مبدأ وتطبيق المشتت الحراري لوحدة IGBT

مقدمة إلى المشتت الحراري IGBT

أصبح أداء تبديد الحرارة للبوابة المعزولة ثنائية القطب (الترانزستور ثنائي القطب للبوابة المعزولة، IGBT) بسرعة، أصبح الآن محرك IGBT متجذرًا في سوق إلكترونيات الطاقة الصناعية، على سبيل المثال في المشتت الحراري (اللحام)، في عاكس الجر، في محرك السيارات، إلخ.

توفر Winsharethermolly منتجات تجميع المشتت الحراري IGBT التي تسمح لـ IGBT بالعمل في حاويات ذات درجة حرارة عالية مع الحفاظ على درجة حرارة وصلة العمل ضمن نطاق آمن من خلال الجمع بين المقاومة الحرارية المنخفضة مع السيليكون Vce(on).

مزايا المشتت الحراري IGBT

● IGBT في معظم الحالات يعمل على جهاز ذو طاقة أعلى، الطاقة العالية تعني تبديد حرارة أعلى، حيث أن IGBT تتجه نحو السعة الكبيرة،

● عالية التردد،

● سهولة القيادة،

● خسارة منخفضة،

● وحدات،

● يشير إلى اتجاه التنمية،

بالمقارنة مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى التي تعمل بالطاقة، فإن المشتت الحراري IGBT مرتفع

● محرك بسيط،

● الموثوقية

● سهلة الحماية،

● لا توجد دائرة عازلة والتبديل

● التردد مرتفع،

لذلك، أصبح المشتت الحراري IGBT في سوق الإلكترونيات ضروريًا وضروريًا للغاية. ومن أجل تحقيق هذا الأداء العالي، يتم استخدام العديد من العمليات في الدوائر المتكاملة، مثل النفوق، وزرع الأيونات، والطباعة الحجرية الدقيقة، وما إلى ذلك.

في السنوات الأخيرة، تم تحسين أداء وقدرات المشتت الحراري لوحدة الطاقة IGBT بسرعة، وقد وصل التيار المقنن إلى مئات الأمبيرات ووصل إليها، وتحمل الجهد الكهربي أكثر من 1500 فولت، ومن المثير للاهتمام أنه لا يزال يتحسن.

نظرًا لأن أجهزة IGBT تتبع الخصائص الإيجابية لصمام ثنائي PIN، وخصائص المشتت الحراري لوحدة IGBT ذات الطاقة p لا تختلف كثيرًا عن تلك الخاصة بـ IGBT ذات القناة n، فإن ذلك يفضي جدًا إلى اعتماد بنية تكميلية ورائعة في التطبيق، ونتيجة لذلك، توسيع نطاق تطبيقه في مجال تكنولوجيا التحكم الرقمي والتكييف.

أكبر ميزة لـ IGBT هي قدراتها على تحمل الصدمات الحالية سواء في وضع التشغيل أو حالة الدائرة القصيرة. لا يعتبر اتصالها المتوازي مشكلة ويعتبر اتصالها المتسلسل سهلاً بسبب تأخير إيقاف التشغيل القصير.

طرق تبديد الحرارة

● تتضمن أوضاع نقل الحرارة IGBT تبريد الهواء،

● تبريد المياه،

● بالوعة الحرارة النحاسية أو بالوعة الحرارة الألومنيوم.

يتم الحفاظ على تبديد الحرارة وفقًا للمبدأ الأساسي لنقل الحرارة، ويتكون مسار تدفق الحرارة من أقل مقاومة حرارية مصممة للجهاز، بحيث يجب أن تنبعث الحرارة المنبعثة من خلال الجهاز في أقرب وقت ممكن، وبالتالي ضمان الحفاظ دائمًا على درجة حرارة الوصلة الداخلية لجميع الأجهزة والحفاظ عليها ضمن درجة حرارة الوصلة المسموح بها.

التحديات والحلول في تكنولوجيا المشتت الحراري للأنابيب الحرارية

في الوقت الحاضر، يشتمل المشتت الحراري لأنابيب الحرارة IGBT الموجودة في السوق بشكل أساسي على زعانف تبديد الحرارة وأنابيب الحرارة والركيزة، حيث يتم تزويد الركيزة بعدد من الأخاديد المتوازية، ثم يتم لحام الأخدود بقسم التبخير من أنبوب الحرارة.

في تقنية المشتت الحراري لأنبوب الحرارة IGBT الحالية، يتم دائمًا دفن قسم التبخر المتعلق بأنبوب الحرارة في أخدود الركيزة، وبالتالي لا يتناسب بشكل مباشر مع سطح IGBT.

في مرحلة عملية العمل، يتم أولاً تصدير الحرارة من سطح IGBT وإحضارها عبر الركيزة، ثم يتم نقلها أخيرًا إلى أنبوب الحرارة والمشتت الحراري.

وأخيرًا، يتم نقل الحرارة من المشتت الحراري إلى الهواء عن طريق الحمل الحراري. نظرًا لأن الركيزة تتمتع بمقاومة حرارية، وهذا هو السبب في أن معامل التوصيل الحراري للأنبوب الحراري مرتفع جدًا مقارنة بالقاعدة، فإن كفاءة التوصيل الحراري للأنبوب الحراري مقارنة بالمشتت الحراري محدودة، ولهذا السبب يتم تقليل أداء تبديد الحرارة.

قد يقوم المشتت الحراري IGBT بنقل الحرارة بشكل متساوٍ وسلس من الركيزة إلى الزعنفة، مما يمكن أن يحل بشكل فعال مشكلة تبديد الحرارة لتدفق الحرارة العالي، ليس فقط بكفاءة عالية، ولكن أيضًا مع الهيكل المدمج وعدم الحاجة إلى أجزاء متحركة، والتي يمكن أن تتحقق حقًا بدون صيانة.

لا يمكن التقليل من أهمية إجراء التثبيت الصحيح لوحدات IGBT. يجب تركيب جميع وحدات IGBT بشكل صحيح على المشتت الحراري المناسب لضمان إمكانية إبعاد الحرارة عن الوحدة وبالتالي ضمان عدم تجاوز Tj(max) (درجة حرارة الوصلة القصوى) لـ IGBT.

قد يؤدي استخدام إجراءات التثبيت غير الصحيحة إلى حدوث الكثير من المشكلات لـ IGBTs وغالبًا ما يكون سببًا في فشل المجال.

أهمية التركيب الصحيح

فيما يلي بعض الخطوات الضرورية لضمان تركيب وحدة IGBT بشكل صحيح.

لمسة نهائية من غرفة التبريد

● يجب أن يكون استواء المشتت الحراري بين فتحات التثبيت أقل من 50 ميكرومتر لكل 100 مم.

● يجب أن تكون خشونة السطح أقل من 10μm.

● إذا لم يكن سطح المشتت الحراري مسطحًا بشكل مناسب، فقد يكون لدى الوحدة زيادة غير متوقعة في المقاومة الحرارية للتلامس (Rth(cf)) بين الوحدة والمشتت الحراري.

وأيضًا، إذا كان مسطح المشتت الحراري لا يفي بالمتطلبات المذكورة أعلاه، فقد يتم تطبيق ضغط ميكانيكي عالي على DCB الموجود في الوحدة وقد يتسبب ذلك في فشل العزل.

تطبيق المعجون الحراري

يعد الشحم الحراري بين المشتت الحراري واللوحة الأساسية للوحدة ضروريًا للغاية وضروريًا لتقليل المقاومة الحرارية للتلامس.

إن طباعة الشاشة بالإضافة إلى البكرات هي في الأساس طرق للصق الشحم الحراري، ومع ذلك، يمكن التوصية باستخدام قناع الاستنسل عندما يكون سمك الشحم المستهدف أقل من 100 ميكرومتر.

في حالة استخدام الأسطوانة، يجب وضع المعجون الحراري على سطح مستوٍ مضاد للشحوم وخالي من الشحوم والأوساخ ولفه بالتساوي على الأسطوانة قبل وضعه على الوحدة.

بمجرد تركيب الوحدة على المبدد الحراري، يجب ألا ترى المعجون الحراري الزائد يتسرب ويمتص من جوانب الوحدة، وهذه علامة على أنه يمكن تطبيق المعجون الحراري.

تطبيق المشتت الحراري في وحدات IGBT

تقليديًا، تم تبريد وحدات IGBT أولاً بواسطة المشتتات الحرارية المبردة بالهواء القسري. لا تزال المشتتات الحرارية المبردة بالهواء تُعرف بأنها حلول جيدة للإدارة الحرارية لوحدات IGBT منخفضة الطاقة وأقل تقييدًا لدرجة الحرارة. ومع ذلك، يتم تبريد وحدات IGBT عالية الطاقة خصيصًا بواسطة أحواض حرارة مبردة بالسائل، والمعروفة أيضًا باسم الألواح الباردة.

العمل مع Winshare Thermal

أعطنا فرصة لإنجاح أهداف مشروعك في كل وقت ومن كل مكان وسنلتقي حتى لو أعطيتنا جدولاً زمنياً ضيقاً. اتصل بنا اليوم للحصول على أفضل الأسعار.

يندهش عملاؤنا أحيانًا بمنتجاتنا لأننا لا نقوم فقط بتحسين تصميم المفهوم الخاص بهم ولكن أيضًا نقدم فوائد توفير التكلفة وكفاءة أعلى تتجاوز توقعاتهم. كن عميلنا واحصل على مزايانا المتنوعة.

إذا كنت لا تزال تجد أي ارتباك، فما عليك سوى التعليق في قسم التعليقات وسنعود لحل استفساراتك. قراءة سعيدة!