اهمیت مدیریت حرارتی IGBT

روند رشد فروش وسایل نقلیه جدید انرژی و وضعیت فعلی کمبود تراشه، همراه با نامشخص بودن روند اپیدمی آینده، عرضه بازار IGBT هنوز در وضعیت نسبتاً محدودی قرار دارد. همانند سایر دستگاه های قدرت، به منظور اطمینان از عملکرد کارآمد، ایمن و پایدار آن، فناوری مدیریت حرارتی برای ماژول IGBT مهمترین پیوند در طراحی و کاربرد محصولات جدید است.

IGBT چیست:

IGBT (ترانزیستور دوقطبی گیت عایق) نوعی دستگاه نیمه هادی قدرت است. نام چینی آن "ترانزیستور دوقطبی دروازه ایزوله" است که از BJT (ترانزیستور اتصال دوقطبی) و ماسفت (ترانزیستور اثر میدان گیت عایق) تشکیل شده است. به عنوان دستگاه اصلی تبدیل انرژی و کنترل توان، IGBT در صنعت الکترونیک قدرت "CPU" نامیده می شود.

مدیریت حرارتی برای ماژول های IGBT:

علل خرابی اکثر ماژول های نیمه هادی قدرت IGBT به گرما مربوط می شود. بنابراین، قابلیت اطمینان IGBT نیز به طور گسترده مورد توجه صنعت و دانشگاه قرار گرفته است و در حال حاضر به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده است. روش های مدیریت حرارتی برای ماژول های IGBT را می توان به مدیریت حرارتی داخلی و مدیریت حرارتی خارجی تقسیم کرد. در کاربردهای خاص، با توجه به ظرفیت گرمایی زیاد بین سیستم خنک کننده و بستر دستگاه نیمه هادی، فقط دمای آهسته در حال تغییر را می توان جبران کرد، بنابراین مدیریت حرارتی خارجی برای نوسانات دمای اتصال فرکانس پایین مناسب است. برای تغییر سریع دما، تنظیم پارامترهای الکتریکی مربوط به دما در سیستم، یعنی مدیریت حرارتی داخلی، در نظر گرفته شده است تا به طور مستقیم بر دمای محل اتصال تأثیر بگذارد.

مدیریت حرارتی داخلی:

ایده اصلی مدیریت حرارتی داخلی تغییر افت ماژول IGBT برای هموارسازی نوسانات دمای محل اتصال ناشی از نوسانات توان بار است. تاکنون، محققان بسیاری از استراتژی‌های مدیریت حرارتی فعال، از جمله تنظیم فرکانس سوئیچینگ، مقاومت شبکه، چرخه وظیفه، توان راکتیو چرخه‌ای و روتر توان را بررسی کرده‌اند و امکان‌سنجی آنها را به صورت تئوری و تجربی ثابت کرده‌اند.

مدیریت حرارتی خارجی:

روش های مدیریت حرارتی خارجی ماژول IGBT بیشتر برای جبران تغییر دمای محیط یا کنترل میانگین دمای محل اتصال استفاده می شود، در حالی که تحقیقات در مورد تغییر دمای اتصال صاف نسبتاً اندک است.

مشابه سایر دستگاه های قدرت، یک سیستم خنک کننده کارآمد، پایدار، راحت و فشرده برای طراحی دستگاه های IGBT برای اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار آنها اهمیت زیادی دارد. به خصوص با افزایش چگالی توان ماژول IGBT، محیط سخت کاربردی و بهبود قابلیت اطمینان و نیازهای عمر، برای ماژول IGBT، طراحی حرارتی و فناوری مدیریت حرارتی آن مهمترین پیوند در طراحی و کاربرد محصولات جدید است.