Tầm quan trọng của quản lý nhiệt IGBT
Xu hướng tăng trưởng doanh số bán các phương tiện sử dụng năng lượng mới và tình trạng thiếu chip hiện nay, cùng với sự không chắc chắn về xu hướng dịch bệnh trong tương lai, nguồn cung IGBT trên thị trường vẫn ở trạng thái tương đối eo hẹp. Tương tự như các thiết bị nguồn khác, để đảm bảo hoạt động hiệu quả, an toàn và ổn định, công nghệ quản lý nhiệt cho module IGBT là mắt xích quan trọng nhất trong việc thiết kế và ứng dụng các sản phẩm mới.
IGBT là gì:
IGBT (Transistor lưỡng cực có cổng cách điện) là một loại thiết bị bán dẫn công suất. Tên tiếng Trung của nó là "bóng bán dẫn lưỡng cực cổng cách điện", bao gồm BJT (bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực) và MOSFET (bóng bán dẫn hiệu ứng trường cổng cách điện). Là thiết bị năng lượng cốt lõi chuyển đổi năng lượng và điều khiển năng lượng, IGBT được gọi là "CPU" trong ngành điện tử công suất.
Quản lý nhiệt cho Mô-đun IGBT:
Nguyên nhân hỏng hóc của hầu hết các mô-đun bán dẫn công suất IGBT đều liên quan đến nhiệt. Do đó, độ tin cậy của IGBT cũng được ngành công nghiệp và giới học thuật quan tâm rộng rãi và hiện đã trở thành điểm nóng nghiên cứu. Các phương pháp quản lý nhiệt cho mô-đun IGBT có thể được chia thành quản lý nhiệt bên trong và quản lý nhiệt bên ngoài. Trong các ứng dụng cụ thể, do công suất nhiệt lớn giữa hệ thống làm mát và đế thiết bị bán dẫn nên chỉ có thể bù nhiệt độ thay đổi chậm, do đó quản lý nhiệt bên ngoài phù hợp với sự dao động nhiệt độ ở điểm nối tần số thấp. Đối với sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng, người ta coi việc điều chỉnh các thông số điện liên quan đến nhiệt độ trong hệ thống, tức là quản lý nhiệt bên trong, ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ mối nối.
Quản lý nhiệt bên trong:
Ý tưởng chính của quản lý nhiệt bên trong là thay đổi tổn thất của mô-đun IGBT để làm dịu sự dao động nhiệt độ ở điểm nối do dao động công suất tải gây ra. Cho đến nay, các học giả đã khám phá nhiều chiến lược quản lý nhiệt tích cực, bao gồm điều chỉnh tần số chuyển mạch, điện trở lưới, chu kỳ làm việc, công suất phản kháng tuần hoàn và bộ định tuyến nguồn, đồng thời chứng minh tính khả thi của chúng về mặt lý thuyết và thực nghiệm.
Quản lý nhiệt bên ngoài:
Các phương pháp quản lý nhiệt bên ngoài của mô-đun IGBT chủ yếu được sử dụng để bù đắp sự thay đổi của nhiệt độ môi trường hoặc kiểm soát nhiệt độ trung bình của điểm nối, trong khi nghiên cứu về sự thay đổi nhiệt độ của điểm nối trơn là tương đối ít.
Tương tự như các thiết bị điện khác, hệ thống làm mát hiệu quả, ổn định, tiện lợi và nhỏ gọn có ý nghĩa rất lớn đối với việc thiết kế các thiết bị IGBT nhằm đảm bảo chúng hoạt động an toàn và ổn định. Đặc biệt với sự gia tăng mật độ năng lượng của mô-đun IGBT, môi trường ứng dụng khắc nghiệt cũng như việc cải thiện độ tin cậy và yêu cầu về tuổi thọ, đối với mô-đun IGBT, thiết kế nhiệt và công nghệ quản lý nhiệt của nó là mắt xích quan trọng nhất trong thiết kế và ứng dụng các sản phẩm mới.
