Η σημασία της θερμικής διαχείρισης IGBT
Η τάση αύξησης των πωλήσεων νέων ενεργειακών οχημάτων και η τρέχουσα κατάσταση έλλειψης τσιπ, σε συνδυασμό με την αβεβαιότητα της μελλοντικής επιδημικής τάσης, η προσφορά IGBT στην αγορά εξακολουθεί να βρίσκεται σε σχετικά στενή κατάσταση. Όπως και άλλες συσκευές ισχύος, προκειμένου να διασφαλιστεί η αποτελεσματική, ασφαλής και σταθερή λειτουργία της, η τεχνολογία θερμικής διαχείρισης για τη μονάδα IGBT είναι ο σημαντικότερος κρίκος στο σχεδιασμό και την εφαρμογή νέων προϊόντων.
Τι είναι το IGBT:
Το IGBT (μονωμένο διπολικό τρανζίστορ πύλης) είναι ένα είδος ηλεκτρικής συσκευής ημιαγωγών. Η κινεζική του ονομασία είναι "μονωμένο διπολικό τρανζίστορ πύλης", το οποίο αποτελείται από BJT (διπολικό τρανζίστορ διασταύρωσης) και MOSFET (τρανζίστορ εφέ πεδίου μονωμένης πύλης). Ως η βασική συσκευή ισχύος για τη μετατροπή ενέργειας και τον έλεγχο ισχύος, το IGBT ονομάζεται "CPU" στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ισχύος.
Θερμική διαχείριση για μονάδες IGBT:
Οι αιτίες αστοχίας των περισσότερων μονάδων ημιαγωγών ισχύος IGBT σχετίζονται με τη θερμότητα. Ως εκ τούτου, η αξιοπιστία του IGBT έχει επίσης προβληματιστεί ευρέως από τη βιομηχανία και τον ακαδημαϊκό κόσμο και έχει γίνει ένα ερευνητικό hotspot επί του παρόντος. Οι μέθοδοι θερμικής διαχείρισης για μονάδες IGBT μπορούν να χωριστούν σε εσωτερική θερμική διαχείριση και εξωτερική θερμική διαχείριση. Σε συγκεκριμένες εφαρμογές, λόγω της μεγάλης θερμικής χωρητικότητας μεταξύ του συστήματος ψύξης και του υποστρώματος της συσκευής ημιαγωγών, μπορεί να αντισταθμιστεί μόνο η αργά μεταβαλλόμενη θερμοκρασία, επομένως η εξωτερική θερμική διαχείριση είναι κατάλληλη για διακυμάνσεις θερμοκρασίας συνδέσμου χαμηλής συχνότητας. Για την ταχεία μεταβολή της θερμοκρασίας, θεωρείται η προσαρμογή των ηλεκτρικών παραμέτρων που σχετίζονται με τη θερμοκρασία στο σύστημα, δηλαδή η εσωτερική θερμική διαχείριση, ώστε να επηρεάζεται άμεσα η θερμοκρασία της διασταύρωσης.
Εσωτερική θερμική διαχείριση:
Η κύρια ιδέα της εσωτερικής θερμικής διαχείρισης είναι να αλλάξει η απώλεια της μονάδας IGBT για να εξομαλύνει τη διακύμανση της θερμοκρασίας της διασταύρωσης που προκαλείται από τη διακύμανση ισχύος φορτίου. Μέχρι στιγμής, οι μελετητές έχουν εξερευνήσει πολλές στρατηγικές ενεργού θερμικής διαχείρισης, συμπεριλαμβανομένης της προσαρμογής της συχνότητας μεταγωγής, της αντίστασης δικτύου, του κύκλου λειτουργίας, της κυκλικής αέργου ισχύος και του δρομολογητή ισχύος, και έχουν αποδείξει τη σκοπιμότητά τους θεωρητικά και πειραματικά.
Εξωτερική θερμική διαχείριση:
Οι μέθοδοι εξωτερικής θερμικής διαχείρισης της μονάδας IGBT χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον για την αντιστάθμιση της αλλαγής της θερμοκρασίας περιβάλλοντος ή τον έλεγχο της μέσης θερμοκρασίας διασταύρωσης, ενώ η έρευνα για την ομαλή αλλαγή θερμοκρασίας διασταύρωσης είναι σχετικά μικρή.
Παρόμοια με άλλες συσκευές ισχύος, ένα αποτελεσματικό, σταθερό, βολικό και συμπαγές σύστημα ψύξης έχει μεγάλη σημασία για τη σχεδίαση των συσκευών IGBT ώστε να διασφαλίζεται η ασφαλής και σταθερή λειτουργία τους. Ειδικά με την αύξηση της πυκνότητας ισχύος της μονάδας IGBT, το σκληρό περιβάλλον εφαρμογής και τη βελτίωση των απαιτήσεων αξιοπιστίας και διάρκειας ζωής, για τη μονάδα IGBT, ο θερμικός σχεδιασμός και η τεχνολογία διαχείρισης θερμότητας είναι ο πιο σημαντικός κρίκος στο σχεδιασμό και την εφαρμογή νέων προϊόντων.
