/ 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接洽现实，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。功率半导体模块壳平和散热器温度功率模块的散热通路由芯片、DCB、铜基板、散热器跟焊接层、导热脂层串联形成的。各层都有响应的热阻，这些热阻是串联的，总热阻即是各热阻之跟，这是由于热量在通报进程中，须要顺次战胜每一个热阻，以是总热阻就是各热阻的累积。各芯片在导热通路上有多个导热层，在IEC 60747-15 Discrete semiconductor devices–15_Isolated power semiconductor devices依照计划的详细须要界说了壳温T c 跟温度Th，以及测试方式。在消耗跟热仿真时，基础的仿真老是针对单个IGBT或单个二极管，以是须要晓得的壳温是指芯片正下方的温度，散热器温度也是指芯片正下方的温度。英飞凌数据手册就是如许界说的。依照IEC 60747-15，详细测试方式为：T c ： 壳温是经由过程功率开关（芯片）上面穿透散热器以及热界面资料的小孔丈量到的管壳温度T c 。T s （T h ）： 散热器温度是经由过程止于散热器名义下方2mm±1mm（型式实验特点，应予划定）的划定的盲孔丈量。T sx ： 散热器温度也能够取自距功率开关（芯片）近来的最热可涉及点，但这壳温与英飞凌数据手册上的界说跟丈量方式纷歧致，如许的管壳温度能够作为计划也丈量参考，须要的化，能够经由过程丈量定标，树立与结温的函数关联。为了丈量T c 打了穿透散热器以及热界面资料的小孔，拔出传感器会影响模块壳到散热器的热通报，幸亏有基板的模块，热会在基板上横向传导分散，孔跟探头对丈量偏差能够把持在5%程度。注：在IEC 60747-15中的R th(j-s) ,R th(c-s) 与本文中R thjh 跟R thCH 分歧。对不基板的模块，如的Easy系列，DCB下名义的铜层很薄，热的横向传导十分无限，热通报的无效面积与芯片尺寸相称，打孔测壳温对模块散热影响就比拟年夜，丈量转变了工况，如许的丈量不宜倡导。因而，对这种不基板的模块，热阻抗的参考温度为T s （T h ）而不再用T C ，就是说直接界说R thJH ，在数据手册里找不到R thJC 跟R thCH 。模块壳温的工程丈量方式：在芯片底部测壳温是型式实验方式，用于功率平台开辟，而现实利用中，功率模块会自带NTC，负温度系数热敏电阻作为测温元件。NTC装置在硅芯片的邻近，以失掉一个比拟严密的热耦合。依据模块的差别，NTC或许与硅芯片装置在统一块DCB上，或许装置在独自的基片上。NTC丈量值不是数据手册中界说热阻的壳温，须要依照教训停止修改，或停止散热定标。热量可能传导门路的等效热路：教训法：NTC可用于稳态过热维护，其时光常数大概是2秒。在数据手册上的瞬态热阻曲线上能够读到芯片的热时光常数，0.2秒阁下，然而全部散热体系的时光常数却十分年夜，譬如在20秒阁下，因而NTC能够检测较迟缓温度变更跟迟缓过载情形，对短时结温过热维护是能干为力的，更不克不及用于短路维护。咱们能够有两个简略的说法：1.因为衔接芯片结到NTC的门路R thJNTC 上有温度差，热敏电阻NTC的温度T NTC 会比结温T J 来得低。2.但NTC的温度会比散热器上丈量的温度来得高。由教训可知，对电力电子装备，散热器的温度跟NTC的温度的差值约即是10K的温度阁下。这方式仅用于预算，倡议用上面的定标法跟热仿真失掉更准确的数值。定标法：对构造计划实现的功率体系，咱们能够测得芯片名义温度跟在特定的散热前提下的T vj ~T NTC 曲线，这曲线能够很好辅助你应用NTC在稳态前提上去监测芯片温度。详细方式参考 《论文|怎样经由过程IGBT模块内置的NTC电阻丈量芯片结温》 。下图就是摘自上述微信文章，被测器件是PrimePACK™模块FF1000R17IE4 1000A/1700V，采取可调风速的风冷散热器。芯片的温度用红外热成像仪丈量，数据手册所界说的壳温用热电偶在芯片下方丈量。NTC电阻值经由过程数据收罗器记载，而且依据IGBT模块数据手册中的NTC阻值-温度曲线将电阻值转换成对应的温度值。单管管脚温度丈量：功率半导体单管，比方TO-247-3封装，此中心管脚是框架的一局部，在体系计划中每每测核心管脚温度作为壳温的参考，为此JEDEC即固态技巧协会在1973年就宣布了一份出书物《丈量晶体管引线温度的推举做法》，现在无效版本是2004年的JEP84A 。JEP84A推举做法包含：1.倡议的引线温度丈量点为间隔外壳1.5毫米处或制作商指定的地位，如图绿点地位；2.热电偶丈量时，必需留神热电偶与引线名义的坚固打仗，倡议采取焊接方法；3.热电偶球的横截面积不得年夜于引线横截面积的二分之一，因为图示封装b3=2.87mm，以是热电偶不要超越1.4mm。