TABLE DES MATIERES
1 ) GENERALITES page 2
2 ) DEFINITION DE LA RESISTANCE THERMIQUE page 2 2.1 ) Formule générale de la dissipation de chaleur page 2 2.2 ) Loi d’association des résistances thermiques page 2 3 ) LES SEMI CONDUCTEURS SANS RADIATEUR page 3 4 ) LES SEMI CONDUCTEURS MONTES SUR RADIATEUR page 3
5 ) DOCUMENTS CONSTRUCTEUR page 5
5.1 ) Boitiers et montages page 5
5.2 ) Dissipateur à plaque métallique page 6
5.3 ) Dissipateurs du commerce page 7
5.4 ) Documentation 2N2222 page 8
5.5 ) Documentation 2N3055 page 9
5.6 ) Documentation 78XX page 10
5.7 ) Documentation LM317 page 12
1 ) GENERALITES
Les composants électroniques transforment de l’énergie électrique en chaleur : la température interne du composant augmente.
La dissipation de chaleur vers le milieu extérieur est proportionnelle aux surfaces en contact.
2 ) DEFINITION DE LA RESISTANCE THERMIQUE 2.1 ) Formule générale de la dissipation de chaleur
Si un matériau sépare deux milieux qui sont à des températures différentes θ2 et θ1, la
puissance consommé par ce matériau est : )
(θ2 θ1 λ× −
=
P avec λ= conductance thermique en W °C
=
RTH résistance thermique = λ
1 en °C W . P
Rth×
=
∆
=
−θ θ θ2 1
2.2 ) Loi d’association des résistances thermiques
Lorsque l’on passe de milieux à d’autres ( à des températures différentes ) et que ces milieux sont séparés par des matériaux différents, on peut utiliser alors le schéma thermique suivant :
avec
∑
=
= +
+
= n
j
Rthj
Rth Rth
Rth Rth
1 3 2
1
La conductance de A vers B s’exprime ainsi :
e k×S λ=
avec k = conductivité thermique en W m/°C
S k Rth e
= ×
avec 1k= résistivité thermique en m×°C W
En utilisant la formule P Rth×
=
∆
=
−θ θ
θ2 1
et par analogie avec l’électricité, on peut utiliser le schéma thermique ci contre :
3 ) LES SEMI CONDUCTEURS SANS RADIATEUR Pour un semi conducteur, les deux milieux considérés sont :
** sa jonction à une température θJ
** l’ambiant à une température θa
En fonctions de ces paramètres physiques, ce semi conducteur possède un résistance Rth .
Le composant est détruit si θJ >θJMAX donc
PMAX θJMAXRth−θa
= Le constructeur donne
θJMAX,
PMAX ou Rth (sans radiateur : at free air temperature 25°C) JA
NB : si l’on veut dissiper plus de puissance, il faut soit diminuer la température ambiante (θA →25°C) soit monter un dissipateur thermique ou radiateur ( heatsink ) sur le composant ou les deux.
4 ) LES SEMI CONDUCTEURS MONTES SUR RADIATEUR Les milieux concernés sont : La jonction ( Junction )
Le boitier du composant ( Case ) La paroi du Radiateur ( Heatsink ) Le milieu Ambiant (Ambiant )
Ils sont séparés par des matériaux ( composant, fixation, radiateur ) de résistances thermiques RthJC, RthCH et RthHa.
On obtient le schéma thermique suivant :
(
Rth Rth Rth)
PP
Rth JC CH HA
a
J −θ =∆θ = × = + + ×
θ
(
RthJC RthCH RthHA)
Pa
J =θ + + + ×
θ
P
a Rth
J −θ =∆θ = × θ
P
a Rth
J =θ + ×
θ
La température de la jonction du semi- conducteur augmente avec la puissance dissipée
Rth
JCJonction
Ambiant
RthJC est une donnée constructeur ( radiateur infini ).Le constructeur donne parfois PMAX à une température de boîtier (θC ) donnée :
MAX C JMAX
JC P
Rth =θ −θ
RthCH dépend de la fixation
Montage à sec ( sans mica, sans graisse ) : RthCH=
CW 25° ,
0 sur boîtier TO3
Montage avec graisse: RthCH=
CW 15° ,
0 sur boîtier TO3
Montage avec mica 50µm sans graisse silicone : RthCH=
CW 25° ,
1 sur boîtier TO3
Montage avec mica 50µm et graisse silicone : RthCH=
CW 35° ,
0 sur boîtier TO
RthHA est la résistance thermique du radiateur à placer. Elle doit être telle que θJ <θJMAX θJMAX est toujours donnée par le constructeur
(
JC CH HA)
JMAXa
J =θ + Rth +Rth +Rth ×P<θ θ
CH JC
MAX a J
HA Rth Rth
Rth < P− − −
⇒ θ θ
5 ) DOCUMENTS CONSTRUCTEUR 5.1 ) Boitiers et montages
RthCA
RthCH
RthCH
RthCH
5.2 ) Dissipateur à plaque métallique
5.3 ) Dissipateurs du commerce
5.4 ) Documentation 2N2222
5.5 ) Documentation 2N3055
5.6 ) Documentation 78XX
Documentation 78XX (suite)
5.7 ) Documentation LM317
