Тепловой расчет полупроводников

Тепловая модель полупроводникового прибора установленного на радиатор
Tj – температура кристалла;
Tc – температура корпуса;
Ts – температура радиатора;
Та – температура окр. среды.
Rjc – тепловое сопротивление «кристалл-корпус»;
Rcs – тепловое сопротивление «корпус-радиатор»;
Rsa – тепловое сопротивление «радиатор окр. среда»;
Pп – мощность потерь п/п прибора.
Эквивалентная схема теплопередачи от кристалла в окр. среду.
Распределение температуры вдоль радиатора

! Целью всегда является ограничение температуры кристалла на допустимом уровне, за счет снижения суммарного теплового сопротивления.
Тепловое сопротивление RJC
Температурный градиент, возникающий на переходе «кристалл–корпус элемента», зависит от размеров, формы и материала теплопроводящего основания корпуса — базовой поверхности, свойств компаунда, крепящего кристалл к корпусу. Сопротивление RJC — это технологический параметр, и для его снижения производители компонентов разрабатывают новые типы корпусов, новые материалы, оптимизируют размеры кристалла и способы крепления кристалла к корпусу. Например, для транзисторов фирмы International Rectifier в корпусе SuperTO-247 сопротивление RthJC = 0,36 °/Вт. Для транзисторов в корпусе ТО-247, имеющем те же размеры, RthJC=0,64 °/Вт.
Тепловое сопротивление RCS
Для достижения минимального значения RCS необходимы следующие условия:
Контактные поверхности модуля и теплоотвода должны быть максимально чистыми, плоскими и гладкими.
Контакт между модулем и теплоотводом должен быть заполнен теплопроводящим компаундом или пастой, которые вытесняют воздух и обеспечивают надежный и стабильный теплообмен. Обычно, для элемента посаженного на теплопроводную пасту, принимают Rcs = 1 °/Вт.

Тепловое сопротивление RSA
Тепловое сопротивление «радиатор-окружающая среда» определяется большим числом факторов: площадью и конструкцией радиатора, скоростью обдува радиатора, расположением радиатора в пространстве, вязкостью среды, в которой находится радиатор и т.д.
Согласно уравнению теплового баланса запишем:
т.е. температура кристалла определяется суммарным тепловым сопротивлением, температурой окружающей среды и потерями возникающим на п/п элементе.

2) Определяем необходимость установки элемента на радиатор.
Алгоритм теплового расчета (расчет радиатора)
Допущения:
Полупроводниковый элемент установлен на чернёный алюминиевый радиатор, через термопасту.
Радиатор находится под обдувом со скоростью воздуха 3 ÷ 5 м/с.