IGBT jaudas moduļa termiskais risinājums
IGBT kā jauna veida jaudas pusvadītāju ierīce spēlē nozīmīgu lomu tādās jaunās jomās kā dzelzceļa tranzīts, jauni enerģijas transportlīdzekļi un viedie tīkli. Pārmērīgas temperatūras izraisītais termiskais spriegums var izraisīt IGBT jaudas moduļu atteici. Šajā gadījumā saprātīga siltuma izkliedes konstrukcija un netraucēti siltuma izkliedes kanāli var efektīvi samazināt moduļa iekšējo siltumu, tādējādi izpildot moduļa veiktspējas prasības. Tāpēc IGBT jaudas moduļu stabilitāti nevar sasniegt bez labas siltuma pārvaldības.
Transportlīdzekļa klases IGBT jaudas moduļos siltuma izkliedēšanai parasti tiek izmantota šķidruma dzesēšana, ko tālāk iedala netiešā šķidruma dzesēšanā un tiešā šķidruma dzesēšanā. Netiešai šķidruma dzesēšanai tiek izmantots līdzenas dibena dzesēšanas substrāts ar siltumvadošas silikona smērvielas slāni, kas pārklāts uz pamatnes un cieši piestiprināts pie šķidruma dzesēšanas plāksnes. Pēc tam dzesēšanas šķidrums tiek izvadīts caur šķidruma dzesēšanas plāksni, un dzesēšanas ceļš ir: mikroshēmas DBC substrāta plakana dibena dzesēšanas substrāta siltumvadoša silikona smērviela šķidruma dzesēšanas plāksnes dzesēšanas šķidrums. Mikroshēma kalpo kā siltuma avots, un siltums galvenokārt tiek pārnests uz šķidruma dzesēšanas plāksni caur DBC substrātu, plakanā dibena siltuma izkliedes substrātu un siltumvadītspējīgu silikona smērvielu. Pēc tam šķidruma dzesēšanas plāksne atbrīvo siltumu caur šķidruma dzesēšanas konvekciju.
Tiešā šķidruma dzesēšanas dzesēšana izmanto adatas tipa siltuma izkliedes substrātu. Siltuma izkliedes substrāts, kas atrodas barošanas moduļa apakšā, pievieno adatas spuras formas siltuma izkliedes struktūru, ko var tieši noslēgt ar blīvgredzenu, lai izkliedētu siltumu caur dzesēšanas šķidrumu. Siltuma izkliedes ceļš ir no mikroshēmas DBC substrāta adatas tipa siltuma izkliedes substrāta dzesēšanas šķidruma, bez nepieciešamības izmantot siltumu vadošu silikona smērvielu. Šī metode ļauj IGBT jaudas modulim nonākt tiešā saskarē ar dzesēšanas šķidrumu, samazinot moduļa kopējo termiskās pretestības vērtību par aptuveni 30%. Adatas spuras struktūra ievērojami uzlabo siltuma izkliedes virsmas laukumu, ievērojami uzlabojot siltuma izkliedes efektivitāti. IGBT barošanas moduļa jaudas blīvumu var veidot arī lielāku.
Siltumvadītspējīga smērviela ir siltumvadītspējīgs materiāls, kas samazina saskarnes saskares termisko pretestību, ar biezumu līdz 100 mikroniem (līmes līnijas biezums jeb BLT) un siltumvadītspējas koeficientu no 0,4 līdz 10 W/m · K Tas var samazināt kontakta termisko pretestību starp barošanas ierīcēm un siltuma izlietnēm, ko izraisa gaisa spraugas, un līdzsvarot temperatūras starpību starp saskarnēm. Saprātīga siltuma saskarnes materiāla izvēle, siltumvadoša silikona smērviela, var aizsargāt IGBT moduļu drošu un stabilu darbību.
