چپ گرمی کی کھپت اور حرارت پیدا کرنے کے تصورات پر بحث

    یہ مضمون بنیادی طور پر چپ گرمی کی کھپت/ہیٹنگ، تھرمل مزاحمت، درجہ حرارت میں اضافہ، اور تھرمل ڈیزائن کے تصورات پر بحث کرتا ہے۔

چپ ہیٹنگ اور نقصان

چپ کی بجلی کا نقصان، ایک طرف، مؤثر ان پٹ پاور اور آؤٹ پٹ پاور کے درمیان فرق کی طرف اشارہ کرتا ہے، جسے منتشر پاور کہا جاتا ہے۔ نقصان کا یہ حصہ گرمی کی رہائی میں تبدیل ہو جائے گا۔ گرمی کی پیداوار اچھی چیز نہیں ہے، اور یہ اجزاء اور سامان کی وشوسنییتا کو کم کرے گا. اس سے چپ کو شدید نقصان پہنچے گا۔

کھپت کی طاقت، کچھ چپس کے SPEC میں یہ پیرامیٹر ہوگا، جو زیادہ سے زیادہ قابل اجازت بجلی کی کھپت کا حوالہ دیتا ہے، بجلی کی کھپت اور حرارت اسی طرح ہیں، زیادہ سے زیادہ قابل اجازت بجلی کی کھپت، متعلقہ جنکشن درجہ حرارت بھی بڑا ہو جائے گا.

دوسری طرف، چپ بجلی کی کھپت سے مراد بجلی کے آلات کے ذریعے فی یونٹ وقت استعمال ہونے والی توانائی کی مقدار ہے، اور یونٹ W ہے، جیسے 2000W کا ایئر کنڈیشنر وغیرہ۔

حرارتی مزاحمت اور درجہ حرارت میں اضافہ

ہم سب ایک کہاوت جانتے ہیں: برف ٹھنڈی نہیں ہوتی اور برف ٹھنڈی ہوجاتی ہے۔ یہ ایک جسمانی عمل ہے۔ برف باری desublimation اور exotherm کا ایک عمل ہے، اور برف پگھلنا گرمی کو پگھلنے اور جذب کرنے کا عمل ہے۔ چپ کے درجہ حرارت میں اضافہ محیطی درجہ حرارت (25 ڈگری) کی نسبت ہے، اس لیے تھرمل مزاحمت کے تصور کا ذکر کرنا ضروری ہے۔

حرارتی مزاحمت سے مراد آبجیکٹ کے دونوں سروں پر درجہ حرارت کے فرق اور حرارت کے منبع کی طاقت کے درمیان تناسب ہے جب آبجیکٹ پر حرارت منتقل ہوتی ہے، اور یونٹ ڈگری /W یا K/W ہے۔ جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے، جب ایک چپ کو پی سی بی پر سولڈر کیا جاتا ہے، تو چپ کے لیے حرارت کی کھپت کے تین اہم راستے ہوتے ہیں، جو تین تھرمل مزاحمتوں کے مساوی ہوتے ہیں۔

1. چپ کے اندر سے شیل اور پنوں تک تھرمل مزاحمت - چپ ٹھیک ہے اور اسے تبدیل نہیں کیا جا سکتا۔

2. چپ پنوں سے لے کر پی سی بی بورڈ تک تھرمل مزاحمت - اچھی سولڈرنگ اور پی سی بی بورڈ کے ذریعے طے کی جاتی ہے۔

3. چپ کیس سے ہوا تک تھرمل مزاحمت - ہیٹ سنک اور چپ کی پردیی جگہ سے طے کی جاتی ہے۔ سیمی کنڈکٹر چپ تھرمل مزاحمتی پیرامیٹرز

Ta محیطی درجہ حرارت ہے، Tc کیس کی سطح کا درجہ حرارت ہے، اور Tj جنکشن کا درجہ حرارت ہے۔ Θja: جنکشن درجہ حرارت (Tj) اور محیطی درجہ حرارت (Ta) کے درمیان حرارتی مزاحمت۔ Θjc: جنکشن درجہ حرارت (Tj) اور کیس کی سطح کے درجہ حرارت (Tc) کے درمیان حرارتی مزاحمت۔ Θca: کیس سطح کے درجہ حرارت (Tc) اور محیطی درجہ حرارت (Ta) کے درمیان حرارتی مزاحمت۔

حرارتی مزاحمت کا حسابی فارمولا ہے: Θja=(Tj-Ta)/Pd → Tj=Ta جمع Θja*Pd جہاں Θja*Pd درجہ حرارت میں اضافہ ہے، جسے کیلوریفک ویلیو بھی کہا جا سکتا ہے۔ .

1. مسلسل تھرمل مزاحمت کی حالت میں، بجلی کی کھپت Pd جتنی کم ہوگی، درجہ حرارت اتنا ہی کم ہوگا۔

2. کسی خاص بجلی کی کھپت کی صورت میں، تھرمل مزاحمت جتنی کم ہوگی، اتنا ہی بہتر، اور جتنی چھوٹی تھرمل مزاحمت ہوگی، گرمی کی کھپت اتنی ہی بہتر ہوگی۔

جنکشن درجہ حرارت کے حساب کتاب کی غلطیاں

بہت سے لوگ جنکشن کے درجہ حرارت کا حساب لگانے کے لیے اس فارمولے کا استعمال کرتے ہیں: Tj=Ta plus Θja*Pd، جو TI کی دستاویزات میں بتایا گیا ہے، لیکن یہ درست نہیں ہے۔

عام معنی یہ ہے کہ Θja ایک کثیر متغیر فنکشن ہے، جو پی سی بی پر سولڈرڈ چپ کی حقیقی صورتحال کی عکاسی نہیں کر سکتا، اور پی سی بی کے ڈیزائن اور چپ/پیڈ کے سائز کے ساتھ مضبوط تعلق رکھتا ہے۔ جیسے جیسے یہ عوامل بدلتے ہیں، Θja کی قدر بھی بدل جائے گی۔ Θja کی جانچ کرنے والے چپ بنانے والے اور ہمارے اصل استعمال میں بڑا فرق ہے، اس لیے اسے جنکشن کے درجہ حرارت کا حساب لگانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور غلطی بڑی ہو گی۔

تھرمل مزاحمت Θja کا ان پیرامیٹرز کے ساتھ مضبوط تعلق ہے۔

ایک ہی وقت میں، فارمولہ Tj=Tc plus Θjc*Pd کا استعمال کرتے ہوئے ایک انفراریڈ کیمرے سے چپ شیل کے درجہ حرارت Tc کی پیمائش کرنے کے لیے، اور پھر Tj کا حساب لگانا زیادہ درست نہیں ہے۔ مینوفیکچرر کی طرف سے دیا گیا Θja اور Θjc ہمارے لیے چپ کی تھرمل کارکردگی کا جائزہ لینے اور دیگر چپس کے ساتھ موازنہ کرنے کے لیے زیادہ ہو سکتا ہے۔

کچھ چپس کے پیرامیٹرز میں، ΨJT اور ΨJB ہوں گے۔ یہ دو پیرامیٹرز حقیقی تھرمل مزاحمت نہیں ہیں۔ ΨJT اور ΨJB کو جانچنے کے لیے چپ مینوفیکچررز کے ذریعے استعمال کیا جانے والا طریقہ اصل ڈیوائس کے اطلاق کے ماحول کے بہت قریب ہے، اس لیے اسے جنکشن کے درجہ حرارت کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اسے انڈسٹری نے بھی اپنایا ہے، اور یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ یہ دو پیرامیٹرز Θja اور Θjc سے چھوٹے ہیں، اس لیے اسی بجلی کی کھپت کے تحت، Θja کے ذریعے حساب کیا جانے والا جنکشن درجہ حرارت اصل درجہ حرارت سے زیادہ ہے۔

ΨJT سے مراد جنکشن ٹو ٹاپ آف پیکج ہے، جنکشن سے پیکیج شیل تک کا پیرامیٹر، حساب کا فارمولا Tj=Tc جمع ΨJT*Pd ہے، Tc چپ شیل کا درجہ حرارت ہے۔ ΨJB، سے مراد جنکشن ٹو بورڈ، جنکشن ٹو پی سی بی بورڈ پیرامیٹرز، حساب کا فارمولا ہے: Tj=Tb جمع ΨJB*Pd، Tb PCB بورڈ کا درجہ حرارت ہے۔

جنکشن درجہ حرارت کا حساب لگانے کے لیے ΨJT اور ΨJB استعمال کیا جا سکتا ہے۔

تھرمل ڈیزائن

تھرمل ڈیزائن وہی ہے جو EMC کا مسئلہ ہے، اسے ابتدائی مرحلے میں ہی حل کرنا بہتر ہے، ورنہ بعد میں اصلاح بہت پریشانی کا باعث ہوگی۔ ڈیزائن کے ابتدائی مرحلے میں، ساخت، پی سی بی اسٹیکنگ، ترتیب، سجاوٹ، وغیرہ پر غور کیا جاتا ہے، اور بعد کے مرحلے میں گرمی کی کھپت کے مواد پر غور کیا جاتا ہے۔