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功率元件溫升試驗機,核心是解決一個測量精度問題:功率器件真正怕熱的是芯片結(jié)溫,但你能直接測到的通常是殼溫,兩者差20-30℃,這個差距就是設(shè)計裕量被浪費的地方。
IGBT模塊 datasheet 上寫的最高結(jié)溫150℃,是指芯片內(nèi)部PN結(jié)的溫度。你用熱電偶貼在殼上,測到殼溫100℃,以為還有50℃裕量,實際結(jié)溫可能已經(jīng)130℃了。這20-30℃的溫差來自芯片到外殼的熱阻,不同封裝、不同散熱條件,熱阻值不同。如果你按殼溫設(shè)計散熱器,要么 oversized 浪費成本,要么 undersized 導(dǎo)致芯片過熱。

這臺設(shè)備提供兩種測量方案。第一種是瞬態(tài)熱阻法:給IGBT加一個加熱電流,持續(xù)幾十毫秒,然后切換到小電流測量Vce(sat),利用PN結(jié)正向壓降和溫度的線性關(guān)系,推算結(jié)溫。這種方法測的是真正的結(jié)溫,不是殼溫。第二種是穩(wěn)態(tài)法:在殼溫、散熱器溫度已知的情況下,通過熱阻網(wǎng)絡(luò)計算結(jié)溫。設(shè)備同時測量殼溫、散熱器溫度、環(huán)境溫度,自動計算結(jié)溫。
電流輸出能力是關(guān)鍵。IGBT的導(dǎo)通損耗和電流平方成正比,大電流下溫升才明顯。設(shè)備支持0-600A連續(xù)可調(diào),脈沖電流可達1000A(占空比限制)。對于小功率MOSFET,也可以切換到0-50A小電流檔,分辨率0.01A。
散熱條件可調(diào)。設(shè)備配備風(fēng)冷、水冷兩種散熱接口,可以模擬客戶實際應(yīng)用中的散熱條件。有一個做光伏逆變器的客戶,IGBT在實驗室風(fēng)冷條件下殼溫85℃,到現(xiàn)場水冷條件下殼溫降到60℃,但結(jié)溫只降了10℃,因為水冷降低了殼到散熱器的熱阻,但芯片到殼的熱阻沒變。用我們的設(shè)備分別模擬兩種散熱條件,幫他算清了真正的熱阻分布,優(yōu)化了芯片選型。
符合JEDEC JESD51-1《集成電路熱測量方法 第1部分:電氣測試方法(單半導(dǎo)體器件)》、IEC 60747-9《半導(dǎo)體器件 分立器件 第9部分:絕緣柵雙極晶體管(IGBT)》中關(guān)于熱阻和溫升的測試要求。不是簡單的"加熱-測溫",是完整的"熱特性表征"系統(tǒng)。
廣州智品匯電子科技懂的是:功率器件的熱設(shè)計,差10℃就是一代產(chǎn)品的差距。