功率器件的热管理
电力
电子市场需要越来越小、更高效、更可靠的设备。满足这些严格要求的关键因素是高功率密度(能够减少解决方案的占地面积和成本)和出色的热管理(能够控制器件温度)。功率
半导体热管理系统的三个主要要求如下:
热量应以足够低的热阻从器件传导到周围环境,以防止结温 (T J ) 升高超过指定限值。由于降额因素,T J通常低于数据表值。
电源电路与周围环境之间应提供电气隔离。
应吸收因材料热膨胀系数不匹配而产生的热致机械应力。
常见的功率器件热管理系统如图 1 所示。它包括
散热器(将功率半导体的热量传递到周围环境)和用于分隔金属散热器的电绝缘体(热界面材料或
TIM)。从半导体结。由于大多数介电材料的导热率较低,因此需要在电隔离和热阻之间进行权衡。
图 1:常见的 CSP GaN FET 热管理系统
在实际系统中,功率器件通常采用由多个金属和电介质层组成的封装,并安装在也包含多层金属和电介质的 PCB 上。散热器连接到该组件上,使其相当复杂。