影响igbt模块散热的因素有哪些（如何降低热阻）

如果igbt模块的功率不变，igbt外壳之间的热阻不变，那么igbt外壳与散热器之间的热阻与散热器材料和接触程度有关，但这里的热阻较小，所以散热器材料和接触程度的变化对整个散热过程影响不大。

igbt模块的散热过程依次是igbt在结处的功率损耗；结上的温度传导到igbt模块外壳；igbt模块上的导热散热器；散热器上的热量传导到空气中。

换句话说，影响其散热的因素主要有两个，一是总损耗，二是散热器的热阻。但由于输出功率和实际工作条件的限制，igbt的总功率损耗是无法改变的，所以需要考虑的是如何改变散热器与空气或其他介质之间的热阻。接下来，边肖做如下简要介绍。

功率器件散热功率引起的温升需要通过散热器来降低，散热器可以增加功率器件的导热和散热面积，扩大热流并缓冲导热过渡过程，借助导热介质将热量直接传导或传递给冷却介质，如空气、水或水的混合液体。

佳恩igbt单管

目前常用的冷却方式有强制风冷、循环水冷却、热管散热器冷却等。

1、自然空气散热

自然空气散热是指局部加热装置可以在不使用任何外部辅助能源的情况下，向周围环境散热，达到控制温度的目的。

它通常包括热传导、对流和辐射，适用于温度控制要求低、热流密度低的小功率器件和部件，以及其他冷却技术不适合或不必要的密封或密集组装的器件。这种散热器效率低，不适合大功率设备。由于其结构简单，无噪音，免维护，特别是没有运动部件，所以具有很高的可靠性。

2、强制空气冷却

强制对流风冷的特点是散热效率高，其传热系数是自冷散热的2-5倍。

强制对流风冷分为两部分：翅片散热器和风扇。与热源直接接触的鳍片散热器是用来把热源散发的热量引出来的，风扇是通过强制对流来冷却散热器，从而强制风冷，这主要与散热器材料、结构、鳍片有关。风速越大，散热器的热阻越小，但流动阻力越大。所以要适当提高风速来降低热阻，风速超过一定值后再提高风速对热阻的影响很小。

散热器材料的质量特性对散热效率有重大影响。紫铜的导热系数是工业纯铝的两倍，相同散热效率下紫铜散热器的体积是铝散热器的1/3-1/2。铜因为比重大，价格高，一般用的比较少。风冷散热结构简单，价格低廉，安全可靠，技术成熟，但温度不能降到室温以下。由于需要配备风扇，噪音大，容易吸入灰尘，可靠性相对较低，需要一定的维护，风扇寿命受时间限制。

3、液体冷却模式

与气体冷却相比，液体冷却可以显著提高导热性。对于高功率密度的电力电子器件，液体冷却是一个很好的选择。液冷系统利用循环泵保证冷却液在热源和冷源之间循环换热。

水冷式散热器散热效率极高，相当于空气自然冷却传热系数的100-300倍。用水冷散热器代替风冷散热器，可以大大提高设备的容量。但由于普通水绝缘性差，水中的杂质离子在高压下会导致电腐蚀和漏电，只能在低压下使用普通水进行冷却。

在或

油冷散热器因其比空气更好的冷却性能，以及阀体安装在油箱内的高绝缘和电磁屏蔽效果，被广泛应用于高压大功率电力电子器件中。

然而，由于水冷系统在冷却效果和环境影响方面的明显优势，近年来油冷系统似乎在高压大功率变流器领域逐渐淡出。

4、热管散热器

热管散热方案的设计与实施热管是一种导热系数极高的传热元件，以其独特的传热方式取得了非凡的传热效果。

典型的热管由外壳、吸液芯和端盖组成。将管道内部抽至1.3*(0.1~0.0001)Pa的负压后充入适量工作液体，使靠近管道内壁的毛细多孔材料充满液体后密封。管的一端是蒸发段，并且根据应用可以在这两段之间设置绝热段。

当热管一端受热时，毛芯中的液体蒸发，蒸汽在轻微的压力差下流向另一端放热凝结成液体，液体在毛细作用力下沿多孔材料流回蒸发段。这样，热量从热管的一端传递到另一端。

其优点是传热能力强，均温能力好，热密度可变，不需要额外设备，运行可靠，结构简单，重量轻，免维护，噪音低，使用寿命长，但价格昂贵。

热管散热器一般适用于大功率和分立元件。当然，在一些特殊的生产条件下，比如粉尘较多的地方，煤矿、焦化厂和一些化工厂也可以使用热管散热器，因为整个动力转换部分是可以密封的。国内电力电子变换器行业多年前就已经采用热管散热器。

以上就是影响igbt模块散热的因素以及降低热阻的常规方法。下次见~

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审计颜

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