Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

2 Grundlagen
Z th(j-c) [K/W]
1
56 mm² 81 mm² 121 mm²
0.1
0.01
0.001
0.0001
1.00E-05 1.00E-04 1.00E-03 1.00E-02 1.00E-01 1.00E+00 1.00E+01
t [s]
Bild 2.5.22 Zeitlicher Verlauf der thermischen Impedanzen Z th(j-c)
eines Moduls mit Al 2
O 3
-DCB-Substrat für
verschiedene Chipflächen [37]
Bei gegebenem Modulaufbau sind die Z th
-Kurven für unterschiedliche Chipflächen ineinander verschiebbar,
d.h. in Abhängigkeit von der Chipfläche ändern sich die Absolutwerte, jedoch nicht
die Zeitkonstanten der Exponentialfunktionen. Die thermischen Impedanzen für unterschiedliche
Chipflächen können demnach wie auch die thermischen Widerstände für einen gegebenen Aufbau
mit nachfolgender Beziehung berechnet werden:
Rth( jc)2
Zth( jc)2
Zth( jc)1
R
th( jc)1
Die thermischen Impedanzen von Modulen mit und ohne Bodenplatte sind zunächst ähnlich,
solange sich die Erwärmung noch im Chip und DCB Substrat abspielt (Bild 2.5.23). Für Zeiten
> 100 ms unterscheiden sich beide im Zeitverlauf. Während das Bodenplattenmodul im Zeitbereich
bis 1…2 s aufgrund der Wärmespeicherfähigkeit der Kupferplatte thermische Vorteile besitzt,
hat das bodenplattenlose Modul für größere Zeiten aufgrund des geringeren R th
Vorteile.
0.1
0.09
R [K/W]
th(j-s)
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
SEMiX
SKiiP
0.03
0.02
0.01
0
0.001 0.01 0.1
t [s]
1 10 100
Bild 2.5.23 Vergleich der thermischen Impedanzen eines 600 A/1200 V Moduls mit Bodenplatten (SEMiX4)
und ohne Bodenplatte (SKiiP4); Referenzpunkt: Bohrung im Kühlkörper 2 mm unter der Oberfläche
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