ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2023. №11
Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

 

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.5  

УДК: 681.518.3

 

ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В МНОГОКРИСТАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

 

В.И. Смирнов 1,2, А.М. Ходаков 1, А.А. Гавриков 1

 

1 ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, Ульяновский филиал

432071, г. Ульяновск, ул. Гончарова, д. 48/2

2Ульяновский государственный технический университет

432027, г. Ульяновск, ул. Северный венец, д. 32

 

Статья поступила в редакцию 15 августа 2023 г.

 

Аннотация. Представлены результаты исследований теплоэлектрических процессов в многокристальных системах, частным случаем которых являются силовые модули на полевых или биполярных транзисторах. Для полного описания таких процессов необходимо знать тепловые связи между всеми транзисторами модуля, характеризуемые матрицей тепловых импедансов. Для измерения элементов матрицы предлагается использовать модуляционный метод, основанный на разогреве каждого транзистора модуля переменной тепловой мощностью и измерении температурного отклика на это воздействие всех остальных транзисторов. Предложена также тепловая модель многокристальной системы и на основе решения уравнения теплопроводности в среде COMSOL Multiphysics произведен расчет температурного поля по подложке, на которой смонтированы кристаллы. Результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными результатами, что говорит об адекватности тепловой модели.

Ключевые слова: теплоэлектрические процессы, многокристальная система, силовой модуль, матрица тепловых импедансов, модуляционный метод.

Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках проекта № 23-29-00026.

Автор для переписки: Гавриков Андрей Анатольевич, a.gavrikoff@gmail.com

 

 

Литература

1. ОСТ 11 0944-96. Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Методы расчета, измерения и контроля теплового сопротивления. Москва, ГУП НПП Пульсар. 1997. 110 с.

2. Пономарев С.В., Мищенко С.В., Дивин А.Г. Теоретические и практические аспекты теплофизических измерений (Изд-во Тамбовского гос. техн. ун-та, 2006).

3. Davidson J.N., Stone D.A., Foster M.P. Real-Time Prediction of Power Electronic Device Temperatures Using PRBS-Generated Frequency-Domain Thermal Cross Coupling Characteristics. IEEE Transactions on Power Electronics, 2015, V.30, No.6, P.2950-2961. http://dx.doi.org/10.1109/TPEL.2014.2331285

4. Смирнов В.И., Сергеев В.А., Гавриков А.А., Шорин А.М. Измерение перекрестных тепловых сопротивлений силовых модулей. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 7. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jul19/6/text.pdf, http://dx.doi.org/10.30898/1684-1719.2019.7.6

5. Luo Z., Ahn H., Nokali M. A thermal model for insulated gate bipolar transistor module. IEEE Transactions on Power Electronics, 2004, V.19, No.4, P.902-907. http://dx.doi.org/10.1109/TPEL.2004.830089

6. Brückner T., Bernet S. Estimation and Measurement of Junction Temperatures in a Three-Level Voltage Source Converter. IEEE Transactions on Power Electronics, 2007, V.22, No.1, P.3-12. http://dx.doi.org/10.1109/TPEL.2006.886651

7. Yun C., Malberti P., Ciappa M., Fichtner W. Thermal component model for electrothermal analysis of IGBT module systems. IEEE Transactions on Advanced Packaging, 2001, V.24, No.3, P.401-406. http://dx.doi.org/10.1109/6040.938309

8. Drofenik U., Kolar J.W. Teaching thermal design of power electronic systems with web-based interactive educational software. 18th Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (Miami Beach, FL, USA), 2003, V.2, P.1029-1036. http://dx.doi.org/10.1109/APEC.2003.1179343

9. Smirnov V.I., Sergeev V.A., Gavrikov A.A., Shorin A.M. Modulation method for measuring thermal impedance components of semiconductor devices. Microelectronics Reliability. 2018. V.80, P.205-212. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2017.11.024

10. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (Бином, М., 2014).

Для цитирования:

Смирнов В.И., Ходаков А.М., Гавриков А.А. Теплоэлектрические процессы в многокристальных системах. // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.11.5