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功率半导体热规划是完结。IGBT。、碳化硅SiC高功率密度的根底，只要把握功率半导体的热规划根底知识，才干完结精确热规划，前进功率器材的利用率，下降体系本钱，并确保体系的可靠性。

功率器材热规划根底系列文章会比较体系地讲解热规划根底知识，相关规范和工程丈量办法。

确认热阻抗曲线。

丈量原理——Rth/Zth根底：

IEC 60747-9即GB/T 29332。半导体。器材分立器材第9部分：绝缘栅双极。晶体管。（IGBT）（同等选用）中描绘了丈量的基本原理。确认热阻抗的办法如图1所示。稳定功率PL由加载的。电流。产生，并到达稳定结温Tj。封闭加载电流，记载器材的降温进程。

热阻Rth(x-y)是两个温度Tx0和Ty0在t=0时（到达热平衡，结温稳守时）的差值除以PL。

热模型升温文降温是对称的，关断时刻的温度减去降温曲线便是升温曲线，而关断时刻的开始温度TJ0精确取得是要害。

实践核算随时刻改变的热阻抗Zth(x-y)(t)，记载的温度曲线需求笔直镜像，并移动到坐标系的原点。然后将Tx(t)和Ty(t)的差值除以PL求得Zth(x-y)(t)。

图一：热阻抗丈量办法。

为了确认冷却阶段的结温，模块将施加一个丈量小电流(Iref约为1/1000 Inom)，并记载由此产生的IGBT的饱满压降或。二极管。的正向电压。结温Tj(t) 可凭借标定曲线从丈量的饱满压降或正向电压中确认Tj=f(VCE/VFIref)。其反函数曲线VCE/VF=f(TjIref)（见图二）是经过外部均匀加热被测模块的办法提早定标记载下来的。

图二：标定曲线示例，经过丈量规则丈量电流下的饱满电压来确认结温。

图三：3.3kV 140x190mm²模块外壳温度Tc和散热器温度Th以及。传感器。方位示例。

外壳温度Tc和散热器温度Th是经过热电偶测定的。这是它们别离与模块底板和散热器触摸的方位(见图三，左边)。在这两种情况下，热电偶投影轴心坐落每块。芯片。的。中心。(见图三，右侧)。

Rth/Zth丈量的挑战和优化。

模块的瞬态热阻最小为1毫秒，单管是1us，并且给出单脉冲和不同占空比下的值，这怎么丈量的呢？

在冷却阶段开始时，就需求精确丈量以确认精确的Tj和Tc。需求指出的是，关断后，因为小的时刻常数，很短的时刻会导致Tvj产生很大改变，因而这是一个非常重要的丈量时刻段。另一方面，此刻也会呈现振动，给丈量带来很大困难，见图四。小于某个截止时刻tcut的一切时刻点上的数据不能够用，但在此刻刻距离内的温度改变ΔTJ(tcut)又很重要，好在关于短时刻t，在∆TJ(t)和时刻t的平方根存在简直线性的联系，能够用于推算出TJ0，见图五。

图四：降温曲线4）。

因为，关于均质资料的"半无限"散热器板（即外表积无限大的板--确保笔直于外表的一维暖流--厚度无限大），其外表以稳定的功率密度PH/A加热，当加热功率敞开/封闭时，外表温度随加热/冷却时刻的平方根线性上升/下降。

c、ρ和λ别是板资料的比热、密度和导热系数。

图五：确认初始结温TJ0=TJ(t=0)4）。

在。英飞凌。运用攻略AN2015-10提到了现在正在运用一种改善的丈量体系（见图六）。

图六：优化的。模仿。/数字丈量设备。

跟着技能和。产品。的前进，英飞凌重新制定了Rth/Zth丈量办法和。仿真。办法。经过运用新的丈量设备，现在能够更精确地确认IGBT模块的Rth/Zth值3)。

图七对此进行了简化描绘。与曾经的丈量体系"A"比较，修改后的丈量体系"B"在t=0时Tj和Tc之间的差值更大。如图一所示，这一温差与热阻Rth成正比，一起也会影响热阻抗Zth。

图七：比较原丈量体系（A）与改善后的丈量体系（B）。

热阻抗与温度有关。

因为模块的热力学行为，外壳和散热器之间的热阻抗（ZthCH和ZthJH）与温度有关。模块经过优化，可最高效地把热传导至散热器，以习惯半导体运用的典型高工作温度。因而，数据手册条件仅反映高温运转工况，假如模块在较低的外壳温度下运转，用户应自行丈量特定热阻抗，可能会明显添加。

小结。

1。

瞬态热阻一般是用降温曲线测得的，这样，温度灵敏。参数。(TSP)就不会遭到加热电压或加热电流的搅扰，在丈量进程中也无需操控加热功率。尽管不。引荐。运用加热曲线，但假如在加热脉冲时刻内加热功率PH稳定，且能确保不与芯片上的独立TSP器材产生。电气。串扰，则原则上也可运用加热曲线4）。

2。

数据手册中的ZthCH和ZthJH，是高温下的值，在器材壳温低时分，需求考虑数值是否变大3）。

3。

额定的收成是，经过公式1，能够核算出芯片的有用面积4)，因为芯片有用面积是知道的，能够用来验证测验值。

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(责任编辑：女性)