Fyzikální simulace chování integrovaných proudových senzorů

Abstract

Tato práce se věnuje problematice teplotních vlivů na proudové integrované senzory a celé systémy. Zaměřena je zejména na zkoumání teplotních gradientů. V práci je vytvořený model celého systému který je následně zkoumán elektro-teplotně-mechanickými simulacemi. Model je vytvořen pro systém s šesti vrstvou deskou plošného spoje a s dvou vrstvou deskou plošného spoje. V práci jsou rozebrány dva postupy jak celý systém odsimulovat. Hlavním výstupem je zkoumání teplotního rozložení a teplotního gradientu v oblastech čipu. Následně je zkoumán rozdíl vlivu kvality DPS na teplotní chování systému. Výsledky jsou potvrzeny laboratorním měřením. Dále jsou provedé mechanické simulace v závislosti na teplotě pro DPS s připojeným integrovaným obvodem. Nakonec jsou navrženy a odsimulovány 4 alternativní návrhy pro zlepšní teplotních parametrů během měření stejnosměrného či střídavého proudu vylepšením pomocí chladiče, změnami v pouzdře či ve vodivých částech.

This publication focuses on the problem of temperature effects on integrated current sensors and entire systems. It is mainly focused on the investigation of the temperature gradients. In the thesis, a model of the entire system is created, which is subsequently investigated by electro-thermal-mechanical simulations. The model is created for the six-layer and two-layer printed circuit boards. Two procedures for simulating the entire system are analyzed in the thesis. The main output is the examination of the temperature distribution and temperature gradient in the areas of the chip. Subsequently, the difference in the influence of PCB quality on the thermal behavior of the system is investigated. The results are confirmed by the laboratory measurements. Next, mechanical simulations are made for the PCB and connected IC. Finally, 4 alternative designs are designed and simulated to improve the temperature parameters during direct or alternating current measurement by improving with a cooler, changes in the package, or conductive parts. The pros and cons of the upgrades are then discussed.