Classificazioni IGBT, non capisco come sia possibile

Ho trovato IXGX400N30A3 a Digikey . Il foglio dati dice che il dispositivo è classificato per 400 A a 25 ° C, 1200 A a 25 ° C per 1 ms, con una tensione nominale di 300 V e PD di 1000 W.

Veramente? Questo pacchetto TO-264 può controllare 400A di corrente per tutto il giorno? Posso mettere in corto circuito il mio saldatore TIG con esso in modalità DC? In che modo questi cavi portano anche 400 A di corrente?

Quel dispositivo ha una resistenza termica molto bassa dalla giunzione alla custodia, = 0,125 ºC / W (max), il che significa che, per ogni watt dissipato, la giunzione sarà solo 0,125 ºC (max) sopra la temperatura della custodia . Quindi, per esempio, per I C = 300 A, V G E = 15 V e T J = 125 ºC (vedi Fig. 2) V C E sarà solo circa 1,55 V. Questa è una potenza di P = 300 · 1,55 = 465 W in fase di dissipazione (sì, più di alcuni riscaldatori elettrici). Quindi, la giunzione sarà 465 · 0.125 = 58.125 ºC (max) sopra la temperatura del case, che è un differenziale molto basso, per quella dissipazione massiccia.$R_{thJC}$$I_C$$V_{GE}$$T_J$$V_{CE}$

Tuttavia, affinché la temperatura di giunzione non superi il suo limite (di 150 ºC), anche la resistenza termica da caso a ambiente, , che dipende dal dissipatore di calore utilizzato, deve essere molto bassa, perché altrimenti la temperatura del case aumenterebbe molto al di sopra della temperatura ambiente (e la temperatura di giunzione è sempre al di sopra di essa). In altre parole, hai bisogno di un ottimo dissipatore di calore (con una R t h molto bassa ), per poter far funzionare questa creatura a 300 A.$R_{thCA}$$R_{th}$

L'equazione termica è:

con

: temperatura di giunzione [ºC]. Deve essere <150 ºC, secondo la scheda tecnica. P D : Dissipazione di potenza [W]. R t h J C : resistenza termica dalla giunzione alla custodia [ºC / W]. Questo è 0.125 ºC / W (max), secondo il foglio dati. R t h C A : resistenza termica dal case all'ambiente [ºC / W]. Questo dipende dal dissipatore di calore utilizzato. T A : temperatura ambiente [ºC].$T_J$
$P_D$
$R_{thJC}$
$R_{thCA}$
$T_A$

Ad esempio, a una temperatura ambiente di 60 ºC, se si desidera dissipare 465 W, il dissipatore di calore deve essere tale che sia al massimo 0,069 ºC / W, il che implica una superficie molto grande a contatto con aria e / o raffreddamento forzato.$R_{thCA}$

Per quanto riguarda i terminali, le dimensioni approssimative della parte più sottile sono (L-L1) · b1 · c. Se fossero fatti di rame (solo un'approssimazione), la resistenza di ciascuno sarebbe:

= 16,78e-9 * (19,79e-3-2,59e-3) / (2,59e-3 * 0,74e-3) = 151 μ Ω R m a x = 16,78e-9 * (21,39e -3-2.21e-3) / (2.21e-3 * 0.43e-3) = 339 μ $R_{min}$$\mu\Omega$
$R_{max}$$\mu\Omega$

$I_C$

$T_C$$T_C$$V_{CE(sat)}$

Per quanto riguarda i cavi che portano quella corrente, il disegno quotato dice che sono larghi almeno 2,21 mm e spessi 0,43 mm. Questa è una sezione trasversale di circa 1 mm quadrato, equivalente a un filo calibro 17. La mia tabella di riferimento dice che 100A causerà la fusione di un lungo segmento di quello spessore di filo (circolare, non isolato) in 30 secondi. Naturalmente, questi cavi non saranno lunghi segmenti, saranno collegati a piani di rame affondati di calore. Ma anche allora, questo lo sta spingendo abbastanza forte.

Cosa hai imparato da questa analisi? Non fidarti della prima pagina di un foglio dati! Puoi anche tranquillamente ignorare qualsiasi tabella contrassegnata come "Massimo assoluto". Non si garantisce un dispositivo funzionale o un design implementabile se si corteggiano questi numeri. I miei professori hanno sempre detto che queste pagine sono compilate dal dipartimento marketing, non dal dipartimento di ingegneria. In questo caso, la tabella da cui hai ottenuto quel numero è contrassegnata con "Valutazioni massime". Non progettare il dispositivo in modo che funzioni vicino a questi numeri. Invece, scorri verso il basso fino ai grafici caratteristici e ai parametri operativi standard (quest'ultimo non è in questo foglio dati, ma lo sarà in altri) e progetta in base a quello. Determina la quantità di corrente che il tuo PCB o i tuoi cavi sono in grado di gestire e la capacità del dissipatore di calore che puoi aggiungere,

Hai detto che eri su Digikey; Immagino che tu abbia preso una svolta sbagliata e sei andato alla ricerca di una parte ad alta corrente nel gruppo "Discrete Semiconductor Products", sezione IGBTS - single . Questa sezione è dedicata ai componenti montati su PCB. Le realtà della produzione di PCB (saldatura, spessore del rame, dissipatore di calore) limiteranno qui i valori praticamente realizzabili. Se vuoi ottenere materiale ad alta corrente, vai a 'Moduli a semiconduttore', è lì che si trovano le parti montate sul telaio collegate a cavi spessi. La sezione IGBT contiene componenti come questa bestia , mostrata con una matita per scala (presa in prestito da Wikipedia):

Quel dispositivo può effettivamente gestire 3300 e 1200 A; è 190 per 140 mm anziché un piccolo dispositivo per montaggio su PCB. Ci sono anche molti dispositivi più piccoli e più ragionevoli disponibili.

Una risposta breve: non si eseguono contemporaneamente 400 A e 300 V, almeno non per molto tempo.

Il dispositivo non passa quasi corrente quando è spento e dissipa pochissima energia quando è spento. Il dispositivo subisce una caduta di tensione molto piccola quando conduce nello stato acceso, quindi dissipa una quantità controllabile di calore in quello stato.

L'ustione maggiore si verifica quando si cambia tra le due condizioni. Probabilmente il caso peggiore è accendersi con un carico come un grande motore; la corrente di spunto per far girare un motore può durare frazioni significative di secondo, durante le quali può essere sviluppato molto calore.

Perché vedi le cose; e tu dici: "Perché?" Ma B. Jayant Baliga sogna cose che non sono mai state; e dice "Perché no?" "

Ma seriamente, i cavi hanno una resistenza molto bassa, quindi non generano molto calore. Penso che ci siano molte sezioni BJT in parallelo nel dispositivo reale per ridurre anche la resistenza di accensione.