Disipador de calor

SELECCIÓN Y DISEÑO DE UN DISIPADOR DE CALOR PARA EL TIP-31
Mauricio Iza1 Febrero 2010

Resumen
En general los circuitos de potencia, algunos transistores y en este caso el transistor TIP-31 requieren conducir corrientes del orden de los amperios y disipar potencias de varios Watts, y difieren en su estructura física, paquetes y especificaciones con respecto a los elementos de pequeña señal.Un cuerpo que conduce una corriente eléctrica pierde parte de energía en forma de calor por el efecto Joule. En el caso de los semiconductores, esto se presenta principalmente en las uniones PN. En el caso de los transistores que trabajan con motores existe una alta posibilidad de falla del sistema por sobrecalentamiento del transistor, por lo que en el presente artículo tendremos un especialinterés en explicar un método para reducir estas fallas mediante el diseño de un disipador de calor. Con el aumento de la disipación de calor de los dispositivos electrónicos, el control térmico se convierte en el mayor y más importante elemento de diseño de productos electrónicos. Tanto el rendimiento de la fiabilidad y la esperanza de vida de los equipos electrónicos están inversamente relacionadoscon la temperatura de los componentes del equipo. La relación entre la fiabilidad y la temperatura de funcionamiento de un dispositivo de semiconductores de silicio muestra que una reducción de la temperatura corresponde a un aumento exponencial de la fiabilidad y la esperanza de vida del dispositivo. Por tanto, larga vida y un rendimiento fiable de un componente puede
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lograrse de maneraefectiva con control de la temperatura de funcionamiento del dispositivo dentro de los límites establecidos por los ingenieros de diseño de dispositivos. Los disipadores de calor son dispositivos que mejoran la evacuación del calor de una superficie caliente mediante la convección, para el siguiente análisis, el aire se supone que es el líquido de refrigeración. En la mayoría de los casos, latransferencia de calor a través de la interfaz entre la superficie solida y el líquido de refrigeración del aire es la eficiencia dentro del sistema, y la interfaz aire-solido representa la mayor barrera para la disipación del calor. Un disipador de calor esta en función principalmente del aumento de la superficie que está en contacto directo con el refrigerante. Esto permite que más calor se disipe y porlo tanto se reduzca la temperatura por debajo de la temperatura máxima admisible especificada por el fabricante del dispositivo.

Palabras Clave
Circuito Térmico, rendimiento óptimo, vida útil, propagación de calor, resistencia térmica, máxima potencia disipable, disipador de calor, análisis por elementos finitos, diseño de disipador de calor.

Abstract
In general the power circuits, andsome transistors in this case the transistor TIP-31 require drive currents of the order of amperes and dissipate several Watts

Filiacion del Autor Mauricio Iza, procedencia Quito-Ecuador, Estudiante de VI nivel de Ingeniería Mecatrónica de la Escuela Politécnica del Ejército. E-mail: dosantosmfic@hotmail.com Telf: 087800848

[IZA, M/SELECCIÓN Y DISEÑO DE UN DISIPADOR DE CALOR PARA EL TIP-31]Febrero de 2010
powers, and differ in their physical structure, package and specification for small items signal. A body that conducts an electric current loses some energy as heat by the Joule effect. In the case of semiconductors, this occurs mainly in the PN junctions. In the case of transistors that work with engines there is a high possibility of system failure due to overheating of thetransistor, so in this article we will have a special interest in explaining a method to reduce these failures by designing a heat sink. The heat sinks are devices that enhance heat dissipation from a hot surface by convection, for the following analysis, the air is supposed to coolant. In most cases, the heat transfer through the interface between solid surface and air coolant is efficiency within...