IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）,，絕緣柵雙極型晶體管,，是由（Bipolar Junction Transistor,，BJT）雙極型三極管和絕緣柵型場效應(yīng)管（Metal Oxide Semiconductor,，MOS）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,， 兼有（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,， MOSFET）金氧半場效晶體管的高輸入阻抗和電力晶體管（Giant Transistor,，GTR）的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點,。GTR飽和壓降低,，載流密度大，但驅(qū)動電流較大,；MOSFET驅(qū)動功率很小,，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大,，載流密度小,。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低,。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī),、變頻器、開關(guān)電源,、照明電路,、牽引傳動等領(lǐng)域。
IGBT是功率半導(dǎo)體器件,，可以說是電動車的的核心技術(shù)之一,，IGBT的好壞直接影響電動車功率的釋放速度。特斯拉Model X使用132個IGBT管,，其中后電機(jī)為96個,，前電機(jī)為36個IGBT約占電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)成本的一半。
再比如在在充電樁的應(yīng)用上,，當(dāng)220V交流市電給電池充電時,，需要通過IGBT設(shè)計的電源轉(zhuǎn)換電路將交流電轉(zhuǎn)變成直流電給電池充電，同時要把220V電壓轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷阂陨喜拍芙o電池組充電,。
而IGBT模塊的封裝結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新使得雙面散熱（double-sided cooling,， DSC）功率模塊比傳統(tǒng)單面散熱（single-sided cooling， SSC）功率模塊具有更強(qiáng)的散熱能力和更低的寄生參數(shù),。雙面散熱汽車IGBT器件在豐田（Denso）,、通用（Delphi）、特斯拉（ST）等廠家的成功批量應(yīng)用使得雙面散熱汽車IGBT器件熱測試越加重視,。
IGBT廣泛運(yùn)用在了高鐵,、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天,、電動汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣,。IGBT的封裝結(jié)構(gòu)主要由IGBT芯片，DBC導(dǎo)熱基板,，封裝材料,，電連接端子等組成，芯片主要為Si,，SiC,，GaN等，DBC覆銅陶瓷導(dǎo)熱基板的陶瓷材料主要有Si3N4,，AL2O3,，ALN等。隨著功率電子器件正向高密度化,，大功率,，小型化發(fā)展，大規(guī)模運(yùn)用電子器件給我們的生活帶來便利的同時,，越來越高功率使得電子器件的散熱問題愈發(fā)嚴(yán)重,。
傳統(tǒng)的功率模塊采用單面冷卻結(jié)構(gòu)，主要包括功率芯片,、鍵合線,、功率端子、外框,、絕緣基板（DBC）,、底板以及內(nèi)部的灌封膠等，將底板固定在冷卻器表面,，功率芯片損耗產(chǎn)生的熱量通過絕緣基板,、底板單方向傳導(dǎo)至散熱器。但是對于一些小尺寸高功率的模塊不能使用傳統(tǒng)的單面冷卻結(jié)構(gòu)滿足其散熱需求,，雙面散熱越加重要,。
在這樣的背景下雙面散熱汽車IGBT模塊同時向正、反兩面?zhèn)鲗?dǎo)熱量,，其熱測試評估方式需重新考量,。很多的科研人員對雙面散熱功率模塊的一維熱傳遞模型進(jìn)行了研究。
株洲中車時代半導(dǎo)體有限公司,、新型功率半導(dǎo)體器件國家重點實驗室的羅哲雄,、周望君、陸金輝,、董國忠,，在2022年第12期《電氣技術(shù)》發(fā)布論文，“雙面散熱汽車IGBT模塊熱測試方法研究”為雙面散熱汽車IGBT器件熱測試評估方式創(chuàng)新提供了非常好的參考。
該論文重點研究雙面散熱汽車IGBT模塊熱測試方法,。首先提出一種新的雙界面熱測試思路,，然后基于一款雙面散熱汽車X模塊的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)熱測試工裝，并完成熱界面材料的調(diào)研與選型,，同時對模塊不同壓裝方式進(jìn)行對比研究,，開發(fā)出一種適用于雙面散熱汽車IGBT模塊的單面熱阻抗測試方法,，并成功實現(xiàn)X模塊的雙面與單面熱阻測試,，最后對比單面與雙面熱阻值、實測值與仿真值之間的差異,，并討論差異的產(chǎn)生原因與修正手段,。
在論文中提出一種適用于雙面散熱汽車IGBT模塊的雙界面散熱結(jié)構(gòu)熱測試方法，可實現(xiàn)單面熱阻測試,，對比單面與雙面熱阻值,、實測值與仿真值之間的差異；詳細(xì)的細(xì)節(jié)大家可以參考該論文,。
綜合整理自《電氣技術(shù)》《電工技術(shù)學(xué)報》等
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