كيفية اختيار المشتت الحراري؟
مع تطور العلم والتكنولوجيا ، يزداد تبديد الطاقة للمكونات الإلكترونية الدقيقة ويصبح حجم العبوة أصغر وأصغر. لذلك ، أصبحت الإدارة الحرارية أكثر أهمية في تصميم المنتجات الإلكترونية.
تتناسب الموثوقية والحياة التصميمية للمعدات الإلكترونية عكسًا مع درجة حرارة التشغيل. من منظور الموثوقية ودرجة حرارة التشغيل لجهاز أشباه موصلات السيليكون النموذجي ، سيؤدي خفض درجة حرارة التشغيل إلى زيادة الموثوقية وعمر تصميم الجهاز بشكل كبير. لذلك ، فإن التحكم الفعال في درجة حرارة تشغيل الجهاز ضمن الحد الأقصى هو ضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل.
المشتت الحراري هو جهاز يعزز نقل الحرارة من الطرف الساخن إلى الطرف البارد. بشكل عام ، الطرف الساخن هو الجزء العلوي من الجهاز الذي يولد الحرارة ، والنهاية الباردة هي الهواء الموجود في البيئة كوسيط لتبديد الحرارة. تفترض المناقشة التالية أن الهواء هو وسيط التبريد. في معظم الحالات ، يكون انتقال الحرارة من السطح الصلب إلى الهواء هو الرابط الأقل كفاءة في نظام نقل الحرارة بأكمله ، كما أن سطح التلامس مع الغاز الصلب هو أيضًا المكان الذي يتمتع بأكبر مقاومة حرارية. يقلل المشتت الحراري المقاومة الحرارية للسطح الملامس للبخار الصلب عن طريق زيادة منطقة التلامس مع وسيط التبريد ، مما يمكّن الجهاز من نقل المزيد من الحرارة أو خفض درجة حرارة تشغيل الجهاز تحت نفس ارتفاع درجة الحرارة. الغرض الرئيسي من استخدام المشتت الحراري هو جعل درجة حرارة تشغيل الجهاز أقل من المؤشر الذي حددته الشركة المصنعة.
الدورة الحرارية (الترجمة الحرفية هي هذا العنوان ، لكنها في الحقيقة طريقة شبكة المقاومة الحرارية التي نقولها غالبًا ، أو طريقة الشبكة الحرارية / طريقة الشبكة الكهربائية ، المشار إليها فيما بعد بطريقة شبكة المقاومة الحرارية) قبل مناقشة كيفية اختيار المشتت الحراري ، حتى يتمكن القراء الذين ليسوا على دراية بالتوصيل الحراري من فهم موضوع المناقشة بسرعة ، اشرح أولاً المصطلحات المتضمنة في المناقشة التالية وطريقة إنشاء شبكة مقاومة حرارية. فيما يلي تعريفات الرموز والمصطلحات:
س: إجمالي الطاقة أو معدل توليد الحرارة (يجب ترجمتها على أنها طاقة مشتتة) ، الوحدة W ، تمثل معدل الحرارة الناتجة عن المكونات الإلكترونية أثناء التشغيل. من أجل اختيار المشتت الحراري المناسب ، عادةً ما يتم استخدام القيمة القصوى للطاقة المشتتة.
Tj: درجة حرارة التقاطع (عادةً يجب أن يشير هذا إلى درجة حرارة الوصلة ، والوصف في النص الأصلي هو أقصى درجة حرارة للتقاطع لكي يعمل الجهاز بثبات) ، بالدرجة المئوية.
تتراوح درجة حرارة الوصلة القصوى المسموح بها من 115 درجة مئوية للمكونات الإلكترونية الدقيقة الشائعة إلى 180 درجة مئوية لبعض أجهزة التحكم في درجة الحرارة الخاصة. في الجيش وبعض المناسبات الخاصة ، نادرًا ما يتم استخدام المكونات ذات درجة حرارة التشغيل من 65 درجة مئوية إلى 80 درجة مئوية. (النص الأصلي لا يشير إلى درجة حرارة التشغيل ، ولكي لا تسبب أي ارتباك ، تمت مراجعة الترجمة بشكل خاص).
Tc: درجة حرارة جسم الجهاز ، بالدرجة المئوية.
نظرًا لأن درجة حرارة العلبة مرتبطة بنقطة الاختبار المحددة على غلاف العبوة (درجة حرارة سطح عبوة المكونات الإلكترونية ليست موحدة) ، يشير هذا عادةً إلى أعلى نقطة درجة حرارة على غلاف العبوة.
Ts: درجة حرارة المشتت الحراري ، بالدرجة المئوية.
يشير هذا إلى أعلى نقطة درجة حرارة حيث يكون المشتت الحراري قريبًا من الجهاز (سطح غلاف العبوة).
Ta: درجة الحرارة المحيطة ، بالدرجة المئوية.
من خلال العلاقة بين فرق درجة الحرارة (النص الأصلي هو درجة الحرارة) وسرعة نقل الحرارة (النص الأصلي هو سرعة تبديد الحرارة) ، يمكن التعبير عن كفاءة نقل الحرارة بين موضعين من هيكل حراري كميًا بواسطة المقاومة الحرارية R. تعريف المقاومة R كما يلي:
R=ΔT / Q حيث ΔT هو الفرق في درجة الحرارة بين الموضعين. وحدة المقاومة الحرارية هي ° C / W ، والتي تمثل فرق درجة الحرارة عند نقل معدل وحدة الحرارة. تعريف المقاومة الحرارية يشبه إلى حد ما المقاومة Re التي حددها قانون أوم&# 39 ؛ إعادة=ΔV / I. أين ΔV هو فرق الجهد وأنا الحالي.
