276 277 (10)

jąca sic; w stopniach Celsjusza różnicy temperatur złączy i obudowy na jeden wat wydzielanej w temperaturze mocy.

Różnica temperatury obudowy tranzystora i temperatury otoczenia T_n, również jest proporcjonalna do wydzielanej w tranzystorze mocy P:

T_o-T_0l = R_mP    (6.25)

gdzie R,_oc — zewnętrzna oporność cieplna tranzystora wyrażająca się w stopniach Celsjusza różnicy temperatur obudowy tranzystora i temperatury otoczenia na jeden wat mocy wydzielanej w tranzystorze.

Dodając stronami równania (6.24) i (6.25), otrzymamy:

T,-T„, = (R|^ + R,JP    (6.26)

Moc P jest sumą mocy P_£, wydzielającej się w złączu emiterowym, i mocy P_c, wydzielającej się w złączu kolektorowym:

P=P_E + P_C    (6-27)

Rozwiązując równanie (6.26) względem P i przyjmując T_t = — T,_mjx (gdzie T_/mnx — wybrana maksymalna wartość temperatury złącza kolektorowego), otrzymamy wzór, określający maksymalnie dopuszczalną moc wydzielającą się w tranzystorze przy maksymalnej temperaturze złącza kolektorowego i maksymal-niej temperaturze otoczenia T„, _młx:

P = (P_E+P_C)=    '    (6-28)

Wewnętrzna oporność cieplna R_W,_K tranzystora podawana jest w jego danych katalogowych. Zewnętrzna oporność cieplna R,_oe zależy przede wszystkim od konstrukcji radiatora lub odprowadzenia cieplnego, które ochładzają tranzystor.

Rozwiązując równanie (6.28) względem R_roe, otrzymamy wzór na obliczenie oporności cieplnej radiatora lub odprowadzenia cieplnego:

T —T

p _    * / m*x___^x ot m*x p    rtn\

**xoc    *    ^®-oc    '    (6.29;

Przy obliczaniu wymaganej powierzchni chłodzenia radiatora dla tranzystora można wykorzystać przybliżony wzór, który związuje całkowitą powierzchnię radiatora S_r (z obu stron) z wartością zewnętrznej oporności cieplnej R_JOt; wzór ten jest słuszny w przypadku czystej płytki metalowej przy naturalnym ochłodzeniu powietrznym przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym:

„    1400

—    (6.30)

Radiator przeznaczony do odprowadzania ciepła od tranzystora wykonywany jest w celu zmniejszenia wymiarów i ciężaru z metali o dużym przewodnictwie cieplnym (zwykle z aluminium, rzadziej z miedzi). Grubość radiatora powinna być taka, aby zapewniona była mała różnica temperatur w punkcie zamocowania tranzystora i na skraju radiatora; zwykle wystarczająca okazuje się grubość materiału od 1 do 5 mm, co zależne jest od wartości odprowadzanej mocy.

Jeżeli powierzchnia chłodzenia tranzystora, obliczona na podstawie wzoru (6.30), okaże się równa lub mniejsza od powierzchni obudowy tranzystora, to w takim przypadku radiator nie jest potrzebny, bowiem jego rolę spełnia obudowa tranzystora.

Wskutek tego, że styk obudowy tranzystora z radiatorem wykazuje zawsze pewną oporność cieplną nierówną zeru, dlatego temperatura obudowy tranzystora jest zawsze nieco wyższa od temperatury radiatora. Fakt ten zmniejsza moc, jaką można otrzymać od tranzystora lub zmusza do zwiększenia wymiarów, ciężaru i kosztu radiatora.

W celu zmniejszenia różnicy temperatur między obudową tranzystora i radiatorem należy zmniejszyć oporność cieplną styku. Uzyskuje się to przez dokładne wyrównanie i oczyszczenie powierzchni radiatora lub odprowadzenia cieplnego w miejscu zamocowania tranzystora; powierzchnia styku tranzystora musi być również dokładnie oczyszczona i ściśle dopasowana do powierzchni radiatora.

W celu dalszego zmniejszenia oporności cieplnej styku tranzystora z radiatorem pożądane jest zapełnienie szczeliny powietrznej między nimi materiałem o wyższej przewodności cieplnej; w tym celu przed umocowaniem tranzystora na radiatorze miejsce styku pokrywa się cienką warstwą nic-wysychającego lepkiego płynu (kompozycją krzemianową, smołą epoksydową, wazeliną).

Obudowa tranzystorów mocy połączona jest z kolektorem; dlatego przy wykorzystaniu do chłodzenia tranzystora metalowej płyty montażowej wzmacniacza, połączonej ze wspólnym przewodem układu, jak również przy ustawieniu na wspólnym radiatorze obu tranzystorów układu przeciwsob-nego, obudowę ich izoluje się elektrycznie od radiatora, umocowując tranzystory na radiatorze na podkładce mikowej o grubości 0,03-r-0,05 mm. W celu zmniejszenia oporności cieplnej podkładki, należy ją z obu stron posmarować cienką warstwą niewysychającego smaru.

Podkładka mikowa pogarsza chłodzenie tranzystorów; dlatego też należy unikać stosowania podkładek, mocując tranzystory do radiatorów izolowanych od wspólnego przewodu; jeżeli jest to niewygodne z jakiegokolwiek powodu, można usunąć podkładkę w podanych wyżej przypadkach, zmieniając układ stopnia w taki sposób, aby kolektory tranzystorów były połączone elektrycznie z płytką montażową (stosując np. układ z rysunku 6-10).

277