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Semiconductores
DISIPADORES DE CALOR Un disipador de calor como su nombre bien lo dice es un objeto el cual su función principa principall es disipar disipar el calor calor de disposit dispositivo ivos s electró electrónico nicos s los que interna internament mente e contienen semiconductores, dicho en otras palabras el disipador de calor lo que hace principalmente es evitar el calentamiento excesivo o mantener regulada la temperatura de los dispositivos electrónicos tales como computadores o CPUs, celul celulare ares, s, Xbox Xbox 36, 36, entre entre otros otros,, dond donde e dicho dicho objet objeto o evita evita el da!o da!o de estos estos dispositivos electrónicos por el calentamiento del mismo, al evitar el calentamiento exces excesiv ivo o optimi optimi"a "ar# r# el rend rendimi imien ento to del del dispo disposit sitiv ivo$ o$ %os %os disip disipad adore ores s de calor calor usua usualm lmen ente te son de met metal & en su ma& ma&or'a or'a de alu alumi mini nio o debi debido do a que que la conductividad t(rmica del aluminio es notoriamente alta pero no es la m#s alta tambi(n pueden haber de cobre que es a)n m#s alta su conductividad o de oro que es el m#s conductor$ conductor$ %a principal ra"ón de la existencia existencia de los disipadores disipadores de calor es porque un dispositivo electrónico al estar en uso produce calor debido a que siempre que circula corriente el(ctrica por un elemento conductor, se generan unas perdidas de energ'a & potencia la cual se llama efecto *oule donde esta se transforma en calor & as' haciendo que la temperatura se eleve, este calor debe ser disipado con una gran rapide" para as' evitar que la temperatura interna del dispositivo se exceda de lo especificado para cada dispositivo & de esta manera va&a terminando su vida )til o en el peor de los casos da!#ndolo por completo, este calor producido no hace una transferencia r#pida al aire que lo rodea por eso los disipa disipado dore res s suele suelen n ser ser met#l met#lico icos s en su gran gran ma&or' ma&or'a a debid debido o a que que este este material hace con muchas facilidad la transferencia de calor hacia el aire en el que se encuentra$ +l principio fundamental que es usado para los disipadores de calor es la segunda le& de la termodin#mica la que brevemente consiste en que el calor naturalmente siempre va desde una alta temperatura hacia una baja temperatura pero no en sentido contrario dicho de otra manera se tiene disipador de calor el cual est# a una temperatura m#s baja que el dispositivo en el que se va a usar el cual tiene una temperatura bastante alta, al estar en conducción como el calor suele ir al objeto objeto de m#s baja baja temperat temperatura ura regular# regular# la tempera temperatura tura del disposi dispositivo tivo & as' evitara su recalentamiento & as' mismo evitara su da!o$ +xisten tres tipos de transferencia de calor como son la conducción, convección convección & radiación$ +l tipo de transferencia de calor usada por los disipadores de calor es por conducción o conductancia t(rmica la que consiste en la transferencia de calor de los sólidos, que al momento de un cuerpo recibir calor sus mol(culas aumentan su vibración & como consecuencia se chocan con las mol(culas que las rodean & as' haciendo que todas la mol(culas del cuerpo se agiten & as' mismo esta tiene
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su acción contraria que es llamada resistividad t(rmica -th. & con las unidades de /C01 grados Celsius01att.$ 2a& tres tipos de disipadores de calor los cuales son los activos & pasivos, los disipadores activos son aquellos que van de manera mec#nica como los ventiladores que se usan para los procesadores de los computadores, estos tipos de disipadores tienen una gran desventaja debido a que est#n en continuo movimiento & al ser mec#nicos suelen tener m#s porcentaje de da!arse & al romperse puede haber un sobre calentamiento r#pido sobre el dispositivo & en este caso causar graves da!os a los procesadores, tambi(n existe el disipador pasivo estos no son de manera móvil o mec#nica, estos consisten en la absorción del calor emitido por el dispositivo, estos no son tan efectivos como los activos pero su porcentaje para averiarse es menor que el de los activos$ %os disipadores de calor tienen una gran importancia en la electrónica como en procesadores, amplificadores, microprocesadores, entre otros, debido a que si no existieran la vida de los dispositivos electrónicos no ser'a nada duradera & por ende habr'an muchos problemas en cuanto al comercio, un ejemplo claro puede ser el de hace unos cuantos a!os cuando salió el Xbox 36 blanco el cual tuvo bastantes problemas de recalentamiento & estos de daban a conocer por medio de luces rojas, la primera situación se da que empe"ando el Xbox no duraba mucho tiempo prendido & &a entraba en recalentamiento & al enviarlo de nuevo a icrosoft lo que hac'an era simplemente cambiar el disipador & as' lo devolv'an pero el problema segu'a, pero varias personas se dieron cuenta que la consola no ten'a una temperatura fuera de lo normal como para decir que era defecto de f#brica, el verdadero problema era que los disipadores estaban mal dise!ados & no eran suficientes para la consola, una segunda situación de ese mismo problema era que por esa (poca un grupo de ecologistas hicieron aprobar una norma para prohibir ciertos materiales en dispositivos electrónicos & entre esos estaba el plomo, por esto esas consolas que fueron lan"adas para esa (poca debieron usar soldadura sin plomo que m#s el problema que ten'an de recalentamiento las uniones de soldadura se fund'an & se desconectaba todo lo que ten'a soldadura & hacia que la consola definitivamente se da!ara$ 4qu' nos podemos dar cuenta de la enorme importancia que tienen los disipadores de calor & tambi(n el tener un dise!o óptimo & apropiado de los disipadores para el dispositivo espec'fico en el que se va a usar$
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DISEÑO Primero se debe tener en cuenta la temperatura ambiental & la temperatura de unión •
5emperatura de unión la temperatura m#xima a la que el encapsulado la cual ser# dada por el fabricante en su datasheet$
5ambi(n debemos tener en cuenta que no se puede exigir el encapsulado as' m#ximo de temperatura para ello usaremos un factor de seguridad el cual nos dar# un margen de en donde puede trabajar sin esfor"arse al m#ximo, este est# caracteri"ada por la letra 7 Tmax =Tunion∗k
Con la anterior ecuación podemos fijar una constante de temperatura m#xima para continuar con el dise!o del disipador de calor$
Figura1. Ecuación de diseño disipador
5* 5emperatura de unión dada por el fabricante.$ 54 5emperatura ambiente -*C -esistencia t(rmica entre la unión & el encapsulado dada por el fabricante.$ -C8 -esistencia t(rmica entre disipador & encapsulado$ -84 -esistencia t(rmica entre disipador & medio ambiente$ Para -C8 tenemos que pueden haber dos tipos de contacto sea con mica aislante o metal9metal, para la mica aislante la cual permite aislar el(ctricamente los dos objetos, se tiene una resistividad t(rmica de 3$: /C01 & para este mismo elemento con pasta t(rmica se tiene una resistividad t(rmica de ;$6 /C01$ Para el sistema metal9metal la resistividad t(rmica ser# de ;$< /C01 sin pasta & $= /C01 con pasta$
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4dem#s de lo dicho anteriormente se debe tener en cuenta la afectación de altura la cual se da en una tabla$
Figura 2. Tabla factor de seguridad
4hora se debe tener en cuenta la figura < la cual afectara nuestra fórmula de dise!o de disipador como se mostrara a continuación
>h >actor de altura sobre el nivel del mar$ P Potencia$ +n algunos casos no solo es suficiente el disipador de calor si no tambi(n se requiere algo adicional cono un sistema de refrigeración para mejorar el funcionamiento del dispositivo donde se est# usando el disipador$
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Conclusiones •
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Un disipador de calor es una herramienta )til que nos a&uda a proteger dispositivos electrónicos disipando el calor de estos & asi alargando su vida )til$ +stos principalmente est#n hechos de metal & aluminio &a que en estos elementos la conductividad t(rmica es mu& alta$ 2a& varios tipos de disipadores, est#n los activos, com)nmente encontrados en computadores? & los pasivos, aquellos que absorben el calor emitido por el dispositivo$ %a segunda le& de la termodin#mica es el principio que se usa en el momento de explicar el funcionamiento de un disipador de calor$ +l tipo de transferencia de calor que usa un disipador es por conducción o conductividad t(rmica, que consisten en la transferencia de calor entre dos sólidos$
Bibliografía • • •
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http00@@@$ordenadores9&9portatiles$com0disipador9de9calor$html http00@@@$unicrom$com0tutAdisipadores$asp http00@@@$eho@enespanol$com0tipos9disipadores9calor9termicos9 listaA:BB=0 http00oc@$uma$es0ingenierias0electronica9de9potencia0otros9recursos9 ;08isipacionAdeACalor$pdf http00@@@$elotrolado$net0hiloApor9que9petan9las9xbox9369temperatura9 disipadores9soldadurasA=<6:= https00nomadaselectronicos$@ordpress$com0<;<0;<0=0disipadores9de9 calor9tutorial0
