赵文博， 应展烽， 宋新阳， 许芮豪

(南京理工大学能源与动力工程学院， 南京 210094)

随着光伏和风力发电技术的不断发展，功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)等功率器件已经在离网逆变器和并网变流器等电力电子装置中得到广泛应用[1-3]。受到导通和开关损耗作用，功率器件在工作过程中会产生一定热量。当散热性能不佳时，器件便会面临着严重的高温失效风险，并极易引发电力电子装置的热故障停机。为了提升器件散热能力和电力电子设备热可靠性，功率器件上需要加装散热器。

当前市面上常用的散热器一般为铝制或铜制散热器。在材料确定后，散热面积和质量便成为散热器的两个重要参数。其中，散热面积影响着散热器的对流热阻，而质量决定了散热器热容。对流热阻和热容又影响着功率器件的最高结温及其热时间常数。最高结温直接决定了功率器件是否会发生过温，而热时间常数则表征了器件的温升速率，影响着器件老化寿命。因此，散热器质量和散热面积均与功率器件的热安全性紧密相关。从理论上看，散热器质量和散热面积的取值越大，器件的热安全性则越强。但增大质量则会加大铜铝金属的投入，增加材料成本；而增大散热面积会复杂化工艺流程，增加加工成本。因此，散热器的质量和散热面积不能任意增大，否则将影响散热器的综合成本，进而影响整个电力电子设备的成本。……