CC BY
0СХЕМОТЕХНИКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ CIRCUIT ENGINEERING AND DESIGN
Научная статья УДК 681.518.3
https://doi.org/10.24151/1561-5405-2025-30-1-40-50 EDN: GICCZD
Модуляционный метод измерения тепловых сопротивлений в силовых модулях на IGBT-транзисторах
В. И. Смирнов1'2, А. А. Гавриков2 , В. Ф. Нейчев1
1 Ульяновский государственный технический университет,
г. Ульяновск, Россия
2
Ульяновский филиал Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова Российской академии наук, г. Ульяновск, Россия
Аннотация. В процессе функционирования силового модуля на ЮБТ-транзисторах в любой момент времени открыта только часть транзисторов. Это приводит к дисбалансу температур отдельных кристаллов и возникновению латеральных потоков тепла между ними. Для точной оценки температуры перегрева всех кристаллов модуля необходимо учитывать их взаимные тепловые связи. Определить перекрестные тепловые сопротивления между транзисторами (недиагональными элементами матрицы) проблематично, поскольку импульсный тепловой поток от нагретого кристалла доходит до соседних кристаллов модуля существенно искаженным, что затрудняет измерение их температурного отклика. В работе рассмотрен разработанный модуляционный метод, основанный на нагреве транзисторов модулированной по гармоническому закону мощностью. С помощью аппаратно-программного комплекса, в котором реализован модуляционный метод, проведены измерения диагональных и недиагональных элементов матрицы тепловых сопротивлений силового модуля GD35PIT1205SN. Выявлены две компоненты перекрестного теплового сопротивления. Одна из них связана с потоком тепла по верхнему медному слою платы DBC, другая - с потоком тепла по базовой плате, являющейся основанием корпуса модуля. Разработанный метод позволяет измерять не только все компоненты теплового сопротивления между переходом транзистора и корпусом модуля, но и перекрестные тепловые сопротивления между произвольно выбранными парами транзисторов.
Ключевые слова: силовой модуль на ЮБТ-транзисторах, матрица тепловых сопротивлений, перекрестные тепловые сопротивления, модуляционный метод
© В. И. Смирнов, А. А. Гавриков, В. Ф. Нейчев, 2025
Финансирование работы: работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 23-29-00026).
Для цитирования: Смирнов В. И., Гавриков А. А., Нейчев В. Ф. Модуляционный метод измерения тепловых сопротивлений в силовых модулях на IGBT-транзисторах // Изв. вузов. Электроника. 2025. Т. 30. № 1. С. 40-50. https://doi.org/ 10.24151/1561-5405-2025-30-1-40-50. EDN: GICCZD.
Original article
Modulation method for measuring thermal resistances in power IGBT modules
V. I. Smirnov1'2, A. A. Gavrikov2 , V. F. Neichev1
Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk, Russia
2
Ulyanovsk branch of Kotel'nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of Russian Academy of Sciences, Ulyanovsk, Russia
Abstract. During operation of power module based on IGBT transistors at any arbitrary time only a part of transistors is open. This causes the disbalance of separate crystals' temperature and the appearance of lateral heat flow between them. For exact estimate of overheat temperature of all module crystals it is necessary to consider their mutual thermal couplings. Measurement of cross-thermal resistances between transistors (non-diagonal elements of the matrix) is problematic because enthalpy flux from heated crystal is considerably distorted when it comes to nearby module crystals, which hampers the measurement of their temperature response. In this work, the developed modulation method based on transistor heating with power modulated according to the harmonic law is considered. Using the hardware and software complex in which the modulation method was implemented, the measurements of diagonal and nondiagonal elements of thermal resistance matrix of power module GD35PIT1205SN were carried out. Two components of thermal cross-resistance have been identified. One of them is associated with the heat flow along the upper copper layer of the DBC board, and the other, with the heat flow along the base board that is the package of module. This method allows the measurement of all thermal resistance components between the diode of transistor and the module package and also of cross-thermal resistances between arbitrarily selected pairs of transistors.
Keywords: power IGBT module, thermal resistance matrix, cross-thermal resistance, modulation method
Funding: the work has been supported by the Russian Science Foundation (project no. 23-29-00026).
For citation: Smirnov V. I., Gavrikov A. A., Neichev V. F. Modulation method for measuring thermal resistances in power IGBT modules. Proc. Univ. Electronics, 2025, vol. 30, no. 1, pp. 40-50. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2025-30-1-40-50.
Введение. Силовые модули на IGBT-транзисторах (Insulated Gate Bipolar Transistor -биполярные транзисторы с изолированным затвором) в настоящее время активно используются в преобразователях электрической энергии для электропривода, источниках электропитания, сварочной технике, электробытовой технике и робототехнике [1]. Основное назначение таких элементов и устройств заключается в коммутации электрических токов, значения которых могут составлять несколько килоампер, что вызывает рассеивание в модулях тепловой мощности более 10 кВт. Поэтому в процессе производства подобных модулей необходимо обеспечить отвод тепла от нагретых транзисторов для того, чтобы их температура оставалась в пределах допустимой [2].
Для полупроводниковых транзисторов эффективность отвода тепла характеризуется тепловым сопротивлением переход - корпус R , которое определяется отношением
Tjc
приращения температуры кристалла ATj относительно корпуса транзистора к рассеиваемой в нем тепловой мощности [3]. Для измерения температуры кристалла (температуры перехода Tj) применяются косвенные методы, основанные на измерении температу-рочувствительного параметра, линейно зависящего от температуры кристалла. Для IGBT-транзисторов в качестве такого параметра используется напряжение иКЭ между коллектором и эмиттером при протекании через него малого постоянного тока [4].
Цель настоящего исследования - разработка и апробация метода измерения перекрестных тепловых сопротивлений силовых модулей с достаточной для практического использования точностью.
Особенности измерения теплового сопротивления силовых модулей. В отличие от дискретных транзисторов измерение теплового сопротивления силовых модулей имеет особенности. Во-первых, модуль представляет собой многокристальную систему на общей теплопроводящей подложке, что предполагает тепловое влияние нагретых кристаллов друг на друга. Во-вторых, в процессе эксплуатации модуля активными, т. е. находящимися в открытом состоянии, являются не все транзисторы. У таких транзисторов температура кристалла выше температуры кристалла транзисторов, находящихся в закрытом состоянии. Это приводит к возникновению тепловых потоков перпендикулярно подложке в направлении корпуса модуля, а также латеральных потоков тепла параллельно подложке от более нагретых кристаллов к менее нагретым [5]. Для того чтобы корректно измерить температуру кристаллов модуля при известной рассеиваемой в них мощности, необходимо учитывать эти латеральные потоки. Учесть наличие таких потоков можно с помощью матрицы тепловых импедансов ZTxy, связывающей температуру различных кристаллов Tx с рассеиваемой в них тепловой мощностью Py [6]:
т = z p. ,
где Tx =
Г т Л
т
V m J
РУ =
Г P Л
P
V Pn
Еще одной особенностью измерения теплового сопротивления силовых модулей является их относительная сложность конструкции. Кристаллы, в которых сформированы транзисторы, монтируются не непосредственно к основанию корпуса, а через плату DBC (Direct Bond Copper - прямое соединение меди). Плата состоит из двух медных слоев, расположенных с двух сторон керамической подложки из Л1203 или AlN [7]. В таком силовом модуле тепловой поток от нагретых кристаллов направляется к радиато-
xy
ХУ
ру через несколько гетерограниц, поэтому общее тепловое сопротивление между переходом транзистора и радиатором включает в себя несколько компонент типа переход -верхний медный слой DBC, верхний медный слой - слой Al2O3, слой Al2O3 - основание корпуса, корпус - радиатор. Важной является первая компонента, которая определяет качество монтажа кристалла к плате DBC. Эта компонента характеризуется малым значением теплового сопротивления, что требует использования методов и средств измерения, обеспечивающих необходимые чувствительность и точность.
При измерении теплового сопротивления полупроводниковых приборов, согласно стандартам, рекомендуется разогревать объекты импульсами греющего тока 1гр с последующим измерением приращения температуры кристалла Д7}. При этом используются либо импульсы постоянной длительности [3], либо импульсы с нарастающей по логарифмическому закону длительностью [8]. Стандартные методы позволяют с достаточно высокой точностью измерить диагональные элементы матрицы тепловых импе-дансов, т. е. тепловые сопротивления переход - корпус R каждого транзистора моду-
Чс
ля без учета их взаимной тепловой связи [9]. Однако измерить перекрестные тепловые сопротивления стандартными методами проблематично. Причиной является тот факт, что импульсный тепловой поток от нагретого кристалла доходит до соседних кристаллов модуля сильно искаженным, что затрудняет измерение их температурного отклика. В работе [10] представлены результаты измерения перекрестного теплового сопротивления двухкристальной системы, представляющей собой IGBT-транзистор и быстро-восстанавливающийся диод FRD (Fast Recovery Diode), расположенные на общей подложке. Измерения элементов матрицы тепловых импедансов размерностью 2 х 2 проводились на основе анализа переходной тепловой характеристики. Но объект измерения из двух кристаллов, расположенных в непосредственной близости друг от друга, не в полной мере соответствует реальным силовым модулям, у которых расстояние между кристаллами может составлять десятки миллиметров.
В основу исследования положен разработанный авторами настоящей статьи модуляционный метод [11], в котором нагрев транзисторов модуля осуществляется модулированной по гармоническому закону мощностью. Метод успешно используется при измерении элементов матрицы тепловых импедансов силового модуля SK85MH10T производства Semikron Company, состоящего из четырех мощных MOSFET-транзисторов [12]. В процессе измерений транзисторы модуля нагреваются импульсами тока 1гр, период следования которых постоянный, а длительность изменяется по гармоническому закону. Это вызывает модуляцию температуры кристаллов транзисторов (температуры перехода Tj) с таким же законом модуляции, но со сдвигом по фазе относительно мощности на угол ф:
T (t) = T о + T1"sia(2nvt ~ Ф)'
где Ijo - постоянная составляющая температуры p-n-перехода; Tj1 - амплитуда переменной составляющей температуры p-n-перехода на частоте модуляции v.
Модуль теплового импеданса ZT и его фаза ф на частоте модуляции v определяются выражением
T1 ImT.
1Т =—, ш = ахсХо,- , ТРХ ЯеТ/
где Р\ - амплитуда переменной составляющей рассеиваемой мощности; 1т Т и Яе Т -мнимая и вещественная фурье-трансформанты температуры перехода Т}(0 на частоте модуляции V.
Для объектов измерения, имеющих сложную конструкцию, тепловой поток от активной области кристалла распространяется через несколько гетерограниц, каждой из которых соответствует определенная компонента теплового сопротивления. Для нахождения значений этих компонент модуляционным методом измеряют зависимости теплового импеданса ZT от частоты модуляции греющей мощности v. На графике частотной зависимости ZT(v) компонентам теплового сопротивления соответствуют особенности в виде горизонтальных участков и точек перегиба. Для выявления этих особенностей проводят дифференцирование вещественной части Re Zt(v) теплового импеданса по частоте модуляции на основе расчета в каждой точке коэффициентов линейной регрессии. Данный модуляционный метод измерения теплового сопротивления реализован в аппаратно-программном комплексе, подробно описанном в работе [13].
Измерение диагональных элементов матрицы ZTxy. Объект исследования - силовой модуль GD35PIT1205SN производства StarPower Semiconductor Ltd. (КНР), состоящий
из шести кристаллов IGBT (рис. 1).
Коллекторный ток каждого транзистора 1К = 35 А, рассеиваемая мощность P = 239 Вт, максимальное тепловое сопротивление RTjc = 0,628 К/Вт, размеры основания корпуса модуля составляют 108 х 45 мм. Для предотвращения перегрева транзисторов в моменты их переключения при работе на резистивно-индуктивную нагрузку параллельно к каждому транзистору подключены диоды FRD, которые на рис. 1 не показаны. Все кристаллы IGBT и FRD смонтированы на плате DBC, которая, в свою очередь, закреплена на базовой плате, являющейся основанием корпуса. Кроме кристаллов IGBT и FRD на поверхности платы DBC располагаются также кристаллы с выпрямительными диодами и кристаллы, выполняющие функции электронных переключателей.
Диагональные элементы матрицы тепловых импедансов ZTxy характеризуют поток тепла от нагретого кристалла через плату DBC и базовую плату к радиатору. Общее тепловое сопротивление между переходом IGBT-транзистора и радиатором складывается из нескольких компонент, каждая из которых соответствует элементам конструкции модуля: кристалл - верхний медный слой платы DBC - слой Л1203 платы DBC -базовая плата (основание корпуса) - радиатор.
Тепловое сопротивление измеряли модуляционным методом, рабочие параметры аппаратно-программного комплекса при этом следующие: амплитуда импульсов греющего тока 16 А, период следования импульсов 250 мкс, время задержки 60 мкс, длительность импульсов варьировалась в диапазоне 62,5-187,5 мкс, температурный коэффициент напряжения иКЭ, линейно связанный с температурой перехода, равен 2,33 мВ/К. Для нахождения компонент теплового сопротивления между переходом IGBT-транзистора и радиатором измеряли частотные зависимости вещественной части теплового импеданса Re ZT(v) у всех транзисторов модуля. Результаты измерения для транзистора Q1 представлены на рис. 2, а. Каждому номеру измерений соответствует определенная частота модуляции v греющей мощности, которая изменяется в диапазоне 400-0,005 Гц с равномерным по логарифмической шкале шагом, равным 0,05, что обеспечивает 20 измерений на декаду. Значения частот модуляции для каждого номера измерений приведены в текстовом окне на рис. 2.
Рис. 1. Конструкция силового модуля GD35PIT1205SN Fig. 1. Construction of the GD35PIT1205SN power module
Рис. 2. Частотная зависимость Re ZT(v) (а) и результат ее обработки (б) для транзистора Q Fig. 2. Control program window with frequency dependence Re ZT(v) (a) and the result of its processing (b) for transistor Q1
Для того чтобы определить значения компонент теплового сопротивления, проводили дифференцирование зависимости Яе 2т(у) по частоте модуляции V и вычисление [^Яе Zт/dv]-1 как функции Яе Zт. Результат такой обработки представлен на рис. 2, б. На графике отчетливо проявляется несколько максимумов, положения которых относительно оси абсцисс соответствуют компонентам теплового сопротивления. Компонента ЯТ1 = 0,024 К/Вт представляет собой тепловое сопротивление переход - верхний медный слой платы ББС, компонента Ят2 = 0,497 К/Вт - сопротивление переход -слой А1203 платы ББС, компонента Ят3 = 0,589 К/Вт - сопротивление переход -основание корпуса модуля, компонента Яц = 0,614 К/Вт - сопротивление переход -радиатор.
Аналогичные измерения проводили с другими транзисторами модуля. Результаты измерения компонент теплового сопротивления представлены на рис. 3.
Для удобства восприятия графики смещены относительно друг друга на фиксированное значение. Среднее значение компо- ро-гег т^и1е)
Рис. 3. Результаты измерений компонент диагональных элементов матрицы тепловых импедансов ZT (Qi-Q6 - транзисторы силового модуля
ху
GD35PIT1205SN) Fig. 3. Result of component measurements of the diagonal elements of the thermal impedance matrix ZT (Q1-Q6 - transistors of the GD35PIT1205SN
ненты RTl, характеризующей качество монтажа кристаллов силового модуля к плате DBC, примерно равно 0,025 К/Вт. Значения компоненты RT3 находятся в диапазоне 0,544-0,622 К/Вт, что согласуется со значением R , приведенным в Date Sheet (максимальное значение R = 0,628 К/Вт). Это указывает на то, что стандартные методы измерения теплового сопротивления и модуляционный метод при измерении диагональных элементов матрицы тепловых импедансов дают примерно одинаковые результаты. Вместе с тем измерить перекрестные тепловые сопротивления силового модуля стандартными методами в отличие от модуляционного метода не представляется возможным.
Измерение недиагональных элементов матрицы Z^. Недиагональные элементы матрицы тепловых импедансов характеризуют взаимные тепловые связи между кристаллами силового модуля. Тепловой поток от нагретых кристаллов к соседним кристаллам может при этом распространяться через верхний медный слой платы DBC, а также через базовую плату модуля. Поэтому в частотной зависимости Re Zt(v) должны проявляться особенности, отражающие наличие нескольких компонент перекрестных тепловых сопротивлений.
Рабочие параметры измерений (амплитуда греющих импульсов, период их следования, время задержки, температурный коэффициент напряжения) такие же, как и при измерении диагональных элементов матрицы ZTxy. Диапазон частот модуляции грею-
Рис. 4. Частотная зависимость перекрестного теплового сопротивления транзисторной пары Q1 и Q3 (а) и результат ее обработки (б) Fig. 4. Frequency dependence of the thermal cross-resistance of the transistor pair Q1 and Q3 (a) and the result of its processing (b)
щей мощности составляет 200-0,005 Гц. Измерения перекрестных тепловых сопротивлений проводили для транзисторов, наиболее удаленных друг от друга. Как видно из рис. 1, к ним относятся пары транзисторов Q\ и Qз, Ql и Q6. Как и в случае измерения диагональных элементов матрицы Zт , измеряли частотную зависимость вещественной части теплового импеданса и проводили последующую обработку с целью выявления особенностей измеренной кривой Яе Zт(v). Результат такой обработки для пары транзисторов Q1 и Q3 (нагревается транзистор Q1, а ^ измеряется у транзистора Q3) представлен на рис. 4.
На рис. 4, а отчетливо проявляются два относительно пологих участка, которым соответствуют два максимума на рис. 4, б. Положение этих максимумов относительно оси абсцисс позволяет определить две компоненты перекрестного теплового сопротивления - RTl и RT2. Компонента Rт.í, которая характеризует поток тепла по верхнему медному слою платы ББС от Q1 к Q3, равна 0,084 К/Вт. Компонента RT2, характеризующая поток тепла как по плате ББС, так и по базовой плате, равна 0,116 К/Вт. Именно это значение и принимается в качестве перекрестного теплового сопротивления RTl3 между транзисторами Q1 и Q3.
Для определения перекрестного теплового сопротивления RTзl между транзисторами Q3 и Q1 нагревали транзистор Q3, а температурный отклик измеряли у транзистора 0\. Аналогичные измерения проводили и [(1КегтиЬ']А ВтГц/к
3500
зооо
2500 2000 1500 1000 500
0
Of -Pi -
Q -Рб
(h
о
0,025 0,05 0,075 0,1 Re Zf, К/Вт
для пары транзисторов Q1 и Q6. Результаты измерений представлены на рис. 5.
Для удобства восприятия графики смещены относительно друг друга на фиксированное значение. Значения перекрестных тепловых сопротивлений составляют: Rг1з = 0,116 К/Вт; Rгз1 = 0,085 К/Вт; RTlз = 0,136 К/Вт; ЯТб1 = 0,081 К/Вт. Таким образом, матрица тепловых импедансов несимметричная, что выражается в неравенстве Rтm„ Ф Rт„m. Причина этого заключается в том, что тепловые потоки, распространяющиеся по плате ББС от нагретого транзистора по различным направлениям, зависят от места расположения транзистора. Транзистор Q6 расположен на краю платы ББС, градиент температуры в направлении края платы выше, чем в направлении центра платы, где расположен транзистор Q1. Поэтому тепловой поток от транзистора Q6 в сторону транзистора Q1 будет ниже теплового потока в обратном направлении (от транзистора Q1 в сторону транзистора Q6). Из-за асимметрии тепловых потоков RT6l < RTl6. Аналогичный результат получается для пары транзисторов Q1 и Q3.
Для проверки влияния на результат измерения места расположения кристаллов модуля проведены измерения перекрестного теплового сопротивления пары транзисторов Q2 и Q4, расположенных на плате ББС симметрично относительно средней линии. Результаты измерения примерно одинаковые: R^4 = 0,072 К/Вт и Rц2 = 0,075 К/Вт. Этот результат указывает на то, что взаимные тепловые связи любой пары транзисторов зависят от их взаимного расположения на плате ББС.
Рис. 5. Результаты измерений компонент перекрестных тепловых сопротивлений пар транзисторов силового модуля GD35PIT1205SN Fig. 5. Result of component measurements of the cross-couple thermal resistances of transistor pairs of the GD35PIT1205SN power module
Измеренные значения теплового сопротивления переход - корпус силового модуля GD35PIT1205SN находятся в диапазоне 0,544-0,622 К/Вт, а перекрестные тепловые сопротивления - в диапазоне 0,072-0,136 К/Вт. Если в каком-то транзисторе рассеивается предельно допустимая мощность, равная 60 Вт, то температура его кристалла Tj повышается относительно корпуса примерно на 35 °С. Если в соседнем транзисторе рассеивается такая же мощность, то температура Tj за счет тепловой связи повышается дополнительно примерно на 6 °С. Если учесть тепловое влияние всех оставшихся транзисторов модуля, то суммарное повышение Tj составит ~ 30 °С. Это значение сопоставимо со значением перегрева кристалла транзистора, полученным только при учете теплового сопротивления переход - корпус. Следовательно, при оценке тепловых режимов работы модуля, особенно при повышенных рабочих температурах, необходимо учитывать взаимные тепловые связи транзисторов модуля, что указывает на важность измерения его перекрестных тепловых сопротивлений.
Заключение. Анализ существующих методов измерения теплового сопротивления выявил, что стандартные методы не обеспечивают достаточную точность измерения перекрестных тепловых сопротивлений силового модуля. Более предпочтителен модуляционный метод, использующий нагрев транзисторов модуля переменной тепловой мощностью. Данный метод позволяет измерять не только все компоненты теплового сопротивления между переходом транзистора и корпусом модуля, но и перекрестные тепловые сопротивления между произвольно выбранными парами транзисторов.
Полученные результаты показали, что матрица тепловых импедансов несимметричная. Это объясняется тем, что нагретый кристалл, расположенный на краю подложки, создает в направлении края более высокую плотность потока тепла по сравнению с противоположным направлением. Асимметрия тепловых потоков приводит к различному тепловому влиянию транзисторов друг на друга, расположенных несимметрично относительно центра подложки. В случае симметричного расположения транзисторов их взаимные тепловые сопротивления имеют примерно одинаковые значения.
Литература
1. Попов М. А. IGBT и их применение в преобразовательной технике // Молодежь и научно-технический прогресс: междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и мол. ученых (Губкин, 16 апр. 2015). Т. 1. Губкин: БГТУ им. В. Г. Шухова, 2015. С. 223-226. EDN: VZVDXV.
2. Шульц М. Тепловой интерфейс - ключевой фактор в продлении срока службы силовой электроники // Силовая электроника. 2012. Т. 4. № 37. С. 18-19. EDN: PBMEUH.
3. ГОСТ 19656.15-84. Диоды полупроводниковые СВЧ. Методы измерения теплового сопротивления переход - корпус и импульсного теплового сопротивления. М.: Изд-во стандартов, 1984. 21 с.
4. Thermal impedance measurement for insulated gate bipolar transistors (Delta VCE(on) method): standard JESD24-12 // JEDEC [Электронный ресурс]. 2004. URL: https://www.jedec.org/standards-documents/ docs/jesd-24-12 (дата обращения: 02.09.2024).
5. Thermal resistance of IGBT Modules (AN-1404) // Semikron Danfoss [Электронный ресурс]. 30.11.2014. URL: https://www.semikron-danfoss.com/service-support/downloads/detail/semikron-application-note-thermal-resistances-of-igbt-modules-en-2014-11-30-rev-01.html (дата обращения: 02.09.2024).
6. Schweitzer D., Ender F., Hantos G., Szabo P. G. Thermal transient characterization of semiconductor devices with multiple heat sources - Fundamentals for a new thermal standard // Microelectron. J. 2015. Vol. 46. Iss. 2. P. 174-182. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2014.11.001
7. Хохлун А., Чигиринский С., Шайдуллин Р. Перспективные технологии для сборки силовых модулей и приборов // Электроника: НТБ. 2021. № 3 (204). С. 156-161. https://doi.org/10.22184/1992-4178.2021.204.3.156.161. - EDN: UBTNZA.
8. Department of Defense test method standard. Transistor electrical test methods for semiconductor devices, pt. 3: MIL-STD-750-3 // MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research [Электронный ресурс]. 03.01.2012. URL: https://snebulos.mit.edu/projects/reference/MIL-STD/MIL-STD-750-3.pdf (дата обращения: 02.09.2024).
9. ГОСТ 30617-98. Приборы полупроводниковые силовые. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2004. III, 35 c.
10. Salinaro A., Hoenes H.-P. Thermal impedance matrix characterization of co-packed discrete IGBT and diode // PCIM Europe 2017: International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management. Nuremberg: VDE, 2017. P. 1070-1073.
11. Smirnov V. I., Sergeev V. A., Gavrikov A. A., Shorin A. M. Modulation method for measuring thermal impedance components of semiconductor devices // Microelectron. Reliab. 2018. Vol. 80. P. 205-212. https ://doi.org/10.1016/j .microrel.2017.11.024
12. Smirnov V. I., Gavrikov A. A. Measurement of the thermal impedance matrix of power modules by the modulation method // IEEE Transactions on Electron Devices. 2023. Vol. 70. No. 10. P. 5223-5227. https://doi.org/10.1109/TED.2023.3306322
13. Смирнов В. И., Гавриков А. А. Исследование теплоэлектрических свойств мощных MOSFET-транзисторов // Изв. вузов. Электроника. 2023. Т. 28. № 5. С. 600-611. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2023-28-5-600-611. - EDN: TQEMOG.
References
1. Popov M. A. IGBT and their application in converter technology. Molodezh' i nauchno-tekhnicheskiy progress, international res.-to-pract. conf. of students, postgraduate students and young researchers (Gubkin, Apr. 16, 2015). Vol. 1. Gubkin, BSTU n. a. V. G. Shukhov, 2015, pp. 223-226. (In Russian). EDN: VZVDXV.
2. Schulz M. Thermal interface, a key factor in improving lifetime in power electronics. Bodo's Power Systems, 2012, no. 12. Available at: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-Thermal_interface_a_key_factor_ Bodo-ART-v1.0-en.pdf?fileId=db3a30433b47825b013b64e39a980167 (accessed: 02.09.2024).
3. GOST 19656.15-84. Semiconductor UHF diodes. Measurement methods of thermal resistance and pulse thermal resistance. Moscow, Izd-vo standartov Publ., 1984. 21 p. (In Russian).
4. Thermal impedance measurement for insulated gate bipolar transistors (Delta VCE(on) method), standard JESD24-12. JEDEC. 2004. Available at: https://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd-24-12 (accessed: 02.09.2024).
5. Thermal resistance of IGBT Modules (AN-1404). Semikron Danfoss. 30.11.2014. Available at: https://www.semikron-danfoss.com/service-support/downloads/detail/semikron-application-note-thermal-resistances-of-igbt-modules-en-2014-11-30-rev-01.html (accessed: 02.09.2024).
6. Schweitzer D., Ender F., Hantos G., Szabo P. G. Thermal transient characterization of semiconductor devices with multiple heat sources - Fundamentals for a new thermal standard. Microelectron. J., 2015, vol. 46, iss. 2, pp. 174-182. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2014.11.001
7. Khokhlun A., Chigirinsky S., Shaydullin R. Advanced technologies for power modules and devices assembly. Elektronika: NTB = Electronics: STB, 2021, no. 3 (204), pp. 156-161. (In Russian). https://doi.org/10.22184/1992-4178.2021.204.3.156.161. - EDN: UBTNZA.
8. Department of Defense test method standard. Transistor electrical test methods for semiconductor devices, pt. 3, MIL-STD-750-3. MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. 03.01.2012. Available at: https://snebulos.mit.edu/projects/reference/MIL-STD/MIL-STD-750-3 .pdf (accessed: 02.09.2024).
9. GOST 30617-98. Power semiconductor modules. General specifications. Moscow, Izd-vo standartov Publ., 2004. iii, 35 p. (In Russian).
10. Salinaro A., Hoenes H.-P. Thermal impedance matrix characterization of co-packed discrete IGBT and diode. PCIM Europe 2017: International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management. Nuremberg, VDE, 2017, pp. 1070-1073.
11. Smirnov V. I., Sergeev V. A., Gavrikov A. A., Shorin A. M. Modulation method for measuring thermal impedance components of semiconductor devices. Microelectron. Reliab., 2018, vol. 80, pp. 205-212. https ://doi.org/10.1016/j .microrel.2017.11.024
12. Smirnov V. I., Gavrikov A. A. Measurement of the thermal impedance matrix of power modules by the modulation method. IEEE Transactions on Electron Devices, 2023, vol. 70, no. 10, pp. 5223-5227. https://doi.org/10.1109/TED.2023.3306322
13. Smirnov V. I., Gavrikov A. A. Study of the thermoelectric properties of powerful MOSFETs. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2023, vol. 28, no. 5, pp. 600-611. (In Russian). https://doi.org/ 10.24151/1561-5405-2023-28-5-600-611. - EDN: TQEMOG.
Информация об авторах
Смирнов Виталий Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры проектирования и технологии электронных средств Ульяновского государственного технического университета (Россия, 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32), ведущий научный сотрудник лаборатории твердотельной электроники, опто- и наноэлектроники Ульяновского филиала Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН (Россия, 432011, г. Ульяновск, ул. Гончарова, 48/2), [email protected]
Гавриков Андрей Анатольевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории твердотельной электроники, опто- и наноэлектроники Ульяновского филиала Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН (Россия, 432011, г. Ульяновск, ул. Гончарова, 48/2), [email protected]
Нейчев Владимир Федорович - аспирант кафедры проектирования и технологии электронных средств Ульяновского государственного технического университета (Россия, 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32), [email protected]
Information about the authors
Vitaly I. Smirnov - Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Design and Technology of Electronic Devices Department, Ulyanovsk State Technical University (Russia, 432027, Ulyanovsk, Severny Venets st., 32), Leading Researcher of the Laboratory of Solid-State Electronics, Opto- and Nanoelectronics, Ulyanovsk Branch of the Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences (Russia, 432011, Ulyanovsk, Goncharov st., 48/2), [email protected]
Andrey A. Gavrikov - Cand. Sci. (Eng.), Senior Scientific Researcher of the Laboratory of Solid-State Electronics, Opto- and Nanoelectronics, Ulyanovsk Branch of the Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences (Russia, 432011, Ulyanovsk, Goncharov st., 48/2), [email protected]
Vladimir F. Neychev - PhD of the Design and Technology of Electronic Means Department, Ulyanovsk State Technical University (Russia, 432027, Ulyanovsk, Severny Venets st., 32), [email protected]
Поступила в редакцию / Received 18.03.2024 Поступила после рецензирования / Revised 05.07.2024 Принята к публикации / Accepted 11.12.2024
