MOSFET, Frage zum thermischen Widerstand

Hallo,

vielleicht ein paar Gedanken meinerseits zu der Frage:

1) die Dauer ab wann der transiente thermische Widerstand Zth in den 
statischen Widerstand Rth übergeht, hängt von der thermische 
Zeitkonstante ab und daher von thermischen Widerständen und den 
thermischen Kapazitäten. D.h. trotz kleiner Kühlfläche kann, bei großen 
Rth die Zeitkonstante groß sein.

2) das Diagramm zeigt nur den normierten transienten Widerstand Zth/Rth 
an (. D.h. für t-> unendlich kommt eins heraus. Die Bezeichnung ist vom 
Hersteller vielleicht schlecht gewählt. Schau mal die zweite Formel im 
Diagramm links oben an.

Vielleicht hilft das auch weiter:

https://youtu.be/K-CI29-BKBg
https://youtu.be/AAMySp8Vpkc
https://youtu.be/KsXS28mOpsI

Gruß DC/DC

Hi, danke für die Antwort.

DCDC schrieb:
> D.h. trotz kleiner Kühlfläche kann, bei großen
> Rth die Zeitkonstante groß sein.
Rth kann in dem Fall nicht groß sein, da hier ein Transistor auf die 
Kupferfläche (1in²) gelötet wird.

DCDC schrieb:
> Schau mal die zweite Formel im Diagramm links oben an.
Ja, genau dort werden 65°C/W auch eingesetzt, deshalb frage ich auch.

Leider werden meine Fragen durch die Infos nicht beantwortet.

Hallo,

vielleicht etwas präziser:

1) laut Datenblatt ist in Fig. 16 der Rhtja 65 K/W (das ist relativ 
groß), ja bei Montage auf 1 sq inch Cu.

2) Für D<=0.3 entnehme ich dem Diagramm (bei Pulslänge 10s) 
Rhtja/Zthja=0.2..0.25 daraus folgt Zthja=(0.2..0.25)*65 K/W=13..16.25 
K/W (dein Wert 15 K/W liegt genau in der Mitte) und genau dies besagt 
die Gleichung oben links im Diagramm.

Gruß DC/DC

DCDC schrieb:
> 1) laut Datenblatt ist in Fig. 16 der Rhtja 65 K/W (das ist relativ
> groß), ja bei Montage auf 1 sq inch Cu.
Richtig, aber die Frage dazu war warum hier 300 Sekunden notwendig sind 
damit der thermische Widerstand statisch wird. Was ich hier nicht 
verstehe was hier so lange bei so einem kleinem Kühlkörper dauert. 
Gleiche Frage kann man zu "Figure 11" stellen, dort wird ein riesiger 
Kühlkörper verwendet, und der thermische Widerstand ist bereits nach 
0,1s stabil, was komisch ist, denn ein großer Kühlkörper erwärmt sich 
extrem langsam.

DCDC schrieb:
> 2) Für D<=0.3 entnehme ich dem Diagramm (bei Pulslänge 10s)
> Rhtja/Zthja=0.2..0.25 daraus folgt Zthja=(0.2..0.25)*65 K/W=13..16.25
> K/W (dein Wert 15 K/W liegt genau in der Mitte) und genau dies besagt
> die Gleichung oben links im Diagramm.
Das mit 10 Sekunden habe ich übersehen.
Danke Dir!

Gästchen schrieb:
> DCDC schrieb:
>> 1) laut Datenblatt ist in Fig. 16 der Rhtja 65 K/W (das ist relativ
>> groß), ja bei Montage auf 1 sq inch Cu.
> Richtig, aber die Frage dazu war warum hier 300 Sekunden notwendig sind
> damit der thermische Widerstand statisch wird. Was ich hier nicht
> verstehe was hier so lange bei so einem kleinem Kühlkörper dauert.
> Gleiche Frage kann man zu "Figure 11" stellen, dort wird ein riesiger
> Kühlkörper verwendet, und der thermische Widerstand ist bereits nach
> 0,1s stabil, was komisch ist, denn ein großer Kühlkörper erwärmt sich
> extrem langsam.

Fig.11 ist für den thermischen Widerstand von Sperrschicht zu Gehäuse, 
die inneren Wärmekapazitäten und damit die thermischen Zeitkonstanten 
sind kleiner, daher wird hier die früher Endtemperatur erreicht. Der 
sehr große Kühlkörper wird hier verwendet, damit praktisch nur der 
Einfluss der inneren Schichten gemessen werden kann. D.h. in thermischen 
Ersatzschaltbild soll verhindert, dass die letzte Zeitkonstante (die die 
größte ist) einen Einfluss hat, dies wird dadurch erreicht, dass die 
Temperatur über der Wärmekapazität sich praktisch nicht ändert, da die 
Wärmekapazität sehr groß ist. Im thermischen Ersatzschaltbild 
(Serienschaltung bzw. Fostermodell) ist damit die letzte Zeitkonstante 
nicht vorhanden.

Vgl.

https://youtu.be/KsXS28mOpsI

In Fig.16 ist wird nun der Fall betrachtet, dass diese Wärmekapazaität 
nicht sehr groß ist, vermutlich wird diese größtenteils von der 
Metallfahne am Gehäuse bestimmt und ein wenig von Cu auf der 
Leiterplatte. In diesem Fall hat man eine zusätzliche Zeitkonstante, die 
(vor allem weil Rhtja sehr groß ist) auch sehr groß ist.

Gruß DC/DC

DCDC schrieb:
> In diesem Fall hat man eine zusätzliche Zeitkonstante, die
> (vor allem weil Rhtja sehr groß ist) auch sehr groß ist.
Also würde das heißen je großer Rthja ist, desto größer die 
Zeitkonstante?

PS: Ein nützlicher Link, leider nix zur Zeitkonstante:
https://www.electronicdeveloper.de/EMechanikKuehlBlech.aspx

Gästchen schrieb:
> DCDC schrieb:
>> In diesem Fall hat man eine zusätzliche Zeitkonstante, die
>> (vor allem weil Rhtja sehr groß ist) auch sehr groß ist.
> Also würde das heißen je großer Rthja ist, desto größer die
> Zeitkonstante?

Wenn die zugehörige Wärmekapazität gleich bleibt dann ja. Vielleicht 
noch ein Link (Seite 6 Fig.7):
https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-AN2015_10_Thermal_equivalent_circuit_models-AN-v01_00-EN.pdf?fileId=db3a30431a5c32f2011aa65358394dd2

Wenn bei der letzten Parallelschaltung aus Rth und Cth der Rth größer 
wird, dann ist auch tth=Rth*Cth größer (bei gleicher Wärmekapazität).

Gruß DC/DC

DCDC schrieb:
> Wenn bei der letzten Parallelschaltung aus Rth und Cth der Rth größer
> wird, dann ist auch tth=Rth*Cth größer (bei gleicher Wärmekapazität).

Ok, Danke. Ist das richtig dass ein großer Kühlkörper dann eine große 
Wärmekapazität hat (Cth)?

Ja wobei die Masse des Kühlkörpers entscheidend ist.

Vielen Dank, dadurch wird es verständlicher.