Факторы, влияющие на величину теплового контактного сопротивления.
Тепло от одной соприкасающейся поверхности к другой в общем случае передается следующими путями :
- теплопроводностью через места непосредственного контакта;
- теплопроводностью через среду, заполняющую пространство между выступами и шероховатостями контактирующих поверхностей;
- конвективным переносом тепла средой, заполняющей это пространство;
- лучистым теплообменом между поверхностями.
Зависимость перепада температур между корпусом транзистора и теплоотводом от мощности рассеяния при нормальном и пониженном давлениях представлены на рисунке.
Величина теплового контактного сопротивления зависит от следующих факторов :
- площади контактных поверхностей;
- физико-химических свойств материалов контактных поверхностей;
- качества обработки контактных поверхностей;
- температуры в области контакта;
- наличие электроизоляционных прокладок;
- усилия затяжки винтов или силы, прижимающей полупроводниковый прибор.
Зависимость температуры корпуса транзистора от Р-ти рассеяния при применении различных смазок между транзистором и теплоотводом представлены на рисунке.
1 – транзистор без смазки, 2 – транзистор со смазкой ЦИАТИМ, 3 - транзистор с бериллиевой смазкой КПТ-8.
Расчет мощности, рассеиваемой полупроводниковыми приборами.
При работе транзисторов в усилительных и генераторных схемах 2 гармоническим сигналом мощность, рассеиваемая коллектором, рассчитывается по формуле :
,
напряжение
источника питания,
- падение напряжения. На нагрузке от
постоянной составляющей коллектора.
При работе транзисторов в импульсных режимах, при величинах тока коллектора, не достигающих насыщения, мощность, рассеиваемая коллектором, определяется по формуле
Если транзистор работает в импульсных схемах с насыщением, то значительная Р- сть рассеивается также и в базовой цепи Рб . В ряде случаев эта Р-сть может даже превосходить Р-сть рассеиваемую на коллекторе.
,
где F-
частота следования импульсов или f-та
переключения;
- неуправляемый ток коллектора,
-
сопротивление в цепи коллектора,
длительность переднего фронта импульса,
- длительность заднего фронта импульса,
- время в течение которого транзистор
заперт,
- время в течение которого транзистор
находился в насыщении.
При большой частоте
переключения
.
Р-ть, рассеиваемая базой
где
- ток базы в режиме насыщения,
напряжение между б и э в режиме насыщения.
Формула для определения предельно допустимой мощности рассеивания при различных температурах окружающей среды (корпуса) :
показывает, что с повышением температуры окружающей среды величин Рпред.доп. снижается по линейному закону.