IGBT 功率模組散熱分析與設計

絕緣柵雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT），是半導體元件的一種，主要用於電動車輛、鐵路機車及動車組的交流電電動機的輸出控制目前，IGBT 功率模組內部結構已經很成熟，眾所周知，要想減小模組內部的介面熱阻和材料熱阻十分困難。因此，現在的散熱偏向於對 Rsa 的研究，目的是減小熱阻，儘快的將模組產生的熱量散熱到空氣中，降低模組溫度。本文主要綜述了 IGBT 模組到環境的散熱技術，主要分為主動散熱和被動散熱，散熱技術涉及熱管散熱技術、基於 PCM 的散熱器、空氣射流和液體射流等。

    IGBT 作為能量變換與傳輸的核心元件，廣泛應用於化工、冶金、軌道交通和新能源等領域，為利用可持續清潔能源緩解全球化石能源危機和環境問題做出了大量努力。功率模組通過熱傳導、熱對流和熱輻射的方式將熱量傳遞到大氣中。針對 IGBT熱量密度和應用場景不同，需要用不同的散熱方式，主要分為被動散熱和主動散熱。兩者主要區別在於被動散熱是通過自然對流散熱將熱量散發到大氣環境中，不借助外界力，主動散熱是利用風冷或水冷的散熱方式，借助外力通過強制對流傳熱將熱量散發到空氣環境中。被動散熱比主動散熱結構簡單、成本低、可靠性高，但散熱效果不太明顯，主動散熱由於借助外力散熱效果好，冷卻速度快。基於熱阻網路系統模型對 IGBT 功率模組進行散熱分析與設計，有可能達到最優的散熱效果。

文字編輯 高柏科技團隊

作者 林唯耕教授 學歷 | 美國馬里蘭大學博士 現職 | 國立清華大學，工程與系統科學系，兼任教授 專長 | 電子構裝散熱、熱管、環路式熱管(CPL，LHP，PHP)、節能設計、太陽能儲熱與冷卻、熱流系統、電子元件之冷卻、雙相流、人造衛星暨高空飛行物之熱傳元件