การหลบหนีความร้อนในทรานซิสเตอร์คืออะไร?
ฝากข้อความ
การหลบหนีความร้อนในทรานซิสเตอร์เป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญที่วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ทุกคนงานอดิเรกและใครก็ตามที่เกี่ยวข้องกับทรานซิสเตอร์ควรเข้าใจ ในฐานะซัพพลายเออร์ทรานซิสเตอร์ฉันได้เห็นผลกระทบของการหลบหนีความร้อนโดยตรงต่อประสิทธิภาพของวงจรและความน่าเชื่อถือ ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกลงไปในสิ่งที่ความร้อนเป็นสาเหตุของมันเอฟเฟกต์และวิธีการป้องกัน
ความร้อนเป็นอะไร?
ที่แกนกลางของมันคือการหลบหนีความร้อนเป็นกระบวนการเร่งตัวเองซึ่งการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมินำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิต่อไปซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อทรานซิสเตอร์และวงจรทั้งหมด เพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้ดีขึ้นเราต้องดูลักษณะพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ในขณะที่คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับที่ [ทรานซิสเตอร์] (/พลังงาน - เซมิคอนดักเตอร์ - อุปกรณ์/ทรานซิสเตอร์/ทรานซิสเตอร์. html) เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถขยายหรือสลับสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และพลังงานไฟฟ้า
การทำงานของทรานซิสเตอร์สร้างความร้อนเนื่องจากการไหลของกระแสผ่านทางแยก พลังงานกระจายไปในทรานซิสเตอร์นั้นได้รับจากผลิตภัณฑ์ของตัวสะสม - แรงดันไฟฟ้า ($ v_ {ce} $) และกระแสสะสม ($ i_ {c} $), เช่น, $ p = v_}} \ times i_ {c} $ การกระจายพลังงานนี้ทำให้อุณหภูมิของทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้น
สาเหตุของการหลบหนีความร้อน
1. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกของกระแสสะสม
กระแสสะสมของทรานซิสเตอร์มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก ซึ่งหมายความว่าเมื่ออุณหภูมิของทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้นกระแสสะสมก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสสะสมและอุณหภูมิอาจค่อนข้างซับซ้อน แต่โดยทั่วไปการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้ผู้ให้บริการประจุมีค่าใช้จ่ายมากขึ้นสำหรับการนำไฟฟ้านำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสสะสม
ในทางคณิตศาสตร์ตัวสะสมปัจจุบัน $ i_ {c} $ สามารถแสดงเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ $ t $: $ i_ {c} (t) = i_ {c} (t_ {0}) \ Times e^{\ frac {e_ {g}} {k} (\ frac {1} {t_ {0}}-\ frac {1} {t})} $ โดยที่ $ i_ {c} (t_ {0}) วัสดุเซมิคอนดักเตอร์และ $ k $ เป็นค่าคงที่ Boltzmann
เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นการกระจายพลังงาน $ p = v_ {ce} \ times i_ {c} $ เพิ่มขึ้นเช่นกัน การเพิ่มขึ้นของการกระจายพลังงานนี้จะเพิ่มอุณหภูมิของทรานซิสเตอร์ทำให้เกิดการตอบรับเชิงบวก
2. การกระจายความร้อนไม่ดี
หากทรานซิสเตอร์ไม่ผ่านการระบายความร้อนอย่างเหมาะสมความร้อนที่เกิดขึ้นในระหว่างการดำเนินการจะไม่สามารถกระจายไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้หากทรานซิสเตอร์ติดตั้งบนอ่างล้างจานเล็ก ๆ หรือหากมีการไหลเวียนของอากาศไม่เพียงพอรอบ ๆ ทรานซิสเตอร์ เมื่อความร้อนไม่สามารถหลบหนีได้อุณหภูมิของทรานซิสเตอร์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องทำให้ปัญหาของการเพิ่มกระแสสะสมและการกระจายพลังงาน
3. แรงดันไฟฟ้าสูง
แรงดันไฟฟ้าสูงยังสามารถนำไปสู่การหลบหนีความร้อน เมื่อแรงดันไฟฟ้าของอุปทานสูงตัวสะสม - Emitter แรงดันไฟฟ้า $ v_ {ce} $ ก็สูงเช่นกัน เนื่องจากการกระจายพลังงานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับ $ v_ {ce} $ แรงดันไฟฟ้าสูงนำไปสู่พลังงานที่เพิ่มขึ้นในทรานซิสเตอร์เพิ่มอุณหภูมิและอาจทำให้เกิดการหลบหนีความร้อน
ผลของการหลบหนีความร้อน
1. ความล้มเหลวของทรานซิสเตอร์
ผลที่ชัดเจนที่สุดของการหลบหนีความร้อนคือความล้มเหลวของทรานซิสเตอร์ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิสูงสุดที่กำหนดไว้ของทรานซิสเตอร์วัสดุเซมิคอนดักเตอร์สามารถเริ่มสลายได้ สิ่งนี้สามารถทำให้ทรานซิสเตอร์สั้น - วงจรหรือเปิด - วงจรทำให้มันไร้ประโยชน์ ในบางกรณีความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้ทรานซิสเตอร์ละลายหรือถูกไฟไหม้
2. ความผิดปกติของวงจร
ทรานซิสเตอร์ที่ล้มเหลวสามารถทำให้วงจรทั้งหมดมีความผิดปกติ หากใช้ทรานซิสเตอร์เป็นเครื่องขยายเสียงปัจจัยการขยายอาจเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญหรือสัญญาณเอาต์พุตอาจบิดเบือน หากทรานซิสเตอร์ถูกใช้เป็นสวิตช์อาจไม่สามารถเปิดหรือปิดได้อย่างถูกต้องนำไปสู่การทำงานที่ไม่ถูกต้องของวงจร
3. ลดความน่าเชื่อถือของระบบ
การหลบหนีความร้อนยังสามารถลดความน่าเชื่อถือโดยรวมของระบบ หากทรานซิสเตอร์ล้มเหลวเนื่องจากการหลบหนีความร้อนอาจต้องเปลี่ยนใหม่ซึ่งอาจเป็นเวลา - การบริโภคและค่าใช้จ่ายสูง นอกจากนี้ความล้มเหลวของทรานซิสเตอร์เดียวสามารถทำให้ส่วนประกอบอื่น ๆ ในวงจรถูก overstressed ซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวเพิ่มเติม
ป้องกันการหลบหนีความร้อน
1. การจมความร้อนที่เหมาะสม
หนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการป้องกันการหลบหนีความร้อนคือการใช้อ่างล้างจานความร้อนที่เหมาะสม อ่างล้างจานเป็นอุปกรณ์พาสซีฟที่ถ่ายโอนความร้อนจากทรานซิสเตอร์ไปยังสภาพแวดล้อมโดยรอบ มันทำงานได้โดยการเพิ่มพื้นที่ผิวของทรานซิสเตอร์ทำให้ความร้อนเพิ่มขึ้น เมื่อเลือกอ่างล้างจานความร้อนเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาการกระจายพลังงานของทรานซิสเตอร์อุณหภูมิแวดล้อมและการไหลเวียนของอากาศที่มีอยู่
2. เทคนิคการจัดการความร้อน
นอกเหนือจากการระบายความร้อนแล้วยังสามารถใช้เทคนิคการจัดการความร้อนอื่น ๆ เพื่อป้องกันการหลบหนีความร้อน สิ่งเหล่านี้รวมถึงการใช้พัดลมเพื่อเพิ่มการไหลเวียนของอากาศรอบ ๆ ทรานซิสเตอร์โดยใช้แผ่นความร้อนหรือจาระบีเพื่อปรับปรุงการสัมผัสความร้อนระหว่างทรานซิสเตอร์และอ่างล้างจานและการออกแบบเค้าโครงวงจรเพื่อลดความร้อนที่เกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงของทรานซิสเตอร์
3. ข้อควรพิจารณาในการออกแบบวงจร
การออกแบบวงจรที่เหมาะสมยังสามารถช่วยป้องกันการหลบหนีความร้อน ตัวอย่างเช่นการใช้ตัวต้านทานการ จำกัด ปัจจุบันในวงจรสะสมสามารถช่วย จำกัด กระแสสะสมและลดการกระจายพลังงาน นอกจากนี้การใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรสามารถป้องกันไม่ให้ทรานซิสเตอร์ถูกแรงดันไฟฟ้ามากเกินไป
4. วงจรการตรวจสอบและป้องกัน
การตรวจสอบอุณหภูมิของทรานซิสเตอร์และการใช้วงจรการป้องกันสามารถมีประสิทธิภาพในการป้องกันการหลบหนีความร้อน เซ็นเซอร์อุณหภูมิสามารถใช้ในการตรวจสอบอุณหภูมิของทรานซิสเตอร์และหากอุณหภูมิสูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนดวงจรป้องกันสามารถเปิดใช้งานเพื่อลดกระแสตัวสะสมหรือปิดทรานซิสเตอร์
บทบาทของเราในฐานะซัพพลายเออร์ทรานซิสเตอร์
ในฐานะซัพพลายเออร์ทรานซิสเตอร์เราเข้าใจถึงความสำคัญของการให้ทรานซิสเตอร์คุณภาพสูงซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดความร้อนน้อยกว่า เราเลือกวัสดุเซมิคอนดักเตอร์และกระบวนการผลิตอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าทรานซิสเตอร์ของเรามีลักษณะทางไฟฟ้าที่เสถียรและประสิทธิภาพความร้อนที่ดี
เรายังให้การสนับสนุนทางเทคนิคแก่ลูกค้าของเรา ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถช่วยคุณเลือกทรานซิสเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันของคุณให้คำแนะนำเกี่ยวกับการจัดการความร้อนและช่วยคุณในการออกแบบวงจรที่ทนต่อการหลบหนีความร้อนได้มากขึ้น
หากคุณอยู่ในตลาดสำหรับทรานซิสเตอร์เราขอเชิญคุณติดต่อเราเพื่อการอภิปรายการจัดซื้อจัดจ้าง เราสามารถให้ข้อมูลผลิตภัณฑ์โดยละเอียดราคาและตารางการจัดส่งโดยละเอียด ไม่ว่าคุณจะทำงานในโครงการงานอดิเรกขนาดเล็กหรือแอปพลิเคชั่นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่เรามีทรานซิสเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับคุณ
การอ้างอิง
- Sedra, Adel S. และ Kenneth C. Smith "วงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์" สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ดปี 2558
- Millman, Jacob และ Christos C. Halkias "อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบรวม: วงจรและระบบดิจิตอลและระบบดิจิตอล" McGraw - Hill, 1972
