MOS半導(dǎo)體管絕緣散熱材料應(yīng)用分析
MOS管是金屬(metal)—氧化物(oxide)—半導(dǎo)體(semiconductor)場效應(yīng)晶體管,或者稱是金屬—絕緣體(insulator)—半導(dǎo)體。但是大功率MOS管通常工作于高功率大電流狀態(tài),非常容易損壞,使用時必須選擇正確的散熱方式以保護好功率MOS管器件。
功率MOS管發(fā)熱原因
大功率MOS管在通常的工作狀態(tài):開通過程(由截止到導(dǎo)通的過渡過程)、導(dǎo)通狀態(tài)、關(guān)斷過程(由導(dǎo)通到截止的過渡過程)、截止?fàn)顟B(tài)。MOS管是電壓驅(qū)動型器件,導(dǎo)通時其內(nèi)部電流通路的電阻稱為MOS管的內(nèi)阻,即導(dǎo)通電阻,通常內(nèi)阻越小承受電流越大發(fā)熱較少,反之則發(fā)熱較大。比如一個MOS最大電流100A,電池電壓96V,在開通過程中,據(jù)公式P=V*I可知有那么一瞬間MOS發(fā)熱功率高達9600W!這時它發(fā)熱功率最大,然后發(fā)熱功率迅速降低直到完全導(dǎo)通時功率變成100*100*0.003=30W(這里假設(shè)這個MOS導(dǎo)通內(nèi)阻3毫歐姆)??梢姡_關(guān)過程中這個發(fā)熱功率變化非常大。如果開通時間慢,意味著發(fā)熱從9600W到30W過渡的慢,MOS結(jié)溫會升高的厲害。所以開關(guān)越慢,結(jié)溫越高,容易燒MOS管。
MOS管散熱處理方式
在使用過程中,怎樣才能快速將大功率MOS管產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出,下面是兩種常用的方法。
(1)多鋪銅,增加散熱過孔。
(2)貼散熱硅膠墊。通常采用散熱器加導(dǎo)熱硅膠的設(shè)計直接接觸散熱,如果MOS管外殼不能接地,可以采用絕緣墊片隔離后再用導(dǎo)熱硅脂散熱。也可以選用硅膠片,硅膠覆蓋MOS管,除了散熱還可以起到防止靜電損壞的作用。
在上述兩種方法中貼散熱硅膠墊的方法較常用的方法,其中常用的散熱材料還包括導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱雙面膠和導(dǎo)熱硅膠片。導(dǎo)熱硅脂俗稱散熱膏,導(dǎo)熱硅脂以有機硅酮為主要原料,是一種高導(dǎo)熱絕緣有機硅材料,幾乎永遠不固化,可在-50℃—+230℃的溫度下長期保持使用。導(dǎo)熱雙面膠常用于LED等功率器件的散熱,其導(dǎo)熱系數(shù)通常大于1.5W/(M.K);導(dǎo)熱硅膠片起到導(dǎo)熱作用,在發(fā)熱體與散熱器件之間形成良好的導(dǎo)熱通路,與散熱片,結(jié)構(gòu)固定件(風(fēng)扇)等一起組成散熱模組。
導(dǎo)熱硅膠片優(yōu)點
最后,我們來看下作為無線和其他高級電子裝置設(shè)計的可制造定制的高技術(shù)性能產(chǎn)品的導(dǎo)熱硅膠片,其囊括了手機、電信、數(shù)據(jù)傳輸和信息技術(shù)、汽車、航空航天、家用電器、醫(yī)療和工業(yè)市場等各個方面的應(yīng)用。
(1)導(dǎo)熱硅膠片硬度較軟,厚度、軟硬度可根據(jù)設(shè)計的不同進行調(diào)節(jié),可操作性強,能有效降低散熱器和散熱結(jié)構(gòu)件的工藝工差要求;
(2)硅膠片可以很好的填充間隙,在發(fā)熱源和散熱器之間隔絕空氣,同時結(jié)合導(dǎo)熱硅膠片因本身材料特性具有絕緣導(dǎo)熱特性,具有優(yōu)良的絕緣性能;
(3)導(dǎo)熱硅膠片減震吸音的效果明顯;
(4)導(dǎo)熱硅膠片具有安裝,測試,可重復(fù)使用的便捷性。
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