半導體結(jié)點（從IC中數(shù)以百萬計的晶體管到實現(xiàn)高亮度LED的大面積復合結(jié)點）可能由于不斷產(chǎn)生的熱而在早期發(fā)生故障。當特征尺寸縮小且電流要求提高時，這將成為一個非常嚴重的問題，甚至正常操作也可能聚積熱量，使結(jié)點溫度升高。溫度上升可能增加結(jié)點內(nèi)的缺陷數(shù)量，從而導致器件的性能下降、生命周期縮短。

　　因此，需要一種準確的溫度測量方法來測量半導體器件的溫度，以避免產(chǎn)生可能導致故障的高溫。有一種方法很簡單，即測量結(jié)點溫度。它可以使用常用測試和測量儀器，測量結(jié)果可被用來監(jiān)視特定器件的工作狀況。測量結(jié)點溫度的理想方法是在盡可能離熱源近的地方監(jiān)視器件溫度。流過半導體結(jié)點的電流產(chǎn)生熱，這些熱量經(jīng)過結(jié)點材料流向外部世界。

　　另一種方法是將溫度傳感器放在非常靠近半導體結(jié)點的位置，并且測量傳感器的輸出信號。隨著熱量流向外部區(qū)域，外部區(qū)域和傳感器的溫度升高。盡管這是一個很直接的過程，但由于傳感器尺寸有限，所以該方法具有許多物理上的限制。在很多情況下，傳感器本身比要測量的結(jié)點的尺寸大，這就會給系統(tǒng)增加大量的熱，同時帶來額外的測量誤差，從而降低測量準確度。因此，這種方法幾乎對大多數(shù)應用都沒有用。

　　圖1：在測試設(shè)置中，SMU被用來描述半導體的正向壓降與結(jié)點溫度的關(guān)系。

　　一種更好的解決方法是利用結(jié)點本身作為溫度傳感器。對大多數(shù)材料來說，結(jié)點正向壓降和結(jié)點溫度之間都存在密切的相關(guān)性。什么時候結(jié)點正向壓降與結(jié)點溫度呈非線性關(guān)系取決于結(jié)點的材料和設(shè)計。在溫度高達80°C至100°C的正常工作環(huán)境中，假設(shè)大多數(shù)材料的結(jié)點正向壓降與結(jié)點溫度為線性是安全的。非線性特性可以通過實驗方法來確定，即在更高的環(huán)境溫度下測量電壓，直到結(jié)點正向壓降與結(jié)點溫度為非線性。對于大多數(shù)器件而言，這種關(guān)系接近線性關(guān)系，可以用數(shù)學公式表達如下：

　　TJ=（m×VF）+T0 （1）

　　其中，TJ=結(jié)點溫度（單位：°C）；m=斜率（與器件相關(guān)的參數(shù)，單位：°C/V）；VF=正向壓降；T0=截距（與器件相關(guān)的參數(shù)，單位：°C）。

　　因此，在給定溫度下（TJ）下，半導體結(jié)點的正向壓降（VF）是一定的。如果我們在兩種不同的溫度下測量VF，則可以計算出某個結(jié)點的斜率（m）以及截距（T0）。由于這是一種線性關(guān)系，所以我們只需測量VF，就可以利用式（1）計算不同狀態(tài)下的結(jié)點溫度。

　　如果知道不同工作狀態(tài)和封裝的器件的TJ，我們就能夠計算出不同封裝類型和設(shè)計的熱參數(shù)，比如熱阻。這在設(shè)計特定工作條件以確保器件使用壽命最長時顯得尤為重要，因為熱效應是早期器件故障的主要原因。

　　圖2：四線測量方法能減少引腳電阻導致的誤差。