Systém IGBT Thermal Management

Trend růstu prodeje nových energetických vozidel a současná situace s nedostatkem čipů spolu s nejistotou budoucího epidemického trendu je tržní nabídka IGBT stále v relativně napjatém stavu. Podobně jako u jiných energetických zařízení je pro zajištění jejich efektivního, bezpečného a stabilního provozu technologie tepelného managementu pro IGBT modul nejdůležitějším článkem při návrhu a aplikaci nových produktů.

Co je IGBT:

IGBT (bipolární tranzistor s izolovaným hradlem) je druh výkonového polovodičového zařízení. Jeho čínský název je „bipolární tranzistor s izolovaným hradlem“, který se skládá z BJT (bipolární přechodový tranzistor) a MOSFET (tranzistor s izolovaným hradlovým polem). Jako hlavní napájecí zařízení pro přeměnu energie a řízení výkonu se IGBT v průmyslu výkonové elektroniky nazývá „CPU“.

Tepelný management pro IGBT moduly:

Příčiny selhání většiny výkonových polovodičových modulů IGBT souvisí s teplem. Spolehlivost IGBT je proto také široce znepokojena průmyslem a akademickou obcí a v současnosti se stala aktivním bodem výzkumu. Metody tepelného managementu pro IGBT moduly lze rozdělit na interní tepelný management a externí tepelný management. Ve specifických aplikacích lze díky velké tepelné kapacitě mezi chladicím systémem a substrátem polovodičového zařízení kompenzovat pouze pomalu se měnící teplotu, takže externí tepelný management je vhodný pro nízkofrekvenční kolísání teploty přechodu. Pro rychlou změnu teploty se uvažuje o úpravě elektrických parametrů souvisejících s teplotou v systému, tj. s vnitřním tepelným managementem, aby přímo ovlivnily teplotu přechodu.

Vnitřní tepelný management:

Hlavní myšlenkou interního tepelného managementu je změnit ztrátu IGBT modulu tak, aby se vyrovnalo kolísání teploty přechodu způsobené kolísáním výkonu zátěže. Dosud vědci prozkoumali mnoho aktivních strategií tepelného managementu, včetně úpravy spínací frekvence, odporu sítě, pracovního cyklu, cyklického jalového výkonu a směrovače výkonu, a teoreticky a experimentálně prokázali jejich proveditelnost.

Externí tepelný management:

Metody externího tepelného managementu modulu IGBT se většinou používají ke kompenzaci změny okolní teploty nebo řízení průměrné teploty přechodu, zatímco výzkum plynulých změn teploty přechodu je relativně malý.

Podobně jako u jiných energetických zařízení má účinný, stabilní, pohodlný a kompaktní chladicí systém velký význam pro konstrukci zařízení IGBT, aby byl zajištěn jejich bezpečný a stabilní provoz. Zejména se zvýšením hustoty výkonu IGBT modulů, náročným aplikačním prostředím a zlepšením požadavků na spolehlivost a životnost je pro IGBT modul, jeho tepelný design a technologie tepelného managementu nejdůležitějším článkem při navrhování a aplikaci nových produktů.