Tehnologia Microsistemelor Electronice

1. Tehnologia Microsistemelor Electronice Curs 1 Proiectarepentrucompatibilitatetermică I

2. SCOP • Analiza fenomenelor fizice prin care are loc transferul termic de căldură. Modelarea acestor fenomene prin elementele de circuit termic.

3. Obiective • Explicarea noțiunilor de echilibru și ambalare termică. • Descrierea fenomenelor fizice care apar în timpul transferului termic de căldură. • Explicarea avantajelor sistemelor de răcire care pot fi folosite pentru a asigura o temperatură pe joncțiune sub valoarea maximă indicată de producător. • Utilizarea elementelor de circuit termic pentru modelarea propagării căldurii în sistemele de răcire. • Să dimensioneze corect sistemele de tip radiator termic.

4. Cuprins

5. Cuprins

6. Fundamente • Într-un dispozitiv de putere sursa de căldură este reprezentată de structura semiconductoare. • Rolul sistemelor de răcire • Echilibru termic Q ambiant TA TC capsulă ambiant TJ ambiant traseu cupru joncțiune

7. Fundamente • Ambalare termică: Scenariul I mediul ambiant TA TC mediul ambiant capsulă TJ traseu cupru joncțiune • TA • TC • Tj • U sau • I • P 

8. Fundamente • Ambalare termică: Scenariul II mediul ambiant TA TC mediul ambiant capsulă TJ traseu cupru joncțiune • În funcționareU sau • I • P  • Tj

9. Fundamente • Ambalare termică: Scenariul I • TA • TC • Tj • U sau • I • P  • În funcționareU sau • I • P  • Tj Scenariul II

10. Fenomene fizice în transferul căldurii

11. Fenomene fizice în transferul căldurii

12. Fenomenul de conducție termică • Q [w] • K [W/m∙°C] • Ac [m2] • ∆T=T2-T1[°C] Ac Q Q T2 T1 ∆x[m]

13. Conductivitatea termică

14. Fenomene fizice în transferul căldurii

15. Fenomene fizice în transferul căldurii

16. Fenomenul de convecție termică Q T2 • Q [w] • hc [W/m∙°C] • AS [m2] • ∆T=T1-T2[°C] ambiant T1 ambiant fluid în mișcare

17. Coeficientul de transfer prin convecție naturală Q T2 ambiant T1 ambiant fluid în mișcare

18. Coeficientul de transfer prin convecție forțată ambiant VS. ambiant T1 fluid în mișcareforțată fluid în mișcarenaturală

19. Fenomene fizice în transferul căldurii

20. Fenomene fizice în transferul căldurii

21. Fenomenul de radiație termică Thermal IR warmer cooler Near -IR Mid -IR Far -IR unde electromagnetice fotoni în mișcare Q T2 T1

22. Fenomenul de radiație termică • Q [w] • 0 ≤ ε≤ 1 • σ=5,67∙10-8 W/m2∙K4 • 0≤F1,2≤1 • A [m2] • T1, T2[°C] unde electromagnetice fotoni în mișcare Q T2 T1

23. Emisivitatea suprafețelor, ε

24. Factorul de transfer F1,2

25. Complexitatea fenomenelor de răcire • Combinarea efectului fenomenelor de răcire Radiație termică Convecție Conducție

26. Complexitatea fenomenelor de răcire • Combinarea efectului fenomenelor de răcire • Efectul altitudinii în diminuarea transferului de căldură

27. Fenomene fizice în transferul căldurii

28. Fenomene fizice în transferul căldurii

29. Fenomene fizice în cazul utilizării lichidelor de răcire • În cazul fazei lichide – transport de masă • În cazul fazei gazoase – convecție • Transformări de fază: • Vaporizare – endotermă • Condensare – exotermă • Proprietățile lichidelor utilizate în procesul de răcire

30. Cuprins

31. Cuprins

32. Sisteme de răcire Răcire unilaterală Răcire bilaterală

33. Răcire cu radiator • Suprafața • Eficiența • Aripioare

34. Răcirea cu tub termic

35. Răcire cu tub termic

36. Răcire cu tub termic

37. Răcire cu tub termic

38. Răcire cu tub termic

39. Răcire cu tub termic

40. Răcire cu tub termic

41. Răcire cu tub termic

42. Cuprins

43. Cuprins

44. Modelarea sistemelor de răcire în regim staționar – Rezistențe termice • – caracterizează global transferul termic între radiator și mediul ambiant. • În regim termic staționar puterea disipată este egală cu căldura evacuată.

45. Modelarea sistemelor de răcire în regim staționar – Rezistențe termice • – caracterizează global transferul termic între joncțiune și capsulă. • – caracterizează global transferul termic între capsulă și radiator.

46. Modelarea sistemelor de răcire în regim staționar – Circuitul termic echivalent • Legea lui Ohm termică • Corespondențe între mărimi electrice și termice

47. Modelarea sistemelor de răcire în regim staționar – Circuitul termic echivalent • Circuite termice TA TA TC TC TJ TJ TC TC TJ TJ TA TA

48. Modelarea sistemelor de răcire în regim staționar – Circuitul termic echivalent • Circuite termice TA TA TC TC TJ TJ TC TC TJ TJ TA TA TC TC TR TR TA TA TJ TJ TR TR TC TC TJ TJ TA TA

49. Cuprins

50. Cuprins