作為大功率的主流元器件之一的IGBT，其具有導(dǎo)通電阻小、頻率高、散熱穩(wěn)定、節(jié)能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天航空、電動(dòng)汽車、新能源裝備、消費(fèi)電子、家用電器等領(lǐng)域。在IGBT工作過程中，為防止IGBT的工作溫度過高，出現(xiàn)意外導(dǎo)致?lián)p壞，通常會(huì)安裝一個(gè)NTC熱敏電阻來進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。

IGBT模塊中都帶有一個(gè)NTC熱敏電阻來監(jiān)測(cè)基板的溫度，以方便設(shè)計(jì)精確的溫度測(cè)量。使用隔離凝膠將熱敏電阻與模塊的其余部分隔離，芯片中的大部分熱量直接通過基板流向NTC熱敏電阻的位置。由于熱流不是瞬時(shí)的，NTC熱敏電阻只表示靜態(tài)操作點(diǎn)的溫度。由于檢測(cè)到的相關(guān)時(shí)間常數(shù)太小，因此無法對(duì)短路條件下產(chǎn)生的熱等瞬態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)。NTC熱敏電阻與溫度成指數(shù)比例，因此監(jiān)測(cè)電路必須設(shè)計(jì)在低功耗的情況下進(jìn)行。

由于開關(guān)的損耗，IGBT會(huì)隨著工作時(shí)長(zhǎng)的增加而越來越熱。IGBT的散熱器板會(huì)被連接到冷卻板上，而冷卻板通常為水冷式的，若使用不純的冷卻水或通過冷卻板施加較低的水壓，會(huì)導(dǎo)致熱量交換下降，導(dǎo)致IGBT過熱。將NTC熱敏電阻安裝在IGBT上，能有效地進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，在溫度過熱時(shí)快速反應(yīng)并反饋信息到控制界面，讓操作員能及時(shí)處理，防止零部件或機(jī)器損壞。

廣東愛晟電子科技有限公司生產(chǎn)的NTC熱敏電阻，是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料， 采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。NTC熱敏電阻在溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。因此，NTC熱敏電阻被廣泛應(yīng)用于溫度監(jiān)測(cè)、溫度控制、溫度補(bǔ)償?shù)确矫妗?/span>

參考數(shù)據(jù)：

Monitoring Temperature of IGBT with Embedded NTC Thermistor

Vijit Dubey

Electrical and Computer Engineering

Texas A&M University

College Station, Texas, USA

vijit4072@tamu.edu

[1] V. Rudnev, Handbook of induction heating. New York: Marcel Dekker, 2003.

[2] FF900R12IP4 Datasheet, Infineon Technologies, 2015.

[3] Using the NTC, Infineon Technologies, 2015.

[4] LM555 Timer, 1st ed. Texas Instruments, 2015.

[5] CMOS Counter/Dividers, Texas Instruments, 2015.

[6] Photocoupler, California Eastern Laboratories, 2015.