高功率IGBT散熱向液冷看齊
絕緣柵雙極晶體管（insulated gate bipolar transistor，IGBT）是新能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和高壓電源開關(guān)裝置中的關(guān)鍵部件，也是大功率半導(dǎo)體中具有代表性的平臺(tái)器件，它能大幅提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)的效率，目前廣泛應(yīng)用于照明、汽車、高鐵等領(lǐng)域。
作為一個(gè)具有高熱流密度的電力電子控制電路的重要功能器件，大部分的 IGBT 模塊的失效都與熱故障有關(guān)，熱量的積累會(huì)嚴(yán)重影響器件的工作狀態(tài)和性能，若溫度過(guò)高（150°C），也會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)模塊的正常運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，甚至是損壞。因此，對(duì)IGBT做有效的熱檢測(cè)與管理十分重要。正和鋁業(yè)針對(duì)高熱流密度元器件有專業(yè)的技術(shù)及設(shè)計(jì)工程師，可以針對(duì)不同的IGBT項(xiàng)目設(shè)計(jì)高效，穩(wěn)定，緊湊輕便的液冷換熱方案。
目前IGBT散熱形式有2種：被動(dòng)散熱（通過(guò)自然對(duì)流的方式進(jìn)行散熱，無(wú)需借助外界力即可將熱量散至大氣環(huán)境中）和主動(dòng)散熱（如風(fēng)冷或水冷）。
被動(dòng)散熱包括：
翅片散熱：IGBT 產(chǎn)生的熱量將通過(guò)散熱器翅片自然對(duì)流散發(fā)；
熱管冷卻技術(shù)：作為兩相傳熱設(shè)備的熱管，具有低傳熱溫差、高傳熱性能，高有效熱導(dǎo)率優(yōu)點(diǎn)，工作原理簡(jiǎn)單，無(wú)需機(jī)械維護(hù)，純簡(jiǎn)單易操作的被動(dòng)方式（若嵌入翅片，散熱效率將有更大的提升）；
基于相變材料（Phase Change Material,PCM）的散熱：-利用物質(zhì)在相變時(shí)釋放或吸收潛熱，實(shí)現(xiàn)傳熱控制的新型材料。
主動(dòng)散熱由于是借助了外力的散熱，因此可有效提高散熱器的散熱效率1~2個(gè)能量級(jí)，冷卻速度更快。但不同的使用場(chǎng)景下，應(yīng)選擇合適的散熱方式。
主動(dòng)散熱包括：
風(fēng)冷散熱技術(shù)：對(duì)有大功率和熱通量的IGBT散熱需求提供足夠的冷卻，強(qiáng)化風(fēng)冷散熱的措施主要為增大散熱面積、提高換熱系數(shù)和合理設(shè)計(jì)風(fēng)道，這與散熱器材料，結(jié)構(gòu)，翼片等有關(guān)。相較于自然冷卻的方式，強(qiáng)制風(fēng)冷的散熱量可提高5~12倍。但需要注意的是強(qiáng)制風(fēng)冷需要配置風(fēng)機(jī)和風(fēng)路，可能會(huì)產(chǎn)生較大的噪音。
液冷散熱技術(shù)：當(dāng)設(shè)備的功率十分大時(shí)（兆伏安級(jí)別下），受風(fēng)道、風(fēng)壓與噪聲指標(biāo)等條件的限制，強(qiáng)制風(fēng)冷散熱技術(shù)無(wú)法滿足更高的散熱需求時(shí)，水冷散熱是個(gè)很好的選擇，液冷板散熱系數(shù)約為空氣自然冷卻的100-300倍。有時(shí)出于對(duì)絕緣性要求的考慮，在高壓大功率的電力電子裝置中會(huì)使用油冷式散熱。
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