Температурные параметры
Имеются два предельных значения температуры перехода: максимально допустимое (Tjmax) и минимально допустимое (Tjmin).
Максимально допустимая температура перехода — это температура, которая не должна превышаться в длительных режимах эксплуатации (при установившемся тепловом режиме).
Минимально допустимая температура перехода определяет предел, ниже которого не допускается не только работа прибора, но и его хранение. Используемые в конструкциях силовых полупроводниковых приборов материалы неоднородны и имеют различные температурные коэффициенты линейного расширения. Хотя в качестве термокомпенсаторов применяются материалы с температурным коэффициентом расширения, близким к температурному коэффициенту кремния (вольфрам, молибден), тем не менее, при низких температурах могут возникать значительные изгибающие усилия, разрушающие кремний. Для отечественных силовых полупроводниковых приборов минимально допустимая температура перехода равна — (50-60) ºС.
Эффективная эквивалентная температура перехода в установившемся тепловом режиме может быть определена с достаточной для инженерных расчётов точностью по следующим формулам:
Где Tc — температура корпуса; Та — температура охлаждающей среды; Ptot — суммарная мощность потерь;
Rthjc — тепловое сопротивление переход — корпус; Rthja — тепловое сопротивление переход — среда.
Тепловые потери, возникающие при прохождении тока через полупроводниковый прибор, выделяются в основном в небольшом объеме полупроводниковой структуры. Отсюда тепловой поток проходит через ряд слоев различных материалов, из которых изготавливаются термокомпенсаторы (вольфрам, молибден), прокладки (серебро, олово), основание, охладитель, и отводится в окружающую среду. Каждый из этих слоев оказывает сопротивление распространению теплового потока, вследствие чего создается перепад температур между структурой и каждым из слоев. Рассматривая путь теплового потока через отдельные в конструктивном отношении элементы, можно говорить о тепловых сопротивлениях участков:
Переход – корпус прибора Rthjc;
Корпус прибора – контактная поверхность охладителя Rthch;
Контактная поверхность охладителя – охлаждающая среда Rthha;
Переход – охлаждающая среда Rthja;
Приняв условно тепловое сопротивление как перепад температуры на единицу греющей мощности, получаем следующие выражения:
*Для диодов мощность потерь обозначается PFAV
Где Tj – температура перехода; Тс – температура корпуса прибора; Th – температура контактной поверхности охладителя;
Ta – температура охлаждающей среды.
Тепловое сопротивление переход – корпус определяется в основном площадью полупроводниковой структуры, качеством контактных соединений и конструкцией корпуса. Приведенное для Rthjc выражение относится к прибору штыревой конструкции. Приборы таблеточной конструкции характеризуются тепловыми сопротивлениями переход – анодный вывод корпуса RthjcA и переход – катодный вывод корпуса RthjcK. Эквивалентная расчетная схема теплового сопротивление прибора таблеточной конструкции показана ниже:
В соответствии со схемой
Приведенные выражения относятся к установившемуся тепловому режиму. В переходных режимах тепловое состояние полупроводникового прибора характеризуется переходными тепловыми сопротивлениями переход – корпус Z(th)tjc и переход – среда Z(th)tja.
Зависимости Z(th)tjc = f(t) приводятся в справочных данных для конкретных типов полупроводниковых приборов. Зависимости Z(th)tja = f(t) также имеются в справочных данных, причем они относятся к конкретному типу охладителя. Если прибор работает в сборе в другим охладителем, то переходное тепловое сопротивление переход – среда
Переходное тепловое сопротивление охладителя Z(th)tha приводится в справочных данных на охладители для каждого конкретного типа. При использовании Z(th)tha в качестве составляющей Z(th)tja необходимо для расчетных значений времени t > 1c суммировать его с контактным тепловым сопротивлением Rthch, поскольку при достижении тепловым потоком поверхности охлаждающего устройства в эквивалентную тепловую схему включается тепловое сопротивление контакта между корпусом прибора и контактной поверхностью охладителя.
В установившемся тепловом режиме Z(th)tja = Rthja
Имея значения Z(th)tja для конкретных временных интервалов t, можно при известном значении греющей мощности PTAV рассчитать температуру перехода в момент времени t:
 kronek.ltd@gmail.com |
наверх страницы |  (812) 331-96-57 |