/ 媒介 /本文援用地点：功率半导体热计划是实现IGBT、碳化硅SiC高功率密度的基本，只有控制功率半导体的热计划基本常识，才干实现准确热计划，进步功率器件的应用率，下降体系本钱，并保障体系的牢靠性。功率器件热计划基本系列文章将比拟体系地讲授热计划基本常识，相干尺度跟工程丈量方式。第一讲 《功率器件热计划基本（一）----功率半导体的热阻》 ，曾经把热阻跟电阻接洽起来了，那天然会想到热阻也能够经由过程串联跟并联观点来做数值盘算。热阻的串联起首，咱们来看热阻的串联。当两个或多个导热层顺次陈列，热量顺次经由过程它们时，这些导热层热阻就形成了串联关联。功率模块的散热通路中结对散热器热阻R thjh 是由芯片、DCB、铜基板、散热器跟焊接层、导热脂层串联形成的。串联热阻中，总热阻即是各热阻之跟，这是由于热量在通报进程中，须要顺次战胜每一个热阻，以是总热阻就是各热阻的累加。热阻的并联当两个或多个热阻（导热层）的两头分辨衔接在一同，热量能够同时经由过程它们时，这些热阻就形成了并联关联。譬如在900A 1200V EconoDUAL™3 FF900R12ME7中，900A IGBT就是由3片300A芯片并联实现的，这三个芯片是并联关联。在并联热阻中，总热阻的倒数即是各热阻倒数之跟。这是由于热量在通报进程中，有多条门路能够抉择，以是总热阻会小于任何一个独自的热阻。3片 300A芯片并联成900A芯片的热阻是300A的三分之一。须要留神的是，热阻的串联跟并联与电路中的电阻串联跟并联在情势上十分类似，但它们的物理意思是差别的。热阻是描写热量通报进程中碰到的妨碍水平的物理量，而电阻则是描写电传播递进程中碰到的妨碍水平的物理量。以是要探讨的附加效应纷歧样。综上所述，热阻的串联跟并联是热学中的基础观点，控制它们的盘算方式对懂得跟剖析热量通报进程存在主要意思。功率模块构造这是带铜基板功率模块装置在散热器上的构造表示图，功率模块由多个芯片形成。芯片功效、规格，芯片巨细厚度可能差别，它们却分享着统一块铜基板跟统一块散热器。各芯片在导热通路上有多个导热层，在IEC 60747-15 Discrete semiconductor devices–15_Isolated power semiconductor devices依照计划的详细须要界说了却到壳的热阻R thjc ，壳到散热器的热阻R thcs 及散热器到情况的热阻R thsa 。下图是带铜基板功率模块散热图，模块装置在散热器上，并把散热器以为是等温面。注：在IEC 60747-15中的R th(j-s) ,R th(c-s) 与本文中R thJH 跟R thCH 分歧。热阻串联：从图中能够读到，热流顺次经由过程各导热层，以是热阻是串联关联：譬如，结到散热器的热阻R thjs 就是结到壳的热阻R thjc 及壳到散热器的热阻R thcs 之跟。模块中热阻并联：在功率模块中，热阻并联有多少种情势：1.IGBT或二极管芯片经由过程并联实现年夜电流，如许的并联是雷同面积尺寸、雷同导热机能的芯片并联，如许，由N个IGBT或二极管芯片并联构成的器件中，结到壳的热阻R thjc 是单个芯片热阻的N分之一。后面提到的FF900R12ME7中，900A芯片组的热阻是每个300A芯片的三分之一。2.IGBT开关是由IGBT跟续流二极管形成，而每一个模块每每有多个IGBT开关形成，对一个三相桥IGBT功率模块，其由6个IGBT开关形成，每个开关由IGBT+二极管形成。对每种封装，模块对散热器的热阻可能会在数据手册中给出，比方：FS450R12KE4 1200V 450 A EconoPACK™+6单位三相桥模块，在给定的装置前提下，R thCH 为0.005K/W，因为6个开关（图中arm，在文章中arm称为开关）都装置在铜基板上，以是每个开关分享散热，每个开关的热阻是模块的6倍，就是R thCH_arm =0.03K/W。数据手册中的每个IGBT壳到散热器的热阻0.05K/W跟二极管壳到散热器的热阻0.075K/W，两者并联形成一个开关的热阻。咱们倒过去核算一下，因为一个模块有6个开关，全部模块壳到散热器的热阻R thCH 天然就是 0.03K/W除以6，即是0.005K/W。界说跟盘算IGBT跟二极管壳对散热器的热阻在热计划中，咱们的仿真盘算会针对每个IGBT跟二极管芯片或芯片组（芯片并联），须要分辨晓得它们的壳到散热器的热阻R thCH ，假如数据手册只给出模块对散热器的热阻，咱们须要想措施失掉每个IGBT跟二极管芯片或芯片组壳到散热器的热阻R thCH 。咱们曾经晓得散热（热阻）的分享道理，三相桥模块的六个开关是中分模块壳到散热器的热阻的，那么咱们只有想措施把每个开关的热阻调配给每个IGBT跟二极管芯片就能够了。一种简略无效的方式是依照芯单方面积分，而芯片结对壳的热阻很好反应芯片的巨细。如许就有了如下两个公式：芯片越年夜，分到壳对散热器热阻就低，散热就好。这里讲的是基础观点跟方式，数据手册上的壳对散热器热阻能够经由过程盘算方式取得，如FS450R12KE4 1200V 450A EconoPACK™+6单位三相桥模块（你能够用上述公式验证尝尝），也能够经由过程现实丈量取得，这会在后续章节具体讲授。