مقاومت حرارتی

مقاومت حرارتی هیت سینک (RthK) را می توان از منحنی های نشان داده شده برای هر نقطه کاری انتخابی نیمه هادی یافت. رابطه زیر اعمال می شود:

RthK = مقاومت حرارتی هیت سینک (K/W)
RthH = مقاومت حرارتی نیمه هادی (K/W)
Tj = دمای اتصال (°C)
Tu = دمای محیط (°C)
Ptot = از دست دادن توان (W)
هنگامی که یک شکل مناسب انتخاب شد، دمای اتصال پیش بینی شده Tj نیمه هادی باید با استفاده از Tj = TG + Ptot x RthH بررسی شود زیرا دمای مسکن TG را می توان با روش های ساده اندازه گیری کرد.
مقاومت حرارتی اشکال تصادفی با خنک سازی اجباری
RthKf ≈  a x RthK
R thKf = مقاومت حرارتی، خنک کننده اجباری RthK = مقاومت حرارتی، خنک کننده طبیعی

اصول انتقال حرارت
انتقال حرارت انتقال مستقیم انرژی بین رسانه ها، مایعات یا گازهایی با دماهای مختلف است که در آن جریان طبیعی انتقال حرارت از دمای بالا به دمای پایین است.
هدایت
رسانایی یک حرکت مولکولی در یک محیط است که تحت کاهش دما قرار می گیرد. هدایت و انتقال گرما در نتیجه به مواد درگیر بستگی دارد. رسانایی مواد به صورت ضرایب بیان می شود
λ در [W / mK].

مقاومت حرارتی یک جسم بر حسب K/W بیان می شود و به ضریب آن و مساحت و فاصله بستگی دارد
جریان گرما. افزایش دمای بدن بالاتر از محیط را برای هر وات برق عرضه شده توصیف می کند.

تابش
تابش انتقال انرژی از طریق امواج الکترومغناطیسی در محدوده طول موج 0.8 میکرومتر تا 400 میکرومتر است.
برخلاف هدایت، تابش به یک محیط انتقال محدود نمی شود. بستگی به دما و سطح جسم تابشی دارد. اجسام خشن قوی تر از اجسام صاف تابش می کنند. تابش با دمای جسم تابشی افزایش می یابد و به موجب آن اجسام تیره گرمای بیشتری نسبت به اجسام سبک جذب و ساطع می کنند. فرمول حفظ انرژی زیر در مورد تابش اعمال می شود:
φ = مقدار منعکس شده
φ + α + J = 1 α = مقدار جذب
J = مقدار منتقل شده
φ ، α و J به مواد و طول موج های تابش بستگی دارد. تابش ناشی از هیت سینک ها عمدتا محیطی است زیرا تابش بین دنده ها عملا جذب می شود. برای بهبود انتشار گرما از طریق تابش با همرفت طبیعی و دمای سطح بالا، آنودایز سیاه هیت سینک مفید است زیرا ضریب انتقال حرارت به محیط محیط (هوا) و نوع سطح هیت سینک بستگی دارد و نه به خود مواد هیت سینک.
همرفت
همرفت تبادل گرما در مایعات، تبخیر یا گازها از طریق حرکت مولکولی از مناطق سرد به گرم است.
همرفت آزاد در اثر تفاوت چگالی هوا ناشی از دماهای مختلف ایجاد می شود. لایه های هوا نزدیک به
سطح به دلیل گرمای حاصل از باله های هیت سینک به طور خاص سبک تر از لایه های عمیق تر می شود. این باعث اختلاف فشار استاتیک بین لایه ها می شود و در نتیجه جریان هوا به سمت بالا ایجاد می شود. اگر باله های صندلی حرارتی خیلی نزدیک به هم باشند، یکدیگر را گرم می کنند و همرفت آزاد را محدود می کنند. همرفت اجباری (خنک کننده اجباری) به یک منبع همرفت جداگانه به شکل فن نیاز دارد. برای دستیابی به همرفت بهینه، هیت سینک ها باید با باله های عمودی ایستاده باشند.
جریان چند لایه
جریان چند لایه حرکت هوا در جریان های موازی یا لایه هایی با اصطکاک داخلی اما بدون تلاطم است
جریان آشفته
بالاتر از یک سرعت به اصطلاح بحرانی ، یک جریان چند لایه به یک جریان آشفته تبدیل می شود که به موجب آن جریان های هوا می توانند ایجاد شوند که
بر خلاف جهت جریان کار کنید. جریان آشفته یک عامل اصلی در دستیابی به اتلاف گرما خوب از طریق همرفت است.
همرفت در اتلاف گرما با هیت سینک ها اهمیت بیشتری نسبت به تابش دارد.
انتقال حرارتی: قبل از انتقال گرما از هیت سینک به هوای محیط، باید بر مقاومت حرارتی غلبه کرد. مقاومت به ضریب حرارتی مواد و ناحیه تماس بستگی دارد ، به موجب آن انتقال حرارت به طور متناسب توسط یک منطقه تماس بزرگتر افزایش نمی یابد بلکه تحت تأثیر ساخت باله هیت سینک قرار می گیرد. اثربخشی باله ها به سمت نوک آنها که در آن کاهش دما کاهش می یابد کاهش می یابد. اتلاف گرما از طریق همرفت را می توان با افزایش جریان هوا، تغییر جهت آن و با ایجاد تلاطم بهبود بخشید.