1.5. Конструктивные особенности силовых полупроводниковых приборов.
Основные требования к корпусу силового прибора - минимальное тепловое сопротивление при минимальных габаритах, массе, стоимости, при обеспечении энерго- и термоциклоустойчивости. Наличие электрической изоляции также является важным для упрощения монтажа
Особенности конструкторской реализации силовых полупроводниковых ключей связано, прежде всего, с выделением большого количества тепла в полупроводниковой структуре. Для его эффективного отвода корпуса силовых приборов имеют массивные металлические, керамические или композитные основания и предусматривают надежный термодинамический контакт с охладителями (радиатора).
Выполнение этих требований обеспечивается оптимальной конструкцией в том числе прижимной, применением новых материалов и технологий таких как технологий на тонких кристаллах, технологий матричных композиционных материалов ( MMC – Metal Matrix Composite) и др.
MMC имеют высокую теплопроводность, что позволяет снизить до минимума напряженности в конструкции, хороший теплоотвод при обеспечении электрической изоляции. На базе этой технологии разработаны интеллектуальные силовые модули (выпрямитель – инвертор) мощность до 100 кВТ.
Применение интегрированного жидкостного охлаждения позволяет почти в четыре раза увеличить отводимую рассеиваемую мощность в сравнении с традиционной структурой воздушного охлаждения.
Прижимная (таблеточная) конструкция (рress-pack technology) с двухсторонним охлаждением через молибденовые термокомпенсаторы (“Toshiba”). Тепловое сопротивление кристалл- окружающая среда (< 0,01 K/Вт ) на порядок меньше чем у односторонней конструкции. При этом значительно улучшена надежность и термоциклоустойчивость и надежность.
Наибольшее распространение получили два вида конструкции корпусов: штыревой и таблеточный (рис. 10 а, б).
| а) |
| б) |
| в) |
| Рис.10. |
Дискретные приборы в корпусах ТО-220 и ТО-247 (“Fullpak”) имеют паянную конструкцию с односторонним теплоотводом через массивное медное основания, используется DCB –керамика. Корпуса этого типа изготавливаются массово и имеют низкую стоимость в расчете на 1А номинального тока максимальное значение рабочего тока 70 А.