5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module - Semikron
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5 <strong>Applikationshinweise</strong> <strong>für</strong> <strong>IGBT</strong>- <strong>und</strong> <strong>MOSFET</strong>-<strong>Module</strong><br />
Strömung aus, die <strong>für</strong> einen guten Übergang der Wärme vom zu kühlenden Bauteil zur Kühlflüssigkeit<br />
sorgt. So kann man bei relativ geringem Druckabfall <strong>und</strong> Kühlmittelbedarf eine sehr gute<br />
Kühlwirkung erzielen. Nachteilig ist das hohe Risiko, dass sich durch Verschmutzung oder Ablagerungen<br />
Kanäle zusetzen können <strong>und</strong> der starke Temperaturgradient innerhalb eines Moduls<br />
aufgr<strong>und</strong> der geringen Wassermenge.<br />
Bild 5.3.20 Schematischer Schnitt durch einen Mikrokanalkühler<br />
Kühlung mit Phasenumwandlung<br />
Die Kühlung mit Phasenumwandlung nutzt die Tatsache, dass zum Verdampfen einer Flüssigkeit<br />
eine – je nach Flüssigkeit mehr oder weniger große – Wärmemenge (Verdampfungswärme) benötigt<br />
wird, um den flüssigen Wärmeträger in den gasförmigen Zustand zu bringen. Kondensiert das<br />
Gas, so wird diese Wärmemenge wieder abgegeben. Gelingt es, diesen Zyklus von Verdampfen<br />
<strong>und</strong> Kondensieren in einem geschlossenen Behälter in Gang zu halten, so können große Wärmemengen<br />
vom Verdampfungsort zur Kondensationsstelle transportiert werden. Die Schwerkraft<br />
<strong>und</strong>/oder Kapillarkräfte reichen aus, um den Wärmeträger in Bewegung zu halten, Pumpen sind<br />
nicht erforderlich. Verschiedene Kühlvorrichtungen verwenden die Phasenumwandlung zum Wärmetransport.<br />
Siedebadkühlung<br />
Das Kühlmedium verdampft an den heißen Stellen, zum Beispiel einem Leistungsmodul, Gasblasen<br />
steigen auf <strong>und</strong> kondensieren am kühleren Gehäuse oder in einem eigenem Kondensator<br />
(Bild 5.3.21).<br />
VORSICHT: Bei zu großer Wärmestromdichte kann sich an der Wärmequelle eine geschlossene<br />
Dampfschicht bilden. Dadurch wird der thermische Kontakt zwischen Quelle <strong>und</strong> Flüssigkeit unterbrochen,<br />
die Kühlung setzt schlagartig aus (Leidenfrostsches Phänomen) .<br />
Bild 5.3.21 Schema der Siedebadkühlung<br />
Sprühkühlung, Strahlkühlung<br />
Bei diesen Kühlarten wird das flüssige Kühlmedium als Tröpfchen oder als Strahl auf die zu kühlende<br />
Fläche gesprüht (Bild 5.3.22). Teilweise wird auch hier Verdunstungswärme genutzt. Die<br />
Kühlung kann ein- oder beidseitig erfolgen. Die Kühlflüssigkeit verdampft an der Auftrittsstelle <strong>und</strong><br />
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