Disipadores De Calor

Disipadores de Calor:

Los disipadores, son utilizados para optimizar la capacidad térmica de los semiconductores de potencia permitiéndoles disipar el calor generado cuando están en operación evitando posibles daños al dispositivo debido a altas temperaturas. Otro daño que puede sufrir el dispositivo y que puede ser corregido con un disipador es la pérdida de la capacidad para manejar toda la potencia para la cual fue diseñado el componente.

Existen tres métodos para eliminar calor de un semiconductor de potencia:

Conducción.

Convección.

Radiación.

Conducción: Se realiza por la transferencia de energía cinética entre moléculas, es decir, se transmite por el interior del cuerpo estableciéndose una circulación de calor. La máxima cantidad de calor que atravesará dicho cuerpo será aquella para la cual se consigue una temperatura estable en todos los puntos del cuerpo. La conductividad térmica de un material, depende de sus características físicas y de sus proporciones geométricas.

Convección: En la convección se da de manera que el calor de un sólido se transmite mediante la circulación de un fluido que le rodea (aire, gas, etc.) y este lo transporta a otro lugar, a este proceso se le llama convección natural. Si la circulación del fluido está provocada por un medio externo se denomina convección forzada. La cantidad de potencia calorífica que puede salir del disipador al ambiente resulta de la diferencia de temperatura que exista entre ambos.

Radiación: El calor se transfiere mediante emisiones electromagnéticas que son irradiadas por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor a cero grados Kelvin.

Para saber si un dispositivo semiconductor requiere un disipador se debe iniciar por buscar en su hoja de características ciertos datos se necesitan conocer:

Temperatura máxima de la unión (o las uniones), TJmax.

La Resistencia térmica entre la unión y el aire circundante, ӨJA (o en su defecto la resistencia térmica entre la unión y la capsula del componente, ӨJC.

Estos parámetros no llevan a conocer la potencia P que va a ser disipada por el elemento semiconductor y la temperatura ambiente considerada TA = 35° C. Ya conociendo ӨJA se puede estimar la temperatura que puede alcanzar la unión del componente, TJ, del siguiente modo:

TJ – TA = P• ӨJA TJ = P• ӨJA + TA

Si TJ > TJmax o TJ = TJmax o TJ < TJmax, pero está demasiado cerca de TJmax, debe colocarse un disipador para que el dispositivo pueda liberar fácilmente el calor.

Se da la particularidad de que en la hoja de características se suministra ӨJC en vez de ӨJA en ese caso también se proporcionará la Pmax asumiendo normalmente que la TA = 25°C, entonces ӨJA se puede encontrar mediante:

TJ – TA = Pmax (ӨJC + ӨCA) ӨCA = (TJ – TA)/Pmax - ӨJC

Entonces ӨJA se hallaría de la siguiente forma:

ӨJA = ӨJC + ӨCA.

Condiciones

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