溫度影響電子元件的許多參數(shù)。最重要的因素之一是材料的電阻，它隨溫度而變化。一些元件的電容量、熱噪聲率以及許多其他元件也會發(fā)生變化。忽略溫度的影響可能會導(dǎo)致仿真結(jié)果不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致電子設(shè)計(jì)在實(shí)際甚至關(guān)鍵操作條件下無法按預(yù)期運(yùn)行。溫度仿真在多種應(yīng)用中至關(guān)重要，例如汽車電子產(chǎn)品，用于評估電子電路在極端溫度下的運(yùn)行；航空航天，用于模擬電路在溫度變化較大的環(huán)境中的行為；或者更重要的是，電力電子產(chǎn)品，用于分析耗散和熱對功率器件的影響。
　　使用 LTspice 進(jìn)行溫度管理
　　LTspice 提供了多種在模擬中管理溫度的方法：
　　配置所有組件的全局溫度
　　配置每個電子元件的溫度
　　在全局環(huán)境溫度的情況下，有一個特定的 SPICE 指令允許用戶為整個模擬指定恒定的環(huán)境溫度。該指令是：
　　用戶可以在其中指定模擬的環(huán)境溫度。圖 1 中的第一個電路圖顯示了簡單晶體管電路的解決方案?；鶚O電阻的值將集電極輸出設(shè)置為 VCC/2。在電路中，該指令脫穎而出：
　　.溫度12
　　它將所有電子元件的模擬溫度設(shè)置為 12°C。晶體管 Q1 在其內(nèi)部模型中包含許多熱管理參數(shù)，并且它們考慮了 TEMP 指令。
　
　　圖 1：不同溫度下簡單晶體管放大器的電路圖。注意 .TEMP 指令
　　用戶可以嘗試不同的溫度值，各種模擬返回以下電壓和集電極電流值。改變指令的值就足以模擬不同的溫度。通過更改特定指令中的溫度參數(shù)，用戶可以根據(jù)新的熱條件重新計(jì)算器件模型。以電壓和集電極電流表示的仿真結(jié)果提供了有關(guān)器件電氣特性隨溫度變化而變化的寶貴信息，使我們能夠評估熱對電路整體性能的影響。
　　　從表中可以看出，溫度升高會導(dǎo)致集電極電流增加和輸出電壓下降。這種行為稱為“雪崩效應(yīng)”，可能對晶體管有害。如果電流增加到不受控制的值，晶體管可能會被損壞。要獲得更精確的電流和電壓與溫度的關(guān)系圖，只需從電路圖中刪除 .TEMP 指令并添加以下兩個其他指令：　　該指令允許以 1°C 為步長處理 -20°C 至 +120°C 之間的所有溫度。電壓和電流圖如圖 2 所示，并且高度依賴于溫度。 X 軸顯示 -20° C 至 +120° C 之間的溫度范圍。

　　圖2：集電極電壓和集電極電流隨溫度變化的趨勢
　　使用電阻器時，默認(rèn)情況下它們是理想元件，不會隨溫度改變其特性。圖 3 顯示了為電阻器供電的電池示意圖。與前面的示例一樣，仿真是在 -20° C 和 +120° C 之間的溫度范圍內(nèi)執(zhí)行的。在不添加任何參數(shù)的情況下進(jìn)行仿真，電流曲線（以及所有其他結(jié)果）是平坦的（請參見上面的第一張圖） ）。使用技巧，可以將溫度分配給設(shè)備或組件。在示例中，電阻器在 27°C 時為 330 歐姆，這是 LTspice 的默認(rèn)溫度。為電阻器分配溫度系數(shù) tc=0.00005，并為組件指定以下值：
　　330 TC=0.00005
　　電阻器具有與溫度相關(guān)的熱行為及其電阻特性變化?，F(xiàn)在，電阻器上的電流減少，因?yàn)闇囟壬咭矔黾与娮瑁▍⒁娤旅娴牡诙垐D）。執(zhí)行必要的計(jì)算后，電阻器在 -20°C 溫度下的阻值約為 329,224 歐姆，在 50°C 溫度下約為 330,379 歐姆，在 120°C 溫度下約為 331,534 歐姆。這些變化并不顯著，但它們可以對電力應(yīng)用產(chǎn)生重大影響。電氣圖的網(wǎng)表如下：
　　* 溫度
　　V1 N001 0 24V
　　R1 N001 0 330 tc=0.00005
　　.op
　　.step temp -20 120 1
　　.backanno　　通過這種方法，可以模擬 PT100 或其他溫度傳感器的行為。 TC 是溫度系數(shù)，表示參考溫度每升高一攝氏度電阻的百分比變化。正值表示電阻隨溫度升高而增加，負(fù)值表示電阻隨溫度降低。此外，TC1和TC2是一階和二階校正系數(shù)，用于更準(zhǔn)確地模擬電阻隨溫度的非線性變化，特別是在較寬的溫度范圍內(nèi)。

　　圖 3：電池在不同溫度下為電阻器供電
　　SOAtherm 型號
　　在設(shè)計(jì)電源電路時，檢查 MOSFET 的最高溫度非常重要，為此必須監(jiān)控結(jié)溫，即半導(dǎo)體的真實(shí)溫度。這與組件“容器”的溫度相反，并且略低于第一個。與 LTspice 一起分發(fā)的 SOAtherm 模型允許設(shè)計(jì)人員直接在電路仿真中監(jiān)控某些組件的溫度，從而簡化了設(shè)計(jì)人員的工作。 SOAtherm 模型可以預(yù)測 MOSFET 的溫度，而不影響電路仿真的電氣行為。
　　溫度讀取的執(zhí)行方式與電氣讀取的方式相同，不同之處在于 SOAtherm 組件上讀取的電壓實(shí)際上是以攝氏度表示的溫度值。通常，您只能使用 SOAtherm-NMOS 符號來檢查 MOSFET 的溫度，不需要額外的散熱器或其他熱模型。然而，在某些關(guān)鍵應(yīng)用中，散熱器 (SOAthern-HeatSink) 的存在可能是必要的。 SOAtherm-NMOS符號允許用戶包含MOSFET；在設(shè)計(jì)階段，需要將電子元件的模型拖到其中。要使用 SOAtherm-HeatSink 模型，您必須將其連接到 SOAtherm-NMOS 符號的 Tc 引腳。
　　在圖 4 中，描繪了包含功率負(fù)載的兩個電氣圖、由 MOSFET 表示的電子開關(guān)、負(fù)載的電源電壓以及 MOSFET 柵極的電源電壓，其任務(wù)是使其導(dǎo)通。該仿真在環(huán)境溫度 27°C 的情況下在 360 秒的瞬態(tài)內(nèi)進(jìn)行。上圖顯示了不使用散熱器的解決方案。相反，第二種方案具有鋁制散熱器，與MOSFET的接觸面積為100 mm 2，體積為4000 mm 3。
　　圖 4：使用 SOAtherm 模型的兩個靜態(tài)電源電路圖。
　　圖 4：使用 SOAtherm 模型的兩個靜態(tài)電源電路圖
　　結(jié)溫的仿真和分析如圖5所示。不帶散熱器的MOSFET結(jié)在運(yùn)行6分鐘后達(dá)到約45°C的平衡溫度，而帶散熱器的MOSFET結(jié)達(dá)到約31°C的溫度在同一時間之后。散熱器的存在對于電力電子元件的充分工作始終是必需的，并且它們需要與周圍環(huán)境進(jìn)行高熱交換以避免其因高溫而被破壞。
　　請注意，模擬器提供以伏特表示的溫度測量值，但它們在所有方面都是熱測量值，以攝氏度表示。負(fù)責(zé)此類測量的變量位于 Tc 和 Tj 引腳附近。將散熱器材料從鋁替換為銅會稍微改變其熱行為。由于 SiC MOSFET 具有非常低的 Rds(ON)，因此與近 800 W 的負(fù)載功耗相比，其功耗極低，約為幾百毫瓦。改變電路的工作和電氣條件（負(fù)載阻抗、電源電壓、MOSFET 類型、散熱器尺寸和材料、環(huán)境溫度）將因此改變所有最終結(jié)果。