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导热硅脂涂布不匀导致功率晶体管损坏

导热硅脂涂布不匀导致功率晶体管损坏

点击数:7979 次   录入时间:03-04 11:48:27   整理:http://www.55dianzi.com   经验交流

  上图所示的稳压器。经常在最大输出功率状态下使用,约一年,功率晶体管就损坏了。这个电源的输入电压为15V。输出为 5V、4A。由于输入、输出压差为10V。功率晶体管消耗功率达40W。故仔细进行了散热设计。散热器选用了下图所示的铝散热器。其热阻为0.75℃/W。当晶体管、绝缘片及硅脂与散热器组装后。其总热阻为θTotel=θjc+θCH+0.75=0.83+0.7+0.75=2.28℃/W式中,θjc为晶体管的热阻,θCH为云母垫片的热阻。

  要消耗40W的功率,晶体管与导热器的接合部的温升△Ti=2.28℃/Wx40W=91.2℃。如果环境温度为50℃。则晶体管接合部的温度为141.2℃。由于该晶体管的管芯额定许可温度值为150℃。故这个散热器是可以满足工作条件的。但晶体管又是为何损坏的呢?

  将损坏的功率晶体管拆下,发现晶体管与云母垫片之间的硅脂涂布不匀。有部分空缺。从附表可见,导热硅脂的有无与热阻的大小关系紧密,云母垫片的热阻,有硅脂时为0.7℃/W。无硅脂时为1.3℃/W。在消耗功率为40W时,有硅脂时温升为28℃(=0.7℃/wx40w);无硅脂时温升为52℃(=1.3℃/Wx40W)。

绝缘垫 热阻0CH(℃/W) 无硅脂 有硅脂 无 0.9 O.2 云母 1.3 0.7 硅橡胶片 0.6   粘合剂 2.1  

  现在硅脂涂布不完全。功率晶体管接合部的温度就会超过额定许可温度,连续满功率工作时间一长,损坏就是很自然的了。

  因此,在功率晶体管与云母垫片、云母垫片与散热器之间,均匀地涂抹导热硅脂,并利用螺钉等夹紧装置使三者紧密结合,是满足散热条件的关键。同时应在设计散热器时留有充分的余量。若长时间在最大功率条件下使用。最好留有20%以上的余量。而本例中对于150℃的额定许可温度,晶体管接合部设计温度为141.2℃。仅有6%的余量,应属偏小。




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