Abstract
The study of the temperature field of power semiconductor devices, operating in semiconductor apparatuses, either non-contact or hybrid was carried out in the paper.It was also shown that the main mode of the current load of power semiconductor devices, operating in semiconductor apparatuses is a pulse mode.Analytical method for calculating the values of the temperature rise in the structure of power semiconductor devices when subjected to a current pulse of arbitrary shape based on a model that adequately reflects the design of semiconductor devices was used during the studies. To calculate the thermal mode of power semiconductor devices, a technique, based on using the simplified thermal models, where the solder layers are taken into account due to expansion of thermal-resistance equivalent tungsten layers is also used. However, unlike it, the method, proposed in the paper provides a higher accuracy in calculating the temperature rise in the structure of power semiconductor devices since all layers of these devices are taken into account. Also, calculation by this method takes into account the dependence of physical properties of materials of the thyristor components on the change in their temperature. Solving the system of heat conduction equations, set up for the model that adequately reflects the thyristor design, was performed by finite difference method using the implicit scheme.When calculating the transient thermal resistance using the real model for different types of thyristors, difference in its value reaches 5 - 16% compared with the calculation using the simplified models. Thus, calculation of the temperature rise in the structure of power semiconductor devices is appropriate to carry out using the proposed method based on a model that adequately reflects the design of these devices.The described calculation method can be used for the rational choice of a power semiconductor device as a basic element of hybrid and non-contact semiconductor apparatuses in systems of their computer-aided design.The paper presents examples of calculating the thermal mode of semiconductor devices for the most common types of semiconductor apparatuses.
Highlights
РОБОТИ У СКЛАДІ НАПІВПРОВІДНИКОВИХДане дослідження належить до електротехніки, зокрема до галузі комутаційних напівпровідникових апаратів низької напруги [1].
Вирішення яких необхідно для досягнення поставленої мети, є: дослідження температурного поля напівпровідникових ключів при дії імпульсів струму довільної форми на базі теплової моделі, що адекватно відтворює структуру СНП, шляхом чисельного розв’язання рівнянь теплопровідності;.
Метою даного дослідження є розробка на підґрунті цього методу інженерної методики розрахунку температури структури СНП при дії на неї імпульсів струму довільної форми і тривалістю до 0,02 с, за допомогою якої стає можливим з достатньою для інженерних розрахунків точністю визначати кількісні параметри температурного поля, тобто визначати перевищення температури в будь-якому місці структури СНП в довільний момент дії імпульсу потужності.
Summary
Дане дослідження належить до електротехніки, зокрема до галузі комутаційних напівпровідникових апаратів низької напруги [1]. Вирішення яких необхідно для досягнення поставленої мети, є: дослідження температурного поля напівпровідникових ключів при дії імпульсів струму довільної форми на базі теплової моделі, що адекватно відтворює структуру СНП, шляхом чисельного розв’язання рівнянь теплопровідності;. Метою даного дослідження є розробка на підґрунті цього методу інженерної методики розрахунку температури структури СНП при дії на неї імпульсів струму довільної форми і тривалістю до 0,02 с, за допомогою якої стає можливим з достатньою для інженерних розрахунків точністю визначати кількісні параметри температурного поля, тобто визначати перевищення температури в будь-якому місці структури СНП в довільний момент дії імпульсу потужності. Дозволяють скласти достатньо компактну програму, в якій реалізується наведений вище алгоритм, проводити розрахунки з високою точністю і малими витратами часу, а також виводити на екран тривимірні графіки розповсюдження тепла в структурі СНП з часом при дії на нього синусоїдного імпульсу струму У табл. 1 наведені значення Ri і τi для найбільш поширених потужних тиристорів виробництва ВАТ «Електровипрямляч» (Росія)
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callMore From: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
