Artículo técnico sobre la refrigeración de los componentes escrito por Martin Unsöld, Senior Marketing Manager de Relés, Baterías, Fusibles, Switches Mecánicos y Gestión Térmica de RUTRONIK Elektronische Bauelemente, y Andreas Plate, Team Leader Product Management de ASSMANN WSW.
Introducción
El rango de temperatura de los componentes electrónicos individuales puede acortar o alargar la vida útil de un sistema completo. Ante la llegada de diseños compactos con elevada densidad y alta capacidad de procesamiento (computing power), existe una creciente necesidad de seleccionar adecuadamente el tipo de refrigeración que necesitamos utilizar para ayudar a reducir la pérdida de potencia de los propios componentes. Por ello, este artículo técnico aborda cómo optimizar la refrigeración de los componentes del tipo MOSFET, IGBT, transistores y otros similares.
La refrigeración de los componentes mejora su funcionamiento
Los componentes activos sólo expulsan una pequeña proporción de la potencia que consumen como una señal. Dependiendo del componente electrónico y de la aplicación, las pérdidas de potencia se siguen produciendo a pesar de las continuas mejoras en procesos con semiconductores. Para cargas óhmicas, la generación de calor es prácticamente inevitable.
El término “pérdida de potencia” describe la diferencia entre el consumo y la salida. Esta condición se debe tener en cuenta durante la fase de desarrollo, con respecto tanto a los componentes individuales como a los sistemas electrónicos complejos. Y esto es así, porque la velocidad de reacción, la estabilidad y la vida útil de componentes electrónicos caen rápidamente cuando la temperatura comienza a aumentar. Si se supera una temperatura crítica, el fallo resulta inevitable. Al contrario, es posible incrementar la duración de los componentes al disminuir las fuentes de calor que lo producen.
Los disipadores de calor (heatsinks en inglés) agrandan la superficie de los componentes y los mantiene refrigerados la mayor parte del tiempo y el aumento resultante en convección ayuda a prevenir el sobrecalentamiento del ensamblaje. Particularmente, en ensamblajes electrónicos que operan con elevada temperatura ambiente, parece esencial que la temperatura operativa permisible (especificada) de los componentes, por ejemplo, de +85 °C o +125 °C (ampliada), se acate estrictamente. Incluso las “transgresiones” cortas de la máxima temperatura de unión en semiconductores provocarán daños o hasta la destrucción del componente.
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