隨著碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬禁帶材料的采用,車規(guī)級IGBT的工作溫度不斷升高,對溫度的準(zhǔn)確監(jiān)測變得更加重要,溫度控制是其有效運行的關(guān)鍵因素之一。通常地,IGBT中的MOSFET都會配備內(nèi)部溫度傳感器(如體二極管)以進(jìn)行實時溫度監(jiān)測。但I(xiàn)GBT無論是采用銀燒結(jié)、SMT還是芯片引線鍵合等加工技術(shù),置入NTC熱敏電阻進(jìn)行溫度監(jiān)測仍然是更佳選擇,因其具有高靈敏度、耐高溫、良好一致性等特點。通過設(shè)計者的合理設(shè)計,NTC熱敏電阻可以輔助IGBT模塊正確地降低其負(fù)荷,若其工作溫度處于范圍外(過熱/外部溫度過高)的情況下則關(guān)斷。
除了NTC熱敏電阻,也有廠商會采用其它元器件對車規(guī)級IGBT進(jìn)行實時溫度監(jiān)測。如半導(dǎo)體硅PTC熱敏電阻,其可以很好地執(zhí)行電流控制;或者鉑基(Platinum-based)/鈮基(Niobium-based)電阻式溫度檢測器(RTD,Resistance Temperature Detector),其可以采用較低的電阻去實現(xiàn)更高的檢測線性度。但半導(dǎo)體硅PTC熱敏電阻的應(yīng)用意味著IGBT需保持正溫度系數(shù)(PTC),這會增加IGBT熱失控(Thermal Runaway)的機率。因此,與半導(dǎo)體硅PTC熱敏電阻相比較,電阻值隨溫度升高而減少的NTC熱敏電阻能更好地輔助車規(guī)級IGBT進(jìn)行導(dǎo)通及關(guān)斷。另外,相較于NTC熱敏電阻,鉑基/鈮基電阻式溫度檢測器的成本更高,性價比低。
車規(guī)級IGBT模塊的承載電流可高達(dá)300A,直流母線電壓可高達(dá)400V,因此實時溫度監(jiān)測是其過載保護(hù)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。NTC熱敏電阻與車規(guī)級IGBT的集成,可在IGBT工作溫度上升至高溫閾值以上時,禁用IGBT柵極驅(qū)動器,從而提供熱關(guān)斷,避免IGBT模塊過熱。一般地,被置于IGBT或MOSFET內(nèi)基板上的NTC熱敏電阻多為玻璃封裝片式NTC熱敏電阻,其耐高溫(使用溫度可達(dá)250℃)、可靠性高;同時,片式結(jié)構(gòu)易于安裝,因此符合車規(guī)級IGBT模塊使用。另外,廣東愛晟電子科技有限公司為促進(jìn)SiC碳化硅模塊的持續(xù)發(fā)展,幫助IGBT廠商簡化工藝過程,全新推出了耐焊型芯片式NTC熱敏電阻,其NTC熱敏芯片的芯片焊接面適合高溫焊接、引線鍵合面適合打線工藝,在車規(guī)級IGBT模塊中能更好地發(fā)揮其溫度監(jiān)測的作用。