原标题：大功率二极管晶闸管知识连载——热特性

大功率二极管和晶闸管作为高功率半导体器件，在电力电子领域具有广泛应用。它们的热特性是设计和使用过程中需要重点考虑的因素之一。以下是大功率二极管和晶闸管热特性的详细解析：

一、热等效电路与温度参数

• 热等效电路：为了描述大功率二极管和晶闸管的热行为，通常会采用热等效电路来模拟。这个电路包括结-壳稳态热阻（Rth JC）、壳-散热器稳态热阻（Rth CH）和散热器稳态热阻（Rth HA）等关键参数。这些参数共同决定了器件在工作时的热量传递路径和效率。

• 温度参数：

• 结温（Tvj）：半导体系统内的平均空间温度，也称为等效结温或虚拟结温。最高允许结温（Tvj max）对器件的功能和可靠性至关重要，超过此值可能导致半导体性能发生不可逆变化甚至损坏。

• 壳温（Tc）：平板型晶闸管或二极管的壳或PowerBLOCK模块的基板的接触区域的最高温度。

• 散热器温度（TH）：半导体通过散热器接触区域及其周围的冷却介质与散热器发生热交换而达到的温度。

• 冷却介质温度（Ta）：对于空气冷却，在散热器进风口侧确定；对于液体冷却，则在散热器冷却液进口处确定。

• 壳温范围（Tcop）：使功率半导体正常工作的壳温范围。

• 储存温度范围（Tstg）：功率半导体在不带电情况下可以存储的温度范围。根据DIN IEC 60747-1标准，环氧树脂平板型器件和PowerBLOCK模块的最高允许储存温度为150℃，时间限制为672小时。

二、热阻

• 内热阻（RthJC）：结温Tvj和壳温TC之差与总耗散功率Ptot的比值。该值取决于器件的内部设计以及通态电流的波形和频率。双面冷却的热阻通常比单面冷却的低。

• 传热热阻（RthCH）：器件和散热器接触区域的温度差TC-TH与总耗散功率Ptot的比值。规定值仅在器件正确安装时有效。

• 散热器热阻（RthCA）：壳温TC和冷却介质温度TA之差与总耗散功率Ptot的比值。

• 总热阻（RthJA）：等效结温Tvj和冷却介质温度TA之差与总耗散功率Ptot的比值。它是衡量器件整体散热性能的关键指标。

三、冷却方式

• 自然空气冷却：通过空气自然对流排出功率损耗。功率半导体的载流能力通常是在环境温度TA=45°C的条件下确定的。

• 强制空气冷却：通过风扇使冷空气强制通过散热器叶片，提高散热效率。功率半导体的载流能力通常是在环境温度TA=35°C的条件下确定的。

• 水冷：通过水排出功率损耗。功率半导体的载流能力通常是在进口水温TA=25°C的条件下确定的。

• 油冷：通过油排出功率损耗。功率半导体的载流能力通常是在进口油温TA=70°C的条件下确定的。

四、热特性的重要性

大功率二极管和晶闸管在工作时会产生大量的热量，如果不能及时有效地散出，将导致器件温度升高，进而影响其性能和可靠性。因此，了解和掌握这些器件的热特性，对于设计合理的散热系统、确保器件在最佳工作状态下运行具有重要意义。

综上所述，大功率二极管和晶闸管的热特性涉及热等效电路、温度参数、热阻以及冷却方式等多个方面。在实际应用中，需要根据具体需求和条件来选择合适的器件和散热方案，以确保系统的稳定性和可靠性。