Как измерить теплопроводность материала трассировки в радиаторе IGBT?

Для поставщика материалов для трассировки теплоотвода IGBT крайне важно понимать, как измерять теплопроводность наших материалов для трассировки. Теплопроводность — фундаментальное свойство, определяющее, насколько эффективно материал может передавать тепло. В случае радиаторов IGBT эффективная теплопередача необходима для поддержания оптимальной производительности и долговечности модулей IGBT. В этом сообщении блога я рассмотрю различные методы измерения теплопроводности материалов трассировки в радиаторах IGBT.

Важность теплопроводности в радиаторах IGBT

Модули IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) широко используются в мощных электронных устройствах, таких как электромобили, системы возобновляемых источников энергии и приводы промышленных двигателей. Во время работы эти модули выделяют значительное количество тепла. Если это тепло не рассеивается должным образом, температура модуля IGBT повысится, что может привести к снижению эффективности, снижению надежности и даже отказу устройства.

Материал трассировки радиатора IGBT играет ключевую роль в теплопередаче. Материал с высокой теплопроводностью может быстро передавать тепло, выделяемое модулем IGBT, к ребрам радиатора, где оно может рассеиваться в окружающую среду. Поэтому точное измерение теплопроводности материала трассировки имеет жизненно важное значение для выбора правильного материала и оптимизации конструкции радиатора.

Методы измерения теплопроводности

1. Устойчивый — методы состояния

а. Метод защищенной горячей пластины

Метод защищенной горячей пластины является одним из наиболее широко используемых стационарных методов измерения теплопроводности. В этом методе образец фрезерного материала помещается между двумя плоскими пластинами: горячей и холодной. Горячая пластина обеспечивает постоянный тепловой поток к образцу, а холодная пластина поглощает тепло. Термопара используется для измерения разницы температур между двумя пластинами.

Теплопроводность (k) можно рассчитать по следующей формуле:
[k=\frac{Q\cdot L}{A\cdot\Delta T}]
где (Q) — тепловой поток, (L) — толщина образца, (A) — площадь поперечного сечения образца, (\Delta T) — разность температур между горячей и холодной пластинами.

Преимуществом метода защищенной горячей пластины является его высокая точность и надежность. Он может измерять теплопроводность различных типов материалов, включая твердые тела, жидкости и газы. Однако это относительно медленный метод, поскольку для достижения устойчивого состояния требуется много времени.

б. Метод измерения теплового потока

Еще одним стационарным методом является метод измерения теплового потока. Он аналогичен методу защищенной горячей пластины, но вместо непосредственного измерения теплового потока в нем используется измеритель теплового потока для измерения скорости теплопередачи через образец.

Измеритель теплового потока состоит из термобатареи, генерирующей напряжение, пропорциональное тепловому потоку. Измеряя напряжение и разницу температур на образце, можно рассчитать теплопроводность.

Метод измерения теплового потока быстрее, чем метод защищенной горячей пластины, и подходит для измерения теплопроводности тонких материалов. Однако он может иметь некоторые ограничения по точности, особенно для материалов с низкой теплопроводностью.

2. Переходные методы

а. Метод источника переходной плоскости (TPS)

Метод переходного плоского источника — популярный переходный метод измерения теплопроводности. В этом методе тонкий круглый нагревательный элемент помещается между двумя образцами фрезерного материала. Нагревательный элемент используется для генерации кратковременного теплового импульса, а температурная реакция образцов измеряется как функция времени.

Теплопроводность можно определить путем анализа зависимости температуры от времени с использованием математической модели. Метод TPS имеет ряд преимуществ, включая быстрое время измерения, возможность измерения анизотропных материалов и широкий диапазон применимых значений теплопроводности.

б. Метод лазерной вспышки

Метод лазерной вспышки обычно используется для измерения коэффициента температуропроводности материалов, который затем можно использовать для расчета теплопроводности. В этом методе короткий лазерный импульс подается на одну сторону образца, а повышение температуры на другой стороне измеряется с помощью инфракрасного детектора.

Температуропроводность ((\alpha)) рассчитывается по времени, за которое температура достигает определенной доли своего максимального значения. Теплопроводность (k) можно рассчитать по следующей формуле:
[k=\rho\cdot C_p\cdot\alpha]
где (\rho) — плотность материала, (C_p) — удельная теплоемкость.

Метод лазерной вспышки подходит для материалов с высокой теплопроводностью и может обеспечить точные результаты за относительно короткое время. Однако он требует точного контроля условий эксперимента и может не подходить для материалов с низкой температуропроводностью.

Факторы, влияющие на измерение теплопроводности

1. Температура

Теплопроводность зависит от температуры. В целом теплопроводность большинства материалов снижается с повышением температуры. Поэтому важно измерять теплопроводность при рабочей температуре радиатора IGBT, чтобы гарантировать точные результаты.

2. Подготовка проб

Качество подготовки проб может существенно повлиять на измерение теплопроводности. Образец должен иметь одинаковую толщину, гладкую поверхность, отсутствие воздушных зазоров и примесей. Любая неоднородность или дефекты образца могут привести к ошибкам в измерениях.

3. Контактное сопротивление

Контактное сопротивление между образцом и измерительным оборудованием также может повлиять на точность измерения теплопроводности. Чтобы минимизировать контактное сопротивление, между образцом и пластинами или датчиками можно использовать подходящие термоинтерфейсные материалы.

Рекомендации по продуктам

В нашей компании мы предлагаем широкий ассортимент высококачественных радиаторов, в том числеПятизвездочный серебряный радиатор 20 Вт для освещения COB,Медный теплообменник Тепловая трубка Медный радиатор Теплоотвод радиатора, иМедный экструдированный прямоугольный экструдированный радиатор 1u. Наши радиаторы спроектированы так, чтобы обеспечить превосходные характеристики рассеивания тепла, и мы гарантируем, что используемые в них материалы имеют высокую теплопроводность.

Заключение

Точное измерение теплопроводности материала трассировки в радиаторе IGBT имеет важное значение для обеспечения эффективной работы модулей IGBT. Для этой цели можно использовать как стационарный, так и переходный методы, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения. Учитывая такие факторы, как температура, подготовка образца и контактное сопротивление, мы можем получить более точные результаты измерений.

Если вы ищете высококачественные материалы для прокладки радиатора IGBT или радиаторы, мы здесь, чтобы помочь. Мы можем предоставить вам подробную информацию о теплопроводности нашей продукции и вместе с вами выбрать наиболее подходящие решения для ваших задач. Свяжитесь с нами, чтобы начать обсуждение ваших потребностей в закупках.

Ссылки

• Чжан X. и Чен Ю. (2018). Справочник по теплопроводности. Эльзевир.
• АСТМ Интернешнл. (2019). Стандартные методы испытаний для измерения стационарного теплового потока и свойств теплопередачи с помощью прибора для измерения теплового потока. АСТМ С518.
• Малеки М. и Хагдади А. (2015). Переходные методы измерения тепловых свойств. В теплопроводности 42. Спрингер.