IGBT lämmönhallintajärjestelmä
Uusien energiaajoneuvojen myynnin kasvutrendi ja nykyinen sirupulatilanne yhdistettynä tulevan epidemiatrendin epävarmuuteen IGBT:n markkinatarjonta on edelleen suhteellisen tiukka. Muiden teholaitteiden tapaan IGBT-moduulin lämmönhallintatekniikka on sen tehokkaan, turvallisen ja vakaan toiminnan varmistamiseksi tärkein linkki uusien tuotteiden suunnittelussa ja soveltamisessa.
Mikä on IGBT:
IGBT (insulated gate bipolar transistor) on eräänlainen tehopuolijohdelaite. Sen kiinalainen nimi on "insulated gate bipolary transistor", joka koostuu BJT:stä (bipolaarinen risteystransistor) ja MOSFET (eristetty gate kenttäefektitransistor). Energian muuntamisen ja tehonsäädön ydinvoimalaitteena IGBT:tä kutsutaan tehoelektroniikkateollisuudessa "CPU:ksi".
Lämmönhallinta IGBT-moduuleille:
Useimpien IGBT-tehopuolijohdemoduulien vikojen syyt liittyvät lämpöön. Siksi IGBT:n luotettavuus on ollut laajalti huolissaan myös teollisuudessa ja tiedemaailmassa, ja siitä on tullut tällä hetkellä tutkimuksen hotspot. IGBT-moduulien lämmönhallintamenetelmät voidaan jakaa sisäiseen lämmönhallintaan ja ulkoiseen lämmönhallintaan. Tietyissä sovelluksissa jäähdytysjärjestelmän ja puolijohdelaitteen substraatin välisen suuren lämpökapasiteetin vuoksi vain hitaasti muuttuva lämpötila voidaan kompensoida, joten ulkoinen lämmönhallinta sopii matalataajuisiin liitoslämpötilan vaihteluihin. Nopeaa lämpötilanmuutosta varten ajatellaan säätävän järjestelmän lämpötilaan liittyviä sähköisiä parametreja, eli sisäistä lämmönhallintaa, vaikuttamaan suoraan liitoslämpötilaan.
Sisäinen lämmönhallinta:
Sisäisen lämmönhallinnan pääideana on muuttaa IGBT-moduulin häviötä kuormituksen tehonvaihtelun aiheuttaman liitoslämpötilan vaihtelun tasoittamiseksi. Toistaiseksi tutkijat ovat tutkineet monia aktiivisia lämmönhallintastrategioita, mukaan lukien kytkentätaajuuden, verkon resistanssin, käyttösuhteen, syklisen loistehon ja tehoreitittimen säätö, ja osoittaneet niiden toteutettavuuden teoreettisesti ja kokeellisesti.
Ulkoinen lämmönhallinta:
IGBT-moduulin ulkoisia lämmönhallintamenetelmiä käytetään enimmäkseen ympäristön lämpötilan muutoksen kompensoimiseen tai keskimääräisen liitoslämpötilan säätelyyn, kun taas tasaisen liitoksen lämpötilan muutoksen tutkimusta on suhteellisen vähän.
Muiden teholaitteiden tapaan tehokkaalla, vakaalla, kätevällä ja kompaktilla jäähdytysjärjestelmällä on suuri merkitys IGBT-laitteiden suunnittelussa niiden turvallisen ja vakaan toiminnan varmistamiseksi. Erityisesti IGBT-moduulin tehotiheyden lisääntymisen, ankaran sovellusympäristön sekä luotettavuuden ja käyttöiän vaatimusten paranemisen myötä IGBT-moduulin lämpösuunnittelu ja lämmönhallintatekniikka ovat tärkein linkki uusien tuotteiden suunnittelussa ja soveltamisessa.
