Die Bedeutung des IGBT-Wärmemanagements
Aufgrund des Verkaufswachstumstrends bei Fahrzeugen mit neuer Energie und der aktuellen Situation der Chipknappheit, gepaart mit der Ungewissheit über den künftigen epidemischen Trend, ist das Marktangebot an IGBT immer noch in einem relativ knappen Zustand. Ähnlich wie bei anderen Leistungsgeräten ist die Wärmemanagementtechnologie für IGBT-Module das wichtigste Glied bei der Entwicklung und Anwendung neuer Produkte, um einen effizienten, sicheren und stabilen Betrieb zu gewährleisten.
Was ist IGBT:
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) ist eine Art Leistungshalbleiterbauelement. Sein chinesischer Name ist „Insulated Gate Bipolar Transistor“, der aus BJT (Bipolar Junction Transistor) und MOSFET (Insulated Gate Field Effect Transistor) besteht. Als zentrales Leistungsgerät der Energieumwandlung und Leistungssteuerung wird der IGBT in der Leistungselektronikindustrie als „CPU“ bezeichnet.
Wärmemanagement für IGBT-Module:
Die Ausfallursachen der meisten IGBT-Leistungshalbleitermodule hängen mit Hitze zusammen. Daher ist die Zuverlässigkeit von IGBT auch in Industrie und Wissenschaft ein großes Thema und hat sich derzeit zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt. Die Wärmemanagementmethoden für IGBT-Module können in internes Wärmemanagement und externes Wärmemanagement unterteilt werden. In bestimmten Anwendungen kann aufgrund der großen Wärmekapazität zwischen dem Kühlsystem und dem Substrat des Halbleiterbauelements nur die sich langsam ändernde Temperatur kompensiert werden, sodass das externe Wärmemanagement für niederfrequente Schwankungen der Sperrschichttemperatur geeignet ist. Bei schnellen Temperaturänderungen wird darüber nachgedacht, die elektrischen Parameter in Bezug auf die Temperatur im System anzupassen, d. h. das interne Wärmemanagement, um die Sperrschichttemperatur direkt zu beeinflussen.
Internes Wärmemanagement:
Die Hauptidee des internen Wärmemanagements besteht darin, den Verlust des IGBT-Moduls zu ändern, um die durch Laststromschwankungen verursachten Schwankungen der Sperrschichttemperatur auszugleichen. Bisher haben Wissenschaftler viele aktive Wärmemanagementstrategien untersucht, darunter die Anpassung von Schaltfrequenz, Netzwiderstand, Arbeitszyklus, zyklischer Blindleistung und Leistungsrouter, und ihre Machbarkeit theoretisch und experimentell nachgewiesen.
Externes Wärmemanagement:
Die externen Wärmemanagementmethoden von IGBT-Modulen werden hauptsächlich verwendet, um die Änderung der Umgebungstemperatur zu kompensieren oder die durchschnittliche Sperrschichttemperatur zu steuern, während die Forschung zu sanften Sperrschichttemperaturänderungen relativ gering ist.
Ähnlich wie bei anderen Leistungsgeräten ist ein effizientes, stabiles, praktisches und kompaktes Kühlsystem für das Design von IGBT-Geräten von großer Bedeutung, um deren sicheren und stabilen Betrieb zu gewährleisten. Insbesondere angesichts der zunehmenden Leistungsdichte von IGBT-Modulen, der rauen Anwendungsumgebung und der Verbesserung der Zuverlässigkeit und Lebensdaueranforderungen ist das thermische Design und die Wärmemanagementtechnologie von IGBT-Modulen das wichtigste Bindeglied bei der Entwicklung und Anwendung neuer Produkte.
