ہیٹ سنک کا انتخاب کیسے کریں؟

سائنس اور ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، مائیکرو الیکٹرانک اجزاء کی طاقت کی کھپت بڑھ رہی ہے اور پیکج کا سائز چھوٹا ہوتا جا رہا ہے۔ لہذا، الیکٹرانک مصنوعات کے ڈیزائن میں تھرمل مینجمنٹ زیادہ سے زیادہ اہم ہوتا جا رہا ہے۔

الیکٹرانک آلات کی وشوسنییتا اور ڈیزائن کی زندگی آپریٹنگ درجہ حرارت کے الٹا متناسب ہے۔ ایک عام سیلیکون سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کی وشوسنییتا اور آپریٹنگ ٹمپریچر کے نقطہ نظر سے، آپریٹنگ ٹمپریچر کو کم کرنے سے ڈیوائس کی وشوسنییتا اور ڈیزائن لائف میں تیزی سے اضافہ ہوگا۔ لہذا، حد کے اندر آلات کے کام کرنے والے درجہ حرارت کو مؤثر طریقے سے کنٹرول کرنا اس کے طویل مدتی مستحکم آپریشن کی ضمانت ہے۔

ہیٹ سنک ایک ایسا آلہ ہے جو گرم سرے سے سرد سرے تک گرمی کی منتقلی کو بڑھاتا ہے۔ عام طور پر، گرم سرہ اس آلے کا سب سے اوپر ہوتا ہے جو گرمی پیدا کرتا ہے، اور سرد اختتام ماحول میں گرمی کی کھپت کے ذریعہ کے طور پر ہوا ہے۔ مندرجہ ذیل بحث یہ مانتی ہے کہ ہوا کولنگ میڈیم ہے۔ زیادہ تر معاملات میں، ٹھوس سطح سے ہوا میں حرارت کی منتقلی پورے ہیٹ ٹرانسفر سسٹم میں سب سے کم موثر لنک ہے، اور ٹھوس گیس کے رابطے کی سطح بھی سب سے زیادہ تھرمل مزاحمت والی جگہ ہے۔ ہیٹ سنک ٹھنڈک میڈیم کے ساتھ رابطے کے علاقے کو بڑھا کر ٹھوس بخارات کے رابطے کی سطح کی حرارتی مزاحمت کو کم کرتا ہے، جو آلہ کو زیادہ گرمی منتقل کرنے یا اسی درجہ حرارت میں اضافے کے تحت آلہ کے آپریٹنگ درجہ حرارت کو کم کرنے کے قابل بناتا ہے۔ ہیٹ سنک کو استعمال کرنے کا بنیادی مقصد آلہ کے آپریٹنگ درجہ حرارت کو مینوفیکچرر کے مقرر کردہ اشارے سے کم کرنا ہے۔

تھرمل سائیکل (لفظی ترجمہ یہ عنوان ہے، لیکن درحقیقت یہ تھرمل ریزسٹنس نیٹ ورک کا طریقہ ہے جسے ہم اکثر کہتے ہیں، یا تھرمل نیٹ ورک میتھڈ/الیکٹریکل نیٹ ورک کا طریقہ، جسے بعد میں تھرمل ریزسٹنس نیٹ ورک میتھڈ کہا جاتا ہے) اس بات پر بحث کرنے سے پہلے کہ کس طرح کا انتخاب کیا جائے۔ ہیٹ سنک، ان قارئین کے لیے جو گرمی کی ترسیل سے واقف نہیں ہیں تاکہ بحث کے موضوع کو تیزی سے سمجھ سکیں، پہلے درج ذیل بحث میں شامل اصطلاحات اور تھرمل مزاحمتی نیٹ ورک کے قیام کے طریقہ کار کی وضاحت کریں۔ علامات اور اصطلاحات کی تعریفیں درج ذیل ہیں:

س: کل طاقت یا حرارت پیدا کرنے کی شرح (جس کا ترجمہ منتشر طاقت کے طور پر کیا جانا چاہئے)، یونٹ ڈبلیو، آپریشن کے دوران الیکٹرانک اجزاء سے پیدا ہونے والی حرارت کی شرح کو ظاہر کرتا ہے۔ مناسب گرمی کے سنک کو منتخب کرنے کے لیے، عام طور پر منتشر طاقت کی زیادہ سے زیادہ قیمت استعمال کی جاتی ہے۔

Tj: جنکشن کا درجہ حرارت (عام طور پر یہ جنکشن کے درجہ حرارت کا حوالہ دیتا ہے، اور اصل متن میں وضاحت آلہ کے مستحکم طور پر کام کرنے کے لیے زیادہ سے زیادہ جنکشن درجہ حرارت ہے)، °C میں۔

زیادہ سے زیادہ قابل اجازت جنکشن درجہ حرارت عام مائیکرو الیکٹرانک اجزاء کے لیے 115°C سے لے کر کچھ خاص درجہ حرارت کنٹرول آلات کے لیے 180°C تک ہے۔ فوجی اور کچھ خاص مواقع میں، 65 ° C سے 80 ° C کے آپریٹنگ درجہ حرارت والے اجزاء شاذ و نادر ہی استعمال ہوتے ہیں۔ (اصل متن آپریٹنگ درجہ حرارت کی نشاندہی نہیں کرتا ہے، تاکہ الجھن پیدا نہ ہو، ترجمہ خاص طور پر نظر ثانی کی گئی ہے)۔

Tc: آلہ کے کیس کا درجہ حرارت، °C میں۔

چونکہ کیس کا درجہ حرارت پیکیج شیل پر منتخب کردہ ٹیسٹ پوائنٹ سے متعلق ہے (الیکٹرانک اجزاء کے پیکیج کی سطح کا درجہ حرارت یکساں نہیں ہے)، اس سے عام طور پر پیکیج شیل پر سب سے زیادہ درجہ حرارت کا اشارہ ہوتا ہے۔

Ts: ہیٹ سنک کا درجہ حرارت، °C میں۔

اس سے مراد سب سے زیادہ درجہ حرارت کا نقطہ ہے جہاں ہیٹ سنک ڈیوائس (پیکیج شیل کی سطح) کے قریب ہے۔

Ta: محیط درجہ حرارت، °C میں۔

درجہ حرارت کے فرق (اصل متن درجہ حرارت ہے) اور حرارت کی منتقلی کی رفتار (اصل متن گرمی کی کھپت کی رفتار ہے) کے درمیان تعلق کے ذریعے تھرمل ڈھانچے کی دو پوزیشنوں کے درمیان حرارت کی منتقلی کی کارکردگی کو مقداری طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ تھرمل مزاحمت R. مزاحمت R کی تعریف درج ذیل ہے:

R=ΔT/Q جہاں ΔT دو پوزیشنوں کے درمیان درجہ حرارت کا فرق ہے۔ حرارتی مزاحمت کی اکائی °C/W ہے، جو درجہ حرارت کے فرق کو ظاہر کرتی ہے جب حرارت کی اکائی کی شرح کو منتقل کیا جاتا ہے۔ تھرمل ریزسٹنس کی تعریف کچھ حد تک مزاحمت Re سے ملتی جلتی ہے جو Ohm's قانون Re=ΔV/I کے ذریعے بیان کی گئی ہے۔ جہاں ΔV ممکنہ فرق ہے اور I کرنٹ ہے۔