Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [ 48 ] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

2.23. Проблема отвода тепла

Благодаря рассеянию мощности в полупроводниковых приборах происходит их нагрев до температуры, превышающей температуру окружающей среды. Чрезмерный нагрев может привести к тому, что рабочая температура прибора выйдет за пределы, предусмотренные в техническом паспорте. Одним из результатов может оказаться чрезмерное увеличение тока утечки рл-перехода. Возможны и более серьезные последствия, а именно необратимое повреждение прибора.


Рис. 2.66. Отвод тепла от полупроводникового прибора и повышение температуры кристалла.

В условиях равновесия суммарная электрическая мощность, поступающая в прибор. Pin, должна быть равна тепловой мощности, рассеиваемой этим прибором, Р, т. е. должно выполняться условие Pin = Ра (рис. 2.66). Отвод тепла от прибора в окружающую среду осуществляется посредством теплопроводности и конвекции. Поскольку температуры нагрева сравнительно невелики, эффект лучеиспускания обычно не играет существенной роли.

Приращение температуры ДГ прямо пропорционально потоку тепла, т. е. AT = вР, где в - тепловое сопротивление, а AT = = - Та - разность температур перехода и окружающей среды. Критической точкой прибора является его р/г-переход, Поэтому в это соотношение входит именно температура перехода Tj. Однако благодаря малому размеру кристалла и высокой теплопроводности кремния средняя температура кристалла обычно Лишь на несколько градусов отличается от температуры перехода.



На рис. 2.67 показана электрическая схема, являющаяся аналогом тепловой эквивалентной схемы прибора. Тепловой поток ", который проходит через тепловые сопротивления, включенные между кристаллом (или переходом) и корпусом и между корпусом и внешней средой, создает перепады температуры, определяемые выражениями ATjc = Tj - Тс = Qjc Pd и AT = Тс - - Та = саР(1- Суммарный перепад температуры между переходом и внешней средой определяется как

TJ = TJ~TA = TJc + АТ

Тепловые сопротивления измеряются в °С/Вт, хотя иногда их значения указываются в °С/мВт.

P[i(V)->- liimpexffd или нристшгл)

1 \

47;с

инорпус)

Рис. 2.67. Тепловая модель полупроводникового прибора.

На рис. 2.68 показаны различные типы корпусов ИС и приведены значения их тепловых сопротивлений. Наиболее широко применяется корпус с двухрядным расположением выводов, или корпус типа DIP. Самые дешевые, пластмассовые корпуса такого типа имеют тепловые сопротивления 200 "С/Вт для 8-выводной конструкции («МИНИ-DIP»), 160 °С/Вт для 14-выводного и 150 °С/Вт для 16-выводного корпуса. Керамические корпуса типа DIP, которые стоят дороже пластмассовых, имеют значительно меньшие тепловые сопротивления - 100 °С/Вт для 14-выводного и 90 °С/Вт для 16-выводного корпуса. Главная особенность так называемого плоского корпуса - его малая высота, всего 1,8 мм. Однако этот корпус, несмотря на свой малый объем, имеет сравнительно высокое тепловое сопротивление 300 °С/Вт для 14- и 16-выводной конструкций. Металлические корпуса, в том числе 8-выводной ТО-99 и 10-выводной ТО-100, имеют тепловое сопротивление ~160°С/Вт. Все приведенные значения соответствуют тепловому сопротивлению между переходом и внешней средой Qja в условиях свободной конвекции. Это означает, что к корпусу не присоединен никакой специальный теплоотвод и охлаждение осу-



0.32s 0315

ТО-99

0 030

с 185 0.165

0 370 -0 355-

0 045

0,015 ".«ч

0.1ш -1

су.,,

о.о;

0014

0.028

0.040

о.огэ

0.3!5 0.315

то-100

wpnyca-

TO-llS

c.ib5 1

0.020

0.165 j

t>56j]

0 370 "c.355

0.045

; o.015

c.oo

0.019


,n. .n, .Л.

0,280 max.

D 745

0 755

wwwv

0.110 0.090

0,020

1, b310 .1

"•"о.гэо-*"

0.070

0.100 c.070


0 2b0 Tnax,

-0,7bs

И H- Olio

0,070 0,095

T0-B8

0 006 c,004

0?50


Phq. 2.68

160°C/Bm

lOOc/Bm.

eo-c/Bin

3oo°c/Bm



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [ 48 ] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193