Задача 2.9. Мощный транзистор

      Неидеальность ключевых свойств мощных транзисторов и диодов являются причиной потерь электрической энергии, которая разогревает полупроводниковый прибор, ухудшая тепловой режим его работы. Как быть?

      ПП₁: Необходимо улучшить тепловой режим транзисторного (диодного) ключа в электроаппаратуре, в которую он устанавливается.

      ПП₂: Необходимо исключить перегрев силового транзистора.

      В формулировке ПП₂ показывается улучшение, какое качество нужно улучшить, а в ПП₂ – нежелательный эффект (НЭ) – перегрев транзистора.

      Это по существу изобретательская ситуация.

      Устранение указанного административного противоречия может осуществляться путем:

      – создания нового транзистора или

      – применения радиатора, который улучшает тепловой режим работы транзистора, но увеличивает габариты аппаратуры.

      В первом направлении необходимо проводить серьезную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу (НИОКР). Это занимает много времени и средств. Поэтому из изобретательской ситуации мы выбираем второй путь – изобретательский.

      ПТ: Противоречие между температурой и габаритами или потерями энергии (мощности) и габаритами.

      Улучшение теплоотвода приводит к необходимости увеличения площади радиатора, а снижение габаритов радиоаппаратуры требует уменьшения площади радиатора.

      ПС: Площадь радиатора должна быть маленькой, чтобы радиоаппаратура была малых габаритов, и большой, чтобы улучшить отвод тепла.

      Такое противоречие можно разрешить:

      В структуре, например, путем ее изменения.

      1. На радиаторе делают ребра. Общая площадь радиатора увеличивается (увеличивается теплообмен), а габариты аппаратуры не увеличиваются и даже могут быть уменьшены. Ребра делают игольчатыми, чтобы еще больше увеличить площадь радиатора (площадь теплообмена).

      Рис. 2.9. Радиатор для транзистора

      2. Лепестки радиатора делают с эффектом памяти формы – из никелида титана – нитинола (а. с. 958 837). При нормальной температуре лепестки прижаты к транзистору, а при повышении температуры за пределы допустимой, они отгибаются, увеличивая площадь теплоотвода. Это разрешение противоречивых свойств не только в структуре, но и по условию (превышение температуры) или можно считать, что это разрешение во времени (во время превышения температуры).

      3. Можно присоединить к транзистору элемент Пельтье, который будет охлаждать транзистор.

      В пространстве

      Радиатор вместе с транзистором размещают на наружной стенке блока, как это сделано в измерительных приборах: цифровых вольтметрах и частотомерах.

      Рис.

---

Скачать книгу