熱抵抗

ヒートシンクの熱抵抗(RthK)は、半導体の任意の選択動作点について示された曲線から見つけることができます。次の関係が適用されます。

RthK = ヒートシンクの熱抵抗 (K/W)
RthH = 半導体の熱抵抗 (K/W)
Tj = ジャンクション温度 (°C)
Tu = 周囲温度 (°C)
Ptot = 電力損失 (W)
適切な形状を選択したら、ハウジング温度TGを簡単に測定できるため、半導体の予想される接合部温度TjをTj = TG + Ptot x RthHで確認する必要があります。
強制冷却によるランダム形状の熱抵抗
RthKf ≈ a x RthK
R thKf = 熱抵抗、強制冷却 RthK = 熱抵抗、自然冷却

熱伝達の原理
熱伝達は、熱伝達の自然な流れが高温から低温である、異なる温度の媒体、液体、または気体間のエネルギーの直接的な移動です。
伝導
伝導は、温度が下がる媒体内の分子運動です。伝導とその結果生じる熱伝達は、関与する材料によって異なります。材料の導電率は係数で表されます
[ W/mK の λ]。

物体の熱抵抗はK / Wで表され、その係数と面積と距離に依存します。
熱流。これは、供給される電力のワットごとに周囲を超える体の温度上昇を表します。

放射
放射線とは、0.8μmから400μmの波長範囲の電磁波によるエネルギーの伝達です。
伝導とは対照的に、放射線は伝達媒体に結合しません。それは放射体の温度と表面に依存します。粗い体は滑らかな体よりも強く放射します。放射は放射体の温度とともに増加し、それによって暗い物体は明るい物体よりも多くの熱を吸収および放出します。次のエネルギー保持式が放射線に適用されます。
φ = 反映量
φ + α + J = 1 α = 吸収率量
J = 転送済数量
φ、α、Jは、放射線の材料と波長に依存します。ヒートシンクからの放射は、リブ間の放射線が実質的に吸収されるため、主に末梢性です。自然対流と高い表面温度による放射による熱放出を改善するには、熱伝達係数がヒートシンク材料自体ではなく、周囲の媒体(空気)とヒートシンクの表面のタイプに依存するため、ヒートシンクを黒アルマイト処理することが有益です。
対流
対流は液体内の熱交換であり、冷たい領域から暖かい領域への分子移動を通じて気化または気化します。
自由対流は、温度の違いによる空気密度の違いによってもたらされます。に近い空気層
表面は、ヒートシンクフィンからの熱により、より深い層よりも特に軽くなります。これにより、層間に静圧差が生じ、上向きの空気の流れが発生します。ヒートシートフィンが近すぎると、ヒートシートフィンは互いに暖まり、自由対流を制限します。強制対流(強制冷却)には、ファンの形をした別の対流源が必要です。最適な対流を実現するには、ヒートシンクを垂直フィンで自立させる必要があります。
ラミネートフロー
ラミネート流は、内部摩擦を伴うが乱流のない平行な流れまたは層内の空気の動きです
乱流
いわゆる臨界速度より上では、積層された流れは乱流の流れに変わり、それによって気流が発生することができます
流れの方向に逆らって作業します。乱流は、対流による良好な熱放散を達成するための主要な要因です。
ヒートシンクによる熱放散では、輻射よりも対流が重要です。
熱伝達 ヒートシンクから周囲の空気に熱を伝達する前に、熱抵抗を克服する必要があります。抵抗は材料の熱係数と接触面積に依存し、それによって熱伝達はより大きな接触面積によって比例して増加するのではなく、ヒートシンクのフィン構造の影響を受けます。フィンの効果は、温度低下が減少する先端に向かって減少します。対流による熱放散は、空気の流れを増やし、その方向を変え、乱流を発生させることによって改善できます。