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UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas FEEC – Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potência Prof. Dr. Roberto de Toledo Assumpção EM423 - Turma A 1º Semestre 2010 Grupo 10 Lucas Martins Guido RA 071580 Lucas de Oliveira Falleiros Calemes RA 074186 Carina Marconi Germer RA 086305 Eduardo Hamaguchi Dias RA 081205

Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potênciaassump/Projetos/2010/g10(1).pdf · Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento

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Page 1: Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potênciaassump/Projetos/2010/g10(1).pdf · Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento

UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas

FEEC – Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Componentes Dissipativos para

Semicondutores de Potência

Prof. Dr. Roberto de Toledo Assumpção

EM423 - Turma A

1º Semestre 2010

Grupo 10

Lucas Martins Guido RA 071580

Lucas de Oliveira Falleiros Calemes RA 074186

Carina Marconi Germer RA 086305

Eduardo Hamaguchi Dias RA 081205

Page 2: Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potênciaassump/Projetos/2010/g10(1).pdf · Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento

Introdução

Assim como todo sistema em engenharia, um circuito eletrônico manuseia energia. A quantidade

de energia envolvida e as condições nas quais ela é utilizada caracterizam se um sistema é ou não de

potência.

A eletrônica convencional utiliza elementos de circuito e técnicas de implementação para carregar

informação na forma de energia elétrica. O objetivo da implementação é lidar com informação, seja ela na

forma de ondas analógicas ou em bits. A eletrônica de potência utiliza os mesmos recursos porém a

finalidade dos seus sistemas é diferente, visando não mais carregar informação, mas sim carregar energia.

Essa divisão parece muito clara, porém nos dias atuais dificilmente esses ramos distintos da

eletrônicas são encontrados separadamente, mesmo em sistemas de “muito alta potência”.

Os modelos ideais para circuitos não levam em conta perdas dissipativas, principalmente para

elementos de chaveamento e bloqueio (transistores, diodos, tiristores, etc). Nas implementações reais, no

entanto, dissipação (perdas) são reais e perigosas, tendo que ser consideradas e minimizadas. Grande parte

da energia dissipada em um circuito eletrônico se dá na forma de calor, que tem de ser retirado dos

componentes para que os mesmos não passem a trabalhar fora da sua faixa de temperatura segura, o que

pode até mesmo danificar permanentemente o circuito.

Esse trabalho visa o estudo de elementos dissipativos para semicondutores de potência, mas outras

aplicações e casos serão citados para enriquecer a exposição do assunto. O objetivo desses componentes é

retirar o calor dos componentes eletrônicos, a fim fazer a manutenção térmica dos componentes.

Como o objetivo desse trabalho é fornecer informação para diversas áreas da engenharia, não

entraremos no mérito de questões muito restritas à engenharia elétrica. Assim, citaremos apenas os

transistores, não mencionando diodos e tiristores, que são componentes mais restritos. Os transistores, por

sua vez, são conhecidos (mesmo que misticamente) por grande parte dos engenheiros.

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O Transistor

O transistor é certamente o componente eletrônico

se que anualmente sejam produzidos 10^19 transistores por ano, um número que só tende a crescer. Sua

aplicabilidade é fundamental para o desenvolvimento de todas as aplicações eletrônicas existentes, sendo o

transistor a base de construção das portas lógicas, que por sua vez são base para toda produção digital.

Os transistores também exercem papel fundamental na eletrônica de potência, quase sempre

sendo usados como chaves, ou seja, operam em curto ou em bloquei

ou impedindo-o por completo.

Existem várias tecnologias para transistores, sendo as três principais:

BJT (bipolar junction transistor) : São os primeiros transistores a serem usados em larga escala.

Devido à sua velocidade limitada e perdas relativamente altas para os requisitos atuais, os BJT atualmente

são utilizados em aplicações simples e para baixo custo, onde performance e rendimento não são

requisitos.

MOSFET (metal oxid silicium field effect transistor) : São

conseguem implementá-los em nanômetros (atualmente 32nm, em 2010). Devido sua performance elevada

em aplicações para chaveamento extremamente rápido em baixas potências, essa é a tecnologia de

transistores predominante no mundo digital.

IGBTs (insulated gate bipolar transistor) : Os IGBTs, para aplicações de chaveamento em potência

elevada (como as de eletrônica de potência), combinam os pontos fortes dos BJT e dos MOSFET. Assim, essa

tecnologia se tornou um padrão par

1 O Transistor como Chave

Os transistores podem operar basicamente como amplificadores e como chaves. Para facilidade de

compreensão da dissipação de potência, abordaremos aqui os transistores operando como chaves.

Idealmente um transistor deveria se comportar como um fio quando em condução, e como um

“pedaço de borracha” quando em bloqueio. Idealmente, essa transição é instantânea. Na prática, nenhum

desses dois requisitos é verdade.

Na figura seguinte, a problemática da

Figura 1: Tensão e corrente no chaveamento do Transistor

O transistor é certamente o componente eletrônico produzido em maior escala no planeta. Estima

se que anualmente sejam produzidos 10^19 transistores por ano, um número que só tende a crescer. Sua

aplicabilidade é fundamental para o desenvolvimento de todas as aplicações eletrônicas existentes, sendo o

nsistor a base de construção das portas lógicas, que por sua vez são base para toda produção digital.

Os transistores também exercem papel fundamental na eletrônica de potência, quase sempre

sendo usados como chaves, ou seja, operam em curto ou em bloqueio, permitindo fluxo total de corrente

Existem várias tecnologias para transistores, sendo as três principais:

BJT (bipolar junction transistor) : São os primeiros transistores a serem usados em larga escala.

cidade limitada e perdas relativamente altas para os requisitos atuais, os BJT atualmente

são utilizados em aplicações simples e para baixo custo, onde performance e rendimento não são

MOSFET (metal oxid silicium field effect transistor) : São muito versáteis e tecnologias atuais

los em nanômetros (atualmente 32nm, em 2010). Devido sua performance elevada

em aplicações para chaveamento extremamente rápido em baixas potências, essa é a tecnologia de

no mundo digital.

IGBTs (insulated gate bipolar transistor) : Os IGBTs, para aplicações de chaveamento em potência

elevada (como as de eletrônica de potência), combinam os pontos fortes dos BJT e dos MOSFET. Assim, essa

tecnologia se tornou um padrão para acionamentos de potência.

O Transistor como Chave

Os transistores podem operar basicamente como amplificadores e como chaves. Para facilidade de

compreensão da dissipação de potência, abordaremos aqui os transistores operando como chaves.

nte um transistor deveria se comportar como um fio quando em condução, e como um

“pedaço de borracha” quando em bloqueio. Idealmente, essa transição é instantânea. Na prática, nenhum

Na figura seguinte, a problemática da dissipação de potência no chaveamento pode ser observada:

Figura 1: Tensão e corrente no chaveamento do Transistor

produzido em maior escala no planeta. Estima-

se que anualmente sejam produzidos 10^19 transistores por ano, um número que só tende a crescer. Sua

aplicabilidade é fundamental para o desenvolvimento de todas as aplicações eletrônicas existentes, sendo o

nsistor a base de construção das portas lógicas, que por sua vez são base para toda produção digital.

Os transistores também exercem papel fundamental na eletrônica de potência, quase sempre

o, permitindo fluxo total de corrente

BJT (bipolar junction transistor) : São os primeiros transistores a serem usados em larga escala.

cidade limitada e perdas relativamente altas para os requisitos atuais, os BJT atualmente

são utilizados em aplicações simples e para baixo custo, onde performance e rendimento não são

muito versáteis e tecnologias atuais

los em nanômetros (atualmente 32nm, em 2010). Devido sua performance elevada

em aplicações para chaveamento extremamente rápido em baixas potências, essa é a tecnologia de

IGBTs (insulated gate bipolar transistor) : Os IGBTs, para aplicações de chaveamento em potência

elevada (como as de eletrônica de potência), combinam os pontos fortes dos BJT e dos MOSFET. Assim, essa

Os transistores podem operar basicamente como amplificadores e como chaves. Para facilidade de

compreensão da dissipação de potência, abordaremos aqui os transistores operando como chaves.

nte um transistor deveria se comportar como um fio quando em condução, e como um

“pedaço de borracha” quando em bloqueio. Idealmente, essa transição é instantânea. Na prática, nenhum

dissipação de potência no chaveamento pode ser observada:

Page 4: Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potênciaassump/Projetos/2010/g10(1).pdf · Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento

Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento em

que ocorre o chaveamento, ou seja, no iní

se anule, ou seja, durante um curto intervalo de tempo há corrente e tensão sobre o transistor. Temos

também que, segundo a lei de Joule, P=V*i. Assim, podemos concluir que durante o chaveamento

potência no transistor. Se existe potência por um dado tempo, e E = int(p)dt, essa energia é dissipada no

transistor, quase que inteiramente na forma de calor.

Esse efeito pode ser minimizado e existem técnicas que melhoram muito essa performance,

ela existe e deve ser considerada. A miniaturização dos transistores, por exemplo, é uma medida para que

esse chaveamento possa ser mais rápido e gerar menos perdas dissipativas.

Esse assunto é longo e tira o sono de muitos eletricistas desde a inv

Labs. O fundamental aqui é entender que: Se há chaveamento, há perda. Se há perda, há calor presente. Se

há calor presente, é necessário retirá

2 Lidando com o calor produzido no

Na parte anterior foi mostrado como ocorre o aquecimento de um transistor operando como chave.

O objetivo agora é mostrar o quão necessário é eliminar esse calor do componente.

Não faz parte do escopo desse trabalho demonstrar como se dimen

mas será exposto quão necessário é realizar esse estudo.

Na imagem abaixo (térmica) pode

semicondutor simples. Essa proporção é ainda mais brutal em semicondutores de

Figura 2: Imagem térmica de um processador de sinais

Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento em

que ocorre o chaveamento, ou seja, no início de tSW(ON) a corrente começa a crescer antes que a tensão

se anule, ou seja, durante um curto intervalo de tempo há corrente e tensão sobre o transistor. Temos

também que, segundo a lei de Joule, P=V*i. Assim, podemos concluir que durante o chaveamento

potência no transistor. Se existe potência por um dado tempo, e E = int(p)dt, essa energia é dissipada no

transistor, quase que inteiramente na forma de calor.

Esse efeito pode ser minimizado e existem técnicas que melhoram muito essa performance,

ela existe e deve ser considerada. A miniaturização dos transistores, por exemplo, é uma medida para que

esse chaveamento possa ser mais rápido e gerar menos perdas dissipativas.

Esse assunto é longo e tira o sono de muitos eletricistas desde a invenção do transistor no Bell's

Labs. O fundamental aqui é entender que: Se há chaveamento, há perda. Se há perda, há calor presente. Se

há calor presente, é necessário retirá-lo. Aqui entram os elementos dissipativos.

Lidando com o calor produzido no chaveamento

Na parte anterior foi mostrado como ocorre o aquecimento de um transistor operando como chave.

O objetivo agora é mostrar o quão necessário é eliminar esse calor do componente.

Não faz parte do escopo desse trabalho demonstrar como se dimensiona o elemento dissipativo,

mas será exposto quão necessário é realizar esse estudo.

Na imagem abaixo (térmica) pode-se ter uma noção da intensidade do calor produzido por um

semicondutor simples. Essa proporção é ainda mais brutal em semicondutores de potência.

Figura 2: Imagem térmica de um processador de sinais

Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento em

cio de tSW(ON) a corrente começa a crescer antes que a tensão

se anule, ou seja, durante um curto intervalo de tempo há corrente e tensão sobre o transistor. Temos

também que, segundo a lei de Joule, P=V*i. Assim, podemos concluir que durante o chaveamento existe

potência no transistor. Se existe potência por um dado tempo, e E = int(p)dt, essa energia é dissipada no

Esse efeito pode ser minimizado e existem técnicas que melhoram muito essa performance, porém

ela existe e deve ser considerada. A miniaturização dos transistores, por exemplo, é uma medida para que

enção do transistor no Bell's

Labs. O fundamental aqui é entender que: Se há chaveamento, há perda. Se há perda, há calor presente. Se

Na parte anterior foi mostrado como ocorre o aquecimento de um transistor operando como chave.

siona o elemento dissipativo,

se ter uma noção da intensidade do calor produzido por um

potência.

Page 5: Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potênciaassump/Projetos/2010/g10(1).pdf · Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento

A imagem que segue é a cópia exata da primeira página do manual de especificação de um IGBT.

Podemos observar que grande parte das especificações iniciais são térmicas, além do que as

informações de corrente e tensão serem fornecidas todas a uma dada temperatura. Isso sugere (e de fato é

verdade) que a temperatura muda consideravelmente as características de oper

A forma com que o transistor é colocado no circuito (o termo usado para isso é polarização do

transistor) pode torná-lo operacionalmente menos sensível à variação térmica, porém estruturalmente ele

ainda pode ser danificado. Observa

de 150ºC. Além de o fabricante não garantir seu funcionamento em temperaturas superiores a essa, a

chance do transistor “queimar” é alta.

Dado essa necessidade de proteção térmica, o fabric

“características térmicas” do transistor, fundamentais para o cálculo dos dissipadores.

Figura 3: Primeira página do manual de especificação do FGA50N

A imagem que segue é a cópia exata da primeira página do manual de especificação de um IGBT.

que grande parte das especificações iniciais são térmicas, além do que as

informações de corrente e tensão serem fornecidas todas a uma dada temperatura. Isso sugere (e de fato é

verdade) que a temperatura muda consideravelmente as características de operação de um transistor.

A forma com que o transistor é colocado no circuito (o termo usado para isso é polarização do

lo operacionalmente menos sensível à variação térmica, porém estruturalmente ele

ainda pode ser danificado. Observamos que para o IGBT em questão a temperatura de operação máxima é

de 150ºC. Além de o fabricante não garantir seu funcionamento em temperaturas superiores a essa, a

chance do transistor “queimar” é alta.

Dado essa necessidade de proteção térmica, o fabricante fornece dados conhecidos como

“características térmicas” do transistor, fundamentais para o cálculo dos dissipadores.

Figura 3: Primeira página do manual de especificação do FGA50N

A imagem que segue é a cópia exata da primeira página do manual de especificação de um IGBT.

que grande parte das especificações iniciais são térmicas, além do que as

informações de corrente e tensão serem fornecidas todas a uma dada temperatura. Isso sugere (e de fato é

ação de um transistor.

A forma com que o transistor é colocado no circuito (o termo usado para isso é polarização do

lo operacionalmente menos sensível à variação térmica, porém estruturalmente ele

mos que para o IGBT em questão a temperatura de operação máxima é

de 150ºC. Além de o fabricante não garantir seu funcionamento em temperaturas superiores a essa, a

ante fornece dados conhecidos como

“características térmicas” do transistor, fundamentais para o cálculo dos dissipadores.

Figura 3: Primeira página do manual de especificação do FGA50N

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Os Elementos Dissipativos

Procurando desenvolver dissipadores para retirar o calor dos componentes, diversas técnicas e

materiais são utilizados.

O encapsulamento escolhido para o transistor é considerado em relação ao tipo de aplicação.

Quanto mais potência, maior é a área oferecida pelo componente para que seja feito contato com um

dissipador de calor, por exemplo. Encapsulamentos

que o dissipador seja parafusado, e os terminais do componente são mais resistentes para que ele suporte

o peso do alumínio, caso esse seja o material escolhido.

A imagem que segue são os encapsulamentos m

Podemos observar que existe uma preocupação com relação à presença de parafusos para fixação

do dissipador. Fisicamente, os transistores tem na parte de trás um con

mais a condução térmica.

A escolha do material de que será feito o dissipador é fundamental. Aqui existe um compromisso

entre qualidade de condução térmica e custo.

Figura 4: Encapsulamentos usuais para semicondutores de poucos terminais

Os Elementos Dissipativos

Procurando desenvolver dissipadores para retirar o calor dos componentes, diversas técnicas e

O encapsulamento escolhido para o transistor é considerado em relação ao tipo de aplicação.

Quanto mais potência, maior é a área oferecida pelo componente para que seja feito contato com um

dissipador de calor, por exemplo. Encapsulamentos de maior potência já oferecem até mesmo um furo para

que o dissipador seja parafusado, e os terminais do componente são mais resistentes para que ele suporte

o peso do alumínio, caso esse seja o material escolhido.

os encapsulamentos mais comuns:

Podemos observar que existe uma preocupação com relação à presença de parafusos para fixação

do dissipador. Fisicamente, os transistores tem na parte de trás um contato metálico para facilitar ainda

A escolha do material de que será feito o dissipador é fundamental. Aqui existe um compromisso

entre qualidade de condução térmica e custo.

Figura 4: Encapsulamentos usuais para semicondutores de poucos terminais

Procurando desenvolver dissipadores para retirar o calor dos componentes, diversas técnicas e

O encapsulamento escolhido para o transistor é considerado em relação ao tipo de aplicação.

Quanto mais potência, maior é a área oferecida pelo componente para que seja feito contato com um

de maior potência já oferecem até mesmo um furo para

que o dissipador seja parafusado, e os terminais do componente são mais resistentes para que ele suporte

Podemos observar que existe uma preocupação com relação à presença de parafusos para fixação

tato metálico para facilitar ainda

A escolha do material de que será feito o dissipador é fundamental. Aqui existe um compromisso

Figura 4: Encapsulamentos usuais para semicondutores de poucos terminais

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A capacidade de um dissipador em retirar

Iw= G*(TD-TA) onde G=κ (A/l)

Sendo,

Iw: fluxo de calor

G: Coeficiente de condutividade térmica

κ: capacidade térmica do material

A: área de superfície do dissipador por onde flui calor do dissipador para

l: área por onde flui calor do componente para o dissipador

TD: temperatura máxima aceita para o componente

TA: temperatura ambiente

Dadas essas condições, para componentes nas mesmas condições, a eficiência térmica é dada pelo

material. Segue então uma comparação entre a qualidade dos materiais como dissipadores de calor.

Desses materiais, o mais comum nas aplicações usuais é o alumínio. Alguns dissipadores colocam

núcleos de cobre e então os envolvem em alumínio, a fim de aumentar a eficiência térmica sem tornar o

custo inviável. Para aplicações computacionais existem dissipadores de cobre puro.

Outra técnica, bastante empregada em transformadores, é submergir o componente e

técnica não se aplica à diretamente à transistores, mas submergir ou colocar dutos de água dentro do

dissipador são técnicas utilizadas quando apenas um dissipador passivo não é o suficiente. Esse tipo de

dissipação onde existe dinâmica de alg

semicondutores para processamento, como em computadores.

Outra forma de contribuir com a dissipação são os dutos de calor (heatpipes). Esses geralmente são

feitos de cobre, e servem para levar o

peso que o componente suporta e distribui o calor espacialmente de uma forma mais eficiente.

No final deste trabalho, na parte Anexos, há diversas imagens de dissipadores.

Figura 5: Qualidade dos materiais como dissipadores de calor

A capacidade de um dissipador em retirar calor pode ser aproximada pela equação que segue:

TA) onde G=κ (A/l)

G: Coeficiente de condutividade térmica

A: área de superfície do dissipador por onde flui calor do dissipador para o ambiente

l: área por onde flui calor do componente para o dissipador

TD: temperatura máxima aceita para o componente

Dadas essas condições, para componentes nas mesmas condições, a eficiência térmica é dada pelo

então uma comparação entre a qualidade dos materiais como dissipadores de calor.

Desses materiais, o mais comum nas aplicações usuais é o alumínio. Alguns dissipadores colocam

cobre e então os envolvem em alumínio, a fim de aumentar a eficiência térmica sem tornar o

Para aplicações computacionais existem dissipadores de cobre puro.

Outra técnica, bastante empregada em transformadores, é submergir o componente e

técnica não se aplica à diretamente à transistores, mas submergir ou colocar dutos de água dentro do

dissipador são técnicas utilizadas quando apenas um dissipador passivo não é o suficiente. Esse tipo de

dissipação onde existe dinâmica de algum tipo de fluido é chamada Dissipação Ativa, muito comum em

semicondutores para processamento, como em computadores.

Outra forma de contribuir com a dissipação são os dutos de calor (heatpipes). Esses geralmente são

feitos de cobre, e servem para levar o calor de um dissipador principal para outros dissipadores. Isso alivia o

peso que o componente suporta e distribui o calor espacialmente de uma forma mais eficiente.

No final deste trabalho, na parte Anexos, há diversas imagens de dissipadores.

Figura 5: Qualidade dos materiais como dissipadores de calor

calor pode ser aproximada pela equação que segue:

o ambiente

Dadas essas condições, para componentes nas mesmas condições, a eficiência térmica é dada pelo

então uma comparação entre a qualidade dos materiais como dissipadores de calor.

Desses materiais, o mais comum nas aplicações usuais é o alumínio. Alguns dissipadores colocam

cobre e então os envolvem em alumínio, a fim de aumentar a eficiência térmica sem tornar o

Para aplicações computacionais existem dissipadores de cobre puro.

Outra técnica, bastante empregada em transformadores, é submergir o componente em óleo. Essa

técnica não se aplica à diretamente à transistores, mas submergir ou colocar dutos de água dentro do

dissipador são técnicas utilizadas quando apenas um dissipador passivo não é o suficiente. Esse tipo de

um tipo de fluido é chamada Dissipação Ativa, muito comum em

Outra forma de contribuir com a dissipação são os dutos de calor (heatpipes). Esses geralmente são

calor de um dissipador principal para outros dissipadores. Isso alivia o

peso que o componente suporta e distribui o calor espacialmente de uma forma mais eficiente.

No final deste trabalho, na parte Anexos, há diversas imagens de dissipadores.

Figura 5: Qualidade dos materiais como dissipadores de calor

Page 8: Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potênciaassump/Projetos/2010/g10(1).pdf · Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento

Alguns pontos adicionais a serem considerados

Para que um contato eficiente seja feito entre componente e dissipador, comumente são utilizadas

pastas térmicas. Geralmente são feitas de materiais com prata, o que maximiza a transferência de calor.

Quando temos aplicações de grande potência, os dissipadores costumam ser grandes e pesados.

Isso preciso ser levado em conta pois o componente precisa suportar o peso do dissipador. Por isso medidas

precisas são fornecidas nas especificações do componente.

A imagem que segue é retirada do mesmo IGBT já citado anteriormente.

Para que não haja torque no componente, muitos dissipadores são presos à carcaça da caixa onde o

circuito está inserido, ou até mesmo presos na placa onde o circuito está montado. O local onde o

dissipador fica também deve ser pensado, pois o dissipador deve jogar calor no ambiente e não em outros

componentes.

Figura 6: Especificações do fabricante quanto à construção física do componente

Alguns pontos adicionais a serem considerados

Para que um contato eficiente seja feito entre componente e dissipador, comumente são utilizadas

pastas térmicas. Geralmente são feitas de materiais com prata, o que maximiza a transferência de calor.

Quando temos aplicações de grande potência, os dissipadores costumam ser grandes e pesados.

Isso preciso ser levado em conta pois o componente precisa suportar o peso do dissipador. Por isso medidas

precisas são fornecidas nas especificações do componente.

A imagem que segue é retirada do mesmo IGBT já citado anteriormente.

Para que não haja torque no componente, muitos dissipadores são presos à carcaça da caixa onde o

ircuito está inserido, ou até mesmo presos na placa onde o circuito está montado. O local onde o

dissipador fica também deve ser pensado, pois o dissipador deve jogar calor no ambiente e não em outros

Figura 6: Especificações do fabricante quanto à construção física do componente

Para que um contato eficiente seja feito entre componente e dissipador, comumente são utilizadas

pastas térmicas. Geralmente são feitas de materiais com prata, o que maximiza a transferência de calor.

Quando temos aplicações de grande potência, os dissipadores costumam ser grandes e pesados.

Isso preciso ser levado em conta pois o componente precisa suportar o peso do dissipador. Por isso medidas

Para que não haja torque no componente, muitos dissipadores são presos à carcaça da caixa onde o

ircuito está inserido, ou até mesmo presos na placa onde o circuito está montado. O local onde o

dissipador fica também deve ser pensado, pois o dissipador deve jogar calor no ambiente e não em outros

Figura 6: Especificações do fabricante quanto à construção física do componente

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Conclusão

De forma bastante expositiva a necessidade de dissipadores de calor foi mostrada. A origem do

calor gerado foi explicada sem utilizar termos técnicos pesados, mas foi o suficiente para justificar o

fenômeno presente em todo semicondutor.

A escolha do material e da geometria também deve ser pensada, fazendo com que o projeto dos

elementos dissipativos seja quase um artesanato.

Apesar de trivial, o cuidado com o desenho do dissipador e sua colocação física é fundamental.

Negligenciando esse cuidado o dissipador pode até mesmo quebrar a placa, destruindo a montagem do

sistema.

Enfim, lidar com a manutenção térmica do sistema é uma necessidade intrínseca de sistemas de

potência e o projeto de dissipadores térmicos eficazes são tão importantes quanto a própria construção do

circuito.

Referências Bibliográficas

[1] Rashid, Muhammad H., Power Electronics: Circuits, Devices and Applications, Prentice Hall, 3ed (August 14, 2003)

[2] http://powerelectronics.com/thermal_management/heatsinks/ (acesso em 31/05/2010)

[3] http://powerelectronics.com/thermal_management/heatpipes_spreaders/ (acesso em

31/05/2010)

[4] Pomilio, José Antenor, Apostila de Eletrônica de Potência da Pós-Graduação da FEEC,

01/1998, revisão 07/2009

[5] Krein, Philip T., Elements of Power Electronics, Oxford University Press, 1998

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Anexos

Anexo 1: Transistores com encapsulamento TO

Anexo 2: Transistor com encapsulamento TO

Anexo 1: Transistores com encapsulamento TO-3

montados sobre dissipador

2: Transistor com encapsulamento TO-18 ao lado de um

pequeno dissipador 18 ao lado de um

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Anexo 3: LED sobre dissipador de alumínio, em formato estrela

Anexo 4: Heatpipes em dissipadores de cobre

Anexo 3: LED sobre dissipador de alumínio, em formato estrela

Anexo 4: Heatpipes em dissipadores de cobre

Anexo 3: LED sobre dissipador de alumínio, em formato estrela

Page 12: Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potênciaassump/Projetos/2010/g10(1).pdf · Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento

Anexo 5: Dissipador em cobre puro

Anexo 6: Circuito regulador de tensão com dissipador de calor

Anexo 5: Dissipador em cobre puro

Anexo 6: Circuito regulador de tensão com dissipador de calorAnexo 6: Circuito regulador de tensão com dissipador de calor

Page 13: Componentes Dissipativos para Semicondutores de Potênciaassump/Projetos/2010/g10(1).pdf · Inicialmente temos tensão elevada e nenhuma corrente fluindo pelo transistor. No momento

Anexo 7: Semicondutores em TOAnexo 7: Semicondutores em TO-220 e TO-247 montados sobre

dissipador de alumínio 247 montados sobre