Експериментальне дослідження нестаціонарного теплообміну у електронних пристроях

Анотація

У роботі викладено результати експериментального визначення температури поверхні і темпу нагріву чотирьох марок транзисторів методом регулярного режиму першого роду. Проведено експериментальний та теоретичний аналіз нестаціонарних температурних полів, що виникають під час роботи електронних пристроїв. Проведений аналіз отриманих рішень для тіл з різними геометричними формами виявив їхню ідентичну будову: вони представляють собою суму нескінченного ряду, складеного з членів, які розподілені згідно зі швидкозменшувальними експоненціальними функціями. Розроблено установку для експериментального визначення температур поверхні і темпу нагріву транзисторів методом регулярного режиму першого роду. Наведено схему експериментальної установки і методику проведення дослідів. Об'єктами досліджень є транзистори, які відрізнялися за показниками розсіюваної потужності, типом корпусу, геометричними розмірами, а також гранично допустимою температурою переходу. Для кожного з цих параметрів проводився аналіз їхнього впливу на роботу пристроїв, забезпечуючи комплексний підхід до вивчення характеристик напівпровідникових компонентів. Температуру поверхні транзисторів визначали за допомогою мідь-константанової диференційної термопари. Наведено основні характеристики транзисторів з ізольованим затвором. Показано, що у випадку регулярного режиму нагрівання характерною рисою є те, що часовий розв’язок температурного поля представлений експонентою, а відносна швидкість нагрівання для будь‑яких точок тіла залишається сталою, не залежачи ні від просторових координат, ні від часу. Представлено розподіл температури на поверхні транзисторів при 100 Вт для різних марок. Наведено результати експериментальних і розрахункових значень температур транзисторів при змінній розсіюваній  потужності. Проведена оцінка зміни різниці між температурами кристалу та корпусу транзистору в залежності від зростання потужності. За результатами дослідів визначено темп нагріву для кожного з транзисторів. Представлено результати експериментального дослідження залежності безрозмірної температури від часу. Показано, що транзистори досить швидко входять у регулярний режим. Помічено, що зі збільшенням потужності транзистора темп нагріву збільшувався. При розрахунках коефіцієнт тепловіддачі визначався з урахуванням вертикально орієнтованої поверхні для випадку тепловіддачі при вільному русі повітря. Таке визначення коефіцієнта тепловіддачі надає можливість розрахувати середнє значення цього показника на конкретній ділянці, що відповідає роботі дискретного джерела теплоти. Представлено залежність коефіцієнту тепловіддачі від темпу нагріву. Встановлено значення абсолютних похибок вимірювань згідно із визначеним класом точності вимірювальних приладів