Vehiculele hibride – o nouă provocare pentru producătorii de IGBT

18 SEPTEMBRIE 2009

Seriile mari de baterii, motoarele electrice şi componentele mecanice asociate ale sistemelor hibride motor-transmisie-tracţiune-roată ocupă un spaţiu considerabil. Pentru a limita extinderea acestora în detrimentul compartimentului pentru pasageri la aceste vehicule tipic compacte, sistemele electronice cu IGBT sunt deseori amplasate foarte aproape de surse de căldură cu temperatură mare.
Toate tranzistoarele IGBT de mare putere generează o cantitate de căldură considerabilă în timpul funcţionării normale. Însă aplicaţiile la vehiculele hibride au limite de temperatură ambiantă neîntâlnite de obicei în alte aplicaţii.
Producătorii de automobile trebuie să aibă în vedere că vehiculele lor pot fi utilizate la temperaturi ambiante de la mai puţin de -40°C (-40°F) până la peste 55°C (131°F). În plus, tranzistoarele IGBT pot fi amplasate în compartimentul motorului, unde temperatura ambiantă poate atinge 125°C (257°F).
Tranzistoarele IGBT utilizate în aplicaţii pentru vehiculele hibride trebuie să reziste la mii de cicluri termice de la temperatura ambiantă la temperatura de lucru şi înapoi, la temperatura ambiantă. În timpul acestor cicluri termice, diversele materiale incluse în tranzistoarele IGBT sunt supuse dilatării şi contractării cu diferite viteze. Acestea tensionează îmbinările sudate dintre diversele straturi de materiale din IGBT, care pot duce la apariţia unor fisuri în sudură.

Fisuri în sudură
Fisurile din sudură reduc conductivitatea electrică şi termică a tranzistorului IGBT şi pot conduce la distrugerea acestuia. Producătorii au început să utilizeze materiale mai sofisticate pentru a minimiza diferenţele dintre vitezele de dilatare şi contractare, care pot provoca fisuri în sudură. În aplicaţiile pentru vehicule hibride pot fi utilizate substraturi AlN cu ambază de Al-SiC, în locul soluţiei mai ieftine, cu substrat AlO şi ambază de cupru, utilizate de obicei în aplicaţiile industriale. Producătorii de IGBT au îmbunătăţit şi procesele de sudare, pentru ca stratul de sudură să aibă grosime mai mare şi să fie mai uniform. Acest lucru îmbunătăţeşte capacitatea dispozitivului de a rezista la solicitările care provoacă fisuri în sudură, întrucât solicitarea termică are cea mai mare valoare acolo unde stratul de sudură este cel mai subţire.
Producătorii de IGBT au conceput şi metode de limitare a efectelor fisurilor din sudură, după apariţia acestora, pentru a asigura o durată de funcţionare fiabilă a tranzistorului IGBT mai mare decât durata de viaţă a vehiculului. Una dintre metode este utilizarea câtorva pastile mici în paralel, în locul unei singure pastile mai mari. La pastilele mari, variaţia cu temperatura între centrul pastilei şi margini este mai mare. Acest lucru constituie o solicitare suplimentară a îmbinării dintre pastilă şi substrat.
Corespunzător, pastilele mai mici au o variaţie cu temperatura mai mică între centrul pastilei şi margini şi, în consecinţă, minimizează solicitarea conectării cu substratul. În plus, utilizarea câtorva pastile mai mici permite producătorului de IGBT să optimizeze dispersia căldurii pe dispozitiv prin amplasarea pastilelor la distanţe mai mari între ele. Flexibilitatea soluţiei cu mai multe pastile în locul uneia unice şi mai mari permite producătorului să poziţioneze pastilele într-un mod în care creşterea de temperatură din cauza fisurilor din sudură să fie minimă. Utilizând metoda prezentată şi alte metode, producătorii de IGBT pot realiza dispozitive capabile să facă faţă ciclurilor termice extreme de la vehiculele hibride de astăzi.

Rezumat
În viitor, vehiculele hibride vor consuma şi mai puţin combustibil datorită noilor tehnologii precum ariile de baterii cu ioni de litiu şi motoarelor mai eficiente. Producătorii de IGBT contribuie la aceasta prin crearea unor dispozitive mai mici şi de putere mai mare, capabile să facă faţă cerinţelor vehiculelor hibride de mâine. Gama variată de produse IGBT este disponibilă la Farnell, lider furnizor de componente electronice, la www.farnell.com/ro

Contact
Telefon: 0800 894 946
Pe Web: www.farnell.com/ro
email: info-ro@farnell.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre