パワーデバイスの温度係数を利用したマルチチップパワーモジュールの過渡熱回路モデル誤差に関する一検討

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: EDD24045,SPC24183

グループ名: 【C】電子・情報・システム部門 電子デバイス/【D】産業応用部門 半導体電力変換合同研究会

発行日: 2024/11/11

タイトル(英語): A Study on Errors in Transient Thermal Network Model for Multi-chip Power Modules Identified from Temperature-Sensitive Electrical Parameters of Power Devices

著者名: 福永 崇平(大阪大学),舟木 剛(大阪大学)

著者名(英語): Shuhei Fukunaga(Osaka University),Tsuyoshi Funaki(Osaka University)

キーワード: ＳｉＣパワーデバイス|熱設計|並列接続|過渡熱抵抗|温度係数|SiC power device|thermal design|parallel connection|transient thermal resistaince|temperature-sensitive electrical parameter

要約(日本語): パワーモジュールの熱設計評価のため, パワーデバイスのI-V特性の温度依存性を用いて推定したジャンクション温度の時間応答から過渡熱回路モデルを同定する手法が広く用いられている。この手法をマルチチップパワーモジュールに適用すると, モジュール内部に温度勾配やチップの個体差を有するにも関わらず, 複数のパワーデバイスを1つのパワーデバイスと見なした「何らかの過渡熱回路モデル」が同定される。温度推定用の微小定電流や加熱用の負荷電流が複数のチップ間で分担されるため, 数値シミュレーションを用いた設計と, 実装したモジュールの測定結果に乖離が生じる。本研究ではSiC-SBDを用いて, その物理式に基づき各デバイスの加熱および測定電流の分担を計算し, 並列接続時に同定される過渡熱回路モデルと実際の各デバイスの過渡熱回路モデルを比較し, その誤差の要因と程度を考察する。

要約(英語): Transient thermal characterization of multi-chip power modules based on JESD51-1, which utilizes the temperature dependency of I-V characteristics in power devices, has faced the difficulty in case of parallel-connected power devices: the sense and heating current for temperature estimation is shared depending on the temperature distribution of each device inside the module, which makes it difficult to obtain the “true” transient thermal network model to estimate the maximum and minimum junction temperature. This discrepancy also causes a mismatch in the numerical design and the experimental result. This paper demonstrates the heating and sensing current sharing during the measurement of transient thermal resistance for parallel connected SiC-SBDs. Errors between the unified and each transient thermal network model in parallel-connected power devices are evaluated with discrete SiC-SBDs.

本誌: 2024年11月14日-2024年11月15日電子デバイス/半導体電力変換合同研究会-1

本誌掲載ページ: 29-34 p

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 1,650 Kバイト