طراحی حرارتی اجزای نیمه هادی در تجهیزات الکترونیکی

طراحی حرارتی چیست؟

در طراحی تجهیزات الکترونیکی همواره حل مشکلات کوچک سازی، راندمان بالا، EMC (سازگاری الکترومغناطیسی) و غیره ضروری بوده است. در سال های اخیر اقدامات متقابل حرارتی قطعات نیمه هادی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. طراحی حرارتی اجزای نیمه هادی به موضوع جدیدی تبدیل شده است. از آنجایی که quot;داغquot; عملکرد، قابلیت اطمینان و ایمنی قطعات و تجهیزات را در بر می گیرد و همواره یکی از پروژه های تحقیقاتی مهم بوده است. در سال‌های اخیر، الزامات تجهیزات الکترونیکی تغییر کرده است، بنابراین لازم است روش‌های گذشته را دوباره کاهش دهیم.

در «طراحی حرارتی اجزای نیمه هادی در تجهیزات الکترونیکی»، در اصل، ما موضوعات مربوط به طراحی حرارتی را در فرض محصولات نیمه هادی مانند آی سی ها و ترانزیستورهای مورد استفاده در تجهیزات الکترونیکی مورد بحث قرار خواهیم داد.

اجزای نیمه هادی دمای تراشه را در داخل بسته مشخص می کنند، یعنی حداکثر مطلق امتیاز Tjmax دمای اتصال (مفصل). هنگام طراحی، لازم است تحقیقاتی در مورد تولید گرما و دمای محیط انجام شود تا اطمینان حاصل شود که دمای محل اتصال محصول از Tjmax تجاوز نمی کند. بنابراین، محاسبات حرارتی بر روی تمام اجزای نیمه هادی انجام می شود تا از Tjmax بیشتر شود. اگر ممکن است از Tjmax تجاوز کنید، اقداماتی را برای کاهش تلفات یا اتلاف گرما انجام دهید تا Tjmax را در محدوده حداکثر مقدار نامی نگه دارید. به طور خلاصه، این طراحی حرارتی است.

البته نه تنها از محصولات نیمه هادی در تجهیزات الکترونیکی استفاده می شود، بلکه از قطعات مختلفی مانند خازن ها، مقاومت ها و موتورها نیز استفاده می شود و هر جزء دارای حداکثر امتیاز مطلق مربوط به دما و توان مصرفی است. بنابراین، در طراحی واقعی، ترکیب تمام قطعات تجهیزات نباید از حداکثر درجه حرارت کاهش می یابد.

نیاز به طراحی حرارتی خوب در مرحله طراحی

اگر طراحی حرارتی در مرحله طراحی به دقت انجام نشود و اقدامات مربوطه انجام شود، ممکن است مشکلات ناشی از گرما در مرحله تولید آزمایشی یا حتی زمانی که محصول به تولید انبوه می رسد، کشف شود.

اگرچه مشکل تنها به گرما محدود نمی شود، اما هر چه به مرحله تولید انبوه نزدیکتر می شود، زمان بیشتری برای اقدامات متقابل صرف می شود، هزینه و حتی تاخیر در تحویل محصول بیشتر می شود که منجر به مشکل بزرگ از دست دادن فرصت های تجاری می شود. بدترین سناریوی کاهشی این است که مشکل فقط در بازار رخ می دهد و منجر به مشکلات فراخوان و اعتبار می شود. اگرچه مایل نیستیم مشکلات ناشی از گرما را تصور کنیم، اما عملیات حرارتی نامناسب به احتمال زیاد باعث ایجاد دود، آتش سوزی و حتی آتش سوزی و سایر مسائل ایمنی شخصی می شود. بنابراین، طراحی حرارتی اساسا بسیار مهم است. بنابراین لازم است از ابتدا کار طراحی حرارتی به خوبی انجام شود.

طراحی حرارتی روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند

در سال‌های اخیر، برای دستگاه‌های الکترونیکی، الزامات کوچک‌سازی و عملکرد بالا طبیعی شده‌اند و بنابراین یکپارچه‌سازی بیشتر ترویج شده است. به طور خاص، تعداد قطعات بزرگتر است، تراکم نصب روی برد مدار بیشتر است و اندازه محفظه کوچکتر است. نتیجه افزایش قابل توجهی در چگالی تولید گرما است.

اولین چیزی که باید متوجه شد این است که با تغییرات در روند توسعه فناوری، طراحی حرارتی سخت‌گیرانه‌تر از همیشه شده است. همانطور که در بالا ذکر شد، تجهیزات نه تنها به طور فزاینده ای به کوچک سازی نیاز دارند. و quot;عملکرد بالاquot; از اجزای سازنده، اما همچنین به انعطاف پذیری طراحی عالی نیاز دارد، بنابراین اقدامات متقابل حرارتی (اقدامات دفع گرما) به یک مسئله بزرگ تبدیل شده است. از آنجایی که طراحی حرارتی به بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات، ایمنی و کاهش هزینه های کلی کمک می کند، اهمیت آن روز به روز بیشتر می شود.