サイリスタ 熱設計時の放熱器の必要判断

質問

初めて投稿させて頂きます。

熱設計をする上で放熱器の必要判断に関して質問させて頂きます。

以下，例です．
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素子のジャンクション許容温度Tj：125℃
ジャンクション-ケース間 熱抵抗Rthjc：0.03
ケース-放熱器間 熱抵抗Rthcf：0.01
損失P：150W

上記で使用する素子があったとして，下記のように考えています。
マージン80％を考慮してTj≦100℃ を目指します．
周囲温度50℃として，上昇ΔTj≦50K が目標となります。

ここから必要な放熱器-周囲間 熱抵抗：Rthfaを求めます．

基本式 ΔTj=P×（Rthjc+Rthcf+Rthfa）より，
ΔTj≦50 と前述の値をあてはめ変形させると，

Rthfa≦ 50/150-（0.03+0.01） ≒0.293

よってRthfa＝0.293以下の放熱器を使用します。
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ここまでの考え方は間違っていないと思うのですが，
放熱器がない場合のTjはどのように計算するのでしょうか。

放熱器がない → Rthfa＝ 0 とするのはおかしいし∞としてもどうなのかと悩んでいます．
実際に放熱器をつけずに使用している場面を見ます．

以上，ご教授お願い致します。

回答No.2

ohkawa3 · ベストアンサー

熱伝達係数（熱伝達率）については、次のURLをご参照ください。
数行の説明でご理解いただくことは難しいと思いますので、この程度の回答でご容赦ください。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E4%BC%9D%E9%81%94%E7%8E%87

お礼

有難うございます。

10～250 kcal/(m2・h・℃) を参照されたのですね，
私は4 kcal/(m2・h・℃) として計算したのでその違いでした。

回答No.1

ohkawa3

ケースと周囲の雰囲気の間の熱抵抗を求めて判断します。
半導体素子の仕様書に、放熱器なしの場合の熱抵抗の値が記載されている場合が一般的と思いますが、記載がなければ、半導体素子ケース表面積から概数を求めます。
雰囲気（空気）とケース（固体）間の熱伝達は、1mの面積で1℃の温度差でおよそ12W程度の値です。熱抵抗で表せば、1℃/12W＝0.083℃/W程度です。熱抵抗は、ケース表面積に比例しますから、ご自身で計算してください。とても大きな値となってびっくりなさるかもしれません。

補足

ケースと周囲の雰囲気の間の熱抵抗を求めて判断します。
半導体素子の仕様書に、放熱器なしの場合の熱抵抗の値が記載されている場合が一般的と思いますが、記載がなければ、半導体素子ケース表面積から概数を求めます。
雰囲気（空気）とケース（固体）間の熱伝達は、1mの面積で1℃の温度差でおよそ12W程度の値です。熱抵抗で表せば、1℃/12W＝0.083℃/W程度です。熱抵抗は、ケース表面積に比例しますから、ご自身で計算してください。とても大きな値となってびっくりなさるかもしれません。

ご回答ありがとうございます。
たしかに仰る値で計算するとびっくりするくらい大きいですね。

ちなみにですが，
”1mの面積で1℃の温度差でおよそ12W程度の値” とうのはどういう計算になりますでしょうか？

熱伝導率で調べると
1kcal/(m2・h・℃) ＝1.16279 W/(m2 K)から

4kcal/(m2・h・℃) ＝4.65116W/(m2 K) となったのですがこれは違うのでしょうか？

度々申し訳ございません。
よろしくお願いいたします。