下來發(fā)生的事情可能會在半導(dǎo)體管芯上施加壓力，并導(dǎo)致參考電壓電路的輸出以下列方式發(fā)生變化：

包裝過程中的加熱和冷卻：將模具放置在包裝中時(shí)，將其裝入高溫的環(huán)氧包裝中。然后包裝冷卻并返回到環(huán)境溫度。在此過程中，應(yīng)力將積聚在模具上。

組裝過程中的焊接：波峰焊需要將設(shè)備加熱到高溫并保持一段時(shí)間。冷卻后，模具中會積累一些應(yīng)力。手工焊接不會將整個(gè)設(shè)備加熱到導(dǎo)致大量應(yīng)力累積的程度。

工作期間發(fā)熱：當(dāng)設(shè)備在PCB上工作時(shí)，溫度不可避免發(fā)生變化。熱量可能從板上的其他組件或外部環(huán)境流向參考電壓電路。

在容易產(chǎn)生熱滯的部件周圍放置切口槽是增加部件下方的基板的剛度的一種方法。另外，將設(shè)備放置在遠(yuǎn)離PCB中心的位置。兩種方法均已通過實(shí)驗(yàn)證明可減少應(yīng)力積累和產(chǎn)生的熱滯后現(xiàn)象。

板邊緣提供了一個(gè)較硬的安裝表面，可防止由于熱滯而導(dǎo)致輸出電壓變化。

最后，為了減輕管芯中的應(yīng)力并迫使參考電壓電路穩(wěn)定到其長期輸出，可以在組裝的PCB運(yùn)行時(shí)重復(fù)循環(huán)該電路。這可能需要多個(gè)周期，但是一些組件制造商對參考電壓的測量顯示，在重復(fù)循環(huán)之后，磁滯窗口會隨著時(shí)間的流逝而減小。
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