hallo zusammen,
habe kurze frage zum thermischen widerstand von halbleitern.
ich möchte eine diode mit ca. 20Adc betreiben, ca. 1V durchflußspannung.
dadurch hab ich eine Verlustleistung von ca. 20W.
Im Datenblatt der Diode ist ein Rth(Junction-Case) angegeben mit 0.7K/W.
Bedeuted, dass mein Halbleiter sich um ca. 14K gegenüber zum Gehäuse
erwärmt. Wenn meine Umgebungstemperatur jetzt z.b. 60°C beträgt, wie
weiß ich dann ob ich die Diode kühlen muss, und wenn ja, welche
Anforderung an den Kühlkörper kann ich damit ableiten ?
Die maximale Junction Temperatur ist mit 175°C angegeben.
Ich kann jetzt sagen, dass das Gehäuse der Diode nicht 160°C
überschreiten darf. Aber wie finde ich die Beziehung Umgebungstemperatur
zu Gehäuse heraus ?
es ist noch ein Widerstand Gehäuse zu Kühlfläche (Case to Heatsink)
angegeben (0.2K/W), aber das hilft mir irgendwie nich weiter...
danke!
grüße
mark schrieb:> hallo zusammen,> Im Datenblatt der Diode ist ein Rth(Junction-Case) angegeben mit 0.7K/W.> Bedeuted, dass mein Halbleiter sich um ca. 14K gegenüber zum Gehäuse> erwärmt. Wenn meine Umgebungstemperatur jetzt z.b. 60°C beträgt, wie> weiß ich dann ob ich die Diode kühlen muss, und wenn ja, welche> Anforderung an den Kühlkörper kann ich damit ableiten ?
Viele Halbleiter haben zusätzlich den Wert Rth(Junction-Ambient)
angegeben, der für Betrieb ohne Kühlkörper gilt.
> Die maximale Junction Temperatur ist mit 175°C angegeben.> Ich kann jetzt sagen, dass das Gehäuse der Diode nicht 160°C
knappes Design, nur 1K Reserve.
Dein Kühlkörper-Wärmewiderstand ist in Serie zu Rthjc "geschaltet". Wenn
der Kühlkörper für (160-60)K ausgelegt wird, darf er höchstens 100K/20W
= 5K/W haben. Für die Montage (Wärmeleitpaste oder Pads) müssen noch
0,5..1K/W berücksichtigt werden.
> es ist noch ein Widerstand Gehäuse zu Kühlfläche (Case to Heatsink)> angegeben (0.2K/W), aber das hilft mir irgendwie nich weiter...
Du solltest vielleicht verraten, um welche Diode es geht. Vielleicht ist
die Montageart angegeben (s. oben)
Grüße, Peter
hallo,
es handelt sich um die Leistungsdiode 60APU04 von IR.
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/60epu04.pdf
Meine Angabe mit den 160°C ist nur der absolute Grenzwert, den
ich in meinem ersten Post hergeleitet habe. Natürlich wäre es
sinnvoller,
deutlich drunter zu liegen.
Du ziehst in deiner Rechnung die Umgebungstemperatur von der
Gehäusetemperatur ab, hast dann ein Delta von 100K. Aber was bedeuten
jetzt
genau diese 100K effektiv für mich ?
danke
Das läßt sich ausrechnen wie eine Serienschaltung von Widerständen, mit
der Wärme geht das ganz analog!
Also Widerstand in der Diode, Widerstand des Übergangs auf den KK, und
Widerstand des KK.
Angegeben in K/W....
Hallo,
also im Prinzip musst Du alle thermischen Widerstände in Reihe schalten,
also addieren.
Da wären: Junction to case (0,7 K/W)
Case to Heatsink (0,2 K/W)
Heatsink zu ambient (Kühlkörper zur Umgebung)
Nehmen wir mal an, Du veranschlagst eine im Betrieb auftretende maximale
Umgebungstemperatur von 60 Grad (das ist Deine Festlegung, denn nur Du
kannst abschätzen wie warm es im Gerätegehäuse wird).
Du solltest noch eine Reserve zur maximalen Halbleitertemperatur
einrechnen. Also lege z.B. die maximale Halbleitertemperatur auf 150
Grad fest.
Somit darf die Temperaturdifferenz über allen thermischen Widerständen
150 Grad - 60 Grad = 90 Grad betragen.
Diese Temperatur fällt an Deinen drei Widerständen ab. daraus kannst Du
jetzt den maximalen Wärmewiderstand des Kühlkörpers berechnen. Der läge
dann in diesem Fall bei 90K = (Rthjc + Rthch + Rthha) * 20W
90K/20W = rthjc + rthch + rthha
rthha = (90K/20W) / (rthjc + rthch) = 5K/W
Der eingesetzte Kühlkörper muss also einen Wärmewiderstand besser als
5K/W besitzen.
Wie Peter schon schrieb: Um welche Diode handelt es sich denn?
mark schrieb:> hast dann ein Delta von 100K. Aber was bedeuten jetzt genau diese 100K> effektiv für mich ?
Der Kühlkörper muss von der Stelle, wo die Diode draufheizt, soviel
Wärme abführen können, dass er dort nicht mehr als 100K über der
Umgebung liegt.
Wobei "Umgebung" natürlich in der Praxis auch bedeuten kann, dass im
Gerätegehäuse 20 °C mehr als draußen herrschen und der Kühlkörper im
Gerät also eine entsprechend höhere individuelle Umgebungstemperatur
sieht.
Die angegebenen 0,2K/W RthCS bei einer geraden, glatten und
eingeschmierten Kühlfläche sind machbar, aber sicher nur ohne Isolierung
zwischen Diode und KK.
Grüße, Peter
Peter Roth schrieb:> Der Kühlkörper muss von der Stelle, wo die Diode draufheizt, soviel> Wärme abführen können, dass er dort nicht mehr als 100K über der> Umgebung liegt.
Vielen Dank!
Die Berechnung des Rthha hab ich grob soweit verstanden, auch wenn ichs
noch etwas verinnerlichen muss.
Wie weiß ich nun, ob ein bestimmter kühlkörper diesen Wärmewiderstand
erfüllt ohne Experte im Bereich Wärmetechnik zu sein ? Wenn man zunächst
von einer passiven Kühlung ausgeht...
@ mark (Gast)
>Wie weiß ich nun, ob ein bestimmter kühlkörper diesen Wärmewiderstand>erfüllt ohne Experte im Bereich Wärmetechnik zu sein ? Wenn man zunächst>von einer passiven Kühlung ausgeht...
Indem man ins Datenblatt des Kühlkörpers schaut?
MFG
Falk
