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NTC熱敏電阻在車規級IGBT中的作用
發布者 : admin 發布時間 : 2022/09/15 09:09:02


隨著碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬禁帶材料的采用,車規級IGBT的工作溫度不斷升高,對溫度的準確監測變得更加重要,溫度控制是其有效運行的關鍵因素之一。通常地,IGBT中的MOSFET都會配備內部溫度傳感器(如體二極管)以進行實時溫度監測。但IGBT無論是采用銀燒結、SMT還是芯片引線鍵合等加工技術,置入NTC熱敏電阻進行溫度監測仍然是更佳選擇,因其具有高靈敏度、耐高溫、良好一致性等特點。通過設計者的合理設計,NTC熱敏電阻可以輔助IGBT模塊正確地降低其負荷,若其工作溫度處于范圍外(過熱/外部溫度過高)的情況下則關斷。

除了NTC熱敏電阻,也有廠商會采用其它元器件對車規級IGBT進行實時溫度監測。如半導體硅PTC熱敏電阻,其可以很好地執行電流控制;或者鉑基(Platinum-based)/鈮基(Niobium-based)電阻式溫度檢測器(RTD,Resistance Temperature Detector),其可以采用較低的電阻去實現更高的檢測線性度。但半導體硅PTC熱敏電阻的應用意味著IGBT需保持正溫度系數(PTC),這會導致IGBT失去熱失控(Thermal Runaway)的機會。因此,與半導體硅PTC熱敏電阻相比較,電阻值隨溫度升高而減少的NTC熱敏電阻能更好地輔助車規級IGBT進行導通及關斷。另外,相較于NTC熱敏電阻,鉑基/鈮基電阻式溫度檢測器的成本更高,性價比低。

車規級IGBT模塊的承載電流可高達300A,直流母線電壓可高達400V,因此實時溫度監測是其過載保護的關鍵標準。NTC熱敏電阻與車規級IGBT的集成,可在IGBT工作溫度上升至高溫閾值以上時,禁用IGBT柵極驅動器,從而提供熱關斷,避免IGBT模塊過熱。一般地,被置于IGBT或MOSFET內基板上的NTC熱敏電阻多為玻璃封裝片式NTC熱敏電阻,其耐高溫(使用溫度可達250℃)、可靠性高;同時,片式結構易于安裝,因此符合車規級IGBT模塊使用。另外,廣東愛晟電子科技有限公司為促進SiC碳化硅模塊的持續發展,幫助IGBT廠商簡化工藝過程,全新推出了耐焊型芯片式NTC熱敏電阻,其NTC熱敏芯片的芯片焊接面適合高溫焊接、引線鍵合面適合打線工藝,在車規級IGBT模塊中能更好地發揮其溫度監測的作用。

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