Керамические термопрокладки из оксида алюминия для силовых радиокомпонентов или размышления о правильном термоинтерфейсе

  • Цена: $10.45 за 50 штук

Для чего в радиолюбительской практике применяются термопрокладки, объяснять читателям муськи, думаю, не нужно. А вот на том, зачем нужны заморочки с какой-то там керамикой, когда есть проверенные временем, широко распространенные, неубиваемые и при этом совсем дешевые «резинки», я, пожалуй, остановлюсь немного подробнее.

Термопрокладки из мягкого резиноподобного материала наподобие таких

действительно хороши практически всем: при их применении не требуется дополнительно наносить термопасту, они дешевы и продаются на каждом углу, их практически невозможно повредить при монтаже. Но есть и ложка дегтя — материал, из которого они изготовлены, обладает сравнительно невысокой теплопроводностью — порядка 1 Вт/(м*°С). А именно теплопроводность и важна при передаче тепла от радиодетали к радиатору. Для сравнения, у меди (из которой чаще всего изготовлены теплоотводящие основания полупроводниковых приборов) этот параметр составляет примерно 400 Вт/(м*°С), а у алюминия и его сплавов (из которых обычно сделаны радиаторы охлаждения) он находится в пределах 200-240 Вт/(м*°С). К чему это приводит на практике? Под спойлером я приведу простейшие расчеты, но для тех, кто совсем не любит математику, сразу готовый результат: термопрокладка из подобного материала с размерами 16х20х0,3 мм (соответствует транзистору в широко распространенном корпусе ТО-247) будет иметь термосопротивление 1 °С на Ватт.
Подробности
С практической точки зрения удобнее знать теплопроводность конкретного изделия (например, той же термопрокладки), а не материала. Если изделие имеет вид бруска, то нужно всего лишь умножить теплопроводность материала на площадь бруска и разделить на его толщину. Запомнить крайне просто — чем больше площадь контакта, тем эффективнее передается тепло, толщина же, наоборот, ухудшает теплопередачу. Вернемся к нашим размерам — площадь прокладки 320 мм², толщина 0,3 мм.
1 Вт/(м*°С) х 0,000320 м² / 0,0003 м = 1,06 Вт/°С
Чтобы вычислить, каков будет перепад температуры на прокладке, достаточно разделить мощность на теплопроводность прокладки
50 Вт / 1,06 Вт/°С = 47 °С
Иногда вместо теплопроводности используют обратную величину — тепловое сопротивление. Измеряется оно, соответственно, в градусах на ватт. А для расчета перепада температуры достаточно умножить мощность на тепловое сопротивление.

Это означает, что при передаче каждого Ватта тепла от транзистора на радиатор, прокладка со стороны транзистора (следовательно, и сам транзистор) будет теплее, чем радиатор, на 1 градус. Это совершенно не является проблемой, если рассеиваемая транзистором (или другим полупроводниковым прибором) мощность мала, порядка единиц Ватт. Но, допустим, нам нужно рассеивать 50 Ватт тепла (что по меркам современных радиокомпонентов выглядит сущим пустяком). Пусть наш транзистор (для примера возьмем широкораспространенный TIP35C) имеет максимальную мощность, скажем, 125 Вт — запас более, чем двукратный. Также не поскупимся и возьмем достаточно большой радиатор охлаждения, чтобы при комнатной температуре он нагревался не выше 65°С (опять же, весьма скромно, не обожжешься; зато площадь его при естественном охлаждении должна быть порядка 1500 см² — почти монстр ради каких-то 50 Вт). Но при этом наш транзистор, за счет невысоких теплопроводящих свойств прокладки, будет на целых 50°С горячее, то есть 65+50=110°С. Казалось бы, это еще не предел. Но тут кроется одна важная деталь. Максимальная рассеиваемая транзистором мощность зависит от температуры корпуса, и обычно в даташитах приводится либо график, либо формула, по которой можно вычислить допустимую мощность при любой температуре корпуса. Называется этот параметр Power Derating. Для нашего TIP35C график из даташита выглядит так.

Видно, что при 110°С допустимая мощность упала до 40 Вт! От нашего двукратного запаса не только ничего не осталось, но, более того, при 50 Вт транзистор просто сгорит :(.

Что делать? Использовать радиатор охлаждения, обеспечивающий существенно более низкую температуру, весьма проблематично — дорого, громоздко и/или шумно. Ставить несколько транзисторов в параллель? Вполне реалистично. Но есть другой, менее затратный вариант — использовать термоинтерфейс с лучшими теплопроводящими свойствами.

Теория — это хорошо (не зря же Эйнштейну приписывают фразу «Нет ничего практичнее хорошей теории»), но еще лучше, когда удается проверить её на практике. Для этого и были куплены на AliExpress термопрокладки из оксида алюминия. Покупал давно, за свои деньги и для себя, поэтому фотографий упаковок не сохранилось. Пришли они в картонной коробке, внутри что-то мягкое и два «кирпичика» — стопочки высотой несколько см в упаковочной бумаге. Доехало все замечательно, ничего повредить наша Почта не смогла. Заказал на пробу два размера — 17х22х0,635 мм для корпусов ТО247 и 12х18х1 мм для корпусов ТО220. Оба варианта брал с отверстиями.

Цвет у прокладок снежно белый, размеры соответствуют заявленным.




Продавец их явно вручную не пересчитывает, а кладет стопку определенной высоты. Так как прокладки для ТО247 оказались чуть тоньше, их было на парочку больше. Визуально поверхность матовая, очень ровная. В стопку складываются идеально, немного «прилипая» друг к другу. Тактильно керамика как керамика — тяжелая, холодная, звонкая.

Брал я их на замену резинок под силовыми транзисторами в ЛБП. Установлены они были в количестве 3 штук вот на таком монструозном радиаторе.

Хотелось не столько облегчить режим транзисторов (как мне казалось, он там и так весьма щадящий), сколько поэкспериментировать. После замены одной прокладки под верхним транзистором (до этого все были Номакон), я включил блок и сделал снимок неким подобием тепловизора.


На каждом транзисторе рассеивалось около 15 Ватт, радиатор на ощупь был примерно как мои руки. Больше всего удивило, что транзисторы с Номаконовскими прокладками грелись так сильно при столь малой рассеиваемой мощности.

Тогда меня вполне удовлетворил результат, но где-то в уголках подсознания сохранилось желание исследовать вопрос более подробно, лучше с более-менее точными цифрами. И как только появилось свободное время — я решил этим заняться.

В качестве тепловыделяющего элемента был выбран транзистор NJW0281G в корпусе TO-3P. Во-первых, снаружи транзистора есть доступ к медному фланцу, поэтому вместо ненадежного и неточного имеющегося у меня подобия тепловизора можно использовать контактное измерение температуры непосредственно фланца с помощью термопары. Во-вторых, фланец имеет почти прямоугольную форму, и его площадь легко измерить.

Площадь фланца, по моим подсчетам, составила 210 мм², это за вычетом круглого отверстия.

Радиатор был взят точно такой же, как в ЛБП. Толщина основания 10 мм, а непосредственно под транзистором так вообще 50 мм.

Так как измерение температуры требует некоторого времени (десятки секунд), а измерять её одновременно в двух точках у меня нет возможности, то желательно обеспечить её постоянство. Радиатор же, при естественном охлаждении, будет постепенно разогреваться, что внесет дополнительные ошибки. Поэтому весь радиатор целиком был помещен в пластиковую емкость с водой (около двух литров).

Теплоемкость такой массы воды весьма велика, нагреть ее сколько-нибудь значительно при помощи 50 Вт тепла за время измерения совершенно нереально. Плюс теплообмен между радиатором и водой происходит намного эффективнее, чем с воздухом, так что сильно за нагрев радиатора можно не переживать.

Для начала (и в качестве отправной точки для дальнейших тестов) установил транзистор на радиатор без всяких прокладок на термопасту, которая осталась от сборки ПК, её заявленная теплопроводность аж 11,2 Вт/(м*°С).

На открытую часть фланца и на поверхность радиатора неподалеку нанес по капле термопасты, в этих точках будет измеряться температура.

Транзистор был подключен к лабораторному блока питания, ток эмиттера составлял примерно 2 Ампера, а напряжение коллектор-эмиттер примерно 25 Вольт и подбиралось так, чтобы рассеиваемая транзистором мощность составляла ровно 50 Вт. Фото приборов в процессе измерения.


Сначала подал питание на транзистор, выждал полминуты, провел измерение температуры радиатора, затем транзистора, затем снова радиатора. Соответствующий график на рисунке.

Видно, что температура радиатора все же постепенно растет, но разницу температур фланца и радиатора можно определить со вполне приемлемой точностью, она составляет 4°С. Частично свой вклад дает термопаста (если предположить, что толщина её слоя 0,1 мм, то это будет порядка 2°С, желающие могут произвести вычисления сами), частично — хоть и большая, но не бесконечная теплопроводность радиатора, его температура непосредственно под транзистором должна быть выше, чем в точке измерения. В любом случае, разность температур радиатора непосредственно под фланцем и в точке измерения не превышает 4°С, будем учитывать это в дальнейшем.
О вкладе термопасты
Уже после публикации обзора решил выяснить, какой же все-таки минимальной толщины может быть слой термопасты, каковы при этом могут быть потери и стоит ли гнаться за дорогими пастами.
В магазине автозапчастей купил две шайбы регулировки ВАЗовских клапанов. Это металлические шайбы со строго плоскопараллельными гранями. Обработаны на удивление хорошо, как ни крутил бутерброд из двух штук между губками микрометра — разницы более 2-3 тысячных мм не увидел.

Нанес каплю пасты, раздавил как смог.

Результат.

После «вскрытия».

Итого слой получился 0,02 мм.
При теплопроводности 11,2 Вт/(м*°С) тепловое сопротивление такого слоя будет 0,008°С/Вт, вклад практически ничтожен. А вот два таких слоя (при использовании прокладки) пасты КПТ с теплопроводностью 1 Вт/(м*°С) уже будут иметь тепловое сопротивление 0,2°С/Вт, и при мощности 50 Вт это выльется в целых 10°С!!! Стоит хорошо призадуматься, есть ли смысл гнаться за супер-прокладками (например, из окиси бериллия), и наносить убогую КПТ.


Переходим к первому подопытному, это эластичная прокладка фирмы Номакон, купленная в Чип и Дип аж за 17 рублей/штука.


Теплопроводность материала прокладки заявлена на уровне 1-2 Вт/(м*°С), толщина 0,22 мм.

После установки на радиатор подождал сутки, чтобы материал прокладки хорошо прилежался к радиатору и транзистору.

Теплопроводность прокладки (а точнее, той её части, которая находится точно под металлическим фланцем транзистора) в худшем случае должна составить 1,05 Вт/°С. Соответственно, ожидаемый перепад температур на прокладке не должен превышать 48°С плюс максимум те 4°С, о которых я писал выше. Измеряем, и видим следующее.

Вау, это фиаско! Вместо ожидаемых 50°С, максимум 55°С, разницы в температурах фланца и радиатора, мы получили целых 70°С! Разница в полтора раза! И я еще ориентировался на минимальное значение теплопроводности материала прокладки в 1 Вт/(м*°С), напомню, в спеках было указано от 1 до 2 Вт/(м*°С). В чем причина такого плачевного результата, я не знаю. Главное — такие прокладки абсолютно не годятся для рассеивания мощности в несколько десятков Ватт. Даже при температуре радиатора ниже комнатной (за счет холодной воды в миске) транзистор оказался на границе области безопасной работы :(.

И, наконец, переходим к испытаниям керамических прокладок. При их использовании обязательно нанесение термопасты с обеих сторон прокладки.
Теплопроводность оксида алюминия сильно зависит от степени очистки, на страничке товара заявлены следующие параметры:
Ceramic heat sink Specification
1, Material: 97 % alumina (AL 2O3) White
2, thermal conductivity: 29.3w/m.k

Расчетная теплопроводность нашей прокладки толщиной 0,63 мм будет 9,8 Вт/°С. Ожидаемый перепад температур 50 Вт / 9,8 Вт/°С = 5,1°С. Не забудем про два слоя термопасты и перепад температуры внутри радиатора, так что в идеале можно ожидать приблизительно 9-11°С разницы.

Приступаем. Моя термопаста очень густая, поэтому понемногу наношу её с одной стороны прокладки

аккуратно прижимаю прокладку к радиатору, наношу термопасту на вторую сторону

После этого монтируем транзистор.

Включаю питание, провожу измерения. Барабанная дробь :)

И снова невольно просится восклицание «Вау!» Только теперь повод ровно обратный — перепад температур 8°С, меньше ожидаемого. В качестве причины могу предположить следующее. За площадь прокладки при расчете её теплопроводности я взял площадь фланца, но реальные размеры прокладки больше, чем у фланца транзистора, она имеет относительно большую толщину и переносом тепла в поперечном направлении уже нельзя пренебречь. То есть эффективная площадь теплообмена несколько больше, чем площадь фланца транзистора. Художник из меня никакой, но попробовал схематично изобразить это на рисунке.

Впрочем, важно другое — 8°С перепада температуры против 70°С!!! Фактически, при той же самой стоимости детали. Выбор, как мне кажется, очевиден.

После измерений прокладку удалось снять в целости и сохранности, при затяжке винта она не лопнула. А вот отмыть ее до первоначального вида не удалось — цвет стал серый :).


Стоит заметить, что в продаже имеются и еще более производительные варианты из нитрида алюминия, теплопроводность которого в несколько раз выше, чем у оксида. Но они очень дороги и покупать их для себя я не стал.

Выводы.

Термопрокладки качественно изготовлены и полностью соответствуют заявленным параметрам. Обеспечивают прекрасный теплоотвод от силовых элементов, и при цене чуть больше 10 рублей за штуку выглядят весьма привлекательно.

Послесловие

Уже закончив обзор, понял, что не могу отказать себе в удовольствии и не проверить термопрокладки, купленные на AliExpress в виде вот такого симпатичного набора. (Керамики в нем, разумеется, не было).

Материал прокладок очень «резиновый» на ощупь и имеет толщину 0,3 мм, так что интуиция подсказывала — они должны быть еще хуже, чем изделия Номакон. Не стану выкладывать никаких фотографий, интуиция в данном случае не обманывает. Разница температур 70°С была достигнута уже при мощности 37 Ватт.
Планирую купить +108 Добавить в избранное +216 +337
+
avatar
  • Xylene
  • 13 июля 2019, 21:26
+4
Отличный обзор, спасибо! С мощными цепями правда задач нет, но будут ))
+
avatar
  • Maksus
  • 13 июля 2019, 21:29
+12
Спасибо за поддержку!
+
avatar
  • Xylene
  • 13 июля 2019, 21:35
+2
БП на работе или маньячите вплоть до покупки БП за 40 тыщ домой? Как он вообще, своих денег стоит (DP832)?
+
avatar
  • Maksus
  • 13 июля 2019, 21:37
+12
Я покупал там же, на Али, в известном магазине Мариана за 30 тыс. Своих денег стоит с лихвой, но вот нужен ли он со всеми своими возможностями — тут уж каждый сам для себя решает.
+
avatar
+4
В качестве причины могу предположить следующее. Размеры прокладки больше, чем у фланца транзистора, она имеет относительно большую толщину и хорошую теплопроводность.
а еще пролима 3 чертовка, густая очень, ее размазать бы аккуратненько, возможно меньше ям воздушных будет и теплообмен улучшится.
+
avatar
  • ksiman
  • 13 июля 2019, 21:54
+8
Хороший обзор, спасибо, пригодится.
Осталось добавить, что данные прокладки можно ставить только на ровную поверхность.
+
avatar
  • Maksus
  • 13 июля 2019, 22:00
+2
Справедливо. Но ведь и номаконы толщиной 0,2 мм вряд ли на неровную поверхность подойдут…
+
avatar
  • ksiman
  • 13 июля 2019, 22:02
+1
Конечно не подойдут :)
+
avatar
  • wwest
  • 15 июля 2019, 13:52
0
Да, некоторые транзисторы придётся пришлифовывать.
+
avatar
0
Спасибо, очень доходчиво! Будет повод выковырять и выбросить «номаконы»))
+
avatar
  • kirich
  • 13 июля 2019, 21:58
+13
Много раз смотрел на такие изоляторы, но всегда что-то останавливало от покупки, не цена, а просто всегда предпочитал в подобных нагруженных узлах типа линейных Бп и нагрузок изолировать радиатор от корпуса, а не транзистор от радиатора. Собственно так обычно и рекомендуется.
Понятно что такое не проходит в высоковольтных/высокочастотных цепях, но в тех же линейных БП и нагрузках так на мой взгляд лучше, проще и эффективнее, да наверное даже и надежнее.
+
avatar
  • Maksus
  • 13 июля 2019, 22:02
0
Лучше — без сомнения, но проще??? Если радиатор с вентилятором, еще куда ни шло, но как можно изолировать большой пассивный радиатор?
+
avatar
  • kirich
  • 13 июля 2019, 22:09
+7
но как можно изолировать большой пассивный радиатор?
Элементарно, при помощи тех же пластиковых изоляторов которые есть у Вас на последнем фото. Причем температура которую им надо выдерживать, будет существенно ниже, чем когда через них штатно прикручивают компонент к радиатору.
Альтернатива — полоски стеклотекстолита, крепим к ним радиатор, а их к корпусу, вариантов тьма. Я бы в любом случае постарался пожертвовать дополнительно потраченным временем, но сделать более эффективное решение.

Или Вы имеете в виду радиаторы снаружи корпуса? Так в эпоху 3д принтеров можно просто защитную решетку ему распечатать.
+
avatar
  • Maksus
  • 13 июля 2019, 22:11
+13
Я скорее про то, как обеспечить эффективный теплоотвод для радиатора, упрятанного в корпус. И я не сказал, что изолировать радиатор от корпуса невозможно, я лишь сомневаюсь, что это проще, чем прокладку установить.

Какой вариант выбрать — каждый может решить сам. Цель обзора — исследование свойств керамических и эластичных термопрокладок.
+
avatar
  • kirich
  • 13 июля 2019, 22:25
+6
как обеспечить эффективный теплоотвод для радиатора, упрятанного в корпус.
Тогда я Вас не совсем понимаю, при чем здесь эффективность теплоотвода от радиатора и от компонента к изоляции оного от радиатора?

я лишь сомневаюсь, что это проще, чем прокладку установить.
Конечно в итоге это сложнее чем поставить прокладку под компонент, но повторюсь, эффективность данного решения будет выше, особенно если радиатор массивный. Так Вы решили выделить на транзисторе к примеру 100 Ватт, перегрев наступит быстрее если изолирован компонент, а не радиатор просто даже за счет теплоемкости радиатора.

Цель обзора — исследование свойств керамических и эластичных термопрокладок.
Очень полезная цель, просто написал коммент так как целевое назначение связано с тем, которое часто сам применяю, потому и высказал личное мнение. Т.е. у Вас задача, где применение прокладок как таковых, не так уж и оправдано. Независимо от их типа.

Типичный пример, силовой модуль электронной нагрузки, длительно может рассеивать допустим 250-300 Ватт, но кратковременно снимаю 500 Ватт легко. причем относительно долго. Если бы транзисторы были изолированы от радиатора, то это время бы существенно сократилось.
+
avatar
+1
А если на один радиатор необходимо повесить разные элементы, то без прокладок уже никак.
+
avatar
  • Alber
  • 14 июля 2019, 15:19
0
Если количество элементов небольшое, то можно пилить радиатор. С креплением будет не проще, да. Но на массе радиатора можно будет сэкономить, либо улучшить режим.
+
avatar
0
Типичный пример, силовой модуль электронной нагрузки, длительно может рассеивать допустим 250-300 Ватт, но кратковременно снимаю 500 Ватт легко. причем относительно долго. Если бы транзисторы были изолированы от радиатора, то это время бы существенно сократилось.
Существенно — это на сколько? Я думаю, процентов на 20. А так ли это существенно на самом деле? Но окей, в случае вот такой электронной нагрузки большого смысла изолировать транзисторы нет — если эксплуатировать прямо так, проще замкнуть что-то на платах (чем радиатор с чем-то), а если убирать в корпус, такая конфигурация с двумя вентиляторами позволит хорошо продувать в любых условиях установки самих радиаторов.

Но, я бы поступил иначе — я так понимаю, у вас 8 транзисторов всего? Я бы добавил еще два с каждой стороны, поставив их ближе друг к другу, и это позволило бы мне не только использовать обычные прокладки из оксида алюминия, но и накинуло бы ватт 100 на кратковременно допустимую нагрузку.
+
avatar
+7
Этот способ хорош, но часто не подходит, если несколько транзисторов и их коллекторы не соединены по схеме, что часто бывает. Да и изолированный радиатор нужно прикрыть какой-то решёткой от случайного замыкания на корпус.
+
avatar
  • kirich
  • 13 июля 2019, 22:37
+5
Этот способ хорош, но часто не подходит
Все относительно. Те, кто занимается импульсными БП скорее всего скажут что правильнее именно изолировать компонент от радиатора и будут на 100% правы, так как в таком варианте меньше излучаемых помех и выше безопасность. Все зависит от специфики, но выше шла речь о линейных схемах с большим выделением тепла. Кроме того, если к примеру полевой транзистор работает в линейном режиме, то там все становится еще хуже, потому желательно всеми путями стремится к уменьшению температуры кристалла.

если несколько транзисторов и их коллекторы не соединены по схеме
то иногда применяют несколько радиаторов, например так раньше делали в УМ.
+
avatar
  • Maksus
  • 13 июля 2019, 22:41
+7
Есть еще один способ — компоненты устанавливаются на пластину площадью пару десятков квадратных сантиметров, а уже она через слюду крепится к радиатору.
Но обзор не об этом )
+
avatar
  • kirich
  • 13 июля 2019, 22:42
+9
компоненты устанавливаются на пластину площадью пару десятков квадратных сантиметров, а уже она через слюду крепится к радиатору.
Да, встречал частенько подобное решение, например в том же усилителе Радиотехника 101.


Но обзор не об этом )
Так одно другому не мешает, да и тематика общая, мы же не о спиннерах разговариваем :)
+
avatar
+5
А, если нужно установить десяток корпусов, то без хороших прокладок не обойтись.
Для корпусов ТО-220 прокладки из оксида алюминия уже на пределе. Провёл аналогичные измерения, когда собирал ЛБП PSL-3604, он как раз линейный и на полевиках. Нашёл прокладки из ВеО, но под корпус ТО-3. Из них выпилил под ТО-220.

+
avatar
  • rx3apf
  • 14 июля 2019, 00:59
+7
Может быть, стоило напаять на медную пластину-распределитель, а ее уже через что-то доступное и недефицитное? А пилить бериллиевую керамику дело весьма небезопасное…
+
avatar
0
Что напаять, если они все должны быть изолированы.
Пилить ВеО в водной среде безопасно — главное, чтобы пыли не было.
+
avatar
  • rx3apf
  • 14 июля 2019, 09:52
0
если они все должны быть изолированы.
А потом уже теплораспределитель изолировать. Если все друг от друга изолированы — значит, несколько распределителей, по числу транзисторов. Но всяко же лучше, чем штучно TO220 (которые, кстати, при таком потоке лучше бы не пружинами за ухо, а планкой за тельце). И там уже и слюда пойдет — площадь-то резко увеличится и плотность потока снизится. По такому же принципу работают медные вставки в радиаторах на процессорах и прочей сильногреющейся электронике.
главное, чтобы пыли не было
Согласен, но все равно штука пакостная.
+
avatar
0
Транзисторы стоят плотно, почти впритык, и никакие распределители из меди не помещаются. Единственный вариант — это, чтобы прокладки и были распределителями тепла, то есть имели теплопроводность как у металла и одновременно являлись изоляторами. Это окись бериллия и нитрид алюминия. — у них теплопроводность как у алюминия.
+
avatar
  • rx3apf
  • 14 июля 2019, 19:31
0
Ну, на фотке тесно, да, согласен. Лучше бы все ж TO247 (TO220 все ж плохо подходят для серьезной теплоотдачи). Но, на самом деле, поместились бы полоски из медной полосы в ширину TO220, но этак вдвое длиннее, и на слюду с термопастой. И в любом случае я бы их притянул по корпусу зажимом, а не пружиной через ухо.
+
avatar
+1
Некоторые радиолюбители так и поступили при повторении этого ЛБП, увеличив габариты. Мне удалось всё поместить в готовый алюминиевый корпус такого же размера, как у автора, увеличив мощность, но у него стандартный пластиковый Z-2A.
+
avatar
+1
Я в этих случаях ставлю транзисторы в корпусах F или nis (Toshiba). Например 2SA1837 и тп. Их сейчас много. Кстати тестов сравнения TO220 и TO-220(NIS) не попадалось. Теперь ещё и TO-220SIS появились.
+
avatar
  • Leoniv
  • 15 июля 2019, 09:57
+2
Изолированные TO-220 имеют так себе теплопроводность. Они примерно аналогичны неизолированным с прокладками из слюды. С керамическими прокладками получается значительно лучше.
+
avatar
0
Решил все таки поискать разницу TO220 и TO-220(NIS) или TO220FP. Нашел табличку. То есть не все так плохо, 2,5 °C/W и 5,35 °C/W. При 20 Вт переход на 107°С теплее радиатора, при 0 тепловом сопротивлении термоинтерфейса. Но это FP (full-pack case), а что такое тошибовское NIS, SIS?
+
avatar
  • Leoniv
  • 15 июля 2019, 13:35
0
Так это же плохо. Для нагруженных режимов корпуса FP не годятся.
+
avatar
0
Начал копать (стало интересно). ПДФка на Silicon N-Channel IGBT GT20J121, 40 Вт Junction-to-case thermal resistance — 3.125 °C/W, корпус TO-220SIS. Транзистор TTC3710B. По графикам 4.0 °C/W, корпус TO-220SIS. То есть у всех по разному. Просто каталога с Junction-to-case thermal resistance не нашел.
+
avatar
0
Зачем вам этот оксид бериллия? Сейчас вполне доступны по цене на али прокладки из нитрида алюминия (я брал за доллар на ТО-247, для ТО-220 можно на две или три распилить, если без отверстия брать), теплопроводность у них заявляется практически как у самого алюминия, ставьте сколько влезет =)
+
avatar
0
У меня их просто много, под ТО-3. Ещё советские, качественнные, их ставили в телевизоры под строчный транзистор и в БП. Потом перешли на слюду из-за дороговизны. Их толщина 1,8 мм, поэтому нитрид алюминия толщиной 1,0 мм должен быть немного лучше.
+
avatar
0
Да, толстые. AlN, кстати, продают толщиной 0.65 мм, то есть они точно будут лучше.
+
avatar
+1
Очень часто на один радиатор надо ставить разные транзисторы (да и не только транзисторы), да и вообще, иметь на радиаторе нулевой потенциал — хороший тон проектирования устройств. Да, можно ставить напрямую, изолировать радиатор и т.д. Но зачем? Во-первых, можно учесть тепловое сопротивление термоинтерфейса при проектировании и, например, скорректировать температуру включения вентилятора. Во-вторых, рассмотрите прокладки из нитрида алюминия — у них заявляется теплопроводность на уровне самого алюминия, такие позволяют терять лишь единицы градусов с учетом двух слоев нормальной (типа gd900) термопасты. Цена вопроса — я брал для ТО-247 по доллару за штуку.
+
avatar
  • u3712
  • 13 июля 2019, 22:33
0
Спасибо, сравнение интересное.
Тянуть с али долго. Если нужно лишь несколько штук, есть tixer или, что лучше, в продиелком на Митинском, 3 этаж. У них есть «заказ», да и… одно время они были один 5 диллeров завода по продaжe этих оксида/нитрида алюминия в Мoскве.
prodiel.ru/index.php?cat=106

Maksus, если рассматривать вопрос теста корректно, то на al2o3 вы получили существенно заниженные показания.Т.к. измеряли температуру не в месте нагрева. Реальные цифры будут немного больше, процентов на 30.
+
avatar
+1
На али имеет смысл покупать заранее — вот прочитал радиолюбитель данный обзор, узнал про такие прокладки и заказал себе несколько, чтобы было. А дальше по мере расхода докупать. А то цены в этом продиеле очень уж высокие — на али я брал нитрид алюминия под ТО-247 по доллару за штуку, а тут аж 200 или 260 (не помню, какой именно у меня размер прокладок) рублей. А замерять-таки лучше тепловизором.
+
avatar
  • DVANru
  • 13 июля 2019, 22:40
-11
+
avatar
+1
А я купил на али слюдяные, и пользуюсь. Почему то толщина весьма различается. Будто не из одного листа резали. Интересно было бы сравнить эффективность. Когда брал ваши не попались, а то взял бы их.

К сожалению вашего транзистора для сравнения нет.
+
avatar
  • Maksus
  • 13 июля 2019, 23:13
+8
Теплопроводность слюды примерно 0.5 Вт(м*С), это почти в 48 раз меньше, чем у оксида алюминия. При толщине прокладки в 6 раз меньше получим итоговую теплопроводность хуже в 8 раз. Теоретически ).
+
avatar
  • u3712
  • 13 июля 2019, 23:15
0
А практически? ;)
+
avatar
  • Maksus
  • 13 июля 2019, 23:23
+2
А практически у меня слюды в наличии нет, поэтому проверить не могу. Но вряд ли случится чудо…
+
avatar
0
Жаль нельзя вам отправить на мыло.
+
avatar
  • u3712
  • 13 июля 2019, 23:32
0
Чуда не случится, но — вам же самому наверняка полезно иметь материал, который проще/дешевле/доступнее оксида алюминия, не сильно его хуже и не такое «чюдо», как терморезина. ))
+
avatar
+1
Да есть места, где без терморезины не обойдешься. Я купил на али медные прокладки разной толщины, но не везде их можно применять, да и терморезиной быстрее. При малой мощности конечно.
+
avatar
+6
У Михаила Майорова на ютубе есть такой практический тест ( watch?v=9yRP12kp7Ww ).
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 09:06
+3
Не соглашусь.

В том видео идет простое сравнение прокладок меду собой, об этом даже автор специально упомянул — на 7:09 во весь экран фраза «Это не выяснение теплового сопротивления, а проверка какая прокладка лучше». Я же как раз измеряю фактическую теплопроводность и сравниваю её с расчетным значением, полученным на основе заявленных характеристик. Резинки в тесте большей частью для того, чтобы продемонстрировать — метод работает.
+
avatar
  • Z2K
  • 14 июля 2019, 09:26
0
«Я же как раз измеряю фактическую теплопроводность и сравниваю её с расчетным значением» — Вы правы. Вопрос прокладок решен :). Но если б автор видео измерял мощность на транзисторах, то и у него б получилось :)
+
avatar
0
С чем не согласитесь? Я ведь нигде и не писал, что это «выяснение теплового сопротивления».
Я для u3712 привел результат практического теста со слюдой, и кстати, очень хорошо совпало: Температурный перепад на слюде оказался почти в 8 раз больше, чем на прокладке из оксида алюминия
+
avatar
0
Добавлю, что толщина керамики в ролике 0,635 мм (посмотрел у продавца), а толщина слюды скорее всего 0,12 (тоже посмотрел у продавца)
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 11:22
+1
Извиняюсь, я неправильно прочитал ваше сообщение — мне показалось, что вы написали " практически такой же", а не «практический».

Теплопроводность слюды ниже, чем у номаконовского материала. Поэтому слюдяная прокладка толщиной 0,05 мм будет много лучше, чем китайская резина толщиной 0,3 мм. Зато слюда 0,12 мм (плюс два слоя дешевой термопасты) может быть хуже, чем номакон 0,2 мм. В тесте нет ни слова про толщину. Вывод, что слюда лучше эластичного материала в общем случае неверен.
+
avatar
0
Чёрт знает какая теплопроводность у номакона.
+
avatar
  • ksiman
  • 14 июля 2019, 23:03
0
В том видео фактически сравнивается динамическое тепловое сопротивление изоляционных материалов.
+
avatar
0
Скорее всего так и есть. Ну что имеем. А ваших закажу. Хотя мне 50 Вт рассеивать и не надо. Поменьше.
+
avatar
0
При толщине прокладки в 6 раз
есть и 0.05 прокладки, есть и меньше
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 09:51
+1
Я же отвечал на конкретное сообщение с фотографиями, на которых 0.1 мм минимальная толщина.
+
avatar
+1
У слюды теплопроводность поперек спайности (т.е. именно так, как передается тепло в таких прокладках) порядка 0,45 вт/(м*С), что при толщине прокладки 0,1мм дает результат чуть хуже Номакона, т.е. где-то 1,5 Вт на градус на транзисторе из примера. Другое дело, что слюду можно расщепить на прокладки потоньше, но только для низковольтных и линейных цепей.
Но для таких цепей я лично применяю каптоновый скотч. Он и толщины подходящей (0,05), и вырезать из него можно любую форму, и изолятор хороший, и с термоклеем, если нужно, хорошая адгезия. Коэффициент теплопроводности у него чуть меньше, чем у слюды, но он имеет два важных преимущества:
1) Он полностью ИК-прозрачен, поэтому теплопередаче излучением не мешает (заметная доля для температур 100 градусов и выше).
2) Он пластичен и способен под давлением сам заполнять неровности поверхностей, что не сделает слюда.

А для случаев, когда теплосопротивление транзистор-радиатор критично, но изоляция неободима, ничего лучше высоковольтного анодирования радиатора + термопаста еще не придумали.

Хотя данные прокладки я, пожалуй, приобрету. На медные радиаторы (основания радиаторов на теплотрубках) им альтернативы особо нет. Потоньше были бы только…
+
avatar
+1
Передача тепла от транзистора к радиатору излучением практически не происходит. Чтобы в этом убедиться, посмотрите на радиатор тепловизором — вы не увидите его температуры, он будет отражать температуру окружающей среды. Вот так же и любое тепловое излучение от транзистора он будет отражать обратно. Коэффициент излучения алюминия, емнип, порядка 0.05. Алюминиевую фольгу (при ограниченности конвекции) ставят как отличный теплоизолятор.

А для случаев, когда теплосопротивление транзистор-радиатор критично, но изоляция неободима, ничего лучше высоковольтного анодирования радиатора + термопаста еще не придумали.
Какое будет тепловое сопротивление у такого способа в сравнении с, например, прокладкой из нитрида алюминия?

На медные радиаторы (основания радиаторов на теплотрубках) им альтернативы особо нет.
Нитрид алюминия :)
+
avatar
  • Rime
  • 14 июля 2019, 00:47
+5
Я много лет назад уже проверял, и эти терморезинки, и слюду. Терморезинки точно так же обфейлились, а слюда сработала отлично.
Проверял на ГПУ 8600GT :))
Если найду, скину ссылку на запись)

upd. Нашёл: overclockers.ru/blog/subzero/show/14731/Testirovanie_specializirovannyh_standartnyh_redko_primenyaemyh_termo-interfejsov
+
avatar
0
Раньше, когда ничего лучше не было, я достаточно успешно расслаивал готовые слюдяные прокладки на более тонкие, и вот их уже использовал в устройствах.
+
avatar
0
Я тоже расслаивал, слюду для керосинок (у них окошечко маленькое было).
+
avatar
  • REI
  • 13 июля 2019, 23:26
+3
вот обзор подобных прокладок с тестами и сравнением со слюдой и резиной.
+
avatar
  • Gruffy
  • 14 июля 2019, 00:48
+6
Лучше не приводить таких дебильных видео. Как обычно, видеоблохер сам не знает что делает, гыкание и тягомотина.
+
avatar
  • Z2K
  • 14 июля 2019, 09:22
+1
В измерениях на видео не озвучена величина мощности (только звучали 6А) и нельзя обьективно оценить. Может в комментах есть значение мощности, я не читал. А у автора поста измерения произведены корректно и можно получить конкретные технические параметры.
+
avatar
  • dfkluy
  • 14 июля 2019, 02:49
0
Незачот, нет сравнения со слюдяными прокладками.
+
avatar
  • 6mendo
  • 14 июля 2019, 20:51
+5
Если на то пошло — нет сравнения и с дамскими прокладками. Ну, и?
+
avatar
  • dfkluy
  • 16 июля 2019, 02:40
-2
Как раз у автора похоже на сравнение с дамскими прокладками, так как резиновые прокладки — это плохой изолятор. Настоящий изолятор это слюда.
+
avatar
  • Z2K
  • 14 июля 2019, 09:17
+2
Тут нечего даже думать, замечательные разультаты для оксида алюминия. Только непонятно почему получилась такая существенная разница термо сопротивления для двух транзисторов — в первом случае перепад температуры 11грК на 15 Вт =11/15= 0.73 К/Вт, а во втором 4гр К на 50 Вт 4/50Вт = 0.08 К/вт. Разница почти на порядок — слишком большая. У автора из видео результат получился ближе ко второму занчению ТС. Результаты для оксида просто отличные. Если они достоверны — то смысла снижать толщину прокладки нет, учитывая что сопротивление корпус кристал транзистора составляет например 0.45 К/Вт, дальнейшее снижение термосопротивления прокладки на температуру кристалла фактически не будет влиять.
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 09:29
+2
Снимку с «тепловизора» я бы не стал особенно доверять — это приставка к смартфону, а не настоящий прибор. Кроме того, там неизвестна температура радиатора, 30 с чем-то, но с чем? Про какие 11С вы говорите? Добавлю, что температура кристалла выше температуры корпуса (для TIP35C на 1 градус на каждый Ватт). Поэтому температура пластика непосредственно над кристаллом также может быть выше, чем у фланца.
Какие 4С вы имеете ввиду, я тоже не понял. В обзоре разница в 4С получилась без использования прокладок, только на термопасте. Откуда она взялась, я предположил.
Транзисторы тоже разные — тепловизором сняты TIP35C.
+
avatar
0
Снимку с «тепловизора» я бы не стал особенно доверять — это приставка к смартфону, а не настоящий прибор
Вполне годный, как тепловизор. Там только некоторые нюансы есть, которые учитывать надо
+
avatar
  • Z2K
  • 14 июля 2019, 10:18
0
Да, сорри :( 4Гр без прокладки, с керамической прокладкой 8гр. Тогда сопротивление 0.16 К/Вт.
«теплопроводность нашей прокладки толщиной 0,63 мм будет 7,9 Вт/°С. » — похожая величина сопротивления 1/7.9=0.12 К/Вт
«Про какие 11С вы говорите?» — из фото тепловизора — температура радиатора 25гр, температрура корпуса транзистора 36грС.
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 10:31
+2
Температура радиатора была точно выше 30°С.
Номаконовские прокладки имеют термосопр. примерно 1,5 °С/Вт. Грубо можно прикинуть 58°С — 1,5°С/Вт*15 Вт = 35°С. Тепловизор неверно определяет температуру металлических поверхностей, а наклеить кусочек изоленты на радиатор я не догадался. Да и задачи тогда такой не стояло, мне просто хотелось сравнить температуру транзисторов.
+
avatar
+2
Вы зря ставите его название в кавычки — это абсолютно настоящий тепловизор или болометр! А то, что у него нет своего экрана, батарейки и карты памяти — это дело десятое, потому что тут главное — матрица. И для ваших тестов, кстати, он как раз подходит много лучше термопары, т.к. нет гарантии, что термопарой вы измерили температуру корпуса транзистора верно.

Просто у этой конкретной модели тепловизора есть свои особенности. Мой, например, показывает на 4 градуса меньше (когда прогреется), но в широком диапазоне — как у объекта комнатной температуры, так и температуру кипящей воды. То есть, замерять разность температур им можно корректно! А вы именно разность и замеряете.

Единственное, я всегда клею на радиатор кусочек черной изоленты, т.к. температуру алюминия по ИК излучению измерить невозможно, но у вас радиатор черный, надо ли это в данном случае.
+
avatar
  • scorry
  • 22 июля 2019, 13:15
-1
То есть вы называете прибором, достойным проведения измерений, датчик с ошибкой в 4 градуса? Серьёзно?
+
avatar
  • Maksus
  • 22 июля 2019, 14:16
0
Применение тепловизора в данном случае мне как раз кажется невозможным по нескольким причинам.

1. Тепловое сопротивление перехода кристалл-корпус у использованного мною транзистора равно 0,83°С/Вт, и это даже лучше, чем обычные 1°С/Вт. Тем не менее, в моем эксперименте температура кристалла была на 40°С выше, чем корпуса (фланца). Какую температуру имеет пластиковый корпус непосредственно над кристаллом? Она же может быть существенно выше температуры фланца, может быть ниже. Для определения свойств термоинтерфейса необходимо знать температуру фланца, какова будет погрешность, если в ее качестве мы возьмем температуру пластика в месте максимального нагрева? Я даже примерно не могу предположить. Вы можете? И это справедливо даже в случае использования любого, самого идеального и точного тепловизора.

2.
главное — матрица
Думаю, что объектив тоже имеет значение. SeekThermal (по-крайней мере, мой) очень плохо фокусируется, а градиент температуры по поверхности пластикового корпуса очень велик. От точности фокусировки явно должна зависеть точность считывания температуры. Впрочем, это все равно меркнет в сравнении с пунктом 1.

3. И радиатор, и транзистор постепенно разогреваются. В случае термопары с регистрирующим прибором это легко учесть — достаточно измерять разность между наклонными прямыми как на рисунке ниже.

В случае тепловизора это невозможно, нужно спешить с измерениями, что добавит ошибок.

нет гарантии, что термопарой вы измерили температуру корпуса транзистора верно.
Не понимаю, почему. Термопара малоинерционна (видно из графика), находится в прямом контакте с поверхностью, да еще через хорошую термопасту. Ошибка явно меньше, чем в случае дистанционного измерения.

Для интереса посадил транзистор снова на термопасту, сделал пару снимков. Слева от тразистора черная изолента.


Пункт 1 моих сомнений продемонстрирован более, чем хорошо. Даже комментарии не требуются.
+
avatar
0
Я даже примерно не могу предположить. Вы можете?
Я тоже думал об этом перед тем, как писать тот комментарий :) Скорее всего корпус транзистора сверху будет нагрет выше, чем подложка по причине, которую вы описали. Это вполне логично. Но взгляните на ваш транзистор:

Красным я обвел кусочек подложки, не закрытый корпусом — справа к такому же вы прикладываете термопару. Вот это место и надо заклеить кусочком черной изоленты и смотреть температуру именно его!

По пункту 3 — у вас рост температуры достаточно медленный (меньше градуса за 30 секунд), этого времени вам вполне хватит, чтобы сделать два снимка. Дополнительно, можно расположить кадр так, чтобы с одной стороны был кусочек подложки, с другой получится радиатор. А тепловизор выставляете в режим мин/макс, они как раз окажутся где надо.
+
avatar
  • Maksus
  • 22 июля 2019, 21:16
0
Вот это место и надо заклеить кусочком черной изоленты и смотреть температуру именно его!
Это только в теории кажется легко. Тепловизор либо автоматом показывает наиболее горячую точку в поле зрения (и этому я еще как-то могу верить), либо его можно вручную «носом ткнуть» куда угодно. Но когда это место очень маленькое (как в моем случае), показания скачут как бешеные, плюс проблема фокусировки. Вот вам действительно кажется, что будет точнее, чем термопарой? Кстати, вы так и не ответили — откуда сомнения в точности её показаний?
В паспорте Флюка за полмиллиона рублей точность заявлена ±2 градуса…

Дополнительно, можно расположить кадр так, чтобы с одной стороны был кусочек подложки, с другой получится радиатор. А тепловизор выставляете в режим мин/макс, они как раз окажутся где надо.
Простите, но так совсем не едет…
Нет у этой приставки макросъемки, чтобы в кадр попал только край транзистора (без его крсталла) и радиатор, надо изоленту клеить на радиатор сантиметрах в 10 от транзистора, совсем не комильфо.
+
avatar
0
На счет термопары — сомнения были лишь в том, что часть тепла будет уходить по её проводам и показания могут быть меньше. Но провел у себя тест с транзистором, термопарой и тепловизором и результаты сошлись. Вот мой «тестовый стенд»:



Левое ушко транзистора, где виднелась подложка, заклеил изолентой, правое пытался закрасить маркером, но результат хуже. Рядом наклеил полоску, чтобы смотреть температуру радиатора. Результат: подложка — 67 градусов:



(на то, что тепловизор указывает на край «ушка», не смотрите — когда нажимал кнопку съемки, он чуть сдвинулся, но результат такой же). Температура радиатора — 66:



При этом, на сантиметр дальше от транзистора — уже 65! (то, что чуть ниже места измерения более красное пятно — это свойство тепловизора, как оказалось, он по краям кадра чуть завышает температуру, если навести его туда центром, тоже показывал 66). Термопара с термопастой показала 71 и 70, но ей мерил чуть позже, думаю, на 1 градус система за это время нагрелась.

На транзисторе падало в это время 9 Вт мощности, под ним — термопаста КПТ-8. Размер транзистора — 15*20 мм, пятно касания чуть меньше, при толщине слоя 0.02 мм, получается как раз примерно столько.

Простите, но так совсем не едет…
Да, согласен, так ничего не получается.
+
avatar
  • Maksus
  • 22 июля 2019, 22:30
+2
На счет термопары — сомнения были лишь в том, что часть тепла будет уходить по её проводам и показания могут быть меньше.
Я думал об этом, но решил, что эффект пренебрежимо мал. Провода достаточно тонкие, заключены в пластиковую изоляцию (отличный теплоизолятор). Несколько секунд требуется на их прогрев, а дальше они просто не могут хоть сколько-нибудь эффективно рассеивать тепло. Продолжаю считать, что использование термопары дает намного более достоверный результат.
+
avatar
  • Maksus
  • 22 июля 2019, 20:51
0
Предыдущий пост уже не отредактировать, поэтому отдельный, в дополнение ко второму пункту. В рекламном проспекте Флюковских тепловизоров пишут, что неточная фокусировка может приводить к ошибкам до 20 градусов. Реклама рекламой, но не думаю, что они врут.
+
avatar
0
Скорее всего имеется в виду измерение небольших горячих объектов — если смотреть тепловизором на пламя свечи издалека, он будет показывать градусов 60, при приближении — покажет уже точнее. Это как если яркую точку расфокусировать, то яркость каждого пикселя полученной фигуры будет ниже. Если же пытаться расфокусировать белый лист в пол кадра, его яркость меняться не будет.
+
avatar
  • Maksus
  • 22 июля 2019, 21:17
0
Скорее всего имеется в виду измерение небольших горячих объектов
Как раз наш случай — уж меньше объекта для такого тепловизора не придумаешь.
+
avatar
+2
Применяем такие же прокладки отечественного производства. Берём здесь, может кому пригодится, практически всегда в наличии.
+
avatar
+2
Наши по-любому лучше китайских. Этот материал называется поликор и бывает разного качества. В СССР применялся с конца 70-х годов для подложек гибридных микросхем СВЧ. Теплопроводность существенно зависит от чистоты, то есть процентного содержания Al2O3

. Наш поликор ВК-100 стеклообразный, полупрозрачный, одна сторона полирована, а китайский рыхлый и непрозрачный — соотвественно и качество невысокое. Вот как выглядит пластинка ВК-100
+
avatar
  • Helfix
  • 14 июля 2019, 13:18
0
Он хорошо разрезается/сверлится? К китайцам полюбому доверия нет, и у нас не сильно дороже.
+
avatar
+2
Обрабатывается как стекло. Режется стеклорезом и разламывается, сверлится алмазным трубчатым сверлом в воде.Поликор другой марки — розового цвета. Редико Л. И.- автор ЛБП PSL-3604 так сделал прокладки под ТО-220. Вот его фото:



+
avatar
  • CuMr
  • 14 июля 2019, 20:00
+2
Ридико
+
avatar
0
Да, это опечатка, уже не исправить :(.
+
avatar
0
Он, кстати, зарегистрирован на этом сайте и даже пару комментов оставил в данном обзоре.
+
avatar
0
Не видел. Наверное под другим ником. Леонида Ивановича всегда интересно читать.
+
avatar
  • CuMr
  • 22 июля 2019, 13:19
0
На тот момент его комментов еще не было. А вообще, Leoniv — это он, характерная аватарка.
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 14:15
+1
А почему такое недоверие к китайцам? На страничке товара заявлена теплопроводность 29,3 Вт/мК, степень очистки 97%. Мой тест поводов сомневаться в правдивости этих данных не дал. И не нужно ничего пилить и сверлить.
+
avatar
  • Z2K
  • 14 июля 2019, 14:36
0
«И не нужно ничего пилить и сверлить.» — для такого материала обработка слишко проблематична, тем более если не пару штук надо.
+
avatar
0
Они неплохие, вначале собирался их использовать. Купил на Али, пришлось подпилить с боков.
Пилились алмазным диском с трудом, даже искры летели, если по-сухому.

Но, тесты показали, что из ВеО на порядок лучше, а я стремился увеличить мощность ЛБП.
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 14:44
+3
Про бериллий спору нет. Выше вы приводили данные по поликору и писали, что он лучше китайского. Я про это спрашивал.
Сегодня написал китайцам, продающим прокладки из нитрида алюминия, попросил дать на тест. Если согласятся — было бы здорово. Покупать за свои 50 штук (минимальная партия) нет желания, так мне они не нужны, а стоят недешево.

Кстати про максимальную эффективность. Я пытался измерить минимальную толщину слоя термопасты, но сделать это более-менее точно не смог (попутно — если есть мысли, как это сделать — буду благодарен), грубо у меня получалось что-то в районе 0,05 мм. Два слоя — это уже 0,1 мм, и в случае использования чего-то дешевого вроде КПТ-8 (теплопроводность всего 1 Вт/мК) на таком слое можно потерять больше, чем на прокладке, даже из оксида алюминия. Но может я все-таки с толщиной ошибаюсь.
+
avatar
0
Нитрид алюминия похуже окиси бериллия, но ещё зависит от толщины. У меня прокладки из ВеО толщиной 1,8 мм, а из нитрида 1,0 мм должны быть получше. Мог купить их по 1$, по жаба задавила.
+
avatar
  • Z2K
  • 14 июля 2019, 18:41
0
Резон есть ставить при мощностях от 30Вт и более
+
avatar
0
есть мысли, как это сделать
собираешь «бутерброд» из допустим 5-10 слоев прокладка-термопаста, замеряешь штангелем общую толщину, из нее вычитаешь известную толщину прокладок(или любых жестких пластинок с известной толщиной), и получаешь общую толщину термопасты во всех слоях. чем больше слоев — тем ниже погрешность.
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 22:30
+1
С прокладками не вариант — они очень хрупкие, собирать бутерброд будет сложно, да и толщина у них гуляет. Зато вспомнил, что существует такая штука, как регулировочные шайбы клапанов для ВАЗов. Они металлические и должны иметь строго плоскопараллельные грани. Заеду в автолавку, узнаю, есть ли они в продаже. У меня есть микрометр с делением 0.001мм, двух хватит, главное — строгая параллельность граней.
+
avatar
0
Если речь про JRFT Store, то они согласились продать мне 11 прокладок AlN для ТО-264 за 11 долларов (я просто оплатил другой товар, с ними предварительно договорившись). Но я брал у них еще и обычные (Al2O3) прокладки, так что вопрос с доставкой был решен. То есть, диалог с ними возможен. Вообще, магазин этот мне очень понравился, не зря у него еще недавно был рейтинг 100% (сейчас кто-то уже испортил).

Сами прокладки тоже очень понравились. Тестов конкретных я не проводил, но заметил, что разница температур по сравнению с прокладками из Al2O3 упала прилично и составляет теперь единицы градусов (мощности у меня по 65-70 ватт, термопаста GD900).
+
avatar
  • Maksus
  • 15 июля 2019, 13:20
+8
Купил сегодня в автолавке пару шайб регулировки вазовских клапанов, обработаны весьма хорошо, как ни крутил — показания микрометра меняются на пару тысячных. Раздавил между ними каплю термопасты, слой оказался 0,02 мм. Это сильно меньше, чем я изначально предполагал, но два таких слоя пасты с теплопроводностью 1 Вт/мК дадут тепловое сопротивление 0,2 К/Вт, что уже при мощности 50 Вт даст 10 градусов!!! Не знаю, какую именно пасту использовали вы, но на Вегалабе народ с упоением обсуждает бериллиевые прокладки и тут же говорит, что КПТ-8 более, чем достаточно. Как нелепо…



+
avatar
  • Z2K
  • 15 июля 2019, 13:54
0
Спасибо. Очень познавательно. А можно рассчет как у Вас получилось 0.2К/Вт.
+
avatar
  • Maksus
  • 15 июля 2019, 14:49
+2


Первое число — теплопроводность пасты
Второе — площадь фланца
Третье — толщина двух слоев

Результат — теплопроводность. Сопротивление — обратная величина, то есть 1/5
+
avatar
+3
Какие интересные коментарии. Впервые увидел «порядок» толщины термопасты. Я вон нащел тепловое сопротивление TO220FP, тоже раньше не задумывался. Знать бы еще что такое TO220NIS и TO220SIS, а есть еще TO-3P(N)IS. В какое интересное время мы живем.
+
avatar
  • wwest
  • 15 июля 2019, 14:55
0
Да 20 микрон реально мало!
Но я бы рекомендовал не давить горошину термопасты а втирать равномерно в керамику пальцем в перчатке или обезжиренным.Со всех сторон тонким слоем на просвет а потом совмещать.Думаю что так можно получить более тонкий слой, тем более что керамика пористая.
На фото в статье у вас совсем уже «толстый слой шоколада» на поверхностях перед сжатием.
Хотя площадь транзистора мала относительно процессора и давление гораздо выше а слой тоньше получается чем на процессорах.
+
avatar
  • Maksus
  • 15 июля 2019, 15:11
+1
Нет, это на фото куски кажутся большими ). В реальности они очень маленькие, меньше уже не смог несмотря на большой опыт и прямые руки. Наружу практически ничего не выдавались.
+
avatar
0
Очень познавательно. Я раньше слышал, что слой у термопасты получается 0.03 мм, оказывается в полтора раза меньше. Единственное, было бы здорово, если бы вы провели такой же тест еще и с КПТ-8, чтобы уж наверняка.
+
avatar
  • Maksus
  • 22 июля 2019, 14:24
+1
Единственное, было бы здорово, если бы вы провели такой же тест еще и с КПТ-8, чтобы уж наверняка.
Сам этого очень хочу. Как раз сегодня закончилась переписка с JRFT, оплатил доставку нескольких прокладок из нитрида для теста. Как получу — обязательно сделаю прямое сравнение с оксидом и двух паст между собой. А то теория — это хорошо, но уж какие-то слишком провальные результаты для КПТ-8 она предсказывает, даже не верится.
+
avatar
0
Полный тест — это вообще будет шикарно! Но я имел в виду просто тест толщины слоя пасты, т.к. материалы все же разные.
+
avatar
  • wwest
  • 15 июля 2019, 14:52
0
Пластинка ВК-100 из поликора ещё продаются где то?
Реально купить?
Видел как их использовали при заточке парикмахерских ножниц.
Очень толковый абразив и абсолютно плоский.
+
avatar
0
Одна завалялась с тех времён. Гугл — всё знает, таблицу оттуда взял — это была реклама продажи поликора и нитрида.
+
avatar
-1
Могли-бы протестировать основу от гибких магнитов на холодильник?..
+
avatar
  • CuMr
  • 14 июля 2019, 13:50
+2
И туалетную бумагу.
+
avatar
0
Среди бесплатного, подложка с оксидом железа по мне оптимальный вариант, может лучше дешевых, мягких термопрокладок. Какая теплопроводность у окиси железа?..
+
avatar
+1
А кто-то видел деформируемые термопрокладки с хорошей теплопроводностью?..
+
avatar
  • scorry
  • 22 июля 2019, 13:23
0
Гибкие магниты имеют ПВХ в качестве связующего. Ничего хорошего в плане теплопроводности от них ждать не приходится.
+
avatar
0
Благодаря этому тепло передается к радиатору не только по площади фланца, но и, частично, распространяется внутри прокладки, переходя к радиатору уже за границами фланца, увеличивая, таким образом, эффективную площадь теплообмена. .

Не могу понять, как добавление прокладки с в разы меньшей теплопроводностью чем радиатор из алюминия — «увеличивает эффективную площадь теплообмена». Этого просто не может быть.
+
avatar
+2
Мысль в контексте изложена верно, мне кажется вам просто надо перечитать кусок
Там говорится о площади подложки, что она выступает
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 16:54
+2
Разумеется, речь не о том, что применение прокладки из материала с относительно невысокой теплопроводностью может улучшить теплообмен. Такого не может быть, такого нет.

Я рассуждал о совершенно другом — что именно принять за площадь прокладки при теоретическом расчете её термосопротивления. Если толщина прокладки очень мала и/или теплопроводность её материала совсем уж низкая, то теплопереносом в поперечном направлении можно пренебречь и в качестве её площади взять в точности площадь фланца. В случае же толстой прокладки этот подход не срабатывает, иначе получается завышенное расчетное значение термосопротивления.

Вот уж совсем «на пальцах» — возьмите тот же самый рисунок, только размеры прокладки пусть в точности совпадают с размерами медного основания. Очевидно же, что термосопротивление в этом случае пусть немного, но увеличится.

Немного поправил текст в обзоре, может так будет понятнее.
+
avatar
0
Извините, был неправ, невнимательно прочитал текст.
+
avatar
  • pet80
  • 14 июля 2019, 18:27
+1
Обзор полезный, ++.
Имхо не лишне было указать тип термопары.
И, если не сложно, где брали переходник от термопары к прибору?
+
avatar
  • Maksus
  • 14 июля 2019, 18:35
+1
Спасибо, хорошая мысль, как появится возможность сделать фото — добавлю.
Переходник покупал тут aliexpress.com/item/32829153777.html
Позже появились вроде бы они же, но несколько дешевле aliexpress.com/item/32828709111.html, в чем разница — так и не понял. Возможно, более дешевый без термопары в комплекте, хотя на всех картинках она присутствует. Качество, как мне кажется, на четверку.

Термопара из комплекта с переходником.
+
avatar
+2
С удовольствием прочитал всю ветку… Хоть сам и не заморачивался подобными проблемами… Все по делу, нет никакого срача… Очень приятно…
+
avatar
0
есть у кого-нибудь ссылка на прокладки из оксида бериллия? что-то я не смог найти на али/ебей
+
avatar
  • rx3apf
  • 14 июля 2019, 22:19
0
Вероятнее всего, их уже для рядового потребителя просто не найти в продаже, в принципе. Поскольку высокотоксичный и опасный элемент.
+
avatar
0
Их не должны продавать конечным потребителям. А если продадут, то таможня не должна пропустить. Рассмотрите нитрид алюминия, его можно купить на али.

Кстати, моя посылка с прокладками (150 Al2O3 и 11 AlN) пробыла на таможне неделю (смотрел по треку)! Может совпадение, но такого больше не было ни разу.
+
avatar
  • wwest
  • 15 июля 2019, 13:51
+4
ВАХ какой ГРАМОТНЫЙ обзор!
Не хуже а может и лучше Кирича!
Так бы термопасту тестировать на обзорах китайпаст.
+
avatar
  • Maksus
  • 15 июля 2019, 14:13
0
Спасибо за высокую оценку!
+
avatar
  • stupic
  • 15 июля 2019, 18:47
+1
типа дейташита, думаю понятно и на китайском
+
avatar
0
Спасибо, очень ценные параметры.
+
avatar
  • Teem
  • 20 июля 2019, 20:24
+1
Брал такие же прокладки для сварочного аппарата, там они обязаны стоять с завода а туда лепят номакон, как результат транзисторы очень часто горят.
+
avatar
+1
Хороший обзор. Я как то не сильно обращал внимание на параметр -«зависимость мощности от температуры». Но теперь я понял почему в автомобильных усилителях постоянно горят транзисторы, то в преобразователе, то в оконечниках УМ, хотя и там и там обычно стоят с запасом по мощности. Век живи — век учись. Спасибо за обзор.
+
avatar
+2
По факту, паспортную максимальную мощность транзистора можно смело делить на 2, потому что она приводится для нереальных условий — температуры корпуса 25 градусов). Поделив на два, получим максимальную мощность для температуры корпуса 87.5 градусов, что уже значительно ближе к реальности.
+
avatar
  • ksiman
  • 18 августа 2019, 08:13
0
Максимальная паспортная мощность транзистора — это расчётная величина для идеальных условий работы