Dwufazowe chłodzenie natryskowe Spray Cooling: Usuwanie strumieni ciepła 500 W/cm² z tranzystorów SiC

Wykorzystanie ciepła utajnionego parowania bezpośrednio na obudowie półprzewodnika

Upakowanie dużej gęstości mocy w nowych falownikach przemysłowych opartych na tranzystorach z węglika krzemu (SiC) tworzy barierę termiczną. Tradycyjny miedziany blok wodny połączony z pastą termoprzewodzącą charakteryzuje się zbyt dużym oporem cieplnym (Rth). Przy nagłych zmianach obciążenia temperatura struktury półprzewodnikowej skacze o kilkadziesiąt stopni w milisekundach, doprowadzając do pękania złączy spawanych.

W modułach o ekstremalnej gęstości mocy stosuje się **Bezpośrednie Chłodzenie Natryskowe Dwufazowe (Spray Evaporative Cooling)**.

Wewnątrz szczelnej komory bezpośrednio nad podłożem tranzystora zamontowano dysze ciśnieniowe. Dysze rozpylają mikroskopijne krople cieczy dielektrycznej (np. fluorowcopochodnych). Krople uderzają w rozgrzaną powierzchnię krystaliczną i natychmiast odparowują.

Pobór energii potrzebnej do przemiany fazowej cieczy w gaz (ciepło utajnione) usuwa strumienie ciepła przekraczające 500 W/cm², utrzymując stałą temperaturę struktury bez ryzyka szoku termicznego.