Sistema di gestione termica IGBT
A causa del trend di crescita delle vendite di veicoli a nuova energia e dell’attuale situazione di carenza di chip, unita all’incertezza sul futuro andamento dell’epidemia, l’offerta di mercato di IGBT è ancora in uno stato relativamente ristretto. Analogamente ad altri dispositivi di potenza, al fine di garantirne un funzionamento efficiente, sicuro e stabile, la tecnologia di gestione termica per il modulo IGBT è l'anello più importante nella progettazione e nell'applicazione di nuovi prodotti.
Cos'è l'IGBT:
L'IGBT (transistor bipolare a gate isolato) è un tipo di dispositivo a semiconduttore di potenza. Il suo nome cinese è "transistor bipolare a gate isolato", composto da BJT (transistor a giunzione bipolare) e MOSFET (transistor a effetto di campo a gate isolato). Essendo il dispositivo di potenza principale per la conversione dell'energia e il controllo della potenza, l'IGBT è chiamato "CPU" nel settore dell'elettronica di potenza.
Gestione termica per moduli IGBT:
Le cause di guasto della maggior parte dei moduli a semiconduttore di potenza IGBT sono legate al calore. Pertanto, anche l’affidabilità degli IGBT è stata ampiamente preoccupata dall’industria e dal mondo accademico ed è attualmente diventata un punto caldo della ricerca. I metodi di gestione termica per i moduli IGBT possono essere suddivisi in gestione termica interna e gestione termica esterna. In applicazioni specifiche, a causa dell'elevata capacità termica tra il sistema di raffreddamento e il substrato del dispositivo a semiconduttore, è possibile compensare solo la temperatura che cambia lentamente, quindi la gestione termica esterna è adatta per fluttuazioni della temperatura di giunzione a bassa frequenza. Per il rapido cambiamento di temperatura, si ritiene di regolare i parametri elettrici relativi alla temperatura nel sistema, ovvero la gestione termica interna, per influenzare direttamente la temperatura di giunzione.
Gestione termica interna:
L'idea principale della gestione termica interna è quella di modificare la perdita del modulo IGBT per attenuare la fluttuazione della temperatura di giunzione causata dalla fluttuazione della potenza del carico. Finora, gli studiosi hanno esplorato molte strategie di gestione termica attiva, tra cui la regolazione della frequenza di commutazione, della resistenza della rete, del ciclo di lavoro, della potenza reattiva ciclica e del router di potenza, e ne hanno dimostrato la fattibilità teoricamente e sperimentalmente.
Gestione termica esterna:
I metodi di gestione termica esterna del modulo IGBT vengono utilizzati principalmente per compensare la variazione della temperatura ambiente o controllare la temperatura media della giunzione, mentre la ricerca sulla variazione della temperatura della giunzione liscia è relativamente scarsa.
Analogamente ad altri dispositivi di potenza, un sistema di raffreddamento efficiente, stabile, conveniente e compatto è di grande importanza per la progettazione dei dispositivi IGBT per garantirne il funzionamento sicuro e stabile. Soprattutto con l'aumento della densità di potenza del modulo IGBT, l'ambiente applicativo difficile e il miglioramento dei requisiti di affidabilità e durata, per il modulo IGBT, la sua progettazione termica e la tecnologia di gestione termica rappresentano l'anello più importante nella progettazione e nell'applicazione di nuovi prodotti.
