РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Моделирование теплоэлектрических процессов в силовых модулях на MOSFET-транзисторах

1,2Смирнов В.И., 1Ходаков А.М., 1Гавриков А.А.
1Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Ульяновский филиал, http://www.ulireran.ru/
Ульяновск 432071, Российская Федерация
2Ульяновский государственный технический университет, https://www.ulstu.ru/
Ульяновск 432027, Российская Федерация
E-mail: smirnov-vi@mail.ru, hod22am@mail.ru, a.gavrikoff@gmail.com

Поступила 25.04.2023, рецензирована 03.05.2023, принята 10.05.2023

Аннотация: Представлена тепловая модель силового модуля на MOSFET-транзисторах, смонтированных на медно-керамической плате, изготовленной по технологии DBC (Direct Bond Copper – прямое присоединение меди). Анализ тепловых процессов в модуле, возникающих при импульсном нагреве отдельных транзисторов, производился на основе решения уравнения теплопроводности методом конечных элементов с использованием программной среды COMSOL Multiphysics. В рамках модели был произведен расчет теплового поля по поверхности платы DBC и определены температуры перегрева всех транзисторов модуля. Результаты моделирования сравнивались с аналогичными результатами, полученными экспериментально. В качестве экспериментальных использовались результаты измерения элементов матрицы тепловых импедансов, полученных методом модуляции греющей мощности по гармоническому закону. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что расчетные и экспериментальные значения температуры перегрева кристаллов находятся в хорошем согласии друг с другом, что, в свою очередь, подтверждает корректность разработанной тепловой модели силового модуля.

Ключевые слова: силовой модуль, MOSFET-транзистор, тепловая модель, температурное поле, тепловое сопротивление

УДК 621.382.32

РЭНСИТ, 2023, 15(2)117-124 DOI: 10.17725/rensit.2023.15.117

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/493/15(2)117-124.pdf