temperatura poate provoca schimbări de dispoziție, gânduri de relocare și chiar bucurie. Acest lucru, desigur, depinde de nivelul dvs. de confort sau de preferința temperaturii ambientale. De asemenea, fiind un rezident al unui stat care îmi oferă activitate în aer liber patru din patru sezoane pe an, promovează o părtinire la un climat mai cald.
cu toate acestea, există încă momente când pot confunda cu ușurință Florida, să zicem, Illinois în timpul unor ierni. După cum vă puteți imagina, acest lucru favorizează într-adevăr schimbările de dispoziție și gândurile de relocare.
de asemenea, noi (oamenii) nu suntem singurele entități afectate de temperatura ambiantă a mediului în care locuim. În plus, schimbările de temperatură pot chiar opri funcționalitatea împreună în unele dispozitive. Mai mult, vă puteți considera norocos dacă nu ați experimentat niciodată o supraîncălzire a motorului în timp ce conduceți pe I-75 în Florida, la mijlocul verii. De asemenea, acest lucru mă aduce la o altă clasificare a temperaturii numită temperatura de funcționare sau temperatura joncțiunii. După cum sa discutat anterior, depășirea temperaturii recomandate poate avea efecte dăunătoare asupra funcționalității.
ce este temperatura ambiantă?
considerațiile de temperatură sunt o preocupare esențială în fiecare aspect al vieții noastre personale, al vieții profesionale și chiar al dispozitivelor pe care le folosim pentru a ne acomoda existența de zi cu zi. Mai mult, în domeniile științei, electronicii și tehnologiei informatice în ansamblu, desenele sunt construite în jurul acelorași preocupări de temperatură. Mai precis, două clasificări ale temperaturii necesită o atenție deosebită la proiectarea dispozitivelor electronice și la utilizarea componentelor electronice. Cei doi parametri de temperatură la care mă refer sunt temperatura ambiantă și temperatura joncțiunii sau temperatura de funcționare.
în primul rând, temperatura ambiantă se referă la temperatura aerului înconjurător sau a mediului în care se află dispozitivul, în timp ce dispozitivul este pornit. De asemenea, definiția temperaturii ambientale este măsurarea componentelor sau echipamentelor în sine, precum și a mediului său. După cum vă puteți imagina, această măsurare este foarte critică pentru funcționarea dispozitivului, performanța și ciclul de viață.
fie că este un rezistor, procesor sau tranzistor, precizia măsurării și măsurarea în sine este crucială pentru menținerea performanței și funcționalității. În plus, fiecare componentă are un set de recomandări sau orientări care conturează mediul optim de temperatură ambiantă. Cel mai important motiv pentru obținerea temperaturii ambiante este faptul că afectează în mod direct temperatura joncțiunii sau temperatura de funcționare.
de exemplu, cu PCs, temperatura ambiantă este o măsură a temperaturii aerului din echipamentele informatice din jur. De asemenea, componenta cea mai critică din orice PC este cipul microprocesor. În plus, acesta este motivul pentru care acesta (microprocesorul) are de obicei propriul sistem de răcire în plus față de celelalte ventilatoare dintr-o carcasă pentru PC. Deși această măsurare este esențială pentru funcționalitatea dispozitivului și ciclul de viață, este cu atât mai mult pentru microprocesor.
în cele din urmă, temperatura ambiantă optimă pentru PC-uri sau componentele sale variază de la 600 la 750 Fahrenheit. În plus, din punct de vedere operațional, PC-ul ar trebui să se afle la capătul inferior al acestui spectru dacă operează PC-ul pentru perioade mai lungi. Deși nu am experimentat niciodată o defecțiune a microprocesorului din cauza căldurii, am văzut sisteme care au. Pe scurt, temperatura ambiantă poate și va dicta temperatura globală a unui dispozitiv și, prin urmare, este necesară o analiză constantă.
între găsirea condensatorului adecvat pentru proiectarea și echilibrarea nevoilor de tensiune în jurul acestuia, acestea pot fi dificil de implementat.
ce este temperatura joncțiunii?
în domeniul electronicii, temperatura joncțiunii și temperatura de funcționare pot fi aceleași; de exemplu, semiconductorul utilizat în dispozitiv. Cu toate acestea, temperatura joncțiunii este direct afectată și de temperatura ambiantă, iar pentru circuitele integrate, următoarea ecuație descrie această relație între cei doi parametri de măsurare.
TJ = Ta + (PD x Rja)
întrucât în această ecuație:
TJ reprezintă temperatura joncțiunii în grade Celsius
Ta reprezintă temperatura ambiantă în grade Celsius
PD reprezintă disiparea puterii circuitului integrat în wați
Rja reprezintă joncțiunea la rezistența termică ambientală în Celsius/wați.
mai mult, temperatura joncțiunii, care este prescurtarea de la temperatura joncțiunii tranzistorului (semiconductor), este temperatura maximă de funcționare a semiconductorului real utilizat în dispozitivul electronic. În timpul funcționării, este mai mare decât temperatura exterioară a piesei și temperatura carcasei. De asemenea, diferența este echivalentă cu cantitatea de căldură care se transferă de la joncțiune la carcasă înmulțită cu rezistența termică joncțiune la caz.
mai mult, numeroase proprietăți fizice pot afecta temperatura materialelor semiconductoare. Aceasta include producția termică a purtătorilor de sarcină, rata de difuzie a elementelor dopante și mobilitățile purtătorului.
Glosar de termeni pentru producția termică în materiale semiconductoare
purtători de sarcină este termenul în fizică pentru particule sau cvasiparticule care sunt libere să se miște și care poartă și o sarcină electrică. Acest lucru este valabil mai ales pentru particulele care poartă o sarcină electrică în conductori (electrici). Mai mult, două exemple ale acestor particule sunt ionii și electronii.
elementele dopante sau agenții dopanți sunt urmele unui element de impuritate care este introdus într-un material chimic pentru a-și modifica proprietățile electrice sau optice inițiale.
mobilitatea purtătorului este un parametru caracteristic (în fizică) care descrie cât de repede un electron se poate deplasa printr-un semiconductor sau metal, pe măsură ce un câmp electric îl trage.
importanța menținerii temperaturii corespunzătoare a joncțiunii?
deoarece temperatura joncțiunii este, de asemenea, temperatura de funcționare sigură, este, desigur, relevantă pentru considerentele generale de proiectare, precum și pentru considerentele de funcționalitate și performanță. Prin urmare, este necesar să puteți calcula temperatura maximă a joncțiunii.
mai mult, liniile directoare privind temperatura maximă a joncțiunii se află în fișa tehnică care însoțește componenta. De asemenea, este utilizat pentru calculele necesare de rezistență termică de la caz la ambient pentru disiparea puterii specificate. Mai mult, rezultatele acestui calcul ajută la procesul de selecție a radiatorului adecvat pentru proiectare, atunci când este cazul.
de asemenea, cu procesoarele actuale (PC), majoritatea producătorilor oferă senzori de rețea încorporați pentru a monitoriza temperatura de bază a cipului procesorului. Astfel, ori de câte ori senzorul înregistrează temperaturi în apropierea punctului de eclipsă al TJ, acesta va iniția limitarea termică. Această măsură include reducerea vitezei ceasului, închiderea ceasului și întinderea ceasului, toate acestea reducând temperatura miezului. Cu toate acestea, dacă aceste măsuri nu sunt suficiente, senzorul va iniția o oprire pentru a preveni deteriorarea cauzată de TJ excesiv. Deci, pentru a obține o aproximare a temperaturii joncțiunii (cip), folosim ecuația discutată anterior: TJ = Ta + (PD x Rja).
microprocesoarele și tranzistoarele au nevoi foarte sensibile pentru temperaturile de funcționare.
în electronică, toate dispozitivele necesită energie pentru a funcționa. Această putere este introdusă atât prin curent, cât și prin tensiune dintr-o sursă sau surse desemnate. Cu toate acestea, consumul de energie de către un dispozitiv creează căldură și astfel duce la creșterea temperaturilor de joncțiune. În general, temperatura ambiantă (Ta) va dicta temperatura minimă în care funcționează un dispozitiv. Indiferent de măsurile utilizate pentru controlul căldurii, dispozitivul utilizat va avea întotdeauna o temperatură de joncțiune mai mare decât mediul înconjurător. Prin urmare, temperatura joncțiunii depinde de temperatura ambiantă și, prin urmare, afectează designul și utilizările aplicaționale ale dispozitivului.
controlul temperaturii într-un circuit electronic poate fi un proces dificil pentru orice designer, dar cu suita de instrumente de proiectare și analiză Cadence, vă puteți odihni ușor. Allegro PCB Designer lucrează împreună cu dvs. și echipele dvs. de analiză pentru a asigura reglarea corectă a temperaturii și disiparea termică prin oricare dintre proiectele dvs. electronice.
dacă doriți să aflați mai multe despre modul în care Cadence are soluția pentru dvs., discutați cu echipa noastră de experți.
