功率半導(dǎo)體器件所產(chǎn)生的熱量，在電子產(chǎn)品中占主導(dǎo)地位，其熱量主要來源于半導(dǎo)體器件的開通、關(guān)斷及導(dǎo)通損耗。采用利用散熱器是常用的主要方法之一。今天給大家介紹一下功率半導(dǎo)體器件散熱器選用原則及注意事項(xiàng)。

功率半導(dǎo)體散熱器選擇的基本原則

電力半導(dǎo)體器件的散熱器選擇要綜合根據(jù)器件的耗散功率、器件結(jié)殼熱阻、接觸熱阻以及冷卻介質(zhì)溫度來考慮。

1、器件與散熱器緊固力的要求

要使器件與散熱器組裝后有良好的熱接觸，必須具有合適的安裝力或安裝力矩，其值由器件制造廠或器件標(biāo)準(zhǔn)給出，組裝時應(yīng)嚴(yán)格遵守不要超出規(guī)定的范圍。

2、散熱器的額定冷卻條件

自冷散熱器：環(huán)境溫度最好不高于40℃，安裝時散熱器翼片要垂直布置，上下端面不能有阻擋，以便散熱器周圍有良好的空氣自然對流的環(huán)境和通道。

風(fēng)冷散熱器：進(jìn)口空氣溫度控制在40℃以下，進(jìn)口端風(fēng)速最好達(dá)到6米/秒。

水冷散熱器：進(jìn)口水溫不高于35℃。水流量要根據(jù)散熱總熱量需要和進(jìn)出水設(shè)計溫差決定。

3、選用散熱器的綜合考慮

選用散熱器應(yīng)綜合考慮散熱器的散熱能力范圍、冷卻方式、技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一種器件僅從技術(shù)參數(shù)看，可能有兩、三種散熱器均能滿足要求，但應(yīng)結(jié)合冷卻、安裝、通用互換和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮選取。

選用散熱器的一般方法為對散熱器的選取應(yīng)根據(jù)器件工作時的實(shí)際冷卻條件，穩(wěn)、瞬態(tài)負(fù)載情況，適當(dāng)考慮安全系數(shù)，按穩(wěn)態(tài)不超過器件最高工作結(jié)溫來考慮。

電力半導(dǎo)體器件的散熱器選擇注意的事項(xiàng)

1、通常對IGBT或晶閘管來說，其pn結(jié)溫不得超過125℃，外殼溫度設(shè)定為85℃。有研究表明，功率器件散熱設(shè)計關(guān)乎整個設(shè)備的運(yùn)行安全。

2、選用耐熱性和熱穩(wěn)定性好的元器件和材料，以提高其允許的工作溫度。

3、減小設(shè)備(器件)內(nèi)部的發(fā)熱量。為此，應(yīng)多選用微功耗器件，如低耗損型IGBT，并在電路設(shè)計中盡量減少發(fā)熱元器件的數(shù)量，同時要優(yōu)化器件的開關(guān)頻率降低開關(guān)損耗以減少發(fā)熱量。

4、采用適當(dāng)?shù)纳岱绞脚c用適當(dāng)?shù)睦鋮s方法，加快散熱速度。功率半導(dǎo)體裝置的冷卻設(shè)計主要考慮功率半導(dǎo)體器件和某些產(chǎn)高溫器件(如大功率繞線電阻)的散熱以及降低機(jī)柜內(nèi)空氣溫度。常用的冷卻方式為強(qiáng)迫空氣冷卻(使用鋁型材散熱器、熱管散熱器等)和循環(huán)水冷卻。

5、器件在散熱器上安裝時應(yīng)注意其安裝位置。器件在散熱器上的布局應(yīng)注意以下幾點(diǎn): 

（1）散熱器的中心位置熱阻最小。

（2）在一個散熱器上安裝多個功率器件時，如器件發(fā)熱功耗不一，對產(chǎn)生大功耗的器件應(yīng)給予最大的面積。

（3）安裝模塊的散熱器表面，應(yīng)注意平面度和表面粗糙度。表面如有凹陷會直接導(dǎo)致接觸熱阻的增加。為使接觸熱阻變小，在散熱器與功率元件的安裝面之間應(yīng)均勻涂一層極薄的導(dǎo)熱硅脂，只填充不平處的凹陷，保證原金屬間的接觸，并施加合適的緊固力矩，使接觸熱阻不超過數(shù)據(jù)手冊要求的值。