Potencia

DISIPADORES DE CALOR
Introducción.- Las potencias manejadas por los dispositivos semiconductores, transistores,
TRIAC, MOSFET, Reguladores de tensión, etc., es en muchos casos de una magnitud
considerable. El tamaño de tales dispositivos es muy pequeño y ello dificulta la adecuada
disipación de energía en forma de calor por efecto Joule.
Si la temperatura aumenta puede alcanzar valoresdestructivos, produciéndose ruptura
térmica, inutilizando el dispositivo permanentemente. Cuando la potencia a disipar es pequeña
los dispositivos disipan el calor directamente a través de su encapsulado al ambiente. En los
dispositivos de más potencia, la superficie del encapsulado no es suficiente y se requiere la
utilización de un adecuado DISIPADOR DE CALOR.

Propagación de la energíacalorífica.
La propagación se realiza de tres formas: radiación, convección y conducción.
Radiación: La radiación puede propagarse a través del vacío y no necesita de material sólido
como medio.
Convección: Es un fenómeno que atañe a fluidos, tales como el aire o el agua. Favorece la
propagación del calor en estos cuerpos, que son de por sí muy buenos aislantes térmicos. Un
cuerpo caliente sumergidoen aire, hace que las capas próximas al mismo se calienten, lo que a
su vez ocasiona una disminución de su densidad, y por esto se desplazará esta masa de aire
caliente hacia estratos más elevados dentro del recinto. Inmediatamente, el "hueco" que ha
dejado este aire es ocupado por aire más frío, y así se repite el ciclo, generando corrientes
convectivas que facilitan el flujo térmico. Estemismo fenómeno se da en el agua, o cualquier
líquido o gas.

Conducción: Se manifiesta principalmente en sólidos.
En general los buenos conductores eléctricos son también buenos conductores térmicos, por
ello la elección de aluminio como material para disipadores responde a este concepto y si bien
técnicamente podría utilizarse un mejor conductor como el cobre (oro, platino), las razoneseconómicas lo imposibilitan.
En la disipación de calor de los semiconductores observamos fenómenos principalmente
asociados a la convección y conducción.

Analogía térmica y eléctrica: Se puede establecer una correspondencia entre la Ley de
Ohm y la propagación térmica mediante la siguiente tabla de equivalencias:
analogía térmica - Ley de Ohm
intensidad ( I )
Potencia Disipada
Pd ( Watts )tensión ( V )
temperatura T (°C )
resistencia ( R )
Resistencia
térmica R (°C/W )
V = IR
T = Pd.R
Las unidades son W (Watts), T (ºC, grados Celsius o Centígrados) y R (ºC/W)

Profesor Eduardo Omar Buscarini

1

Pd =
Tj - Ta
.
(Rjc + Rcd + Rda)
Tj
Ta
Rjc
Rcd
Rda

= temperatura de la Juntura
= temperatura ambiente
= resistencia térmica Juntura-carcaza
= resistenciatérmica carcaza-disipador
= resistencia térmica disipador-ambiente

La asociación de resistencias térmicas es igual que la asociación de resistencias. En serie,
sumamos los valores de cada R, de manera que la resistencia térmica equivalente es mayor
que cada una de las resistencias por separado. Lógicamente, cuanto mayor es la resistencia
térmica, mayor dificultad para el flujo de calor.

Cálculodel disipador
Calcular un disipador se resume a obtener el valor de Rda en (°C/W) y para ello necesitamos
despejarlo de la fórmula anterior

Pd =

Queda

Eduardo O. Buscarini

Tj - Ta
.
(Rjc + Rcd + Rda)

Rda = ( Tj - Ta) Rjc - Rcd
Pd

2

Una vez despejada Rda necesitamos obtener los datos de los restantes parámetros de la
fórmula
Tj= La provee el fabricante del ComponenteSi no disponemos de estos datos, podemos tomar
como Tj = 135 º
Ta= La temperatura ambiente debe ser considerada en base a la realidad de uso del equipo,
por ej no es lógico una Ta de 25° en un dispositivo que se utilizará dentro de un automóvil.
Rjc= La provee el fabricante del Componente, depende del encapsulado y también hay tablas
bastantes aproximadas para determinarla
Rcd= Se...