El calor que produce un dispositivo electrónico no se transfiere con facilidad al exterior del mismo. En incontables ocasiones esto produce daños en el propio componente y sus accesorios deteriorando incluso la plaqueta donde esta montado el transistor. Por ese motivo es necesario dotar al transistor de algún dispositivo que extraiga el calor producido.
Para que un semiconductor disipe la potencia adecuada, hay que mantener la temperatura de la juntura (chip) por debajo del máximo indicado por el fabricante. El paso de la corriente eléctrica por un semiconductor, produce un aumento de la temperatura del chip que llamaremos Tj. Si se quiere mantener la temperatura en un nivel seguro, deberemos evacuar al exterior la energía calorífica generada en el chip. Para que se produzca un flujo de energía calorífica de un punto a otro, debe existir una diferencia de temperatura. El calor pasará del punto más caliente al más frío, pero diferentes factores dificultan dicho paso. A estos factores se les denomina, resistencias térmicas para asimilarlas a las resistencias eléctricas.
Algunos transistores son de plástico y otros son metálicos. La juntura es el lugar donde se genera el calor y se encuentra localizada en la propia pastilla o “chip”. Se trata de una zona muy pequeña que puede alcanzar fácilmente los 150ºC, lo que suele llevar al transistor a su destrucción. De modo que es muy importante mantener la unión mecánica entre el “chip” y la cápsula (caja o carcasa del transistor) por debajo del máximo y en lo posible con un muy buen margen. La resistencia térmica entre el chip y la cápsula la suministra el fabricante y dependerá del tipo de cápsula del dispositivo.
Cuando un circuito integrado o un transistor funcionan con una corriente apreciable, su temperatura de unión es elevada. Es importante cuantificar sus límites térmicos, para alcanzar un funcionamiento aceptable en cuanto a confiabilidad. Este límite es determinado por la suma de las partes individuales que consisten en una serie de subidas de temperatura de la unión del semiconductor con relación a la temperatura ambiente. La figura 1 muestra la arquitectura de un circuito integrado y sus componentes resistivos térmicos descritos.
Fig.1 Transistor o CI con encapsulado plástico para montaje superficialLos componentes que son metálicos, transfieren con más facilidad el calor que genera el chip, debido a que disponen de una superficie mejor conductora del calor y por convección dicho calor se transfiere al aire que los rodea (Convección: enfriamiento debido al movimiento ascendente del aire caliente y la reposición de aire frio). Al mismo tiempo estos dispositivos nos permiten realizar un mejor acoplamiento con otros elementos metálicos que a su vez absorben calor y además permiten una mayor superficie de contacto con el aire que es el modo más económico de disipar calor.
Los hay muy sofisticados y hasta existen algunos refrigerados por efecto Peltier (enfriamiento por celdas alimentadas por corriente) o por circulación de agua, aceite u otros líquidos.
