功率半导体元件散热设计指南

功率半导体元件在工作时会产生热损耗。若发热量过大且无法及时消散，元件可能因超过正常工作温度而失效。因此，选择合适的散热器是确保元件可靠工作的重要条件。

核心概念

• 元件工作结温（Tj）：元件允许的最高工作温度极限，由制造商提供或产品标准规定。
• 元件损耗功率（P）：元件工作时产生的平均稳态功率消耗，计算公式为有效值输出电流与有效值电压降的乘积。
• 耗散功率（Q）：特定散热结构的散热能力。
• 热阻（R）：热量在媒质之间传递时，单位功耗所产生的温升。
  R=ΔT/Q

散热器选配原则

散热器的配置目的是确保元件热损耗有效传导至周围环境，并使结点温度不超过 Tj。公式表示为：

其中，热阻 R 由三部分组成：

• Rjc：结点至管壳的热阻，与元件的工艺水平和结构有关，由制造商提供。
• Rcs：管壳至散热器的热阻，与填隙介质、接触面粗糙度、平面度及安装压力相关。
  (参考值：风冷安装时，Rcs≈0.1Rjc)
• Rsa：散热器至空气的热阻，是散热器选型的关键参数，与材质、形状、表面积、体积及空气流速有关。

综合上述公式，散热器选配的基本原则为：

散热器厂商通常提供特定散热器的形状参数和热阻特性曲线，设计人员可根据这些数据计算所需散热器的表面积、长度、重量及热阻值 Rsa。

注意事项