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Wärmewiderstand 1

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  Der Wärmewiderstand oder die richtige Kühlung eines Halbleiters

  In der Praxis ist es wichtig, dass die Temperaturobergrenze eines Halbleiters nicht
  überschritten wird. In der Regel gilt hier eine Temperatur von z. B. ca. 125...150 ºC
  (Leistungstransistor) bzw. ca. 70...80 ºC bei einem integrierten Schaltkreis (IC).
  Sind genauere Angaben erwünscht, dann muss der zulässige Temperaturbereich
  (Arbeitsbereich) im Datenblatt ermittelt werden. Ein Halbleiter, welcher außerhalb seiner
  Temperaturobergrenze arbeitet, wird zerstört. Somit ist es notwendig eine entsprechende
  Kühlung mittels eines Kühlkörpers vorzunehmen.

  Wichtige Fragen zur Berechnung eines Kühlkörpers:

  1) Wie heiß darf der Halbleiter maximal werden, um seinen Temperaturarbeitsbereich
      einzuhalten? (Hier ist nicht die maximale Temperaturobergrenze von Silizium
     (180 ºC...200 ºC) gemeint)

  2) Welche Umgebungstemperatur liegt nach längerer Zeit vor? 
  (innerhalb eines PCs (als Beispiel) ist ein Temperaturanstieg von 25 auf 40ºC möglich)

  3) Welche Verlustleistung Pv wird im Halbleiter in Wärme umgesetzt?

  4) Welchen Wärmewiderstand weist der Halbleiter zwischen Sperrschicht (Junction) und
      Gehäuse auf? (Informationen aus dem Datenblatt entnehmen) 

  Nachdem alle Daten bestimmt worden sind, lässt sich der Gesamtwärmewiderstand
  zwischen Sperrschicht und Umgebung mit folgender Formel berechnen:
 

  Kurze Erläuterung der einzelnen Formelzeichen: 

  dT = TJ -TU = Temperaturdifferenz zwischen Sperrschicht (Junction) und Umgebung
  Pv = Verlustleistung des Bauelements (Transistor, Spannungsregler, Diode, Widerstand...)
 

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