Rezystancja termiczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Rezystancja termiczna – wielkość fizyczna reprezentująca opór, jaki stawia dana materia przenoszeniu ciepła (energii cieplnej) pomiędzy dwoma punktami. Jest to wielkość addytywna. Wielkość ta jest istotna w układach elektronicznych, w których kluczową sprawą jest odprowadzanie ciepła, aby elementy się nie przegrzewały.

Rezystancję termiczną ciała określa się jako iloraz różnicy temperatur pomiędzy dwoma punktami i mocy, która wywołała tę różnicę temperatur:

Gdy styka się ze sobą kilka elementów przewodzących ciepło, zachowują się analogicznie, jak zwykłe oporniki, a więc mogą sumować się ich rezystancje termiczne, jak przy łączeniu szeregowym lub odwrotności ich rezystancji termicznych, jak przy łączeniu równoległym.

Przykład[edytuj]

Mamy opornik, na którym wydziela się 5 watów mocy na skutek przepływu prądu. Obudowa opornika ma rezystancję termiczną z powietrzem o wartości , czyli każdy wat wydzielanej mocy obudowa spowoduje różnicę temperatury równą . Różnica pomiędzy temperaturą powietrza a wnętrzem opornika wyniesie odpowiednio:

Podstawiając wartości otrzymujemy:

Jeżeli przyjmiemy temperaturę otoczenia równą , temperatura wnętrza naszego rezystora będzie większa o , czyli ostatecznie wyniesie . Tak wysoka temperatura prawdopodobnie zniszczyłaby większość elementów elektronicznych. Aby tego uniknąć stosuje się tzw. radiatory. Rezystancja termiczna pomiędzy radiatorem a elementem chłodzonym jest bardzo mała (zwykle rzędu ), podobnie jak rezystancja termiczna pomiędzy radiatorem a powietrzem, która jest zwykle wielokrotnie niższa niż pierwotna rezystancja termiczna obudowy elementu z powietrzem (typowe wartości to ).

Załóżmy więc, że zastosujemy połączenie naszego opornika z radiatorem o rezystancji termicznej równej , a na połączeniu będzie dodatkowo rezystancja o wartości .

Rezystancja termiczna całego toru przenoszenia temperatury wyniesie:

Różnica temperatury podstawiając do wcześniejszego wzoru wyniesie:

Zakładając temperaturę otoczenia równą , temperatura opornika wyniesie , co dla tego typu elementu jest temperaturą całkowicie bezpieczną.

Zwykle elementy elektroniczne zawierają w swojej dokumentacji jeszcze rezystancję termiczną pomiędzy strukturą elementu i obudową. Dobrym przykładem jest tranzystor, dla którego trzeba jeszcze ją dodać obliczając wymagany radiator.

Zobacz też[edytuj]