Прокладка под транзисторы теплопроводящая какие лучше
Перейти к содержимому

Прокладка под транзисторы теплопроводящая какие лучше

  • автор:

Изоляционные термопрокладки

Так получилось, что у автора подобралась небольшая коллекция различных тепло-
проводящих изолирующих прокладок. На различных радиолюбительских форумах
периодически кем-нибудь задается вопрос: «А какую прокладку мне лучше всего по-
ставить в моем «сварочнике» (или ином девайсе)»? Так как автор тоже не равнодушен
к этой проблеме, то возникло желание как-то разобраться с этим вопросом практически.
В связи с тем, что хорошее техническое слово «прокладка» изрядно скомпрометировано рекламой известных изделий в средствах массовой дезинформации, автор в дальнейшем
будет использовать термин «подложка» (можно еще позаимствовать у оверклокеров
выражение «термоинтерфейс», но оно слишком заумное и импортнячее).
Для реализации поставленной задачи был собран небольшой стенд: понижающий тран-
сформатор с выпрямителем KBPC5010 на вторичной стороне и фильтрующей емкостью
4700 мкф, шунт 75ШСМ-50-0,5 для измерения тока и транзистор IRGP50B60PD1 в качес-
тве подопытной нагрузки. Для регулировки тока через силовой транзистор первичная
обмотка понижающего трансформатора включалась в сеть 220В через ЛАТР. Транзистор был установлен на радиатор площадью 480 см кв. Температура измерялась термопарой из
комплекта мультиметра VC9805A c погрешностью +-1 град. Цельсия.
Процесс проходил следующим образом. Через силовой транзистор пропускался посто-янный ток порядка 12А и контролировалась температура корпуса транзистора. Нагрев производился до тех пор, пока температура транзистора не достигнет своего почти рав-новесного значения, то есть скорость нагрева станет медленной либо рост температуры корпуса прекратится вообще. После этого измерялась температура корпуса и радиатора. Для измерения температуры радиатора в нем было сделано несквозное отверстие диа-метром 2 и глубиной 4 мм на расстоянии 5 мм от бокового края транзистора. При измере-нии температуры корпуса термопара прижималась (с пастой КПТ-8) к верхней поверхнос-ти медного основания корпуса транзистора, доступ к которой возможен благодаря нали-чию технологических пазов в пластмассовой части корпуса по обе стороны от крепежного отверстия.
Так как метрологические возможности автора не позволяли провести абсолютные из-
мерения, то все приведенные ниже цифры следует рассматривать в качестве оценочных и
относительных. Для снижения погрешности автор старался сравнивать различные под-
ложки при одинаковой температуре корпуса транзистора. Фактически, для сравнения теплопроводности (теплового сопротивления) подложек достаточно измерить и сравнить
разницу температур корпуса транзистора и радиатора. При этом, чем выше температура корпуса транзистора, тем больше эта разница температур и меньше погрешность. Кроме
того желательно проводить сравнение подложек при температуре корпуса транзистора, равной его рабочей температуре в реальном устройстве. По этим причинам автор делал замеры при температуре корпуса транзистора около100 градусов. Полученные результаты приведены в таблице.

Подложка Температура корпуса транзистора Температура радиатора Разность температур «корпус-радиатор» Примечания
Транзистор без
подложки 96 95 1 Uкэ=1,556В, Iк=12,2А,
Ррасс=19,0 Вт.
Оксид бериллия 96 93 3 Uкэ=1,545В, Iк=12,33А,
Ррасс=18,9 Вт. Размеры:
31х20х0,85 мм.
Оксид алюминия 96 88 8 Uкэ=1,579В, Iк=12,73А,
Ррасс=20,1 Вт. Размеры:
30х23х1 мм.
Слюда 102 77 25 Uкэ=1,506В, Iк=11,6А,
Ррасс=17,5 Вт. Размеры:
23х22х0,22 мм.
Импортный «Номакон» 97 67 30 Uкэ=1,472В, Iк=11,33А,
Ррасс=16,7 Вт. Размеры:
21х15х0,32 мм.

Некоторые пояснения к таблице. Вариант «транзистор без подложки» использовался в качестве «опорной точки». Величина разности температур в 1 градус при погрешности +-1 градус говорит о том, что в пределах погрешности измерений разницу температур радиа-тора и транзистора обнаружить не удалость (при указанной рассеиваемой транзистором мощности). На обе стороны подложек (кроме «Номакона») наносился максимально равно-
мерный и тонкий слой пасты КПТ-8.
Подложка из «оксида алюминия» была извлечена из импульсного источника питания фирмы Benning, входящего в состав промышленного оборудования. Цвет у этой подложки молочно-белый (у бериллиевой – светло-серый или грязно-белый). Поэтому автор предпо-ложил, что у него в руках подложка из оксида алюминия. Полученные результаты тоже подтверждают это предположение. Стоит отметить, что существует достаточно много и других керамических материалов с высокой теплопроводностью, из которых производятся теплопроводящие изолирующие подложки: нитрид алюминия, нитрид бора, карбид крем-ния, оксид циркония, и другие. Причем, теплопроводность нитрида бора больше, чем у оксида бериллия.
Подложка из слюды имеет явно излишнюю толщину, так как для применения в источ-никах питания (для однофазной сети по крайней мере) достаточно слюды толщиной 0,07 – 0,05 мм исходя из необходимой электрической прочности. Поэтому, если применить подложку толщиной в три раза меньше, чем была у автора, то и ее тепловое сопротивле-ние стало бы втрое меньше и можно было бы ожидать тепловые параметры, близкие к тем, что получились для подложки из оксида алюминия. Это подтверждают данные, при-веденные в “Soldering and mounting techniques. Reference manual” фирмы “ON semi” (этот документ можно взять на сайте фирмы или на домашней странице автора). На рис. 10 этого документа приведен график зависимости теплового сопротивления «корпус транзис-тора – радиатор» от величины усилия прижима для подложек под корпус ТО-3 из раз-личных материалов. Оказывается, что тепловое сопротивление подложки из оксида алю-миния составляет порядка 0,35 К/Вт, а подложки из слюды толщиной 0,05 мм – порядка 0,4 К/Вт (с использованием термосмазки). На сайте фирмы “Fischer Elektronik” предлага-ются различные подложки из слюды (мусковит), например подложки под корпус ТО-3 имеет следующие параметры:
• Толщина – 0,05 мм;
• Напряжение пробоя – 5 кВ;
• Сопротивление изоляции – 3х10Е17 ом/см;
• Тепловое сопротивление – 0,4 К/Вт;
При использовании таких тонких подложек необходимо тщательно зашлифовать поверх-ность радиатора (и, возможно, транзистора тоже), чтобы случайным задиром, острой кромкой или твердой частицей какого-нибудь «мусора» не проколоть подложку.
Последняя подложка получила обозначение «импортный «Номакон»» из-за того, что по
внешним признакам она не отличается от всем хорошо известного «Номакона», но была
извлечена из блока питания компьютера «HP Vectra» 1995 года выпуска. Марка и произ-
водитель этой подложки не известны.
Хотя читатель уже сделал свои выводы, которые достаточно очевидны, все же попро-буем их сформулировать. Если есть возможность применить подложки из оксида берил-лия – их и надо ставить. По теплопроводности плюс электрической прочности они вне конкуренции. А вот по совокупности параметров «теплопроводность, электропрочность и цена» вне конкуренции дешевая и широко распространенная слюда. «Номакон» еще раз подтвердил свою пригодность только для маломощных источников питания бытового применения.
Из приведенных данных может сложится впечатление, что при использовании подло-
жек с высокой теплопроводностью можно допускать нагрев радиатора до 100 градусов и выше, однако не стоит забывать, что в реальном импульсном источнике питания в момен-ты включения/выключения кристалл транзистора может рассеивать большую импульсную
мощность, типичная величина которой составляет единицы (в некоторых случаях – десят-ки) киловатт. Это приводит к «всплескам» температуры кристалла, которые накладыва-ются на величину установившейся, статической температуры. Учесть колебания мгно-венной температуры кристалла в любительских условиях не возможно, поэтому весьма желательно применение различных демпферных цепей, снижающих величину мгновенной мощности «на фронтах» коммутационных процессов.

P.S. Автор благодарит Михаила Шевченко за предоставленные подложки из оксида берил-лия.

P.P.S. Полезные ссылки:

1. www.heatsink-guide.com/compounds.html — сайт посвящен термоинтерфейсам, кулерам и т.п. На английском.
2. www.r-theta.com/rtools_front.html — предлагается бесплатный софт для моделиро-вания тепловых процессов. Требуют регистрации.
3. www.terralab.ru/supply/13736/ — статья «Термопрокладки».
4. www.oao-tantal.ru/partner.php?id=405 – один из производителей изделий из ВеО.
5. http://www.einfo.ru/phorum/read.php?f=1&i=16074&t=16074 – одно из предложений по поставке изделий из ВеО.

Eugene.A: Не, ну если один из самых массовых осциллографов С1-55 считать исключительно дорогой спецтехникой, то тогда да.

Прокладка мeжду корпусом элемента и радиатором

Evgenij_Martynov

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Поделиться

Последние посетители 0 пользователей онлайн

  • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

Объявления

Сообщения

Radiolub497,конечно есть в дешевом отрицательное смещение. А вы картинку показываете у вас драйвер подключен?Скос у бармалея показан как я понял вторики к драйверам не подключены и картинка на резисторе 200ом.

Еще заметил интересный момент, чистил плату от флюса и увидел, что вроде как нет одной детали в цепи платы около подстроечника. Посмотрел темы по ремонту, но так и не понятно, где-то есть деталь, где-то ее нет. На фото обозначил стрелками, мой зарядник справа, а вот слева деталь есть. Извините, в определении деталей не особо силен, может кто подскажет, что там установлено и нужно ли ее припаять?

alex123al97

Это намного сложнее и морочнее чем кажется, а после будете бороться с просевшим напряжением БП. Я бы поставил такую штуку (SZBK07 20A 300W) и не сушил бы мозги над согласованием кучи нестабильностей. Ладно, чем мог тем помог. Удачи.

Тогда указан ток и сопротивление. Встречал такой тормоз, но очень давно и без частотника.

Да свече, в том то и дело, DC вообще не нужен! Она и от переменки работает! В том то и суть. Если бы я мог «защититься» от конденсатора, то тогда всегда бы имел в цепи свечи 14В с блока питания и корректировкой проволочного резистора смог бы подогнать к 4В.

Готов помочь, см. личку.

alex123al97

В случае использования АКБ в Вашем случае все было бы нормально, а вот от не стабилизированного блока питания свече действительно будет крышка. Я бы на Вашем месте выкинул бы этот проволочный резистор и поставил бы на свечу мощный стабилизированный DC/DC преобразователь как минимум на 20А. Вот тогда схема будет рабочая хоть с конденсаторами, хоть без. А гадать насколько подскочит или просядет напряжение — это не серьезно.

Тема: Какие теплопроводящие прокладки лучше?

uzgrishin вне форума

По умолчаниюКакие теплопроводящие прокладки лучше?

Бывают слюдяные, какие-то керамические, китайцы в БП для компов ставят наподобие «тряпочных».

01.12.2010, 12:42 #2

По умолчаниюRe: Какие теплопроводящие прокладки лучше?

тряпочные вроде силикон.а лучшими считаются берилливые.

01.12.2010, 12:42 #3

Ромик вне форума

Частый гость Регистрация 26.09.2009 Адрес Омск Возраст 37 Сообщений 496

По умолчаниюRe: Какие теплопроводящие прокладки лучше?

ИМХО, прокладки из хорошей керамики лучше всего, потом слюда.

«Умные слова — костыли хромым мыслям.» (цитата).
01.12.2010, 13:48 #4

Batis вне форума

Новичок Регистрация 14.03.2007 Адрес Ukraine, Donbass Сообщений 99

По умолчаниюRe: Какие теплопроводящие прокладки лучше?

Проведенные исследования показали, что слюда, а тем более современные эластичные прокладки, не обладают достаточной теплопроводностью. Лучшим материалом для изолирующих прокладок является керамика на основе BeO. Однако для транзисторов в пластмассовых корпусах такие прокладки почти не встречаются. Довольно хорошие результаты удалось получить, изготовив прокладки из подложек гибридных микросхем. Это керамика розового цвета (к сожалению, материал точно не известен, скорее всего, что-то на основе Al2O3). Для сравнения теплопроводности разных прокладок был собран стенд, в котором на радиаторе были закреплены два одинаковых транзистора в корпусе TO-220: один непосредственно, другой – через исследуемую прокладку. Ток базы у обоих транзисторов был один и тот же. Транзистор на прокладке рассеивал мощность порядка 20Вт, а другой транзистор мощности не рассеивал (на коллектор не подавалось напряжение). Измерялась разность падений Б-Э у двух транзисторов, и по этой разности вычислялась разность температур переходов. Для всех прокладок использовалась теплопроводящая паста, без нее результаты были худшими и нестабильными. Результаты сравнения представлены в таблице:

Тип прокладки: Относительное превышение температуры, °C
без прокладки: 0
керамика на основе BeO, 1.5 мм: +4
керамическая подложка, 1.0 мм: +16
слюда, 0.05 мм: +28
эластичная прокладка Номакон, 0.2 мм: +88

01.12.2010, 15:04 #5

vladimir_ar вне форума

Старый знакомый Регистрация 08.02.2008 Адрес Украина, Кременчуг Возраст 47 Сообщений 597

По умолчаниюRe: Какие теплопроводящие прокладки лучше?

По данным Fisher Electronic термосопротивление корпус-радиатор:
1. Сухой без диэлектрика от 0,05 до 0,20 К / Вт
2. термопаста WLP / без изолятора от 0,005 до 0,10 К / Вт
3. Aluminiumoxydscheibe с термопастой 0,20 до 0,60 К / Вт
4. Слюда лист толщиной 0,05 мм с WLP 0,40 до 0,90 К / Вт

Монтаж — θcs, º С / Вт
термопаста 0,1 — 0,2
Бериллий 0,2
Уэйкфилд «Дельта колодки» 0,25 — 0,5
Слюда 0,5

Или еще
Таблица 8.1: Тепловое сопротивление типичных полупроводниковых крепежный материал
Монтаж средний Типичный, CS  R ( С / Вт)
Термопаста 0,1 — 0,2
Бериллий 0,2
Wakefield дельта колодки 0,25 — 0,5 IN2 (не понял, что такое, на дюйм квадратный)
Слюда 0,5
Kapton 0,4
Sil колодки 0,4 IN2 (та самая «резина»)

Я пользуюсь такими серенькими прокладочками (типа резина на тканной основе) — с термопастой, или без. Не жаловался. И судя по таблицам, лучше чем слюда.

———- Добавлено в 14:04 ———- Предыдущее сообщение в 13:59 ———-

Хотя Wakefield delta pads и есть те самые серые резинки, по каталогу Digikey, а они раза в два лучше слюды.

Тема: Теплопроводящие подложки: Слюда или силикон?

Слава К вне форума

По умолчаниюТеплопроводящие подложки: Слюда или силикон?

Какой из этих материалов имеет большую теплопроводность? Что предпочтительнее, если элемент должен работать на пределе своего температурного режима?!
А также, интересно узнать о недостатках данных пленок.

25.09.2009, 02:20 #2

singles123 вне форума

Старый знакомый Регистрация 25.05.2008 Адрес центр вселенной Сообщений 771

По умолчаниюRe: Теплопроводящие подложки: Слюда или силикон?

Выдержка из статьи Ридико Леонида Ивановича «УМЗЧ ВВ с микроконтроллерной системой управления»

Проведенные исследования показали, что слюда, а тем более современные эластичные прокладки, не обладают достаточной теплопроводностью. Лучшим материалом для изолирующих прокладок является керамика на основе BeO. Однако для транзисторов в пластмассовых корпусах такие прокладки почти не встречаются. Довольно хорошие результаты удалось получить, изготовив прокладки из подложек гибридных микросхем. Это керамика розового цвета (к сожалению, материал точно не известен, скорее всего, что-то на основе Al2O3). Для сравнения теплопроводности разных прокладок был собран стенд, в котором на радиаторе были закреплены два одинаковых транзистора в корпусе TO-220: один непосредственно, другой – через исследуемую прокладку. Ток базы у обоих транзисторов был один и тот же. Транзистор на прокладке рассеивал мощность порядка 20Вт, а другой транзистор мощности не рассеивал (на коллектор не подавалось напряжение). Измерялась разность падений Б-Э у двух транзисторов, и по этой разности вычислялась разность температур переходов. Для всех прокладок использовалась теплопроводящая паста, без нее результаты были худшими и нестабильными. Результаты сравнения представлены в таблице:

Тип прокладки -Относительное превышение температуры, °C
без прокладки 0
керамика на основе BeO, 1.5 мм +4
керамическая подложка, 1.0 мм +16
слюда, 0.05 мм +28
эластичная прокладка, 0.2 мм +88

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *