Résistance thermique

La résistance thermique du dissipateur thermique (RthK) peut être déterminée à partir des courbes illustrées pour n’importe quel point de fonctionnement sélectionné du semi-conducteur. La relation suivante s’applique :

RthK = résistance thermique du dissipateur thermique (K/W)
RthH = résistance thermique du semi-conducteur (K/W)
Tj = température de jonction (°C)
Tu = température ambiante (°C)
Ptot = Perte de puissance (W)
Une fois qu’une forme appropriée a été sélectionnée, la température de jonction prévue Tj du semi-conducteur doit être vérifiée à l’aide de Tj = TG + Ptot x RthH, car la température du boîtier TG peut être mesurée par des moyens simples.
Résistance thermique de formes aléatoires avec refroidissement forcé
RthKf ≈ a x RthK
R thKf = Résistance thermique, refroidissement forcé RthK = Résistance thermique, refroidissement naturel

Principes du transfert de chaleur
Le transfert de chaleur est un transfert d’énergie dirigé entre des fluides, des liquides ou des gaz de différentes températures où le flux naturel de transfert de chaleur est de haute à basse température.
Conduction
La conduction est un mouvement moléculaire à l’intérieur d’un milieu subissant une chute de température. La conduction et le transfert de chaleur qui en résulte dépendent du matériau concerné. Les conductivités des matériaux sont exprimées en coefficients
λ en [ W/mK].

La résistance thermique d’un corps est exprimée en K/W et dépend de son coefficient ainsi que de l’aire et de la distance
flux de chaleur. Il décrit l’élévation de la température du corps au-dessus de la température ambiante pour chaque watt de puissance fournie.

Radiation
Le rayonnement est le transfert d’énergie par des ondes électromagnétiques dans la gamme de longueurs d’onde de 0,8 μm à 400 μm.
Contrairement à la conduction, le rayonnement n’est pas lié à un milieu de transfert. Cela dépend de la température et de la surface du corps rayonnant. Les corps rugueux rayonnent plus fort que les corps lisses. Le rayonnement augmente avec la température du corps rayonnant, les corps sombres absorbant et émettant plus de chaleur que les corps légers. La formule de rétention d’énergie suivante s’applique au rayonnement :
φ = quantité réfléchie
quantité de φ + α + J = 1 α = absorptivité
J = quantité transférée
φ, α et J dépendent du matériau et des longueurs d’onde du rayonnement. Le rayonnement des dissipateurs thermiques est principalement périphérique car le rayonnement entre les côtes est pratiquement absorbé. Pour améliorer l’émission de chaleur par rayonnement avec convection naturelle et température de surface élevée, il est avantageux d’anodiser noir le dissipateur thermique car le coefficient de transfert de chaleur dépend du milieu ambiant (air) et du type de surface du dissipateur thermique, et non du matériau du dissipateur thermique lui-même.
Convection
La convection est l’échange de chaleur à l’intérieur des liquides, de la vaporisation ou des gaz par mouvement moléculaire des zones froides aux zones chaudes.
La convection libre est provoquée par des différences de densité de l’air causées par différentes températures. Couches d’air proches de la
La surface devient spécifiquement plus claire que les couches plus profondes en raison de la chaleur des ailettes du dissipateur thermique. Cela provoque une différence de pression statique entre les couches, ce qui entraîne un flux d’air vers le haut. Si les ailettes du siège chauffant sont trop proches les unes des autres, elles se réchauffent mutuellement et limitent la convection libre. La convection forcée (refroidissement forcé) nécessite une source de convection distincte sous la forme d’un ventilateur. Pour obtenir une convection optimale, les dissipateurs thermiques doivent être autoportants avec des ailettes verticales.
Écoulement laminé
L’écoulement laminé est un mouvement d’air en flux ou couches parallèles avec frottement interne mais sans turbulence
Écoulement turbulent
Au-dessus d’une vitesse dite critique, un écoulement laminé se transforme en un écoulement turbulent où des courants d’air peuvent se développer, ce qui
Travaillez dans le sens inverse de l’écoulement. L’écoulement turbulent est un facteur majeur pour obtenir une bonne dissipation de la chaleur par convection.
La convection est plus importante dans la dissipation de la chaleur avec des dissipateurs thermiques que le rayonnement.
Transfert thermique Avant que la chaleur puisse être transférée d’un dissipateur thermique à l’air ambiant, une résistance thermique doit être surmontée. La résistance dépend du coefficient thermique du matériau et de la surface de contact, le transfert de chaleur n’étant pas augmenté proportionnellement par une plus grande surface de contact, mais est influencé par la construction des ailettes du dissipateur thermique. L’efficacité des palmes diminue vers leurs pointes où la chute de température diminue. La dissipation de la chaleur par convection peut être améliorée en augmentant le flux d’air, en changeant sa direction et en produisant des turbulences.