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David H. Bedoya Monrroy 4061006 Juan C. Avilan Forero 4061005 Josué D. Borda Gómez 4061009 Disipador de calor para transistores La aplicación de los transistores es muy grande, en el caso especifico del área de la mecánica, los transistores, por medio de sistemas electrónicos remplazan gran parte de trabajo físico en trabajo automático. En la actualidad todos los sistemas mecánicos llevan apoyos electrónicos, que de una u otra manera agilizan la capacidad de respuesta de los mecanismos de trabajo. Generalmente este tipo de esquemas electrónicos están sometidos a calentamiento, ya sea por ejemplo, en la computadora de inyección de un motor de combustión o de un controlador de temperatura de un tanque de combustible, o de un simple control remoto de un horno microondas. Aunque en el estudio no se evalúan las condiciones externas de ubicación, si no que se centra en el calor generado por el mismo transistor, si es muy importante y de gran influencia en el desempeño de este dispositivo electrónico lo que obliga a crear diseños que agilicen la pérdida de calor para no crear choques eléctricos ni dilución por causa de la alta temperatura. Cuando se genera potencia, también se genera calor, o sea, que toda etapa de salida de un amplificador, sea este de un transmisor, salida de audio, etc., disipa potencia en forma de calor, el cual si no se retira de forma rápida del elemento que lo produce, la temperatura aumentará a un nivel que puede arruinar por completo a este. Existen muchas maneras de proteger estos componentes contra los daños que produce el exceso de temperatura sobre estos. Un ejemplo es colocándolos sobre una placa metálica, que puede estar provista de aletas para pasar este calor al aire circundante (figura 1). A esta placa es a lo que denominados disipador. Así mismo en el mercado se encuentran gran cantidad de disipadores de calor para transistores con gran variedad de diseños y aplicaciones, para el caso particular se va a analizar las características de un disipador de aleta recta utilizado en la refrigeración de un transistor encapsulado TO-18 (figura 2) que es de uso frecuente en la industria.

Figura 1 Modelo térmico:

Figura 1

Transistor tipo capsula TO-18 encamisado (disipador de aluminio) q=h.a(Ts-T∞)

P=2.(H+t)

A=t.H

m=hPK.A qf=M(sinhm*L)+hmkcosh m*L

coshm*L)+(hmksinh m*L

r1=2mm, r2=3mm, r3=13mm M=θbh*P*k*A L=r3-r2=10mm H=6mm t=0,7mm Constante de conductividad: K= 200w/mK El transistor opera a T1=80℃ En ambiente a T∞=20℃ • 12 aletas sección rectangular • resistencia de contacto (transistor-encamisado de Aluminio) • resistencia térmica R,,= 10-3m2K/w • Disipación convectiva h=w/m2K Entre las características físicas del aluminio, destacan las siguientes: • • • • • •

Es un metal ligero, cuya densidad es de 2700 kg/m3 (2,7 veces la densidad del agua), un tercio de la del acero. Tiene un punto de fusión bajo: 660 ºC (933 K). Es de color blanco brillante, con buenas propiedades ópticas y un alto poder de reflexión de radiaciones luminosas y térmicas. Tiene una elevada conductividad eléctrica comprendida entre 34 y 38 m/(Ω mm2) y una elevada conductividad térmica (80 a 230 W/(m·K)). Resistente a la corrosión, a los productos químicos, a la intemperie y al agua de mar, gracias a la capa de Al2O3 formada. Es de color blanco brillante, con buenas propiedades ópticas y un alto poder de reflexión de radiaciones luminosas y térmicas.

Características químicas:

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Estructura atómica del aluminio. Debido a su elevado estado de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido de aluminio (Alúmina Al2O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación, lo que le proporciona resistencia a la corrosión y durabilidad El aluminio tiene características anfóteras. Esto significa que se disuelve tanto en ácidos (formando sales de aluminio) como en bases fuertes (formando aluminatos con el anión [Al (OH)4]-) liberando hidrógeno.

Moldeamiento del transistor con su disipador en aluminio:

Bibliografía: http://www.electronica2000.net/curso_elec/leccion64.htm http://www.fing.edu.uy/if/cursos/fister/modulos/tcalor/clases/tc2.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_sink