IGBT 熱管理

新エネルギー車の販売増加傾向と現在のチップ不足の状況は、将来の流行傾向の不確実性と相まって、IGBTの市場供給は依然として比較的タイトな状態にあります。 他のパワー デバイスと同様に、効率的で安全かつ安定した動作を保証するために、IGBT モジュールの熱管理技術は、新製品の設計と応用における最も重要なリンクです。

IGBT とは:

IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）はパワー半導体デバイスの一種です。 その中国語名は「絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ」で、BJT (バイポーラ接合トランジスタ) と MOSFET (絶縁ゲート電界効果トランジスタ) で構成されています。 エネルギー変換と電力制御のコアパワーデバイスとして、IGBTはパワエレ業界では「CPU」と呼ばれています。

IGBT モジュールの熱管理:

ほとんどの IGBT パワー半導体モジュールの故障原因は熱に関連しています。 そのため、IGBT の信頼性も産業界や学界で広く関心を集めており、現在研究のホット スポットとなっています。 IGBT モジュールの熱管理方法は、内部熱管理と外部熱管理に分けられます。 特定のアプリケーションでは、冷却システムと半導体デバイス基板の間の熱容量が大きいため、ゆっくりと変化する温度のみを補償できるため、外部熱管理は低周波ジャンクション温度変動に適しています。 急激な温度変化に対しては、ジャンクション温度に直接影響を与えるために、システム内の温度に関連する電気的パラメータ、つまり内部の熱管理を調整することが考えられます。

内部熱管理:

内部熱管理の主なアイデアは、IGBT モジュールの損失を変更して、負荷電力の変動によるジャンクション温度の変動を平滑化することです。 これまでのところ、学者は、スイッチング周波数、グリッド抵抗、デューティサイクル、循環無効電力、電力ルーターの調整など、多くのアクティブな熱管理戦略を調査し、理論的および実験的にその実現可能性を証明してきました。

外部熱管理:

IGBT モジュールの外部熱管理方法は、主に周囲温度の変化を補償するか、平均ジャンクション温度を制御するために使用されますが、滑らかなジャンクション温度変化に関する研究は比較的少ないです。

他のパワー デバイスと同様に、効率的で安定した便利なコンパクトな冷却システムは、安全で安定した動作を保証する IGBT デバイスの設計にとって非常に重要です。 特に IGBT モジュールの電力密度の増加、過酷なアプリケーション環境、および信頼性と寿命の要件の改善に伴い、IGBT モジュールの熱設計と熱管理技術は、新製品の設計とアプリケーションにおける最も重要なリンクです。