La température peut provoquer des sautes d’humeur, des pensées de déplacement et même de joie. Cela dépend bien sûr de votre niveau de confort ou de votre préférence pour la température ambiante. De plus, être résident d’un État qui m’offre une activité de plein air quatre saisons sur quatre par an, favorise une partialité à un climat plus chaud.
Cependant, il y a encore des moments où je peux facilement confondre la Floride, par exemple l’Illinois pendant certains hivers. Comme vous pouvez l’imaginer, cela favorise en effet les sautes d’humeur et les pensées de déménagement.
De plus, nous (les humains) ne sommes pas les seules entités affectées par la température ambiante de l’environnement dans lequel nous résidons. De plus, les changements de température peuvent même interrompre la fonctionnalité dans certains appareils. De plus, vous pouvez vous compter chanceux si vous n’avez jamais connu de surchauffe de moteur lors de la descente de l’I-75 en Floride, au milieu de l’été. De plus, cela m’amène à une autre classification de température appelée température de fonctionnement ou température de jonction. Comme indiqué précédemment, le dépassement de la température recommandée peut avoir des effets néfastes sur la fonctionnalité.
Qu’est-ce que la température ambiante?
Les considérations de température sont une préoccupation essentielle dans tous les aspects de notre vie personnelle, professionnelle et même des appareils que nous utilisons pour nous adapter à notre vie quotidienne. De plus, dans les domaines de la science, de l’électronique et de l’informatique dans son ensemble, les conceptions sont construites autour de ces mêmes préoccupations de température. Plus précisément, deux classifications de température méritent une attention particulière lors de la conception d’appareils électroniques et de l’utilisation de composants électroniques. Les deux paramètres de température auxquels je fais référence sont la température ambiante et la température de jonction ou la température de fonctionnement.
Tout d’abord, la température ambiante se réfère à la température de l’air ambiant ou de l’environnement dans lequel réside l’appareil, alors que l’appareil est allumé. En outre, la définition de la température ambiante est la mesure des composants ou de l’équipement lui-même ainsi que de son environnement. Comme vous pouvez l’imaginer, cette mesure est très critique pour le fonctionnement, les performances et le cycle de vie de l’appareil.
Qu’il s’agisse d’une résistance, d’un processeur ou d’un transistor, la précision de la mesure et de la mesure elle-même est cruciale pour maintenir les performances et les fonctionnalités. De plus, chaque composant a un ensemble de recommandations ou de lignes directrices qui décrit l’environnement de température ambiante optimal. La raison la plus importante pour obtenir la température ambiante est le fait qu’elle affecte directement la température de jonction ou la température de fonctionnement.
Par exemple, avec les PC, la température ambiante est une mesure de la température de l’air de l’équipement informatique environnant. En outre, le composant le plus critique de tout PC est sa puce à microprocesseur. De plus, c’est pourquoi il (microprocesseur) a généralement son propre système de refroidissement en place en plus des autres ventilateurs dans un boîtier PC. Bien que cette mesure soit essentielle pour la fonctionnalité et le cycle de vie de l’appareil, elle l’est encore plus pour le microprocesseur.
Enfin, la température ambiante optimale pour les PC ou ses composants varie de 600 à 750 Fahrenheit. De plus, sur le plan opérationnel, le PC devrait se trouver à l’extrémité inférieure de ce spectre s’il fonctionne pendant des périodes plus longues. Bien que je n’aie jamais connu de panne de microprocesseur due à la chaleur, j’ai vu des systèmes qui l’ont fait. En résumé, la température ambiante peut et dictera la température globale d’un appareil, et donc une considération constante est requise.
Entre trouver le condensateur approprié à votre conception et équilibrer les besoins en tension autour de celui-ci, ils peuvent être difficiles à mettre en œuvre.
Qu’est-ce que la température de jonction?
Dans le domaine de l’électronique, la température de jonction et la température de fonctionnement peuvent être les mêmes; par exemple, le semi-conducteur utilisé dans l’appareil. Cependant, la température de jonction est également directement affectée par la température ambiante, et pour les circuits intégrés, l’équation suivante représente cette relation entre les deux paramètres de mesure.
TJ = Ta + (PD x Rja)
Alors que dans cette équation :
TJ représente la Température de Jonction en Celsius
Ta représente la Température Ambiante en Celsius
PD représente la dissipation de puissance du circuit intégré en Watts
Rja représente la Jonction à la résistance thermique ambiante en Celsius/ Watts.
De plus, la température de jonction, abréviation de transistor junction temperature (semiconductor), est la température de fonctionnement maximale du semi-conducteur utilisé dans le dispositif électronique. Pendant le fonctionnement, il est supérieur à la température de l’extérieur de la pièce et à la température du boîtier. De plus, la différence est équivalente à la quantité de transfert de chaleur de la jonction au boîtier multipliée par la résistance thermique de la jonction au boîtier.
De plus, de nombreuses propriétés physiques peuvent affecter la température des matériaux semi-conducteurs. Cela inclut la production thermique de porteurs de charge, la vitesse de diffusion des éléments dopants et les mobilités des porteurs.
Glossaire des Termes pour la Production Thermique dans les matériaux semi-conducteurs
Les porteurs de charge sont le terme en physique désignant des particules ou des quasiparticules libres de mouvement qui portent également une charge électrique. Cela est particulièrement vrai pour les particules qui portent une charge électrique dans les conducteurs (électriques). De plus, deux exemples de ces particules sont les ions et les électrons.
Les éléments dopants ou les agents dopants sont les traces d’un élément d’impureté qui est inséré dans un matériau chimique pour modifier ses propriétés électriques ou optiques initiales.
La mobilité des porteurs est un paramètre caractéristique (en physique) qui décrit la rapidité avec laquelle un électron peut se déplacer à travers un semi-conducteur ou un métal, lorsqu’un champ électrique le tire.
L’Importance de Maintenir une température de jonction appropriée?
Étant donné que la température de jonction est également la température de fonctionnement sûre, elle est, bien entendu, pertinente pour des considérations générales de conception ainsi que pour des considérations de fonctionnalité et de performance. Par conséquent, il est nécessaire de pouvoir calculer votre température de jonction maximale.
De plus, les directives sur la température maximale de jonction se trouvent dans la fiche technique qui accompagne le composant. En outre, il est utilisé pour les calculs de résistance thermique cas à environnement nécessaires pour la dissipation de puissance spécifiée. De plus, les résultats de ce calcul facilitent le processus de sélection du dissipateur thermique approprié pour la conception, le cas échéant.
De plus, avec les processeurs actuels (PC) d’aujourd’hui, la plupart des fabricants fournissent des capteurs réseau intégrés pour surveiller la température centrale de la puce du processeur. Ainsi, chaque fois que le capteur enregistre des températures proches du point d’éclipse du TJ, il va initier un étranglement thermique. Cette mesure comprend la réduction de la vitesse d’horloge, le déclenchement de l’horloge et l’étirement de l’horloge, qui réduisent tous la température centrale. Cependant, si ces mesures ne sont pas suffisantes, le capteur déclenchera un arrêt pour éviter les dommages dus à une TJ excessive. Ainsi, pour obtenir une approximation de la température de jonction (puce), nous utilisons l’équation précédemment discutée: TJ = Ta + (PD x Rja).
Les microprocesseurs et les transistors ont des besoins très sensibles en températures de fonctionnement.
En électronique, tous les appareils nécessitent de l’énergie pour fonctionner. Cette puissance est introduite à la fois par le courant et la tension provenant d’une ou de plusieurs sources désignées. Cependant, la consommation d’énergie par un dispositif crée de la chaleur et entraîne ainsi une augmentation des températures de jonction. Globalement, la température ambiante (Ta) dictera la température minimale dans laquelle un appareil fonctionne. Quelles que soient les mesures utilisées pour contrôler la chaleur, l’appareil utilisé aura toujours une température de jonction plus élevée que son environnement environnant. Par conséquent, la température de jonction dépend de la température ambiante et affecte donc la conception et les utilisations d’application globales du dispositif.
Le contrôle de la température dans un circuit électronique peut être un processus difficile pour tout concepteur, mais avec la suite d’outils de conception et d’analyse de Cadence, vous pouvez vous reposer facilement. Allegro PCB Designer travaille avec vous et vos équipes d’analyse pour assurer une régulation de la température et une dissipation thermique appropriées grâce à l’une de vos conceptions électroniques.
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