Динамо-машины  Конструкции радиаторов, полупроводниковые диоды 

1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16

Число ребер радиатора находится в прямой связи с его габаритами. Увеличение числа ребер на поверхности неизменных размеров не может привести к увеличению рассеиваемой мощности, так как уменьшение расстояния между ними приводит к увеличению температуры среды между ребрами. При этом уменьшается теплоотдача конвекцией и излучением.

Зависимость рассеиваемой радиатором мощности от числа ребер показана на рис. 20. Здесь по оси абсцисс отложены отношения площадей сребренной So и неоребренной S поверхностей, а по оси ординат - отношения мощностей, рассеиваемых сребренной Pq и неоребренной Р поверхностей при tg-tc =20 deg;С. Из графика видно, что с увеличением числа ребер (с ростом So /S) рассеиваемая радиатором мощность сначала растет, а затем падает.

Для ребер существует зависимость расстояния между ребрами b от их числа п

So Л , L-пЪ

2h п-1

При необходимости определить мощность, которую способен рассеять радиатор с заданными геометрическими размерами, следует найти величины каждой из поверхностей теплообмена Si, S2, S3, S4 и S5 (см. рис. 19):

Si-(n-l)6/; S2 - 2 ( laquo; - 1) Л 1; S3 = 2 Л /; S = п о (/ + 2/г) + 2 (Я- h) L; Sb = Ll.

Зная коэффициент теплоотдачи а для каждой i-ii поверхности, легко определить рассеиваемую ею мощность по формуле

Pi = йр. с Si.

При этом суммарная мощность равна;

Общ = Рп + Pi2 + -.-+ Pin-

При расчете штырькового радиатора принимается, что все тепло, которое необходимо отвести от полупроводникового прибора, рассеивается штырями.

Теплоотдача штыря переменной толщины равна:

Ршт = 1.14 бр. с th (Ро Л) Y а a\f , вт,

где а - коэффициент теплоотдачи, вт/{м- deg;С); h - высота штыря (рис. 21, а), м; и-периметр поперечного сечения штыря (среднего по высоте), м; f - площадь поперечного сечения штыря (среднего по высоте), м; Ро - коэффициент:

h = l/-1; Лэкв = 2-1/ 3 (рис. 21, а);

Я - коэффициент теплопроводности материала радиатора, вт/{М deg;С).

Для штырей, имеющих форму стержней постоянной толщины, из формулы исключается коэффициент 1,14.

Для штырькового радиатора величина бр. с связана со средней температурой окружающего воздуха равенством

. с+(.-3) Up. с = ts ------.

Формула верна для естественной конвекции воздуха. Общее количество штырей радиатора равно:

Площадь радиаторной плиты определяется из выражения

5пл = п Sjip ,

где S-i площадь одного заштрихованного квадрата (рис. 21,6), м; 5пр - площадь, занимаемая полупр@водник copy;вым прибором на радиаторе, л/*.

Рис. 21. Деталь штырькового радиатора. 1---штырь; б-расположение штырей на пластине.

Из конструктивных соображений размеры радиаторной пласти-in.t для штырькового радиатора не должны превышать 150X150 мм, а высота штыря 40 мм.

При ограниченном объеме радиоэлектронного устройства, в котором устанавливается штырьковый радиатор, рекомендуется произвести уточняющий расчет радиатора с учетом поверхностей, не занятых штырямИ.

Следует отметить, что оребрение радиаторов следует применять при мощностях рассеяния больше 5 ет и температуре окружающей среды выше 60-70 deg;С. При расчетах следует принимать следующие оптимальные размеры сребренных радиаторов: толщина основаи1ИЯ / = 3-5 мм; высота ребер /i=10-40 мм. толщина ребер 6=1,5 н-3 мм; расстояние между ребрами 6 = 7-10 мм.

Для обеспечения равномерного нагрева радиатора его длину и ширину целесообразно выбирать близкими по величине.

Глава третья ИЗГОТОВЛЕНИЕ РАДИАТОРОВ

Материалы для радиаторов

Радиаторы для полупроводниковых приборов могут быть изготовлены из стали, меди, алюминия и его сплавов, магниевых сплавов и т. п.

Одними из наиболее распространенных материалов, применяемых для изготовления радиаторов, являются алюминии и его сплавы. Простота и легкость обработки, возможность наносить химическим и электрохимическим путем защитные покрытия, высокая теплопроводность (табл. 10) и ряд других достоинств обусловили широкое применение алюминия и его сплавов для изготовления радиаторов.

Таблица 10 Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов

В зависимости от количества примесей различают несколько марок алюминия. Наиболее распространенные из них АВОООО, АВООО, АВОО. АВО, АОО, АО, AI, А2 и A3. Алюминий первых пяти марок применяется для изготовления алюминиевых сплавов, а также для их плакирования. Алюминий последних четырех марок обладает высокой пластичностью, хорошо обрабатывается и может применяться для изготовления радиаторов методами клепки и пайки.

Наиболее распространенными сплавами алюминия являются АЛ1, АЛ2, АЛ4. АЛ5, АЛ8, АЛ 12, АК2 АК4, АКб и АК8.

Широко известны сплавы алюминия с медью (дюралюминий. Наиболее типичным среди них является сплав Д1. К этой же группе относятся сплавы Д6 и Д16, обладаюид,ие более высокой прочностью, чем сплав Д1.

Для изготовления радиаторов применяются медь и ее сплавы. Медь обладает наивысшей после серебра теплопроводностью. Следует отметить, что чистая медь довольно дорога, поэтому применять ее для изготовления радиаторов нужно только в исключительных случаях.

Сплавы меди с оловом и легирующими присадками именуются бронзами. В зависимости от легирующих элементов бронзы носят специальные названия: алюминиевая бронза, фосфористая бронза и Др.