0074

a

Rys. 6.80. Tranzystor

b

Rys. 6.81. Pochłaniacze ciepła a) mieszkowy, b) komorowy

(6-87)

[cm]

Ciepłowody do odprowadzania ciepła w stabilizatorach napięcia i hybrydowych wzmacniaczach mocy w.cz.

Ostatnio pojawiają się rozwiązania konstrukcyjne elementów elektronicznych, w których cieplowód jest integralną częścią elementu. Przykładem takim jest tranzystor w.cz. (rys. 6.80), w którego obudowie znajduje się cie-płowód. Rozwiązanie takie umożliwiło dwukrotne obniżenie temperatury złącza przy wzroście mocy maksymalnej o 25%.

6.5.3. Pochłaniacze ciepła — budowa i działanie

W urządzeniach elektronicznych istnieją sytuacje, w których elementy pracują okresowo, wydzielając ciepło w określonych przedziałach czasu. Do odprowadzania ciepła z takich elementów można stosować ■ pochłaniacze ciepła, których działanie opiera się na zjawisku topnienia i krzepnięcia. Przy zmianie fazy stałej w ciekłą ciała absorbują pewną ilość ciepła, odpowiadającą entalpii topnienia i_r. Zjawisko to przebiega w stałej temperaturze przez czas potrzebny na całkowitą zmianę ciała stałego w ciecz. Odwrotnie, przy zmianie cieczy w ciało stałe pochłonięta ilość ciepła jest zwracana. Ilość ciepła pochłanianego lub zwracanego zależy od ilości ciała zmieniającego fazę. Można zatem napisać bilans:

to    — masa ciała [g],

i_r    — entalpia topnienia [J/g].

Pochłaniacze ciepła są zbudowane w postaci zbiorników wypełnionych materiałem ulegającym topnieniu w określonej temperaturze Tt. Zbiorniki mogą mieć postać mieszków lub budowę komorową (rys. 6.81). Na jednej ściance pochłaniacza montuje się ele- _t ment wytwarzający ciepło Qe, a na drugiej rozpraszacz ciepła wydzielający ciepło Qr (rys. 6.82). W najprostszym przypadku pochłaniacz ma objętość:

V = F$ [cm¹]    (6-85) gdzie:

F — powierzchnia wymiany ciepła [cm^{2 3 4}],

8 — grubość pochłaniacza [cm], i równanie bilansu przyjmuje postać:    /

Qe(ti — r ₀) = qF dir    (6-86) skąd grubość pochłaniacza:

Qe(z i — r₀) gFi_r

(g [g/cm¹] jest gęstością materiału ulegającego topnieniu).

Na rysunku 6.82 przedstawiono cykl pracy pochłaniacza ciepła. W okresie pracy elementu elektronicznego z i — t₀ pochłaniacz absorbuje ciepło w ilości Qe, a przez okres t₂ — tą oddaje ciepło Qr do otoczenia:

Q_E(Ti — To) = Qr(t₂ ~ zb

(6-88)

Qe (Ti - r₀) = m i_r    (6-84)

gdzie:

Qe — ilość ciepła doprowadzanego [W], Ti — z, — przedział czasu, w którym ciało ulega stopieniu [s],

czyli podczas pełnego cyklu pracy do otoczenia jest przekazywany średni strumień ciepła:

Qr = Qe --— [W]    (6-89)

?2 Tl

248

6. ODPROWADZANIE CIEPŁA Z URZĄDZEŃ ELEKTRONICZNYCH

1

struktura włoskowata

2

mocy z ciepłowodem

3

   — płytka półprzewodnika,

4

   — obudowa, 3 —