<div dir="ltr"><div><div><div>Dobry vecer,<br><br></div>chcem sa ospravedlnit, ze Ti odpovedam az teraz vecer, ale dnes som sa k pocitacu dostal az teraz vecer. Chcem sa ti podakovat za Tvoju ochotu a namahu s elaboratom ohladne tepla. Na vela veci som sice zabudol, ale zase na nieco som si spomenul, takze to hodnotim ako ciastocne pozitivny refresh. Matne si spominam, ze na vyske sme nieco mali aj ohladom tepla, ale nikdy nam to nevysvetlovali s ohladom na konstrukciu a spolahlivost el. suciastok.<br><br></div>Takze este raz vdaka Tebe aj Pavlovi za ochotu a pomoc.<br><br></div>A.<br><br></div><div class="gmail_extra"><br><div class="gmail_quote">Dňa 18. septembra 2014 23:01, Jan Waclawek <span dir="ltr"><<a href="mailto:konfera@efton.sk" target="_blank">konfera@efton.sk</a>></span> napísal(-a):<br><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">Ahoj,<br>
<br>
Cele to zacina poznanim, ze suciastky odchadzaju v drvivej vacsine pripadov<br>
kvoli prehriatiu a naslednym zmenam v strukture pouzitych materialov. To<br>
je treba poznamenat preto, lebo vacsinou si ludia myslia, ze suciastka<br>
odisla kvoli prerazeniu vysokym napatim, pripadne "odpalenim" vysokym<br>
prudom. To sice moze byt "makroskopicka" pravda - pri tej destrukcii<br>
zrejme tiekli vyssie prudy a mozno im predchadzali aj vyssie napatia - ale<br>
priama pricina destrukcie je takmer vzdy o prechodom elektriny sposobenom<br>
teple a o nim sposobenom zvyseni teploty.<br>
<br>
Ale ako od toho tepla - co je viacmenej stary dobry Ohm, t.j. prud krat<br>
napatie krat cas - dospiet k teplote?<br>
<br>
Ak by sme mali nejake (izolovane) teleso, do ktoreho budeme pchat to teplo,<br>
tak sa bude zvysovat jeho teplota (podla jeho hmotnosti a mernej tepelnej<br>
kapacity) donekonecna. Pointa je, ze v realite teleso nie je izolovane a<br>
teplo z neho odteka do okolia. Miera odtoku tepla zavisi od rozdielu<br>
teplot telesa a okolia a tym, ako medzivrstvy medzi telesom a okolim<br>
brania tomu odtekania (to zavisi od materialu tych medzivrstiev). V<br>
okamihu, ked rozdiel teplot je taky, ze odtok tepla sa vyrovna teplu<br>
dodanemu prechodom elektriny, teplota telesa sa uz viac nezvysuje.<br>
<br>
Toto je to, co sa uci na skolach, ak sa uci, a je to prve priblizenie, t.j.<br>
staticky (ustaleny) "1D" model. Predstavuje to bodovy zdroj tepla v<br>
relativne tenkych gulovych vrstvach roznych materialov, co nie je az take<br>
uplne zle prve priblizenie realnych elektronickych suciastok. Modelovat sa<br>
da pomocou elektrickej analogie - ekvivalent tepla je naboj, ohmicky<br>
tepelny prikon ma ekvivalent v prudovom zdroji, teplota je napatie<br>
(potencial) a jednotlive gulove vrstvy su ekvivalentne rezistorom. Hodnotu<br>
toho posledneho, t.j.  odpor (tu tepelny) najdes v datasheetoch k<br>
suciastkam, a z nakresleneho obvodu si mozes vypocitat rozdiel teplot<br>
"jadra" suciastky (casto nazyvaneho "priechod" (angl. "junction"), ako by<br>
ta suciastka bola maloplosna dioda a dominantny zdroj tepla spocival v<br>
mieste jeho PN priechodu) a okolia. Pozor, neda sa dospiet k absolutnej<br>
teplote, stale je to len rozdiel, t.j. ak je okolie horucie, "jadro" bude<br>
este horucejsie (toto je sice trivialne, ale treba si to uvedomit).<br>
<br>
Problem je v tom, ze tych zjednoduseni je privela. Predovsetkym je v<br>
skutocnosti suciastka aj jej okolie 3D, z roznych materialov rozneho<br>
(neguloveho) tvaru; naviac aj ten zdroj tepla nie je bodovy - miest, kde<br>
sa elektricka energia meni na tepelnu moze byt v jednej suciastke viac.<br>
Toto samo osebe je uz take zozlozitenie problemu, ze vyzaduje pocitacove<br>
modelovanie a oplati sa nim zaoberat len v specialnych pripadoch - napr. u<br>
suciastkarov, alebo u hi-rel moduloch typu zdroje. Nazvime to druhym<br>
priblizenim.<br>
<br>
Dvaapolte priblizenie je zozlozitenie kvoli definicii "okolia" - okolo<br>
suciastok su obvykle aj ine suciastky viac ci menej tepelne previazane so<br>
skumanou suciastkou, a existuju aj ine vplyvy z okolia, ktore maju zasadny<br>
vplyv na vnutro suciastky.<br>
<br>
Pre ilustraciu, vezmime si len taky jednoduchy problem, spominanu mierne<br>
vykonovu suciastku v TO92 - prepoklada sa, ze sa ochladzuje okolitym<br>
vzduchom, ktory ma 25st.C a nehybe sa. Do datasheetoveho tepelneho odporu<br>
je zaratany aj odpor vrstvy vzduchu od povrchu suciastky do akehosi<br>
nekonecna, ktore ma tych nominalnych 25st.C. Lenze v skutocnosti ten<br>
vzduch moze byt teplejsi nez 25st.C (co pre vypocet nevadi, o tolko isto<br>
stupne teplota vsetkych prvkov sustavy a aj "jadra"), ale co je<br>
dolezitejsie, moze sa a ak je suciastka naozaj volne v prostredi, aj sa<br>
bude hybat. To dramaticky zmensuje tepelny odpor tej "vzduchovej vrstvy"<br>
(takze ten katalogovy udaj je do znacnej miery "worst case"), co<br>
zachranuje drvivu vacsinu tepelne zle-/vobec nie-navrhovanych zariadeni.<br>
No lenze potom taketo zariadenie, ktore "mne to funguje", nejaky chytrak<br>
uzavrie do krabice, zakryje vetracie otvory, hodi nanho handru, "narastie"<br>
na nom chumac prachu - a je problem na svete. Dalej ta TO-92 ma vyvody,<br>
kovove, cez ktore sa tiez odvadza teplo. Ak dobre viem, tie katalogove<br>
udaje s tymto nerataju (okrem ineho preto, lebo by to bolo tazke - s akou<br>
dlzkou vyvodu ratat? A aky je odvod pripojenej drahy na DPS?), takze aj to<br>
je prispevok k "worst-case"-ovosti katalogoveho udaju, a prispevok k<br>
zachranovaniu. No lenze co ak su tie vyvody velmi kratke a drahy na DPS<br>
horuce od nejakej inej suciastky? To potom budu nie ochladzovat, ale<br>
kurit! Dalsi zaujimavy problem moze byt napriklad nezakrytovane<br>
zariadenie, na ktore prazi slnko. TO92 (ak nie je sovietskej vyroby :-) )<br>
je cierne, t.j. sa jeho povrch ohrieva od pohlteneho svetla. To znova<br>
poposuva pomery, a moze to byt aj vyznamne.<br>
<br>
Tretie priblizenie, resp. dalsia komplikacia, su dynamicke deje, t.j. to,<br>
co sa deje pred ustalenim. Ak prudovym impulzom prudko ohrejeme "jadro",<br>
teplo z neho sa neodvedie rovnako, ako pri rovnovaznom stave, pretoze<br>
jednak jednotlive medzivrstvy nie su nekonecne tenke a maju urcitu tepelnu<br>
kapacitu (co sa da modelovat a aj sa modeluje kondenzatormi medzi<br>
jednotlivymi rezistormi reprezentujucimi tepelny odpor jednotlivych<br>
vrstiev), naviac teplo sa vedenim (co je tu dominantny (dufajme)<br>
mechanizmus) prenasa podobnym mechanizmom ako zvuk, t.j. aj rychlost<br>
sirenia je zhruba v tom rade, t.j. desatiny az jednotky mm/us. Znova, toto<br>
je uz domena pocitacovych simulacii, a toto sa uz aj dost zle overuje<br>
meranim, takze toto je domena prave roznych dizertacnych a<br>
vyskumno-vyvojovych prac. Sem niekde spadaju aj ucinky roznych vybojov, ci<br>
uz sposobenych statickym nabijanim ludi a zariadeni alebo bleskami a spol.<br>
Pre bezne pouzitie sa tejto oblasti treba najlepsie vyvarovat bud branenim<br>
sa pulzom uz v ich zdroji t.j. v elektrickej domene, alebo systematickym<br>
predimenzovavanim.<br>
<br>
Cela ta problematika je zlozita nie z principu - principy su pomerne<br>
jednoduche - ale kvoli tomu, ze sa jedna o vela faktorov, vplyvov,<br>
materialov, tvarov telies, a ze neexistuje jednoduchy a univerzalny postup<br>
na zjednodusenie, resp. na odhadnutie toho, co sa da zanedbat. V<br>
elektrikarcine je tomu ekvivalent prave to, co sa tiez poklada za<br>
ducharinu - VF technika, EMC a pod. Kym u jednoduchych NF, digitalnych<br>
apod. obvodov sa vychadza zo sustavy zjednoduseni (a aj tak to este dokaze<br>
byt velmi zlozite), u VF prestanu fungovat (napr. uz nefunguje princip ze<br>
"prud sa drzi vo vodici") a zacnu navzajom interagovat predmety a polia,<br>
ktore u NF su jasne oddelitelne.<br>
<br>
Pred tym, ako som zacal pisat, som chvilu guglil, a jednak tato stranka je<br>
zaujimava <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_resistance" target="_blank">http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_resistance</a> a druhak dole<br>
tam je odkaz na dokument, ktory sa asi oplati pozriet, uz len pre tie<br>
pekne farebne obrazky v nom :-) (ten od Infineonu - na ten druhy od firmy<br>
ktoru zhltol Ixys nefunguje link, a aj ked sa da guglenim najst, neoplati<br>
sa, nie je prilis zaujimavy).<br>
<br>
Na zaver este prosba: z didaktickych dovodov bol by som rad, ak by k<br>
horeuvedenemu zaujali stanovisko aj ti, co tomu celemu na rozdiel odo mna<br>
aj naozaj rozumeju. Dakujem.<br>
<span class="im HOEnZb"><br>
wek<br>
<br>
<br>
----- Original Message ---------------<br>
</span><span class="im HOEnZb">>chcel by som Ta poprosit, ak budes mat trochu casu, mohol by si mi napisat<br>
>nejaky jednoduchy a strucny elaborat na temu ohrev elektronickych suciastok<br>
>pri prechode prudu? Alebo aspon mi dat nejaky odkaz na literaturu, ktora sa<br>
>tomu venuje trochu dokladnejsie a vedeckejsie. Pytam sa kvoli tomu, ze ja<br>
>som profesionalne vygumovany roznymi impulzami a spektrami... Sice si<br>
>pamatam, ze existuje nejaky vykon roznych harmonickych a tusim Parselvalov<br>
>integral... Ale to bolo tak vsetko, co mi na vyske o tom povedali. Ak budes<br>
>mat teda naozaj trochu casu a co to mi napises, tak budem velmi rad.<br>
><br>
<br>
</span><div class="HOEnZb"><div class="h5">_______________________________________________<br>
HW-list mailing list  -  sponsored by <a href="http://www.HW.cz" target="_blank">www.HW.cz</a><br>
<a href="mailto:Hw-list@list.hw.cz">Hw-list@list.hw.cz</a><br>
<a href="http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list" target="_blank">http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list</a><br>
</div></div></blockquote></div><br></div>