ระบบการจัดการความร้อน IGBT

แนวโน้มการเติบโตของยอดขายรถยนต์พลังงานใหม่และสถานการณ์การขาดแคลนชิปในปัจจุบัน ประกอบกับความไม่แน่นอนของแนวโน้มการแพร่ระบาดในอนาคต อุปทานในตลาดของ IGBT ยังอยู่ในสถานะที่ค่อนข้างคับแคบ เช่นเดียวกับอุปกรณ์จ่ายไฟอื่นๆ เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานมีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และมีเสถียรภาพ เทคโนโลยีการจัดการระบายความร้อนสำหรับโมดูล IGBT ถือเป็นส่วนเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในการออกแบบและการใช้งานผลิตภัณฑ์ใหม่

IGBT คืออะไร:

IGBT (ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์เกทหุ้มฉนวน) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังชนิดหนึ่ง ชื่อภาษาจีนของมันคือ "ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์เกตแบบหุ้มฉนวน" ซึ่งประกอบด้วย BJT (ทรานซิสเตอร์แบบแยกสองขั้ว) และ MOSFET (ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามเกตแบบหุ้มฉนวน) ในฐานะอุปกรณ์พลังงานหลักในการแปลงพลังงานและการควบคุมพลังงาน IGBT เรียกว่า "CPU" ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์กำลัง

การจัดการระบายความร้อนสำหรับโมดูล IGBT:

สาเหตุความล้มเหลวของโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลัง IGBT ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความร้อน ดังนั้นความน่าเชื่อถือของ IGBT จึงเป็นข้อกังวลอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษา และกลายเป็นจุดสนใจด้านการวิจัยในปัจจุบัน วิธีการจัดการระบายความร้อนสำหรับโมดูล IGBT สามารถแบ่งออกเป็นการจัดการระบายความร้อนภายในและการจัดการระบายความร้อนภายนอก ในการใช้งานเฉพาะ เนื่องจากความจุความร้อนขนาดใหญ่ระหว่างระบบทำความเย็นและซับสเตรตของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ จึงสามารถชดเชยเฉพาะอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ เท่านั้น ดังนั้นการจัดการระบายความร้อนภายนอกจึงเหมาะสำหรับความผันผวนของอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อความถี่ต่ำ สำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วถือเป็นการปรับพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิในระบบนั่นคือการจัดการความร้อนภายในให้ส่งผลโดยตรงต่ออุณหภูมิจุดเชื่อมต่อ

การจัดการระบายความร้อนภายใน:

แนวคิดหลักของการจัดการระบายความร้อนภายในคือการเปลี่ยนแปลงการสูญเสียของโมดูล IGBT เพื่อให้ความผันผวนของอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อที่เกิดจากความผันผวนของพลังงานโหลดราบรื่นขึ้น จนถึงตอนนี้ นักวิชาการได้สำรวจกลยุทธ์การจัดการความร้อนที่ใช้งานอยู่มากมาย รวมถึงการปรับความถี่การสวิตชิ่ง ความต้านทานของกริด รอบการทำงาน พลังงานปฏิกิริยาแบบไซคลิก และเราเตอร์กำลัง และพิสูจน์ความเป็นไปได้ทั้งทางทฤษฎีและเชิงทดลอง

การจัดการระบายความร้อนภายนอก:

วิธีการจัดการความร้อนภายนอกของโมดูล IGBT ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบหรือควบคุมอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อโดยเฉลี่ย ในขณะที่การวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อที่ราบรื่นนั้นมีค่อนข้างน้อย

เช่นเดียวกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เสถียร สะดวก และกะทัดรัดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบอุปกรณ์ IGBT เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและมีเสถียรภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของพลังงานโมดูล IGBT สภาพแวดล้อมการใช้งานที่รุนแรง และการปรับปรุงความน่าเชื่อถือและความต้องการอายุการใช้งาน สำหรับโมดูล IGBT การออกแบบการระบายความร้อนและเทคโนโลยีการจัดการความร้อนคือการเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในการออกแบบและการใช้งานผลิตภัณฑ์ใหม่