Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) является ключевым компонентом в новых системах преобразования энергии и высоковольтных распределительных устройствах, а также представляет собой типичное платформенное устройство в области мощных полупроводников.

Как важное функциональное устройство силовой электронной схемы управления с высокой плотностью теплового потока, большинство отказов модулей IGBT связано с тепловыми неисправностями, а накопление тепла серьезно повлияет на рабочее состояние и производительность устройства, а если температура слишком высокая (150°C), это также создаст серьезную угрозу нормальной работе всего модуля системы или даже приведет к повреждению. Поэтому важно эффективно обнаруживать и управлять IGBT. Компания Zhenghe Aluminum располагает профессиональными техническими и конструкторскими кадрами для разработки компонентов с высоким тепловым потоком и может разработать эффективные, стабильные, компактные и легкие решения для жидкостного охлаждения и теплообмена для различных проектов IGBT.

В настоящее время существует два типа рассеивания тепла IGBT: пассивное рассеивание тепла (рассеивание тепла посредством естественной конвекции, которое может рассеиваться в атмосфере без помощи внешних сил) и активное рассеивание тепла (например, воздушное охлаждение или водяное охлаждение).

Пассивное охлаждение включает в себя:

• Рассеивание тепла ребрами: тепло, вырабатываемое IGBT, будет естественным образом рассеиваться за счет конвекции через ребра радиатора;
• Технология охлаждения с помощью тепловой трубки: как тепловая трубка двухфазного теплообменного оборудования, она имеет такие преимущества, как низкая разница температур теплопередачи, высокая производительность теплопередачи, высокая эффективная теплопроводность, простой принцип работы, отсутствие механического обслуживания, а также чистый и простой в эксплуатации пассивный режим (при наличии встроенных ребер эффективность рассеивания тепла значительно повышается);
• Рассеивание тепла на основе материала с фазовым переходом (PCM): - новый тип материала, в котором используется вещество для высвобождения или поглощения скрытой теплоты во время фазового перехода для достижения контроля теплопередачи.

Активное рассеивание тепла происходит из-за рассеивания тепла с помощью внешней силы, поэтому оно может эффективно улучшить эффективность рассеивания тепла радиатора на 1~2 энергетических уровня, а скорость охлаждения выше. Однако в различных сценариях использования следует выбирать соответствующий метод рассеивания тепла.

Активное охлаждение включает в себя:

• Технология рассеивания тепла с воздушным охлаждением: для обеспечения достаточного охлаждения для нужд рассеивания тепла IGBT с высокой мощностью и тепловым потоком, а также меры по усилению рассеивания тепла с воздушным охлаждением в основном заключаются в увеличении площади рассеивания тепла, улучшении коэффициента теплообмена и разумном проектировании воздуховода, который связан с материалом радиатора, структурой, ребрами и т. д. По сравнению с методом естественного охлаждения рассеивание тепла при принудительном воздушном охлаждении может быть увеличено в 5~12 раз. Однако следует отметить, что принудительное воздушное охлаждение должно быть оснащено вентиляторами и воздушными путями, которые могут создавать большой шум.
• Технология жидкостного охлаждения и рассеивания тепла: Когда мощность оборудования очень велика (ниже уровня мегавольт-ампер), ограничена такими условиями, как воздуховод, давление ветра и индекс шума, когда технология принудительного воздушного охлаждения не может удовлетворить более высокие требования к рассеиванию тепла, водяное охлаждение является хорошим выбором, а коэффициент рассеивания тепла пластины жидкостного охлаждения примерно в 100-300 раз больше, чем у естественного воздушного охлаждения. Иногда, из-за требований к изоляции, в высоковольтных и мощных силовых электронных устройствах используется рассеивание тепла с масляным охлаждением.