/ 媒介 /本文援用地点：功率半导体热计划是实现IGBT、碳化硅SiC高功率密度的基本，只有控制功率半导体的热计划基本常识，才干实现准确热计划，进步功率器件的应用率，下降体系本钱，并保障体系的牢靠性。功率器件热计划基本系列文章会比拟体系地讲授热计划基本常识，相干尺度跟工程丈量方式。断定热阻抗曲线丈量道理——R th /Z th 基本：IEC 60747-9即GB/T 29332半导体器件分破器件第9局部：绝缘栅双极晶体管（IGBT）（同等采取）中描写了丈量的基础道理。断定热阻抗的方式如图1所示。恒定功率P L 由加载的电流发生，并到达稳固结温T j 。封闭加载电流，记载器件的降温进程。热阻R th(x-y) 是两个温度T x0 跟T y0 在t=0时（到达热均衡，结温稳固时）的差值除以P L 。热模子升平和降温是对称的，关断时辰的温度减去降温曲线就是升温曲线，而关断时辰的肇端温度T J0 准确取得是要害。现实盘算随时光变更的热阻抗Z th(x-y) (t)，记载的温度曲线须要垂直镜像，并挪动到坐标系的原点。而后将T x (t)跟T y (t)的差值除以P L 求得Z th(x-y) (t)。图一：热阻抗丈量方式为了断定冷却阶段的结温，模块将施加一个丈量小电流(I ref 约为1/1000 Inom)，并记载由此发生的IGBT的饱跟压降或二极管的正向电压。结温T j(t) 可借助标定曲线从丈量的饱跟压降或正向电压中断定T j =f(V CE /V F @I ref )。其反函数曲线V CE /V F =f(T j @I ref ) （见图二）是经由过程外部平均加热被测模块的方法提前定标志录上去的。图二：标定曲线示例，经由过程丈量划定丈量电流下的饱跟电压来断定结温图三：3.3kV 140x190mm²模块外壳温度T c 跟散热器温度T h 以及传感器地位示例外壳温度T c 跟散热器温度T h 是经由过程热电偶测定的。这是它们分辨与模块底板跟散热器打仗的地位(见图三，左侧)。在这两种情形下，热电偶投影轴心位于每块芯片的核心(见图三，右侧)。R th /Z th 丈量的挑衅跟优化模块的瞬态热阻最小为1毫秒，单管是1us，并且给出单脉冲跟差别占空比下的值，这怎样丈量的呢？在冷却阶段开端时，就须要准确丈量以断定正确的T j 跟T c 。须要指出的是，关断后，因为小的时光常数，很短的时光会招致T vj 产生很年夜变更，因而这是一个十分主要的丈量时光段。另一方面，此时也会呈现振荡，给丈量带来很年夜艰苦，见图四。小于某个停止时光t cut 的全部时光点上的数据弗成以用，但在此时光距离内的温度变更ΔT J (t cut )又很主要，幸亏对短时光t，在∆T J (t)跟时光t的平方根存在多少乎线性的关联，能够用于推算出T J0 ，见图五。图四：降温曲线 4）由于，对均质资料的"半无穷"散热器板（即名义积无穷年夜的板--确保垂直于名义的一维热流--厚度无穷年夜），其名义以恒定的功率密度P H /A加热，当加热功率开启/封闭时，名义温度随加热/冷却时光的平方根线性回升/降落。c、ρ跟λ别是板资料的比热、密度跟导热系数。图五：断定初始结温T J0 =T J (t=0 ) 4 ）在英飞凌利用指南AN2015-10提到了现在正在应用一种改良的丈量体系（见图六）。图六：优化的模仿/数字丈量装备跟着技巧跟产物的提高，英飞凌从新制订了R th /Z th 丈量方式跟仿真方式。经由过程应用新的丈量装备，当初能够更准确地断定IGBT模块的R th /Z th 值 3) 。图七对此停止了简化描写。与从前的丈量体系"A"比拟，修正后的丈量体系"B"在 t =0时T j 跟T c 之间的差值更年夜。如图一所示，这一温差与热阻R th 成正比，同时也会影响热阻抗Z th 。图七：比拟原丈量体系（A）与改良后的丈量体系（B）热阻抗与温度有关因为模块的热力学行动，外壳跟散热器之间的热阻抗（Z thCH 跟Z thJH ）与温度有关。模块经由优化，可最高效地把热传导至散热器，以顺应半导体应用的典范高任务温度。因而，数据手册前提仅反应低温运转工况，假如模块在较低的外壳温度下运转，用户应自行丈量特定热阻抗，可能会明显增添。小结1瞬态热阻个别是用降温曲线测得的，如许，温度敏感参数(TSP)就不会遭到加热电压或加热电流的烦扰，在丈量进程中也无需把持加热功率。固然不推举应用加热曲线，但假如在加热脉冲时光内加热功率P H 恒定，且能保障不与芯片上的自力TSP器件产生电气串扰，则准则上也可应用加热曲线 4） 。2数据手册中的Z thCH 跟Z thJH ，是低温下的值，在器件壳温低时间，须要斟酌数值能否变年夜 3） 。3额定的播种是，经由过程公式1，能够盘算出芯片的无效面积 4) ，因为芯片无效面积是晓得的，能够用来验证测试值。 申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->