IGBT(绝缘栅双极晶体管)在高功率转换和控制领域扮演着核心角色,统计表明,很大一部分新能源汽车自燃是由于电池的热失控导致的。随着功率密度的增加,电动汽车IGBT功率模块需要承载更大的电流,这对电导率和热导率有更高的要求,有效的散热成为确保IGBT稳定运行的关键挑战。
金刚石,作为自然界中热导率最高的材料之一,其热导率可以达到2000W/(m.K),在实际运用中具有极强的性能,金刚石热沉片作为IGBT的散热材料将极大提升其稳定性、可靠性:
1. 极高热导率系数:金刚石热导率可以超过2000W/(m.K),而铜的热导率通常在380-400 W/(m·K)之间,这意味着金刚石能够更快地散发热量。
2. 热界面电阻降低:一项由美国能源部资助的研究显示,使用金刚石热界面材料可以将热界面电阻降低90%以上,这显著提高了热效率。
3. 温度降低:在实际测试中,使用金刚石热沉的IGBT系统在相同功率输出下,芯片表面温度比使用铜或铝基板的系统降低了约20-30°C,这有助于提高器件的可靠性和寿命。
4. 功率密度提升:由于金刚石的高效散热,研究人员发现,使用金刚石散热的IGBT模块可以承受更高的功率密度,而不影响其性能。
5. 尺寸效应:在一项关于电动汽车逆变器的研究中,使用金刚石热沉的IGBT模块,其体积和重量比传统设计减少了约30%,同时保持了相同的散热性能。
这些数据表明,金刚石在实际应用中确实能显著改善IGBT的散热性能,从而提升整个系统的稳定性和效率。
凯发k8国际专注于金刚石的研发与生产,核心产品包括多晶金刚石(金刚石热沉片、金刚石晶圆、金刚石窗口片、金刚石异质集成复合衬底);单晶金刚石(热学级、光学级、电子级);AlN薄膜等。金刚石热沉片热导率达1000~2000W/(m.k),晶圆级金刚石Ra<1nm,相关技术指标已达世界领先水平,并掌握成熟的金刚石热管理解决方案,目前在新能源汽车IGBT、激光器、雷达、航空航天及医疗器械中均有应用。