การจัดการความร้อน IGBT

แนวโน้มการเติบโตของยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่และสถานการณ์ปัจจุบันของการขาดแคลนชิป ประกอบกับความไม่แน่นอนของแนวโน้มการแพร่ระบาดในอนาคต อุปทานในตลาดของ IGBT ยังคงอยู่ในสภาวะที่ค่อนข้างตึงตัว เช่นเดียวกับอุปกรณ์จ่ายไฟอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานมีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และมีเสถียรภาพ เทคโนโลยีการจัดการระบายความร้อนสำหรับโมดูล IGBT เป็นลิงค์ที่สำคัญที่สุดในการออกแบบและการใช้ผลิตภัณฑ์ใหม่

IGBT คืออะไร:

IGBT (ทรานซิสเตอร์สองขั้วเกตหุ้มฉนวน) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังชนิดหนึ่ง ชื่อภาษาจีนของมันคือ "ทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบเกทหุ้มฉนวน" ซึ่งประกอบด้วย BJT (ทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก) และ MOSFET (ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ฟิลด์เกตแบบหุ้มฉนวน) ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าหลักของการแปลงพลังงานและการควบคุมพลังงาน IGBT เรียกว่า "CPU" ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

การจัดการความร้อนสำหรับโมดูล IGBT:

สาเหตุความล้มเหลวของโมดูลเซมิคอนดักเตอร์พลังงาน IGBT ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความร้อน ดังนั้น ความน่าเชื่อถือของ IGBT จึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากภาคอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษา และได้กลายเป็นจุดสนใจในการวิจัยในปัจจุบัน วิธีการจัดการระบายความร้อนสำหรับโมดูล IGBT สามารถแบ่งออกเป็นการจัดการระบายความร้อนภายในและการจัดการระบายความร้อนภายนอก ในการใช้งานเฉพาะ เนื่องจากความจุความร้อนสูงระหว่างระบบทำความเย็นและซับสเตรตของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ มีเพียงอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงช้าเท่านั้นที่สามารถชดเชยได้ ดังนั้นการจัดการระบายความร้อนภายนอกจึงเหมาะสำหรับความผันผวนของอุณหภูมิทางแยกความถี่ต่ำ สำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ถือเป็นการปรับพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิในระบบ นั่นคือ การจัดการระบายความร้อนภายใน ให้ส่งผลโดยตรงต่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ

การจัดการความร้อนภายใน:

แนวคิดหลักของการจัดการระบายความร้อนภายในคือการเปลี่ยนการสูญเสียของโมดูล IGBT เพื่อให้ความผันผวนของอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อราบรื่นซึ่งเกิดจากความผันผวนของกำลังโหลด จนถึงตอนนี้ นักวิชาการได้สำรวจกลยุทธ์การจัดการระบายความร้อนเชิงรุกมากมาย รวมถึงการปรับความถี่สวิตชิ่ง ความต้านทานของกริด รอบการทำงาน พลังงานรีแอกทีฟแบบวนซ้ำ และเราเตอร์พลังงาน และพิสูจน์ความเป็นไปได้ทั้งทางทฤษฎีและเชิงทดลอง

การจัดการระบายความร้อนภายนอก:

วิธีการจัดการความร้อนภายนอกของโมดูล IGBT ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบหรือควบคุมอุณหภูมิเฉลี่ยของจุดเชื่อมต่อ ในขณะที่การวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อแบบเรียบมีค่อนข้างน้อย

เช่นเดียวกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เสถียร สะดวก และกะทัดรัดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบอุปกรณ์ IGBT เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและเสถียร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความหนาแน่นของพลังงานโมดูล IGBT เพิ่มขึ้น สภาพแวดล้อมการใช้งานที่รุนแรง และการปรับปรุงข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งาน สำหรับโมดูล IGBT การออกแบบการระบายความร้อนและเทคโนโลยีการจัดการระบายความร้อนคือจุดเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในการออกแบบและการใช้งานผลิตภัณฑ์ใหม่