本文摘要(由AI生成):
文章主要介绍了IGBT模块的基本概念、应用领域、发展趋势以及散热问题。IGBT模块是一种电路开关,具有电压控制、饱和压降小、耐压高等优点,广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域。随着人们对电力电子装置要求的提高,IGBT模块正向小尺寸、大功率方向发展,随之而来的是高热流密度带来的散热问题,已成为制约IGBT模块可靠性的瓶颈。因此,IGBT模块散热系统的设计对模块的性能和价值有重要影响。文章还展示了某款IGBT 3D模型,并介绍了模型分析所需的物理场和计算结果。
IGBT是英文单词Insulated Gate Bipolar Transistor,它的中文意思是绝缘栅双极型晶体管。
从功能上来说,IGBT就是一个电路开关,优点就是用电压控制,饱和压降小,耐压高。用在电压几十到几百伏量级、电流几十到几百安量级的强电上的。IGBT是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,作为国家战略性新兴产业,在轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领域应用极广。
近年来随着人们对电力电子装置要求的日渐提高,电子设备及系统正向小型化、多功能方向发展,IGBT模块也正在向小尺寸、大功率的方向发展。随之而来的是模块内所产生的高热流密度带来的散热问题,该问题已成为制约IGBT模块可靠性的瓶颈,迫使人们对传统的热设计技术进行进步的研究,探索适应这一新趋势的有效散热措施。而当采用了一项新型热设计技术时,产品的身价也随之增加。因此,IGBT模块散热系统的设计对模块的性能和价值有重要影响。
上图为某款IGBT 3D模型,展示了做电热力分析所需要的部件细节。包括了封装树脂,铝丝焊,芯片和导热树脂层,PCB layout,外散热片等等。
模型分析需要使用电流、传热、力学等物理场,相互耦合分析。
本模型计算的温度分布如上动图所示。以下是热应力分布: