Тепловые характеристики полупроводниковых вентилей

Данный материал в равной мере относится к диодам, тиристорам, симисторам и силовым транзисторам.

Температура.

Температура различных точек кремниевой шайбы при работе п/п вентиля не одинакова, наибольшей является температура p-n-перехода u_j.Верхнее и нижнее предельные значения этой температуры определяют область рабочих температур вентиля. Температура p-n-перехода является исходной при расчете допустимых нагрузок вентиля по току и требуемого при этом охладителя. Кроме того, для расчетов необходимо знать температуру корпуса прибора u_c, измеряемую в определенных точках на корпусе, температуру охладителя (радиатора) u_h, определяемую в заданной точке поверхности контакта охладителя с вентилем, и температуру окружающей среды u_a, т.е. температуру воздуха, непосредственно граничащего с охладителем. При жидкостном, (например, при водяном) охлаждении u_a -температура охлаждающей жидкости.

Установившееся тепловые сопротивления определяются, когда темпера­тура всех компонент вентиля достигла установившегося значения. Полное тепловое сопротивление между                     p-n-переходом и окружающей средой определяется по формуле

 

                                          R_thja=(u_j-u _a)/P_tot,                                                             (8.1)

 

где P_tot-полная мощность потерь.

Полное тепловое сопротивление состоит при одностороннем охлаждении вентиля из трех составляющих:

                                         R_thja=R_thic+R_thch+R_thha                                                         (8.2)

 

Здесь R_thic-полное тепловое сопротивление от p-n-перехода к корпусу вентиля:

                                        R_thic=(u_j-u _c )/P_tot                                                                                      (8.3)

Тепловое сопротивление контакта между вентелем и радиатором                  

                                    R_thch=(u _c -u _h)/P_tot                                                             (8.4)

R_thha-тепловое сопротивление радиатора:

 

                                       R_thhа=(u _h -u _a)/P_tot                                                       (8.5)

 

Эквивалентная схема для тепловых процессов приведена на рис. 8.1.

 

Рис. 8.1. Эквивалентная тепловая схема вентиля при установившемся режиме

 

Внутреннее тепловое сопротивление вентиля R_thic зависит от его конструкции. Тепловое сопротивление R_thch зависит от условий монтажа вентиля, т.е. от качества контактной поверхности, от прижимного усилия (определяемого закручивающим моментом), от наличия изолирующей шайбы между корпусом вентиля и охладителем и от смазки контакта.

Тепловое сопротивление охладителя зависит от размеров и формы охладителя, от его конструкции и ориентации в пространстве, от скорости движения и количества охлажденной среды, а при естественном воздушном охлаждении - также и от разности температур между охладителем и

окружающей средой, т.е. от потерь мощности вентилей (рис. 8.2. а, б).

 

 

Рис. 8.2. Зависимость теплового сопротивления R_{thh a} радиатора от скорости охлаждающего воздуха u при принудительном охлаждении (а) и от мощности потерь P_tot в вертикально расположенном вентиле при естественном охлаждении (б)

 

Если полное тепловое сопротивление и мощность потерь в вентиле из­вестны, то температуру p-n-перехода можно найти из (8.6):

                                      u _j =u _a+P_tot ·R_thja                                                            (8.6).

 

Если полное тепловое сопротивление неизвестно, то измерив темпера­туру корпуса прибора найдем его по уравнению

                                     u _j =u _c +P_tot·R_{thj с}                                                            (8.7).

 

⇐ Предыдущая40414243444546474849Следующая ⇒

Поделиться: