Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wärmekapazitäten verschiedener Packages


von Philipp X. (caradhras)


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Moin,

hat jemand von euch irgendwo eine Liste gesehen, in der die 
Wärmekapazitäten der verschiedenen Gehäuse (TO220, TO246 etc) 
verzeichnet sind?

In den Datenblättern sind ja die Wärmewiderstände alle angegeben, aber 
nicht immer die dazugehörigen Kapazitäten... Für Kühlkörper usw. kann 
man sich das ja recht bequem anhand der Masse ausrechnen, aber für die 
Bauteile selbst wird das schwierig.

Irgend ein Protipp? ;)

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Philipp X. schrieb:
> Moin,
>
> hat jemand von euch irgendwo eine Liste gesehen, in der die
> Wärmekapazitäten der verschiedenen Gehäuse (TO220, TO246 etc)
> verzeichnet sind?
Wäre eine feine Sache. Allerdings sind schon die Rth abhängig vom 
konkreten Bauteil (z.B. von der Die Size), das ist bei den Cth nicht 
anders.

Aus einem kommerziellen Automobilprojekt, wo der Cth sehr interessant 
gewesen wäre, kenne ich die Version: mit Rth rechnen, verzweifelt mit 
den Augen rollen, trotzdem ausprobieren, geht, Kunde happy.

Standardmäßig wird der Cth aber vermutlich nicht mal vom Hersteller 
bestimmt.

Max

von Philipp X. (caradhras)


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Mhm, das ist blöd. Gibts denn nicht wenigstens so ein paar Richtwerte?

Also in diesem Datenblatt sind die Werte sogar drin, ich konnte aber 
keine anderen Bauteile ausmachen, wo das genauso war...
http://www.infineon.com/dgdl/SPW52N50C3_Rev1+2+6_PCN12.pdf?folderId=db3a304412b407950112b408e8c90004&fileId=db3a304412b407950112b42d227d4812

Naja, mit den Werten kann man ja immerhin anfangen zu rechnen. Wenn man 
alleine mit Rth rechnet, dann kann man ja nur auf statischen 
Betriebszustand auslegen. Bei stark konzentrierter Pulsbelastung wirds 
dann ja schwierig und recht sinnfrei...

von Falk B. (falk)


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@ Philipp X. (caradhras)

>Mhm, das ist blöd. Gibts denn nicht wenigstens so ein paar Richtwerte?

Naja, ganz grob könnte man es so versuchen, dass man einen Chip knackt 
und den Die ausmisst. LxBxH, -> Volumen -> Wärmekapazität von Silizium.
Danach das Gleich für die Kühlfahne aus Kupfer.
Dann kreativ die Übergangswiderstände schätzen.

>Betriebszustand auslegen. Bei stark konzentrierter Pulsbelastung wirds
>dann ja schwierig und recht sinnfrei...

Dafür gibt es in den meisten Halbleitern den I^2t Wert, den man in den 
IC pumpen darf.

von Philipp X. (caradhras)


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Meinst du sowas wie Avalanche Energy, oder Repetetive Avalanche Energy 
beim Mosfet?

von Uwe Bonnes (Gast)


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Dir Wärmekapazitäten bestimmt sich aus den Materialien. Zuerst das 
Stueck Silizium mit extrem guter Ankopplung an die Waermequelle. Dann 
der (Kupfer) Traeger mit schon deutlich schlechterer Anbindung. Und 
zuletzt die Vergussmasse mit nochmals schlechterer Ankopplung. In den 
"material data sheets" sind die Mengen angegeben, die braucht amn fuer 
ROHS. Aus der Menge und der spezifischen Waermekapazitaet der 
Materialien kannst Du dann einen Anhaltswert bestimmen.

von Falk B. (falk)


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@ Philipp X. (caradhras)

>Meinst du sowas wie Avalanche Energy, oder Repetetive Avalanche Energy
>beim Mosfet?

Nicht ganz. Ich meine den I^2t Wert. Bei THyristoren ist der fast immer 
angegeben, bei MOSFETs meist nur ein mehr oder weniger definierter 
maximaler Pulsstrom, leider oft ohne Pulsdauer!

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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Uwe Bonnes schrieb:
> Dir Wärmekapazitäten bestimmt sich aus den Materialien. Zuerst das
> Stueck Silizium mit extrem guter Ankopplung an die Waermequelle. Dann
> der (Kupfer) Traeger mit schon deutlich schlechterer Anbindung. Und
> zuletzt die Vergussmasse mit nochmals schlechterer Ankopplung. In den
> "material data sheets" sind die Mengen angegeben, die braucht amn fuer
> ROHS. Aus der Menge und der spezifischen Waermekapazitaet der
> Materialien kannst Du dann einen Anhaltswert bestimmen.

Jein. Wärme entsteht meist an einem Hotspot und nicht flächig im Die. Si 
ist kein sonderlich toller Wärmeleiter, Moldmasse auch nicht. Der Die 
kann auf den Leadframe geklebt oder gelötet sein, das macht auch was 
aus.
Die Kernfrage ist letztendlich: überhitze ich mein Si am Hotspot oder 
nicht.

Wenn der TE studiert, könnte er eine nette Studienarbeit daraus machen. 
Die Ergebnisse dürften einige Leute interessieren, da fällt sicher noch 
eine schöne Veröffentlichung ab.

Beim IEEE Xplore gibt es auch einige Papers dazu (sollten über die 
nächste Unibib zugänglich sein), z.B.
Anghel, C.; Hefyene, N.; Gillon, R.; Tack, M.; Declercq, M.J.; Ionescu, 
A.-M., "New method for temperature-dependent thermal resistance and 
capacitance accurate extraction in high-voltage DMOS transistors," 
Electron Devices Meeting, 2003. IEDM '03 Technical Digest. IEEE 
International , vol., no., pp.5.6.1,5.6.4, 8-10 Dec. 2003

Ein weiteres Suchstichwort könnte "Thermal Impedance" sein.

Max

von Philipp X. (caradhras)


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