disip calor

7/26/2019 Disip Calor

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DISIPACION DE CALOR

Jorge Luis Paucar Samaniego

ESPOCH

November 5, 2015

Jorge Luis Paucar Samaniego (ESPOCH) DISIPACION DE CALOR November 5, 2015 1 / 13
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Objetivo

La refrigeracion de dispositivos semiconductores juega un papel importanteque influye en el desempeno del funcionamiento eficiencia y vida util de lossemiconductores.

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Introduccion

Temperatura: parametro de mayor impacto en el diseno decomponentes.

Evitar excesivas subidas de temperatura en el semiconductor.

El objetivo es disipar el calor al medio ambiente.

Efecto Joule genera perdidas de energa y potencia.

El calor que se produce en el interior del dispositivo semiconductordebe ser disipado rapidamente.

Dano por segunda avalancha.

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Perdidas de Potencia en Semiconductores

Perdidas de Potencia durante la conduccion directa.

Producto entre la corriente que atraviesa y la cada de tension en suspines o tension de colector.

Perdidas por Fugas: producidas cuando el semiconductor de potenciaesta en bloqueo de tension inversa.

Perdidas por Conmutacion: provocadas por conexion o des conexion.

Perdidas en el terminal de Control: Los componente se pueden

activar solo por un pulso.

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Propagacion de Calor

Puede variar segun el tipo de encapsulado pero en cualquier caso esdemasiado pequeno.

Facilitar la transferencia de calor generado.

Formas de transmision de calor:Conduccion: En cuerpos solidos, transferencia cineticas de energaentre moleculas.Conveccion: El calor de un solido se transmite a un fluido que lo rodeay lo transporta.

Radiacion: Calor que se transfiere mediante emisioneselectromagneticas irradiadas por cualquier cuerpo cuya temperatura seamayor a 0K.

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Caracterstica de los Semiconductores

Se analiza de manera analogica a los circuitos electricos.

El flujo de corriente se reemplaza por transferencia de calor.

Impedancias electricas por resistencias termicas.

Unidad de transferencia de calor J/s o W.Unidad de resistencia termica C/W.

La resistencia termica se expresa como:

Rth =T

Q

C

W



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El paso de la corriente produce un aumento en la temperatura deunion. Tj

Para mantener un nivel seguro de operacion se debe evacuar alexterior la energa calorfica producida en la union del semiconductor.

Para que se produzca un flujo de energa de un punto a otro debeexistir un diferencial de temperatura.

El calor pasara del punto caliente al mas frio.

Factores que afectan el paso de calor que se llama resistencia termica.

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Tj Ta = P Rja

TjTemperatura de union del semiconductor.

Ta Temperatura ambiente.

PdPotencia que disipa el dispositivo.

Rja Resistencia termica entre la union y el ambiente.



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Potencia con elemento disipador

Pd

= Tj Ta

Rjc+ Rcd+ Rd

Potencia sin elemento disipador

Pd= Tj

Ta

Rjc+ Rca

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Variables Importantes

TjmaxTemperatura maxima que puede soportar la union del

semiconductor sin fundirse.TjTemperatura alcanzada por la union del dispositivo durante elfuncionamiento.Rjc Rthjc Resistencia termica de la union.Rcd Resistencia termica del encapsulado.Rd Resistencia termica del disipador.Rja Resistencia termica union ambiente.Rca Resistencia termica encapsulado - ambiente.RdvResistencia termica del disipador con ventilador.

PdPotencia que se desea disipar al dispositivo semiconductor.WatPotencia maxima que el elemento puede disipar siendo latemperatura del encapsulado 25C.Tc Temperatura encapsuladoTdTemperatura disipador.

Ta Temperatura ambiente.Jorge Luis Paucar Samaniego (ESPOCH) DISIPACION DE CALOR November 5, 2015 12 / 13
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Datos importantes


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