كتب design factors
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
عوامل تصميمية (معلومة)
المقاومة الحرارية
في أجهزة أنصاف النواقل المستخدمة في عدد من الأجهزة الإلكترونية الصناعية أو الاستهلاكية، تبسط فكرة المقاومة الحرارية عملية اختيار المشتتات الحرارية. ينمذَج تدفق الحرارة بين قالب نصف الناقل والهواء المحيط كسلسلة مقاومات لتدفق الحرارة؛ هناك مقاومة من القالب إلى غلاف الجهاز، ومن الغلاف إلى المشتت الحراري، ومن المشتت الحراري إلى الهواء المحيط. مجموع هذه المقاومات هو المقاومة الحرارية الكلية من القالب إلى الهواء المحيط. تعرف المقاومة الحرارية بأنها ارتفاع درجة الحرارة المقابل لواحدة الاستطاعة، وهي مماثلة للمقاومة الكهربائية، ويعبر عنها بالدرجات المئوية لكل واط (°C/W). إذا كان مقدار التصريف الحراري للجهاز بالواط معروفًا، وكانت المقاومة الحرارية الكلية محسوبة، يمكن حساب ارتفاع درجة حرارة القالب عن الهواء المحيط.
تُستخدم فكرة المقاومة الحرارية لمشتت حراري نصف ناقل كتقريب. وهي لا تأخذ بالحسبان عدم انتظام توزع الحرارة على الجهاز أو المشتت الحراري. هي تنمذج فقط نظامًا في حالة توازن حراري، وتهمل تغير درجة الحرارة مع الزمن. ولا تعكس لاخطية كل من الإشعاع والحمل بالنسبة لارتفاع درجة الحرارة. على كل، تدرج الشركات الصانعة قيمًا نمطية للمقاومات الحرارية للمشتتات الحرارية وأجهزة أنصاف النواقل في جداول، الأمر الذي يسهل عملية اختيار المشتتات الحرارية التجارية.
للمشتتات الحرارية التجارية المصنوعة من الألمنيوم المبثوق مقاومة حرارية (من المشتت الحراري إلى الهواء المحيط) تتراوح من 0.4 °C/W للمشتتات الحرارية الكبيرة المصنعة لأجهزة تي أو 3 (بالإنجليزية TO-3)، إلى ما يصل حتى 85 °C/W للمشتتات الحرارية المشبكية (تثبت بملاقط مشبكية) لعلب تي أو 92 (بالإنجليزية TO-92) البلاستيكية الصغيرة. يمتلك ترانزستور القدرة الشائع 2N3055 في علب تي أو 3 مقاومة حرارية داخلية من الوصلة إلى العلبة مقدارها 1.52 °C/W، حسب حجم العلبة، واستخدام الشحم أو رنديلة الميكا العازلة.
مادة الصنع
أكثر المواد المستخدمة في المشتتات الحرارية شيوعًا هي خلائط الألمنيوم. تمتلك خليطة الألمنيوم 1050 إحدى أعلى فيم الموصلية الحرارية والتي تبلغ 229 واط/م.ك ولكنها طرية ميكانيكيًّا. تُستخدم خلائط الألمنيوم 6060 (إجهاد منخفض)، و6061، و6063 بشكل شائع، بقيم موصلية حرارية تبلغ 166 و201 واط/م.ك على الترتيب. تعتمد القيم على المعالجة الحرارية للخليطة. يمكن صنع المشتتات الحرارية من قطعة واحدة من الألمنيوم عن طريق البثق، أو الصب، أو التفريز.
للنحاس خصائص ممتازة كمشتت حراري من ناحية موصليته الحرارية، ومقاومته للحت، ومقاومته لتشكل الشوائب الحيوية، ومقاومته للبكتيريا. تبلغ الموصلية الحرارية للنحاس نحو ضعفي الموصلية الحرارية للألمنيوم، نحو 400 واط/م.ك للنحاس النقي. تطبيقاته الأساسية في المنشآت الصناعية، ومحطات الطاقة، وأنظمة المياه الشمسية الحرارية، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، وسخانات المياه العاملة على الغاز الطبيعي، وأنظمة التبريد والتسخين بالهواء القسري، والتدفئة والتبريد الأرضيين الحراريين، والأنظمة الإلكترونية.
النحاس أغلى وأكثف بثلاث مرات من الألمنيوم. يمكن صنع المشتتات الحرارية من قطعة واحدة من النحاس عن طريق التشريح المعدني (الكشط) أو التفريز. يمكن لحام ريش الصفائح المعدنية بالقصدير على جسم نحاسي مستطيل. النحاس أقل مطيليةً من الألمنيوم؛ لذا لا يمكن بثقه في شكل مشتتات حرارية.
