GB／T 8446.2-2022  电力半导体器件用散热器 第2部分：热阻和流阻测量方法

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式中： Vo 一一半导体器件的门槛电压，单位为伏（V）； 厂FO 一半导体器件的斜率电阻，单位为欧（2）； IFAV) 产生功率Pb的半正弦波电流的平均值，单位为安（A）。 c）发热元件模拟法 对作为热源、符合欧姆定律的电阻性元件封装在半导体器件管壳内制成的发热元件施加电流，从而 产生功率Pa。该功率P。由公式（5)计算或使用瓦特表测量 通过测量热流确定双侧散热半导体器件用散热体的热阻的方法见附录A。

4.4.3.1空气冷却散热体测量系统

饲养标准质温度测量仪表、风道和风速计（见图1。 图1中的压差计用于第5章给出的流阻测量）

热电偶的热端应处于下游侧，并加以掩散 温度计的位置应符合4.2.2的规定。 。风速计测量探头的位置与之相同

4.4.3.2水冷却散热体测量系统

图1空气冷却散热体测量系统

水冷却散热体测量系统包括加热电流单元、散热体台面温度测量仪表、冷却媒质温度测量仪表、供 水系统以及流量计（见图2。图2中的压差计用于第5章给出的流阻测量）。冷却媒质温度测量仪表探 头的位置应符合4.2.2的规定

a）水冷却散热体测量流程示意图

标引序号说明： —管道内径。

1.4.3.3自冷散热体测量

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b）温度测量仪表位置详图

图2水冷却散热体测量系统

自冷散热体测量系统包括加热电流单元、散热体台面温度测量仪表、自冷环境箱以及测量箱中空气 温度的温度计。 被测散热体应悬挂于自冷环境箱内的中部，其叶片应顺应空气的自然对流。 自冷环境箱的内部空间应足以保持箱中被测散热体四周200mm处的温差不大于2℃，空气自然 对流的速度不大于0.5m/s

加热功率应在被测散热体温升与加热功率（宜参考被测散热体的耗散功率)的关系曲线的线性范围 内选取。

2被测散热体和作为其热源的元器件的安装力

产品标准（如果有）的规定。安装 品标准中的规定，

4.5.3被测散热体的冷却条件

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按照4.5.2的规定，将作为热源的半导体器件/发热元件安装到被测散热体上； 将被测散热体安置在测量系统中的规定位置； 按照4.2.1和4.3.1的规定安置热电偶； 按照4.2.2和4.3.2的规定安置冷却媒质温度测量仪表； 连接加热电流单元； 调整测量仪表的零点（如果必要）

测量热阻的步骤如下： 按照4.5.3的规定调整冷却条件； 按照4.5.1的规定施加加热电流； 达到热平衡后，记录加热电流Ir［或I(Av]、半导体器件两端的直流电压V（或半导体器件的 门槛电压Vro和斜率电阻rro）、规定点温度T（或T.）和T。的值。 如果测得的冷却媒质温度T，偏差较大，可通过计算热平衡相对误差进行评估（见附录B)

功率P按照4.4.2的规定计算 对于单侧散热半导体器件用散热体，热阻R由公式（1)计算 对于双侧散热半导体器件用散热体，应由公式（2)和公式（3)分别计算分热阻Rsa(A)和R(K)，然后由公 式(4)计算热阻 R。。 当 RmA)=Ra(K 或同时满足 TaA=Tak,和 PA=Pk 时,见公式(7)或公式(8)。

如果PA和（或)Pk未知而不便计算R(A和（或)Ra(K)，热阻R可由公式（9)近似计算。

流阻△p由公式（10)计算。 Ap 式中： Din 上游侧规定点处的冷却媒质压力； 下游侧规定点处的冷却媒质压力。

流阻△力由公式（10）计算。

5.2压力测量的规定点

压力测量的规定点为： 空气冷却散热体：规定的风道中，被测散热体的上游侧和下游侧距其300mm处（见4.4.3.1）、风 道通风路径横截面的几何中心点； 水冷却散热体：规定的冷却水管道中，被测散热体的上游侧和下游侧、距冷却水进入和离开其 端口200mm土5mm、沿冷却水管道的垂直径向且距管道内壁底部d/3（d为管道内径）处（见

5.3.1空气冷却散热体测量系统

空气冷却散热体测量系统包括测量风道中空气速度的风速计以及测量流阻（△力）的压差计 1。 压差计的橡胶管应分别套接在距被测散热体的上游侧和下游侧300mm处的风道侧壁上的金， 金属管的内径不应大于6mm，且不应伸人风道内

5.3.2水冷却散热体测量系统

水冷却散热体测量系统包括测量水路中冷却水压力P和Paut的压力表（或测量流阻△p的） ），以及测量水流量的流量计（见图2）

测量条件见4.5.3。

测量准备步骤如下： 按照4.5.2的规定，将作为热源的半导体器件/发热元件安装到被测散热体上； 将被测散热体安置在测量系统中的规定位置； 将压力表或压差计等测量仪表的探头安置在规定位置； 调整测量仪表的零点（如果必要）。

散热体的流阻△力可直接由压差计读出，或根据被测散热体的上游侧和下游侧压力测量规定点 2）处的压力表上的读数由公式（10）计算

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通过测量热流，确定双侧散热半导体器件用散热体的热阻。

附录A （资料性） 通过测量热流确定双侧散热半导体器件用散热体的热阻

分别测量双侧散热半导体器件高电位主端子侧散热体的分热阻Ra(A和低电位主端子侧散热体的 分热阻RK>： a） 利用已校准的热阻器[图A.la)中置于双侧散热半导体器件与被测散热体之间的ra和rk，分 别测量从双侧散热半导体器件的高电位主端子侧和低电位主端子侧到相应两个散热体的 热流； 测量两个分热阻RaA和RK> 1 外部施加从双侧散热半导体器件高电位主端子侧到低电位主端子侧的热流[见图A.1a)，测 量串联热阻Rs[Rs=RsaA+Rsa(K]; 2） 测量双侧散热半导体器件的耗散功率[见图A,1b)]； 3） 测量分流到高电位主端子侧和低电位主端子侧的功率，由此和已知的Rs值计算两个分 热阻

式中： D—圆柱形适配器的直径，单位为厘米（cm）； 热敏元件安装点间的轴向距离，单位为厘米（cm）； ?

rA(或rk)= 4L 元·入.D

适配器的材料热导率，单位为瓦每厘米开[W/（cm·K)]。 由于下述原因，使用公式（A.1）仅是估算： 已知的热常数入不够精确； 1值、D值和热敏元件灵敏度的公差未知。 因此，宜仔细校准适配器。校准采用图A.1b)所示装置进行。采用对称的电加热元件作为热源，测 量其总电功率P。两个适配器以及高电位主端子侧和低电位主端子侧两个散热体的安置应相同，以使

上述"rA和rk的校准”所述，要求良好的热绝缘

测量分两步进行。 a）使用图A.1la)所示的加热和冷却系统保持流过双侧散热半导体器件的热流。达到热平衡 记录两个适配器上的温度T11、T12、T13 。由公式（A.4）和公式（A.5）分别计 流经双侧散热半导体器件高电位 子侧的热流：

由于ra和rk位置间的小损耗，PAi将略大于Pk1。串联热阻Rs可根据PA1和Pki的平均值由 公式（A.6）计算

采用施加直流电流通过双侧散热半导体器件的方法，在其两侧产生热流[见图A.1b)。达到 热平衡后，记录两个适配器的温度T21、T22、T23、T2、T2s和T26。由公式（A.7）和公式（A.8） 分别计算两侧的热流：

根据PAz、Pk2、R。和T24、T23市政常用表格，由公式（A.9）～公式（A.11）分别计算有效结温T;和两个分 热阻：

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根据两个分热阻，由公式（A.12）计算并联热阻：

Rsa(A) * Rsa(K) RmA + Re(kl

此值仅当高电位主端子侧散热体和低电位主端子侧散热体的温度近似相等时才有实用意义

通过计算热平衡相对误差确定散热体热阻测量的合理性

附录B （资料性） 热平衡相对误差计算

冷却介质换流流量，测量误差不应大于士3%： 定压密度； 比定压热容 out 被测散热体下游侧规定点处的温度，测量误差不应大于0.5℃； —被测散热体上游侧规定点处的温度，测量误差不应大于0.5℃。 根据加热功率P，计算热平衡相对误差n，见公式（B.2)。

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