Выбор радиатора для охлаждения элемента и расчет рабочей температуры кристалла полупроводникового элемента

Оценка необходимости применения радиатора (теплоотвода) для охлаждения силового элемента УМ

Транзисторе выходного каскада или в мощном ОУ

Определение тепловой мощности, выделяемой на одном

Во всех рассмотренных схемах выходные транзисторы УМ работают в режиме В или АВ. Максимальная тепловая мощность, в данном случае, рассеиваемая на одном транзисторе в схеме комплементарного повторителя, будет равна [[2], [3]]

. (3.72)

Если УМ построен на мощном ОУ, выходные транзисторы которого находятся на одном кристалле внутри одного корпуса, то максимальная тепловая мощность, выделяемая внутри корпуса ОУ, будет такова

, (3.73)

где , - напряжение питания и ток, потребляемый самим ОУ (см. таблицу Е.1).

Радиатор можно не применять в том случае, если соблюдаются условия

или , (3.74)

где - допустимая рассеиваемая тепловая мощность без радиатора, Вт.

Значение для силовых транзисторов обычно указывается в справочнике по транзисторам. Для большинства силовых кремниевых транзисторов эта мощность не превышает 1 ÷ 3 Вт.

Для мощных ОУ величина указана в таблице Е.2.

Для других типов зарубежных мощных ОУ она может быть найдена в Интернете в технической документации, которая называется «datasheet».

При соблюдении условий (3.74) делается вывод о том, что разработанный УМ не нуждается в специальных мерах по охлаждению выходных транзисторов или корпуса ОУ.

Если условия (3.74) не выполняются, то требуется дополнительно охлаждать силовые элементы УМ.

Для дальнейших расчетов нужно иметь представление о процессе теплопередачи между кристаллом полупроводникового элемента и окружающей средой. Этот процесс может быть иллюстрирован рисунком 3.23.

Рисунок 3.23 – Процессы теплопередачи при работе полупроводникового элемента

Величины , , , называются тепловыми сопротивлениями. Они измеряются в ºС/Вт и характеризуют процесс передачи тепла. В частности:

- тепловое сопротивление между кристаллом (J) и воздухом (через корпус) (А);

- тепловое сопротивление между кристаллом (J) и корпусом (С) полупроводникового прибора;

- тепловое сопротивление между корпусом прибора (С) и радиатором (S). Непосредственный контакт корпуса с радиатором имеет тепловое сопротивление около 1,0 ÷ 1,2 ºС/Вт, при использовании силиконовой пасты 0,3 ºС/Вт, контакт через слюдяную прокладку (50 ÷ 60 мк толщиной) с силиконовой смазкой – 0,4 ºС/Вт;

- тепловое сопротивление между радиатором (S) и окружающей средой (воздухом) (A). Величины обычно приводятся в технических характеристиках радиаторов. Например, в Приложении Ж даны характеристики некоторых типов радиаторов, которые можно использовать в курсовой работе.

Расчет производим по изложенной ниже методике.

Дата добавления: 2014-11-18