Kako se ohlaja napajalni modul IGBT
IGBT, kot nova vrsta močnostnih polprevodniških naprav, igra pomembno vlogo na nastajajočih področjih, kot so železniški tranzit, nova energetska vozila in pametna omrežja. Toplotna obremenitev, ki jo povzroči previsoka temperatura, lahko povzroči okvaro napajalnih modulov IGBT. V tem primeru lahko razumna zasnova odvajanja toplote in neovirani kanali za odvajanje toplote učinkovito zmanjšajo notranjo toploto modula in tako izpolnijo zahteve glede zmogljivosti modula. Zato stabilnosti napajalnih modulov IGBT ni mogoče doseči brez dobrega toplotnega upravljanja.
Napajalni moduli IGBT za vozila običajno uporabljajo tekočinsko hlajenje za odvajanje toplote, ki se nadalje deli na posredno tekočinsko hlajenje in neposredno tekočinsko hlajenje. Posredno tekočinsko hlajenje uporablja hladilno podlago z ravnim dnom, s plastjo toplotno prevodne silikonske masti, prevlečeno na podlago in tesno pritrjeno na ploščo za hlajenje s tekočino. Nato gre hladilna tekočina skozi ploščo za hlajenje s tekočino, hladilna pot pa je: čip DBC substrat z ravnim dnom, hladilni substrat, toplotno prevodna silikonska mast, tekočina, hladilna plošča, hladilna tekočina. Čip služi kot vir toplote, toplota pa se večinoma prenaša na ploščo za hlajenje s tekočino prek substrata DBC, substrata za odvajanje toplote z ravnim dnom in toplotno prevodne silikonske masti. Tekočinska hladilna plošča nato sprosti toploto s tekočo hladilno konvekcijo.
Hlajenje z neposrednim hlajenjem s tekočino uporablja substrat za odvajanje toplote v obliki igle. Substrat za odvajanje toplote, ki se nahaja na dnu napajalnega modula, doda strukturo za odvajanje toplote v obliki igličaste plavuti, ki jo je mogoče neposredno zatesniti s tesnilnim obročem za odvajanje toplote skozi hladilno tekočino. Pot odvajanja toplote je iz hladilne tekočine substrata tipa igle za odvajanje toplote čipa DBC, brez potrebe po toplotno prevodni silikonski masti. Ta metoda omogoča, da napajalni modul IGBT pride v neposreden stik s hladilno tekočino, kar zmanjša skupno vrednost toplotnega upora modula za približno 30 %. Struktura igelnih plavuti močno izboljša površino odvajanja toplote, kar močno izboljša učinkovitost odvajanja toplote. Tudi gostota moči napajalnega modula IGBT je lahko zasnovana tako, da je višja.
Toplotno prevodna mast je toplotno prevoden material, ki zmanjša medfazni kontaktni toplotni upor, z debelino do 100 mikronov (debelina lepilne linije ali BLT) in koeficientom toplotne prevodnosti med 0,4 in 10 W/m · K Lahko zmanjša kontaktni toplotni upor med napajalnimi napravami in hladilnimi telesi, ki ga povzročajo zračne reže, in uravnoteži temperaturno razliko med vmesniki. Razumna izbira materiala toplotnega vmesnika toplotno prevodna silikonska mast lahko zaščiti varno in stabilno delovanje modulov IGBT.
