ジャンクション温度 — CAE用語解説
ジャンクション温度
先生、ジャンクション温度ってパワー半導体でよく聞きますけど、何を指してるんですか？
定義
定義を教えてください。
ジャンクション温度（Tj）は、半導体チップ内部のPN接合部の温度のことだ。パワーMOSFETやIGBTの寿命と性能はTjで決まるから、データシートに必ず最大定格Tj(max)が記載されてる。SiデバイスならTj(max)=150〜175℃が一般的だよ。
チップの内部温度って直接測れるんですか？
直接測定は難しいから、ケース温度Tcを測定して、熱抵抗Rth(j-c)を使ってTj=Tc+P×Rth(j-c)で推定するのが実務的な方法。CAEなら3Dの熱解析でチップ内部の温度分布まで直接計算できるのがメリットだね。
熱解析における役割
CAEではどう解析するんですか？
パッケージの3Dモデルを作って、チップをジュール発熱する体積熱源として設定し、ヒートシンクや冷却条件を与えて定常or過渡の熱解析を回す。EVのインバータでは駆動パターンに応じた温度変動がパワーサイクル寿命を決めるから重要だよ。
過渡解析が必要なのはなぜですか？
例えば急な坂道を登るとインバータの電流が増えてTjが急上昇する。この温度スイングの大きさと回数で寿命が決まる（コフィン・マンソン則）。定常解析だけだと最悪ケースは分かるけど、寿命予測はできないんだ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
ジャンクション温度がパワエレの寿命を左右するんですね。設計段階でのCAE検証が重要だと分かりました。
SiC半導体ではTj(max)が200℃以上になるから冷却設計の自由度が広がる。次世代EVの注目分野だよ。
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