A semi-analytical and numerical model of thermal conduction of a transistor using the thermal quadrupoles method

A semi-analytical thermal model of a MOSFET in unsteady regime is presented. It allows the calculation of the temperature of the top surface of the device from the temperature on the bottom surface and the heat flux on the top surface. The thermal quadrupole method coupled to a spectrum conversion is used to manage the interfaces between the different layers of the device. For a two-dimensional geometry, the comparison of the results of the semi-analytical model with numerical results (under COMSOL Multiphysics) shows a maximum deviation lower than 0.1 K for a 45 K temperature variation and allows an inter-validation of the models.

Un modèle thermique semi-analytique d’un transistor MOSFET en régime instationnaire est présenté. Il permet le calcul de la température de la face supérieure du composant à partir de celle sur la face inférieure et du flux de chaleur sur la face supérieure. La méthode des quadripôles thermiques est employée et une conversion de spectre est utilisée pour gérer les interfaces entre les différentes couches du composant. Pour une géométrie bidimensionnelle, la comparaison des résultats du modèle semi-analytique à des résultats numériques (sous COMSOL Multiphysics) montre un écart maximal inférieur à 0.1 K pour une dynamique de 45 K en 80 secondes et permet une inter-validation des modèles.

Heat conduction Junction temperature thermal quadrupoles MOSFET

Conduction température de jonction quadripôles thermiques MOSFET