La temperatura puede causar cambios de humor, pensamientos de reubicación e incluso alegría. Esto, por supuesto, depende de su nivel de comodidad o preferencia de temperatura ambiente. Además, ser residente de un estado que me permite realizar actividades al aire libre cuatro de cada cuatro estaciones al año, promueve una parcialidad hacia un clima más cálido.
Sin embargo, todavía hay momentos en los que puedo confundir fácilmente Florida, por ejemplo, Illinois durante algunos inviernos. Como se puede imaginar, esto de hecho fomenta cambios de humor y pensamientos de reubicación.
Además, nosotros (los humanos) no somos las únicas entidades afectadas por la temperatura ambiente del entorno en el que residimos. Además, los cambios de temperatura pueden incluso detener la funcionalidad en algunos dispositivos. Además, puede considerarse afortunado si nunca ha experimentado un sobrecalentamiento del motor mientras conduce por la I-75 en Florida, durante mediados de verano. Además, esto me lleva a otra clasificación de temperatura llamada temperatura de funcionamiento o temperatura de unión. Como se mencionó anteriormente, exceder la temperatura recomendada puede tener efectos perjudiciales en la funcionalidad.
¿Qué es la temperatura ambiente?
Las consideraciones de temperatura son una preocupación esencial en todos los aspectos de nuestra vida personal, profesional e incluso en los dispositivos que utilizamos para adaptarnos a nuestra existencia diaria. Además, en los campos de la ciencia, la electrónica y la tecnología informática en su conjunto, los diseños se construyen en torno a estas mismas preocupaciones de temperatura. Más específicamente, dos clasificaciones de temperatura merecen una atención especial al diseñar dispositivos electrónicos y usar componentes electrónicos. Los dos parámetros de temperatura a los que me refiero son la temperatura ambiente y la temperatura de unión o temperatura de funcionamiento.
En primer lugar, la temperatura ambiente se refiere a la temperatura del aire circundante o del entorno en el que reside el dispositivo, mientras el dispositivo está encendido. Además, la definición de temperatura ambiente es la medición de los componentes o equipos en sí, así como de su entorno. Como puede imaginar, esta medición es muy crítica para el funcionamiento, el rendimiento y el ciclo de vida del dispositivo.
Ya se trate de una resistencia, un procesador o un transistor, la precisión de la medición y de la medición en sí es crucial para mantener el rendimiento y la funcionalidad. Además, cada componente tiene un conjunto de recomendaciones o directrices que describe el entorno de temperatura ambiente óptimo. La razón más importante para obtener la temperatura ambiente es el hecho de que afecta directamente a la temperatura de unión o a la temperatura de funcionamiento.
Por ejemplo, con PC, la temperatura ambiente es una medida de la temperatura del aire del equipo informático circundante. Además, el componente más crítico en cualquier PC es su microprocesador. Además, esta es la razón por la que (microprocesador) generalmente tiene su propio sistema de refrigeración en su lugar, además de los otros ventiladores dentro de una carcasa de PC. Aunque esta medición es crítica para la funcionalidad y el ciclo de vida del dispositivo, lo es aún más para el microprocesador.
Finalmente, la temperatura ambiente óptima para PC o sus componentes varía de 600 a 750 Fahrenheit. Además, operacionalmente hablando, el PC debe estar en el extremo inferior de este espectro si opera el PC durante períodos más prolongados. Aunque nunca he experimentado un fallo de microprocesador debido al calor, he visto sistemas que tienen. En resumen, la temperatura ambiente puede y dictará la temperatura general de un dispositivo, por lo que se requiere una consideración constante.
Entre encontrar el condensador adecuado para su diseño y equilibrar las necesidades de voltaje a su alrededor, pueden ser difíciles de implementar.
¿Qué es la temperatura de unión?
En el campo de la electrónica, la temperatura de unión y la temperatura de funcionamiento pueden ser las mismas; por ejemplo, el semiconductor en uso en el dispositivo. Sin embargo, la temperatura de unión también se ve directamente afectada por la temperatura ambiente, y para los circuitos integrados, la siguiente ecuación representa esta relación entre los dos parámetros de medición.
TJ = Ta + (PD x Rja)
Mientras que en esta ecuación:
TJ representa la Temperatura de unión en grados Celsius
Ta representa la Temperatura Ambiente en grados Celsius
PD representa la disipación de potencia del circuito integrado en Vatios
Rja representa la Unión a la resistencia térmica ambiente en grados Celsius Watts.
Además, la temperatura de unión, que es la abreviatura de temperatura de unión de transistores (semiconductor), es la temperatura máxima de funcionamiento del semiconductor real en uso en el dispositivo electrónico. Durante la operación, es más alta que la temperatura del exterior de la pieza y la temperatura de la caja. Además, la diferencia es equivalente a la cantidad de calor que se transfiere de la unión a la caja multiplicada por la resistencia térmica de la unión a la caja.
Además, numerosas propiedades físicas pueden afectar a la temperatura de los materiales semiconductores. Esto incluye la producción térmica de portadores de carga, la velocidad de difusión de elementos dopantes y las movilidades de portadores.
Glosario de Términos para la Producción Térmica en Materiales Semiconductores
Portadores de carga es el término en física para partículas o cuasipartículas que son libres de moverse y que también llevan una carga eléctrica. Esto es particularmente cierto en el caso de partículas que transportan una carga eléctrica en conductores (eléctricos). Además, dos ejemplos de estas partículas son iones y electrones.
Los elementos dopantes o agentes dopantes son las trazas de un elemento de impureza que se inserta en un material químico para modificar sus propiedades eléctricas u ópticas iniciales.
Las movilidades portadoras son un parámetro característico (en física) que representa la rapidez con la que un electrón puede moverse a través de un semiconductor o metal, a medida que un campo eléctrico lo tira.
¿La Importancia de Mantener la Temperatura de Unión Adecuada?
Dado que la temperatura de unión también es la temperatura de funcionamiento segura, es, por supuesto, relevante para las consideraciones generales de diseño, así como para las consideraciones de funcionalidad y rendimiento. Por lo tanto, es necesario poder calcular la temperatura máxima de unión.
Además, las directrices sobre la temperatura máxima de unión se encuentran en la hoja de datos que acompaña al componente. Además, está en uso para los cálculos de resistencia térmica de caja a ambiente necesarios para la disipación de potencia especificada. Además, los resultados de este cálculo ayudan en el proceso de selección del disipador de calor adecuado para el diseño, cuando proceda.
Además, con los procesadores actuales (PC), la mayoría de los fabricantes proporcionan sensores de red integrados para monitorear la temperatura del núcleo del chip del procesador. Por lo tanto, siempre que el sensor registre temperaturas cerca del punto de eclipse del TJ, iniciará el estrangulamiento térmico. Esta medida incluye la reducción de la velocidad del reloj, el bloqueo del reloj y el estiramiento del reloj, todos los cuales reducen la temperatura del núcleo. Sin embargo, si estas medidas no son suficientes, el sensor iniciará un apagado para evitar daños debido a un exceso de TJ. Por lo tanto, para obtener una aproximación de la temperatura de unión (chip), usamos la ecuación discutida anteriormente: TJ = Ta + (PD x Rja).
Los microprocesadores y transistores tienen necesidades muy sensibles para temperaturas de funcionamiento.
En electrónica, todos los dispositivos requieren energía para funcionar. Esta energía se introduce a través de la corriente y el voltaje de una fuente o fuentes designadas. Sin embargo, el consumo de energía de un dispositivo crea calor y, por lo tanto, aumenta la temperatura de las uniones. En general, la temperatura ambiente (Ta) dictará la temperatura mínima en la que funciona un dispositivo. Independientemente de las medidas utilizadas para controlar el calor, el dispositivo en uso siempre tendrá una temperatura de unión más alta que su entorno circundante. Por lo tanto, la temperatura de unión depende de la temperatura ambiente y, por lo tanto, afecta el diseño y los usos generales del dispositivo.
El control de temperatura dentro de un circuito electrónico puede ser un proceso difícil para cualquier diseñador, pero con el conjunto de herramientas de diseño y análisis de Cadence, puede estar tranquilo. Allegro PCB Designer trabaja junto con usted y sus equipos de análisis para garantizar una regulación de temperatura y disipación térmica adecuadas a través de cualquiera de sus diseños electrónicos.
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